一. 什么是Lambda
28+Sz>SP 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.yj=*N. 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
H+2J.&Ch Ll&5#q +ACV,GG ;v+CQx class filler
OEGAwP?F {
oB Bdk@ public :
5p{tt;9[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f{Y|FjPp=E } ;
cl7+DAE zck |jhJ6 f<'&_*7,|t 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
N<Q}4%^c 4_I,wG@ VF==F_l LRd,7P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
XWy
iS\ s_h< ow`c B 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;1OTK6 O,1u\Zy/ VZlvmN "AVj]jR 二. 战前分析
k~?}z.g( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
v <Ze$^e& 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
$v oyXi`* +#H8d1^5 izWl5}+'B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$kz5)vj " /* --------------------------------------------- */
~O
6~',KD vector < int *> vp( 10 );
o-'i)pp transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$ .Z2Rdlv( /* --------------------------------------------- */
{:FITF3o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&Y=NUDt_ /* --------------------------------------------- */
fR[!=-6^f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(1}Ndo^;w /* --------------------------------------------- */
`y6l^ep for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+m7x>ie) /* --------------------------------------------- */
;^8^L'7cr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&%r#eB?7 22r01qH O}f(h5!k @Q1jH~t 看了之后,我们可以思考一些问题:
jh0$:6 `C 1._1, _2是什么?
nG*6ic 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Z "=(uwM 2._1 = 1是在做什么?
O.}gG6u5 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
tB3CX\e Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\+~4t 7Y*m_AhxJ i:8^:(i 三. 动工
Cw|SY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DVcu*UVw n)7icSc G-(c+6Mn )?bb]hZg?O template < typename T >
IP;@unBl class assignment
xA5$!Oq7 {
hCvn(f T value;
yK7>^p}V public :
TxCQGzqe assignment( const T & v) : value(v) {}
k"7eHSy, template < typename T2 >
4vQHr!$Ep T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Y)*lw } ;
ZAH<!@qh U?lu@5 ^Z O]g+z$2o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-9*WQU9R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l9ihW^ @ty|HXW Z=c@Gd >C}RZdO~ class holder
r=Q5=(hn {
_Usg`ax- public :
*&0Hz{| template < typename T >
9|WWA%p assignment < T > operator = ( const T & t) const
` ;=Se_ {
#"{8Z&Z return assignment < T > (t);
piFQ7B }
GKtQ>39B } ;
;2|H6IN" /_a *C.a6 k0IU~y% 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`~]ReJ!X% fx-*') static holder _1;
oCYD@S>h Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/nP=E 6;pREM+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v+sbRuo8 而不用手动写一个函数对象。
r*wKYb F]*-i 55S 7&)F;;H k9xKaJ%1 四. 问题分析
cj<@~[uw 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
gAY2|/, 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
4"{wga~%/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.Cus t 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\8D~,$,``| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,R =VzP& ~\G3l,4 五. 问题1:一致性
sD3|Qj; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
xH[yIfHkG@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
e"6i>w! 3T/j5m}+! struct holder
$\!;*SSj {
?63JQ.; //
uP]o39b;V template < typename T >
rfi`Bp T & operator ()( const T & r) const
FO=1P7 {
m_ m@>}ud return (T & )r;
OP}p;( }
\AzcW;03g[ } ;
AyO|9!F@A _[o^23Hj 这样的话assignment也必须相应改动:
Ig KAD#2a h,'+w template < typename Left, typename Right >
@EZONKT class assignment
l5ds`uR# {
}z+"3A| Left l;
[1^wy# Right r;
yo,!u\^x public :
r&sOM_BUF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q$L(fHkw template < typename T2 >
8Jj0-4] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5z ^UQq } ;
9%14k vqi$}=%n?W 同时,holder的operator=也需要改动:
mm-UQ\h "\r~,S{: template < typename T >
<SZO-
-+lB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
SqF.DB~ {
!gHWYWu)! return assignment < holder, T > ( * this , t);
:[f`HY& }
=Zy!',,d,9 ><R.z(4% 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
AuipK*&g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
i?dKmRp(@y ~9{;VKgK return l(rhs) = r;
;S`-9}6 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
(x0*(*A} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
lkg*AAR?' Z[S+L"0 template < typename Tp >
hyfnIb@~} class constant_t
PZRn6Tc {
_C,@eu"9V const Tp t;
{WeXURp&nF public :
`lezJ(Xm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s[@>uP template < typename T >
2\B9o `Y const Tp & operator ()( const T & r) const
A=d$ir
K[ {
6H,=S`V]EK return t;
/JubiLEK }
:;;WK~*# } ;
6oh@$.ThG m<"fRT!Y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RLOQ>vYY 下面就可以修改holder的operator=了
yUmsE-W ]~S+nlyd< template < typename T >
tlLn assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)z235}P
{
{a8^6dm*E return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]j2v"n }
0/@ X!|X aC~n:0v 同时也要修改assignment的operator()
7Ljj#!`lUp 'Rd*X6dv template < typename T2 >
|EV\a[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!FO^:V<|5 现在代码看起来就很一致了。
#lsh N,CPm 6mpg&'> 六. 问题2:链式操作
oXlxPN39 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_c
]3nzIr 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
66@3$P%1p 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
s7nX\:Bw: 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9me}&Fdr 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1~5q:X 6$fnQcpJ template < typename T >
Sja{$zL+W struct result_1
WCmNibj {
m_!vIUOz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jp3di&x } ;
&M3ES}6 YG 5Z8@kH 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
+iH30v _p J_V>l template < typename T >
ca/o#9:N`: struct ref
yaRcBT? {
!\#Wk0Ku typedef T & reference;
%:w% o$ } ;
"4ozlWx template < typename T >
mDF"&.(j struct ref < T &>
mk%"G =w {
S`@6c$y k typedef T & reference;
Ur([L& } ;
k'ZUBTRq! Go\} A:|s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Z#F,y)YiO of'ZNQ/ template < typename T >
!q$&JZY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-e{)v' C) {
oa &z/`@ return l(t) = r(t);
9U=fJrj'u }
5Hwo)S]r 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
VqClM 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y^!E " cF_;hD|YZ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
FS`vK`' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Dpdn%8+Z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<cDKGd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
C](z#c~c 最后的布局是:
i'Y'HI Add
k~1j/VHv / \
[EmOA.6 Divide 5
1J-Qh<Q / \
C'-zh\a _1 3
OHHNWg_5 似乎一切都解决了?不。
," C[Qg( 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
7bonOt
Y 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
X%a;i6pq OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
~[zFQ)([ -OrY{^F template < typename Right >
0\cnc^Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1c)\ Right & rt) const
%Ui{=920 {
%wt2F-u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i5
L:L }
Hz]4A S 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*bCi2mbm@ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
a1g6}ym\ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
VelB-vy& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
jcEs10y 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
f`hyYp`d5 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
&0+x2e)7g 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
YgfSC}a ~*7O(8 template < class Action >
Jt2,LL:G class picker : public Action
/lLov. {
QN_)3lm public :
aJ:A%+1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Xr?>uqY!M // all the operator overloaded
='dLsh4P2N } ;
3:[!t%Yb cxXbo a Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
W!/vm 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
L289'Gzg U@.u-)oX template < typename Right >
;RWW+x8IB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8%o~4u3 {
lo+xo;Nd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZjU=~)O}H }
X0y?<G1(a i>Z|6 5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L w>-7) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
LkJ$aW/ T&1-eq>l template < typename T > struct picker_maker
{q&@nm40 {
@J-plJ4e typedef picker < constant_t < T > > result;
ug^om{e- } ;
`OKo=e~, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
CN.6E<9'kK {
e7@li<3>d typedef picker < T > result;
%{R_^Y8t } ;
EHpu*P~W V~OUE]]Q 下面总的结构就有了:
O.*jR`l functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
{
EA2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`nT?6gy picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2BHKS-J* 至此链式操作完美实现。
W1xf2=z`)T 2Sge pO"m~ mpA 七. 问题3
R{*_1cyW 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
p{NPcT%& ^DBD63N" template < typename T1, typename T2 >
L~*u4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9[z'/U.Bn {
/@&(P#h return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`$J'UXtGc }
/ ^w"' ' a*Rz<08 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
B-!guf
rnY "
Wp
template < typename T1, typename T2 >
<O ;&qT*b struct result_2
&oA~
Tx {
A?e,U, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5B%w]n } ;
GGCqtA^@7d Js/N()X 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
uu}'i\Q 这个差事就留给了holder自己。
T3=(` 49o\^<4b _zdNLwE[ template < int Order >
S#,+Z7 class holder;
F
y b[{" template <>
xXO RIlD class holder < 1 >
iwUv`>l& {
PmHd9^C public :
]de\i=?| template < typename T >
Ujf,6=M struct result_1
M3ZOk<O<R {
A*hZv|$0 typedef T & result;
T-^0:@5o9 } ;
sr\cVv") template < typename T1, typename T2 >
UanEzx% struct result_2
W/sY#" {
RF:04d typedef T1 & result;
\UOm]z } ;
j(sLK
& template < typename T >
W;qP=DK2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C?/r; {
J2m"1gq, return (T & )r;
L${m/@9 }
:WVSJ,. ! template < typename T1, typename T2 >
:i.t)ES typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m;c3Z- {
6Z Xu,ks} return (T1 & )r1;
}"hW b( }
]
@ufV } ;
B;V5x/ ^;+[8:Kb template <>
wZQ)jo7*g class holder < 2 >
^_sQG {
P7Xg{L&@. public :
"v5ElYG template < typename T >
e^zHw^js struct result_1
opXDm\ {
"e@n:N! typedef T & result;
syRN4 } ;
iA9 E^ template < typename T1, typename T2 >
nWk e#{[ struct result_2
~T%Ui#Gc {
m^Glc?g< typedef T2 & result;
Ls1B\Aw _ } ;
_B3zRO template < typename T >
TKo<~? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1eHe~p , {
i3P9sdTD return (T & )r;
?pqU3-knH }
cAb>2]M5V template < typename T1, typename T2 >
w//omF'` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.%IslLZ {
g8RPHjvZ return (T2 & )r2;
W!91tzs: }
"TNVD"RLY } ;
QXs8:;T q6REh;$ CcY7$D 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
0\Y1}C 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~@D/A/| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*GJ:+U&m[ b!^@PIX return l(i, j) = r(i, j);
|NJ}F@t/5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wx*1*KZ <!F3s`7~ return ( int & )i;
JaI Kjn return ( int & )j;
_w>uI57U 最后执行i = j;
V&%C\ns4 可见,参数被正确的选择了。
a.q;_5\5` &n>7Ir L=]p_2+ xzr<k Sp [pL*@9Sa& 八. 中期总结
n1,S_Hs 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
JRY_nX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Zj!Abji=O 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'mE^5K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cDIBDC wt?o
7R2 D:9
2\l Q+'nw9:;T UV@0gdy[ G?xJv`"9iC 九. 简化
2.nE
k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
"(f`U. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
oL-2qtv 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
RgZOt[!. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Hhl-E:"H` +-*/&|^等
>g}G}=R~3 2. 返回引用。
X{\jK]O =,各种复合赋值等
),`8eQC 3. 返回固定类型。
v+6e;xl8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
z)w-N 4. 原样返回。
:G=FiC operator,
<#*.}w~ 5. 返回解引用的类型。
2w?hgNz operator*(单目)
Q4Q pn 6. 返回地址。
'!Wvqs operator&(单目)
}`_(<H 7. 下表访问返回类型。
2 hq\n< operator[]
)];aI A$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
tJ'iX>9I operator<<和operator>>
snC/H G7 pr rT:Y OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nB] Ia? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
s`;f2B/| +~35G:&: template < typename Left >
h/m6)m.D struct value_return
+TSSi em {
v* ~3Z1 template < typename T >
suVmg-d struct result_1
FFvCi@oT {
uMd. j$$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
BJy;-(JP } ;
+>tUz D Fr [7 template < typename T1, typename T2 >
>cgpaj x* struct result_2
tJU-<{8 {
.zkP~xQ~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Md&WJ
};L } ;
k\aK?(.RC7 } ;
ahGT4d`)9 /XbW<dfl c^9tYNn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v("wKHWTI@ r*XLV{+4 下面我们来剥离functor中的operator()
N$#\Xdo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
iqPBsIW '*T]fND4 return l(t) op r(t)
@dEiVF`4: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
75NRCXh. return op l(t)
AK@L32-S return op l(t1, t2)
."6[:MF return l(t) op
J2M(1g)t9 return l(t1, t2) op
r:g9 Z_ return l(t)[r(t)]
+ts0^;QO2{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<+tD z ( q.V-LXM 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
{y-^~Q"z 单目: return f(l(t), r(t));
rRb+_]Lg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
eUBrzoCO 双目: return f(l(t));
qTmD'2 return f(l(t1, t2));
,hRN\Kt)p 下面就是f的实现,以operator/为例
$>q@SJ1q !#N\b struct meta_divide
Nneo{j {
;rHO&(h- template < typename T1, typename T2 >
DBgMC"_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^jSsa {
T@YGB]*Y return t1 / t2;
VaLs`q&3> }
E6A/SVp } ;
;['a j6YiE~ 这个工作可以让宏来做:
]?LB?:6 zP) ~a #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~
'Vxg} template < typename T1, typename T2 > \
C9~~O~7x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#R&H&1 以后可以直接用
4N>>+]MWc DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
K8[DZ)rO;Z 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
[V}, tO|
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
iK;opA" \RG!@$i MMQ;mw=^] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
v ~)LO2y
n/Dp"4H%q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/-M@[p& class unary_op : public Rettype
,kM)7!]N {
/X*oS&-M Left l;
ajH"Jy3A public :
N#z~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cP>o+-) m$2<`C= template < typename T >
q1{H~VSn" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l*=aMjd? {
n1v5Q2xw return FuncType::execute(l(t));
g@ith&*=h }
9pSUIl9|j Ud(`V:d template < typename T1, typename T2 >
~mp0B9L% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1KE:[YQ1 {
<V&5P3)d9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
rZ03x\2 }
Y]g?2N=E } ;
=:I+6PlF@ , H
kj1x
zj{s}* 同样还可以申明一个binary_op
#f,y&\Xmf \2v"YVWw
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nv/[I,nw class binary_op : public Rettype
6,b" {
j<yiNHC Left l;
j}J Z
Right r;
q6d~V]4: public :
,FSrn~-j9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^+|De}`u lS5ny template < typename T >
<i. apBH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{S.>BXX {
n# 7Pr/*0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
|NFZ(6vNh }
Ctu?o+^;z ~qP[eWe template < typename T1, typename T2 >
>{zk
qvsQ& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b1?xeG# {
=d`5f@'rl return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
t*S."
q }
M[]A2'fS } ;
qSU|= ?h8{xa5b L"+$Wc[| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
2f:^S/.A 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
evuZY X@ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BOVPKX 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
6;b9swmh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
XP?rOOn 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ssQ BSbx 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2\<.0 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ps|)cW3` 下面是修改过的unary_op
kGYTl,A{ 2[yBD-": template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N:5[,O<m_ class unary_op
|UUdz_i!: {
P5<vf Left l;
aoW6U{\
ZI>km?w public :
Q;/a F` L V{Q,DrP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>]D4Q<TY @* ust>7 template < typename T >
e /K#>, struct result_1
1 jb/o5n; {
F\JUx L@8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K95;rd } ;
%3Z/+uT@v] *?p|F&J template < typename T1, typename T2 >
z_|oCT!6 struct result_2
5z$,6T {
i'/m4 !>h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2h=%K/hhY } ;
HfNDD|Zz `TLzVB-j3 template < typename T1, typename T2 >
uzr\oj+> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k=ytuV\ {
S::=85[>z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\E1U@6a }
,L>
ar)B 7;:#;YSha template < typename T >
,T,:-E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%|W.^q {
B^ 7eo W return OpClass::execute(lt(t));
r),PtI0X }
sN=6 gCau jH;Du2w } ;
`6=-WEo pL1i|O
*~XA'Vw! 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Kb;dKQ 好啦,现在才真正完美了。
/7c~nBU 现在在picker里面就可以这么添加了:
$rB3m~c| m!n/U-^ template < typename Right >
W~n.Xeu{C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R[tC^]ai {
l:|D,q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(?)7)5H }
\;5\9B"i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}ET,ysa ,~PYt*X4 )=pD%$iq vsB*rP= k3!a$0Bs; 十. bind
/a9!Cf
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
1Nn@L2b 2 先来分析一下一段例子
lJ;J~> EV M7Q> NcS.49 int foo( int x, int y) { return x - y;}
;Y9=!.Ak0y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E\7m<'R bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%V!iQzL1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
d[gl]tj9 我们来写个简单的。
3L>IX8_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'=E9En#@ 对于函数对象类的版本:
}Rvm &?~O RrrK*Fk8= template < typename Func >
[4Ll0GSp struct functor_trait
]w).8=I {
gApoX0nrv typedef typename Func::result_type result_type;
e'*HS7g } ;
q(o/yx{bm 对于无参数函数的版本:
5FKBv
e@ JNI>VP[c template < typename Ret >
?WI3/>:< struct functor_trait < Ret ( * )() >
o?Nu:&yE {
: 9!%ZD typedef Ret result_type;
'1SG(0 } ;
}l0&a!C 对于单参数函数的版本:
| $^;wP U
5w:"x template < typename Ret, typename V1 >
z$lF)r:Bc struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
CBT>"sYE1 {
|f( ~@Q: typedef Ret result_type;
\0;(VLN'U } ;
}-p[V$:S 对于双参数函数的版本:
0>Z ;Ni ]
f>]n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\{\MxXW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"@3@/I {
8ovM\9qT typedef Ret result_type;
XE3aXK'R } ;
{QaNAR=) 等等。。。
P,pnga3Wu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H!IshZfktn :PYtR template < typename Func >
.lG5=Th! struct func_return
PaB!,<A {
o}Cq.[G4k template < typename T >
+t)n;JHN struct result_1
kYwb -; {
1$lh"fHU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1nhtM } ;
5~
' Ie<Y_ m`?MV\^ template < typename T1, typename T2 >
A1Y7;-D struct result_2
<G8w[hs {
0[A9b,MMVO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(P|~>k } ;
5r{;CKKz } ;
H4-qB Z' Yd
cK&{ er.L7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{04"LAE ygZ #y L template < typename Func, typename aPicker >
eLD?jTi' class binder_1
q>:$c0JY {
~}ml*<z@ Func fn;
S&jesG-F aPicker pk;
mY!iu(R1 public :
?dZt[vAMn 9 t
n!t template < typename T >
;,'igdold struct result_1
oS,I~}\kQ {
~3h-j K? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pY8q=Kl } ;
KGHq rc ,SlN zR template < typename T1, typename T2 >
0o&MB
Dp struct result_2
=4!nFi {
"O>n@Q| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1r)kR@!LNG } ;
YA(@5CZ $K~LM8_CKy binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O{z}8&oR: m(OvD! template < typename T >
r} _c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_>o-UBb4]T {
~q +[<xR\ return fn(pk(t));
*v%rMU7, }
M.}7pJ7f template < typename T1, typename T2 >
+ bhym+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vdoZ&Tu {
@MR?6 n*k return fn(pk(t1, t2));
cFd
>oDS }
i=FQGWAUu } ;
`ejUs]SR y?
(2U6c bBxw#_3A?E 一目了然不是么?
G`=r^$.3WB 最后实现bind
9<CG s3\ "v*8_El L}{`h template < typename Func, typename aPicker >
\6|/RFT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,FQdtNMap {
0IM8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"R
#k~R }
iP~,n8W *y[PNqyd 2个以上参数的bind可以同理实现。
wYsZM/lw 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
jMBiaX`F l?E a# 十一. phoenix
SJ'
%
^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7[v%GoE H/F+X?t$0 for_each(v.begin(), v.end(),
q]&.#&h (
]ekk }0 do_
3*_fzP<R [
A^fjfa);V cout << _1 << " , "
zRl~^~sY ]
DLPUqKL] .while_( -- _1),
+';>=hha cout << var( " \n " )
E|"=.
T )
=H7xD"'%R );
`rY2up#% )n7l'}o?+ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
V)o,1
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
\J^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2+8#H. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y9Y1PH7G ]bCq=6ZKR v"u^M-_ template < typename Cond, typename Actor >
][PzgzG class do_while
~o3Hdd_#}N {
C}g9'jY Cond cd;
XdgUqQb} Actor act;
1-SVCk
- public :
A!W0S template < typename T >
dmrps+L struct result_1
`A%^UCd {
9e!NOl\_;. typedef int result_type;
5@osnf? } ;
#PLEPB Sywu=b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j{VGClb=T {xcZ*m!B template < typename T >
<{(/E0~V/< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^o?S M^ {
X##1!
ad do
Die-@z|Y {
$ls[|N:y0l act(t);
C@y8.#l }
AS!6XT while (cd(t));
5,"l0nrk return 0 ;
wVs.Vcwr
}
>r5P3G1 } ;
Ha>*?`?yI gv15t'y9 UK#&lim 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1xyU 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
W3W'oo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}`VDD?M 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
<c[U#KrvJ 下面就是产生这个functor的类:
wHjLd$ +o v'2[[u{7* 4\t1mocCSN template < typename Actor >
W~T}@T:EN class do_while_actor
#PvB/3 {
Q3W#`6jpF Actor act;
2U
kK0ls public :
V2Q$g^X' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[a[/_Sf{ D:\ g,\Z template < typename Cond >
vQV K$n` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$>M<j } ;
f}c\_}( txql 2 HY;o^drd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
cNpe_LvW 最后,是那个do_
}0hL~i N<|$h5isq 2g{)AtK$# class do_while_invoker
vY|^/[x#B {
z(uZF3 public :
MjfFf} @ template < typename Actor >
l*b)st_p% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{npcPp9 {
TOF
'2&H return do_while_actor < Actor > (act);
vh!v
MB}} }
wu<])&F } do_;
Bc-yxjsw ({0)@+V8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
" }gVAAvc7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$5`!Z%>/ 最后来说说怎么处理break和continue
a\uie$"cr] 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
/T^ JS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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