一. 什么是Lambda
!^l4EL5# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
oiv2rOFu 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,
^s@*ISY JNFT6T)T15 TFC!u0Y"$ rZ.a>'T4 class filler
dI0bTw|s/ {
[ lzy &To public :
]v@ tZ} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Iwt2}E(e } ;
@b!R2Yq IN|i)?rh ,-7/]h,l 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:
OHP3T(Q5 {|5$1v j,56Lh%1 Vr-3M+l=O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L`\`NNQC *mQDS.'AB@ Wl !!5\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
QFNz9c ^?6
W< t$y&=v q3x;_y^ 二. 战前分析
Q}Ze-JIL$ 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。
Ie2w0Cs28 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"7<[u]K| CFBUQMl> GIC"-l1\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Vgqvvq<S /* --------------------------------------------- */
[^U; vector < int *> vp( 10 );
pKxX{i1l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c#n4zdQd]5 /* --------------------------------------------- */
/+4^.Q* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
FU5LYXCs /* --------------------------------------------- */
Z9"{f)T int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\2R`q*a+ /* --------------------------------------------- */
KO-Zz&2f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z[5Y
Z~}* /* --------------------------------------------- */
-; us12SZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
P^b:?% yul<n>X| ~"JE![XR Uin k 看了之后,我们可以思考一些问题:
?v"K1C1. 1._1, _2是什么?
7#Uz*G\iZ 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。
hB
P$9GR 2._1 = 1是在做什么?
~^rey 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。
'z +$3\5L Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ez^*M:K + 9\:$wMN +Q SxYV 三. 动工
uv|eVT3jNs 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%UUp=I Ok}{jwJ%W; ReI=4Jq11 N?a1sdR template < typename T >
P&[F t)` class assignment
L876$ {
$ ]W[y= T value;
LsJs Q
h public :
,30FGz^i assignment( const T & v) : value(v) {}
VQy9Y template < typename T2 >
M.xhVgFf) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Hi; K"H]x1 } ;
OX)#F'Sl} N+\oFbE `7QvwXsH] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~^lH ^J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4i_spF-3 .Bb$j= 9?u9wuH i"%JFj_G class holder
%uGleY]~ {
<CZI7]PM7 public :
5T$}Oy1 template < typename T >
saGRP}7? assignment < T > operator = ( const T & t) const
-TzI>Fz {
N{1.gS return assignment < T > (t);
)myf)"l5 }
o,S!RG& } ;
!dfS|BA] /*u#Ba<< J6)efX)j-p 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:
C6K|:IK{ <Jwi~I=^ static holder _1;
z>cIiprX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F^.om2V|9 K-2.E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BW'L.*2 而不用手动写一个函数对象。
qpb/g6g cm@jt\D ]$m#1Kj "
Sc5qG 四. 问题分析
m0=cMVCA! 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
rQ`\JE&` 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
2wB.S_4"-< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Mam8\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
e1^fUOS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E:08%4O ?!bd!:(N 五. 问题1:一致性
o2;(VSKhS 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
|RR"'o_E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zb"rMzCH SQh+5 struct holder
! 9d_Gf- {
#d7N| 9_ //
Wc~3^;U template < typename T >
&?SX4c~?u T & operator ()( const T & r) const
W3De|V^ {
C:]/8 l return (T & )r;
kcLj Kp }
7]p>XAb } ;
8h*t55 E)C.eW / 这样的话assignment也必须相应改动:
C1h#x'k y\^@p=e template < typename Left, typename Right >
8<YX7e class assignment
#$LH2?) {
rlR
!& Left l;
9 wAA.
-" Right r;
9.xvV|Sp public :
z'7#"D assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<KKDu$W|T template < typename T2 >
|:./hdcad T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
IZO@V1-m } ;
Wu4ot0SZ 25aNC;J 同时,holder的operator=也需要改动:
d2RnQA MMMqG`Px template < typename T >
5,S,\O9>X assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*%:@
cbF-M {
&svx@wW return assignment < holder, T > ( * this , t);
Vd,' s }
7e1dEgn @'*eC}\E 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。
`-4'/~G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[-4KY4R 8QT<M]N% return l(rhs) = r;
tC^ 1} 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。
C`dkD0_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
( : B9YsA?hg template < typename Tp >
BY3bpR class constant_t
#S%4? {
yB.G=90 const Tp t;
IrJ+Jov public :
Ski G2n] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4avc=Y5 template < typename T >
:-)GNf yGz const Tp & operator ()( const T & r) const
`3J':Vh {
I6+2>CUGo return t;
4AQ[igTDP }
ZI,j?i6\ } ;
y`4{!CEyLW 4:D:| r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
b6|Z"{TI
_ 下面就可以修改holder的operator=了
b \:~ ; ZP-dW|<[x template < typename T >
Dv@PAnk3C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{-HDkG' 8 {
0E-pA3M6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kQLT$8io }
[9OSpq Dzr e' 同时也要修改assignment的operator()
fuMN"T 6%+ b4CF`BG template < typename T2 >
RAV^D. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'@bJlJB9> 现在代码看起来就很一致了。
'99@=3AB:` A;,Dg=FL/ 六. 问题2:链式操作
L?8^aG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
j9:/RJS 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。
qbb6,DL7J
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。
34z+INkX 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。
X]!D;7^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
i
E9\_MA je,c7ZFO template < typename T >
l x e`u}[ struct result_1
3htq[Ren {
it)ZP H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\]8VwsP } ;
}~F~hf>s ^LVk5l)\>g 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:
Um z05* y@3Q;~l, template < typename T >
L6+C]t}>6 struct ref
9/@ &* {
paWxanSt typedef T & reference;
TGf;_)El } ;
XFQNr` template < typename T >
(9]6bd struct ref < T &>
4z_n4= {
UW6VHA> typedef T & reference;
26.)U r<F } ;
&tj0M.- 6aY>lkp 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q>-R3HB rLzW` template < typename T >
FaY_0G;y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\0?$wIH? {
3+>OGwfQ return l(t) = r(t);
a8Uk[^5 }
uE`r /=4 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
{q,?<zBzu 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qdu$Os |9IC/C!HC 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
)3%@9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^ H3m\!h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'wvMH;}u +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;7Okyj6EP 最后的布局是:
uw33:G Add
51 4Z<omrK / \
mb1Vu Divide 5
%
5z
gd> / \
DnFjEP^ _1 3
XA{F:% 似乎一切都解决了?不。
\|%E%Yc 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。
SkHYXe"] 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。
9x?'} 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:
8sg|MWSU ?:igumeYX template < typename Right >
Fp%Ln(/m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gn)R^ Right & rt) const
){P^P!s$ {
_ym"m,,7? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zkexei4^< }
.'T 40=7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{kL&Rv%' 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。
3-|3`( 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。
=6\LIbO 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。
OJ1tV% E 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。
h5GU9M 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?
zvO:"w} 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:
P:k+ y$ <a|@t@R template < class Action >
8lP6-VA class picker : public Action
,j178EX {
0<.RA%dj public :
y=Q!-~5|fF picker( const Action & act) : Action(act) {}
x2W#ROfg // all the operator overloaded
x[i `S8D } ;
;:]\KJm}? ?S tsH 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。
H}ZQ?uK; 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:
|V|+lx'sc %3o`j< template < typename Right >
KX4],B5 + picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5iM[sg[y9 {
3t"4TjAy return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vFQ,5n;fF }
fS=hpL6]@ O{]9hm(tN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
JOD/Raq.1k 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。
<9eu1^g RMP9y$~3pU template < typename T > struct picker_maker
(9C<K< {
Zu/<NC
( typedef picker < constant_t < T > > result;
+Qj(B@i } ;
F)Oe9x\/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
f.6~x$:)`E {
rs-,0'z,7 typedef picker < T > result;
)T|L,Lp } ;
j0mM>X HB 27A!\pn 下面总的结构就有了:
"G?Yrh 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。
d
6t:hn 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。
)uheV,ZnY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
L{&U V0q! 至此链式操作完美实现。
FN^FvQ ~*.- '@=PGpRF 七. 问题3
T!|=El> 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。
KbW9s,:p ST dNM\+ template < typename T1, typename T2 >
~Z)/RT/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GTl
xq%?b {
w$ fJ4+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zpjqEEY; }
{38bv.3' o{WyQ&2N 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:
n<7q`tM# 9`B$V##-L template < typename T1, typename T2 >
y2|R.EU\m< struct result_2
p $`92Be/ {
*>[3I}mM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]!
*[Q\ } ;
z-T{~{q $8~e}8dt| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5h{`<W 这个差事就留给了holder自己。
.uz|/Zy vbG]mMJ |j~lkzPnV template < int Order >
B.dT)@Lx0 class holder;
('[TLHP template <>
kHK0(bYK class holder < 1 >
</`yd2 > {
7'lZg<z{~j public :
2kh"8oQ template < typename T >
m#7*:i&@Y struct result_1
}6u2*(TmD {
8|^CK|m6* typedef T & result;
{*m ?Kc7k } ;
SPkn3D6 template < typename T1, typename T2 >
ipE]}0q struct result_2
<wd]D@l7r {
+9;2xya2 typedef T1 & result;
fS&6 } ;
X[yNFW}S2W template < typename T >
na+d;h*~y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9i q"" {
@.C{OSHE return (T & )r;
p9eRZVy/ }
+-?/e-z") template < typename T1, typename T2 >
yYZxLJ=' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x.mrCJn) {
cmwPuK$ return (T1 & )r1;
TFQ!7'xk) }
{FO$yw=> } ;
dt\jGD G4 _, template <>
jNDx,7F- class holder < 2 >
yHo[{,4itA {
GEUg]nw public :
f .
}c7 template < typename T >
V9NTs8LKc struct result_1
k?GD/$1t {
5` D-
typedef T & result;
t+uE } ;
(qMj-l template < typename T1, typename T2 >
,M5}4E7L%s struct result_2
w f.T3 {
J Yb}Zw; typedef T2 & result;
dEa<g99[? } ;
2BXy<BM @ template < typename T >
~nLN`Hd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bC!`@/ {
OX]V)QHVZ return (T & )r;
cZ8.TsI~ }
zmuMWT; template < typename T1, typename T2 >
&DG->$&| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FDzqL;I {
O*6n$dUj3 return (T2 & )r2;
1 T<+d5[C }
I{'f|+1 } ;
`_ %S aW_oD[l PUJ2`iP1^3 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
68fiG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Hy:V`> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<6TT)t<h {V19Zv"j return l(i, j) = r(i, j);
#SVNHpx 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[(kB
5 a yM.IxpT#$ return ( int & )i;
ZzGahtx)Y return ( int & )j;
ym,H@~ 最后执行i = j;
iRo.RU8> 可见,参数被正确的选择了。
;h=*!7:
k*rZ*sSp `>(W"^ )m3Uar Oc].@Jy 八. 中期总结
Df=dt 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:
YV% 5y1i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pW0dB_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6DIZ@ oi 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g6t"mkMY
L /hrT lA(Q@yEW /'2O.d0}. o Pci66 RrZM&lXY 九. 简化
}kHdK vZ 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。
A5:qKaAq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
BaF!O5M 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:
620%Z* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IzOYduJ. +-*/&|^等
4BYE1fUzd 2. 返回引用。
EI>6Nh =,各种复合赋值等
%=we`& 3. 返回固定类型。
Z7rJ}VP 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7tM9u5FF 4. 原样返回。
8M*PML4r operator,
UV
4>N 5. 返回解引用的类型。
RgdysyB operator*(单目)
YpAg 6. 返回地址。
|'ln?D:& operator&(单目)
n6d9\ 7. 下表访问返回类型。
V"o7jsFH6n operator[]
Jf)bHjC_V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
JCcZuwu[ operator<<和operator>>
9fnA YYEJph@06q 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。
,d+fDmm3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
WO4=Mte? N /$`:8" template < typename Left >
_-!sBK+F struct value_return
eivtH P {
Ma *y=d;,1 template < typename T >
XfE?C:v struct result_1
1be %G [* {
1axQ)},o@p typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ab%;Z5$fr } ;
EFuvp8^y o}Odw; template < typename T1, typename T2 >
-4w=s|#.\ struct result_2
PjT=$] {
.roqEasu8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v8gdU7Ll, } ;
(6CN/A{qe } ;
M2x[" #*$P'r 5ercD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!MDNE*_ Tu{&v'!j6 下面我们来剥离functor中的operator()
J`q]6qf# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[XRCLi} l+V,DCE return l(t) op r(t)
n%R;-?*v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
g*)K/Z0pJ$ return op l(t)
u~
~R9. return op l(t1, t2)
M/?KV9Xk2 return l(t) op
9odJr] return l(t1, t2) op
RCTQhTy= return l(t)[r(t)]
)#a[-.OI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<^b7cOFQ G2LK] 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:
<H1` 单目: return f(l(t), r(t));
n,eJ$2!J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YSJy` 双目: return f(l(t));
Qu5UVjbE, return f(l(t1, t2));
L%v^s4@ 下面就是f的实现,以operator/为例
,uw132<b ONNpiK- struct meta_divide
,:~0F^z {
6)oLus template < typename T1, typename T2 >
;Sd\VR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
lZ8CY {
4k/VBZB return t1 / t2;
E3@QI?n^^ }
{mWui9 %M } ;
}>^Q'BW;65 *19ax&|*S 这个工作可以让宏来做:
{7cX#1 EM7+VO( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2 oa#0`{ template < typename T1, typename T2 > \
%8*64T") static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{GvTfZfp 以后可以直接用
1:NrP'W^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=NbI% 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
a9n^WOJ6 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
qQpnLV 4 (>mI'!4d O\K_q7iO6 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
;!o]wHmA *5zrZ]^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e*(b class unary_op : public Rettype
\;VhYvEH {
O8|5KpXd@ Left l;
KZ!3j_pKy public :
nd;fy$<J\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d!KsNkk 1Z[/KJ template < typename T >
|K?#$~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
< B_Vc:Q {
2([2Pb3<" return FuncType::execute(l(t));
&U+ _ -Ph }
\BWykA> j1SMeDDM
~ template < typename T1, typename T2 >
k5kdCC0FCk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-(`OcGM'L {
th6+2&B6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Qn ^bVhG+ }
iv phlw } ;
5L:1A2Z?c |AlR^N yNm:[bOER 同样还可以申明一个binary_op
Z5c~^jL$- /h v4x9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k3+e;[My+ class binary_op : public Rettype
>7!6nF3x, {
tb:L\A^: Left l;
%Pksv} Right r;
l5+gsEux] public :
izKfU?2]X@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t_ksvWUo _k^0m template < typename T >
Q]rD}Ckv- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b 1&i# I?{ {
Z/^ u return FuncType::execute(l(t), r(t));
]"c+sMW }
h^
-.]Y 2+Px'U\ template < typename T1, typename T2 >
jBaB@LO9G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kj=b[e% {
LZ@|9!KDw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
& cNy }
Mv c`)_Md } ;
pfx3C* 0l;<5 H+
h07\?
% 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
x8;`i$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9N%JP+<89 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3] 1-M 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。
OB~X/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#,{+3Y&5-+ 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。。。
^m_yf|D$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nm7;ieMfr 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)
$A3<G-4O 下面是修改过的unary_op
i{D=l7j|w +GsWTEz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jGrN\D?h class unary_op
B2Xn?i3 l {
@"T"7c?Cv Left l;
i(?,6)9 {cpEaOyOM public :
aA- PSawMPw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tNVV)C %gnM(pxl template < typename T >
gX{loG struct result_1
k%y9aO {
T0)"1D<l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_LwOOZj } ;
vIvVq:6_3 EQqx+J&! template < typename T1, typename T2 >
kY]W
Qu struct result_2
iCP/P% {
CE15pNss typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+i\&6HGK;- } ;
Sx
#d{=\$= template < typename T1, typename T2 >
G8W#<1LE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RtG}h[k/X {
"U.^lkN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{brMqE>P# }
p0.|< &rDM<pO #- template < typename T >
:b[`
v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H A}f,),G {
,3I^?5 return OpClass::execute(lt(t));
$./bjV% }
Ifk#/d "m{,~'x } ;
7VK}Dy/Vvn .oEmU+ X0{/ydGF8 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
k`". 好啦,现在才真正完美了。
nN$Y(2ZN 现在在picker里面就可以这么添加了:
8Ry74|`=R 5>6PH+Oq template < typename Right >
Iqs+r? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F_xbwa*= {
#S%Q*k<hw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y]%w )4PS }
;X ,1I 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。
m8623DB" I2(zxq&2M\ :a:[. iVB^,KQ@ V8=Y@T, 十. bind
$4jell 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+7Kyyu)y@ 先来分析一下一段例子
( *G\g=D M.h`&8 6)pH|d.FR int foo( int x, int y) { return x - y;}
T^Ab!O bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lCW8<g^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~}Z\:#U 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
,(a5 @H$f 我们来写个简单的。
avmcw~
TF 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2/,0iwj- 对于函数对象类的版本:
!h&g7do]Z 1e xl0]- template < typename Func >
M>jtFP<S struct functor_trait
3Q/#T1@ {
B*!WrB:s typedef typename Func::result_type result_type;
$-+/$! } ;
~-a'v! 对于无参数函数的版本:
wPbkUVO z}SND9-" template < typename Ret >
PLM _#+R> struct functor_trait < Ret ( * )() >
1
4LI5T {
*zO&N^X.4 typedef Ret result_type;
cYNJhGY } ;
R E1/"[t 对于单参数函数的版本:
9iN.3/T8 HG/p$L* template < typename Ret, typename V1 >
=TR,~8Z| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w",?
Bef
{
G
;?qWB, typedef Ret result_type;
Lw1T 4n } ;
c41: !u^ 对于双参数函数的版本:
PR<||"03 fIoIW&iy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;0ME+]`"3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
s?WCnT {
()PKw,pD typedef Ret result_type;
F2(q>#<_ } ;
v;{{ y- 等等。。。
Uadr>#C* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
- ~O'vLG r%Rs0)$yj template < typename Func >
6VD1cb\lF struct func_return
ryO$6L {
S)He$B$pp template < typename T >
y0v]N struct result_1
Oc9#e+_& {
Ct$82J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-6Tk<W
} ;
@|bP+8oU {>0V[c[~ template < typename T1, typename T2 >
"Clz'J]{ struct result_2
8l/[(] & {
1|,Pq9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gG54: } ;
Gt9wR } ;
^SEdA=! SEKN|YQV/t g.% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hwnx<f ' UVf\2\ Y template < typename Func, typename aPicker >
IL7`0cN( class binder_1
jW*1E*"
{
4{9d#[KW Func fn;
>5~7u\#9 aPicker pk;
]TO/kl/ public :
} :iBx NTs;FX~g[ template < typename T >
nbofYI$rd& struct result_1
t$^l<ppQ {
D)='8jV7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0Flu\w/+P } ;
x)5V.q j{#Wn
!, template < typename T1, typename T2 >
'p)Q68;& struct result_2
S_J :&9L {
"YFls#4H- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h?@G$%2 } ;
)tZ`K
| 3bC
yTZk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<*'cf2Q$Av @%tXFizh template < typename T >
']51jabm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#;9H@:N {
ed~R>F> return fn(pk(t));
"i'bTVs }
DrS~lTf=> template < typename T1, typename T2 >
?s}
% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t> Q{yw {
x49!{} return fn(pk(t1, t2));
J$uM 03 }
~HLRfL? } ;
_rQUE^9 #,f{Ok+ XL<
)v_ 一目了然不是么?
H;_yRUY9 最后实现bind
-@%%*YI> hsce:TB 2V#6q,2 template < typename Func, typename aPicker >
H^c0Kh+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
X\GM/A {
fhpX/WE6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
V:
p)m&y6 }
gqiXmMm:9 N}/>r D 2个以上参数的bind可以同理实现。
0TE@xqW 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。
"|LQK0q3 Q49BU@xX 十一. phoenix
}*;EFR 6' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(*^DN{5 +!>LY for_each(v.begin(), v.end(),
u?Hb(xZtg= (
nW;kcS*A do_
3_ 2hC!u!K [
VAj<E0> cout << _1 << " , "
:uCdq`SaQl ]
?A=b6Um .while_( -- _1),
4^Qi2[ w cout << var( " \n " )
'qeP6}M )
VK
.^v<Yo );
w-FnE}"l ySX/=T:<; 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:
aPIr_7e 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
3A0_C?E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[STje8+V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
X\2_;zwf @@pq'iRn \XH@b6{ template < typename Cond, typename Actor >
7c1+t_ Ew class do_while
XI}I.M {
rZC3\,W Cond cd;
Lo3-X Actor act;
qe?Ggz3p. public :
mUwUs~PjA template < typename T >
w!,QxrOV~ struct result_1
D$pj# {
wa?+qiWnrl typedef int result_type;
ZJXqCo7O } ;
nk08>veG ?MZ:_'2p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"\T"VS^pd `7B14:\A template < typename T >
fEiJ~&{& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_Xh=&(/8@ {
N du7nKG do
[\HQPo'S {
)+GX<2_ act(t);
,VG9)K1K }
zzJ^x8#R while (cd(t));
f)gGH'yOQ return 0 ;
6o
lV+ }
kkfCAM } ;
RjtC:H&XZ ZrcPgcF x-~-nn\O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
pI^=B-7 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。
nZW4} ~0j 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。
>\\5"Sf 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。
Vu|dV\N0* 下面就是产生这个functor的类:
7+8bL{ 4!'1/3cY $MT}l
template < typename Actor >
kgc.8 class do_while_actor
%F3}/2 {
sL~, Actor act;
Ar~{= X public :
03"#J2b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\(9p&"Q- 3;D?|E]1 template < typename Cond >
a(Sv,@/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
d<Dn9,G } ;
Lw*1 .~ {{zua-F r`>~Lp` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
J[+Tj@n' 最后,是那个do_
TAAR'Jz S >C^/,/%v 0#
UAjT3 class do_while_invoker
P%jkKE?B4 {
?1DUNZ6 public :
wz@/5c/u template < typename Actor >
x 8M#t(hw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0~.)GG%R>D {
z (#Xca return do_while_actor < Actor > (act);
8!6<p[_ }
okh0_4 } do_;
I$Eg$q hLn&5jYHvt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#mTMt;x 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ctj8tK$D 最后来说说怎么处理break和continue
)+k[uokj 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。
jDp]R_i 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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