一. 什么是Lambda
P$v9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\Lg{GN. 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,
!B/5@P /_mU%fl Hrg -5_ 9P& \2/ { class filler
U>hpYqf_ {
=X3Rk)2r public :
}u+cS[#-
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
x31Jl{x8\? } ;
7v
V~O@JP wBz5_ OFVw #k
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:
=`g@6S cD'|zH] dmYgv^t 7OD2/{]5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%\B@!4] 3vj1FbY o&RNpP* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Yan,Bt{YJ lnnT_[ni. @a}\]REn }K|40oO5 二. 战前分析
7e=s`j 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。
Xz!O}M{4 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
C zxF %b>Ee>rdD [! YSW' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O^r,H,3S /* --------------------------------------------- */
LLPbZ9q vector < int *> vp( 10 );
-DWnDku8= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AEo /* --------------------------------------------- */
&d=ZCaP sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vt(cC)) /* --------------------------------------------- */
Eb89B%L62G int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~y>N JM>1 /* --------------------------------------------- */
LfX[(FP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z K6'wL!!I /* --------------------------------------------- */
"f4atuuXa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|g!3f ]]50c :,Mg1Zf C/YjMYwKgv 看了之后,我们可以思考一些问题:
@(any^QJ 1._1, _2是什么?
hIFfvUl 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。
x%%OgO+> 2._1 = 1是在做什么?
h`pXUnEZ 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。
&5Huv?^a' 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。
nZ/pi$7 6.k>J{GG ?btZdnQ))S 三. 动工
Mcqym8,q|3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7
|Q;E|=-Y %<@x(q T*qSk! 6Jd.Eg ~A7 template < typename T >
{qb2!}FQ class assignment
L]{1@~E:q {
$m;DwlM T value;
':DLv{R public :
p>= b|Qy| assignment( const T & v) : value(v) {}
^'Qe.DW[ template < typename T2 >
8Lr&-w8J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Q3 yW#eD } ;
st wxF?\NS 4x2,X`pe3 y\zRv(T= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#SqU>R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
h4tAaPcS+ G }U'?p !Hx[
`3 UpS7>c7s class holder
rA[wC%% {
UzT"Rb:e public :
rVv4R/3+ template < typename T >
=jkiM_<h assignment < T > operator = ( const T & t) const
:Hq#co {
r0,XR return assignment < T > (t);
@=dwvl' W }
UB,:won } ;
wAF<_NG# s_%KWkS D"8 ?4+ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
C^*3nd3 pFcCe
'd" static holder _1;
z~Is
E8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+MyXIWmD lky5%H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m#`1.5% 而不用手动写一个函数对象。
Ft 6{g
JBG 5DmW5w'p 3NSX(gC% D] +]Br8 四. 问题分析
<3!Q Xc 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
jKr>Ig=$tA 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。
pYz\GSd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W[t0hbVw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9y?)Ga 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Qm>2,={h tA{hx- 五. 问题1:一致性
v4vIcHDs 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?|
uYCWsw/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
J=6(
4> HwZ"l31 struct holder
i)=
\-C {
@G^m+- //
A.cNOous| template < typename T >
mOfTq]
@B T & operator ()( const T & r) const
Zmz $
hr {
w@x||K= Z return (T & )r;
^NXxMC(e+ }
'+v[z=.8] } ;
"P a y2 WB 5M![ 这样的话assignment也必须相应改动:
`y$@zT?j c'
Q4Fzj0' template < typename Left, typename Right >
4(&sw<k class assignment
ffR<G&"n~b {
e#!p6+#" Left l;
@1s
2#)l( Right r;
_K3;$2d|R public :
th%T(D5n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9QHV%% template < typename T2 >
ZoR6f\2M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zg$NrI& } ;
o^W.53yX jIck! 同时,holder的operator=也需要改动:
6"yIk4u: v]y=+* A template < typename T >
EbnV"]1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rmeGk&*R8 {
}aL&3[>> return assignment < holder, T > ( * this , t);
)u1=, D }
oZ>2Tt% cUr5x8<W). 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。
b\p2yJ\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
u1`JvfLrL W1ql[DqE{ return l(rhs) = r;
vngn^2 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。
:{%~L4$HI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!M}ZK( ]v#T9QQN template < typename Tp >
H3+P;2{ class constant_t
%7
$X
* {
byPqPSY const Tp t;
?hKpJA'% public :
y>0Gmr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A().1h1_k template < typename T >
O@a7MzJ const Tp & operator ()( const T & r) const
]Xg7XY {
?@QcKQ@ return t;
Q+*@!s }
8;O /x } ;
_|7bpt9 E.G]T#wt0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9yp'-RKjw 下面就可以修改holder的operator=了
lT_dzO e6Kyu* template < typename T >
(3&P8ZGNR assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uP.dCs9- {
(#nB90E{* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
f=-R<l }
?N&s. Tr,
zV 同时也要修改assignment的operator()
c9Q _Qr0' ;_m;:< template < typename T2 >
8Yf=) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+ aWcK6 现在代码看起来就很一致了。
[0lO0ik>G @ssT$#)$! 六. 问题2:链式操作
|OIU)53A- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
XQZiJ
%' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
cXK.^@du 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
y<PQ$D) 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。
~-'-<- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
w`[`:H_z Dlz1"|SF template < typename T >
Z61L;E struct result_1
zZP&`#TAy {
u56F;y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eQ<GNvm } ;
+@~e9ZG%a `E|>K\ 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:
TjOK8
t s` =&l template < typename T >
xW58B struct ref
~|{_Go{
Q {
dv?t;D@p! typedef T & reference;
fJ+4H4K } ;
b^"mQ template < typename T >
*!yA'z< struct ref < T &>
j|@8VxZ {
2\CZ"a#[ typedef T & reference;
K4b2)8
} ;
l@`n4U.Gwl o)8VJ\ & 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;A0ZcgF JY%l1:}G3 template < typename T >
eh,_g. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w I[Hoi
V {
V!s#xXD } return l(t) = r(t);
&:~9'-O }
f'Rq#b@ 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。
*r ('A 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%&wi@ *# Rb0{W]opt+ 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
$|VdGRZ1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Z>*a:| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8v6AfTo% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oo1h"[ 最后的布局是:
I p|[ Add
+9M";'\c / \
10tTV3`IM Divide 5
k<RaC= / \
dwb ^z+ _1 3
bL|$\'S 似乎一切都解决了?不。
mqDI'~T9 u 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。
0|,Ij$ 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。
H-eHX3c7 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:
me90|GOx+ eL
[.;_ template < typename Right >
| NyANsI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*P?Rucg Right & rt) const
Q1(4l?X@ {
0JW
=RW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^ZFK:|Ju }
3teP6|K'g 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HT6$|j 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。
|g"K7XfM4 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。
Lc(eY{CY 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。
W9S6
SO^\ 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。
bQdu= s[ 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?
sYB2{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:
T>,[V: V/RV,K1/ template < class Action >
ssl.Y! class picker : public Action
:mt<]Oy3 {
7@&kPh}PG public :
A>)Ced! picker( const Action & act) : Action(act) {}
gOMy8w4> // all the operator overloaded
[MF&x9Ss?% } ;
,lVQ-qw5 < Yc)F.: 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。
hfg
^z5 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:
uvi&! )x D-e?;< template < typename Right >
#X0Xc2}{f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0qW"b`9R {
tjQ6[` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h+Y>\Cxg }
gL`aLg_ #VxN [770 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
D'#,%4P,e\ 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。
M^G9t*I 1v*N]}`HU template < typename T > struct picker_maker
g!Ui|]BI9 {
AEUR`. typedef picker < constant_t < T > > result;
t
;fJ`. } ;
0qm CIcg template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,[3}t%Da {
uH#X:Vne typedef picker < T > result;
'Z)#Sz Y } ;
m= %KaRI *\*]:BIe&v 下面总的结构就有了:
L1&` 3a?pL 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。
{U4{v=,!I 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。
>)k[085t picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:_Iz(
2hV 至此链式操作完美实现。
)(pgJLW <RcB: h ,rOh*ebF 七. 问题3
M~)iiKw~MY 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。
7/K'nA + -rSO"nc template < typename T1, typename T2 >
O{Q+<fBC9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AdbTI#eY {
;u<F,o( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s~k62 }
- %?>1n TCi0]Y~a 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:
O9RnS\ u++a0>N template < typename T1, typename T2 >
5i'KGL struct result_2
9fCU+s {
dP"cm0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hl2|Ec } ;
Equ%6x s !II}'Je 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?
bPMf='F{r 这个差事就留给了holder自己。
i%MR<M |w -s{L3@+ xXJzE|)1h! template < int Order >
Y5*A,piq class holder;
sosIu template <>
'1zC|:, class holder < 1 >
S+?*l4QK {
COd~H public :
Np;tpq~ template < typename T >
COD^osM@ struct result_1
1yeD-M"w {
5nK|0vv%2 typedef T & result;
r^Soqom3 } ;
ANR611-a template < typename T1, typename T2 >
G#='*vOtO struct result_2
yK mHTjX= {
,S?:lQuK5 typedef T1 & result;
knWI7 } ;
\\ZhM template < typename T >
v'Up& /( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y }h2 {
:]* =f]. return (T & )r;
u%Z4 8wr }
YT@N$kOg_ template < typename T1, typename T2 >
p4K
8L'nZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_HAr0R8BY {
$<f+CtD4 return (T1 & )r1;
4 ijZQ }
/#}%c' } ;
W\e!rq f&XM|Bg template <>
W#^p%?8pR class holder < 2 >
v^ 1x} {
-Q1~lN m: public :
x/ P\qI template < typename T >
Tn$|
Xa+:s struct result_1
OW8TiM
mK {
6|1#Prj typedef T & result;
"||G`%aO+t } ;
p\xsW"=8q template < typename T1, typename T2 >
'b_SQ2+A struct result_2
<"S/M]9 {
dW#l3_'3T typedef T2 & result;
Ki3wqY } ;
mPi{: template < typename T >
"~IGE3{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?=?9a {
o5NrDDH return (T & )r;
lpefOnO[ }
'9 <APUyu template < typename T1, typename T2 >
KYFkO~N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l`{JxVg {
d.NB@[?* return (T2 & )r2;
23`pog{n }
+@#-S } ;
H, O_l% q5~fU$ , ;[-y>qU0 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> >。
N_E:?Jo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}sGH}n<9* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GoKMi[b \"A~ks~ return l(i, j) = r(i, j);
,An*w_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N~M-|^L LD}ZuCp! return ( int & )i;
.{k^
tf4 return ( int & )j;
zMN4cBL9m 最后执行i = j;
_l.kbfp@ 可见,参数被正确的选择了。
5,WDmhJ C`C$i>X7^ %g%#=a;]q N/mC,7Q y]E ?\03" 八. 中期总结
XAc#ywophi 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
}U7><I 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
las|ougLy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;-T%sRI:| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nc%ly * >=U n=Q% B(dq$+4 8'Ph/L, ]w|,n2DG kculHIa\. 九. 简化
t5pf4M7 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。
zWI C4: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^ $t7p
1 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:
R%N&Y~zH 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p,+$7f1S +-*/&|^等
^++ec> 2. 返回引用。
gb_k^wg~1' =,各种复合赋值等
*.9.BD9 3. 返回固定类型。
nr<&j#!L 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C/Dc1sj 4. 原样返回。
gyW##M@{ operator,
<ib#PLRM 5. 返回解引用的类型。
Yj^n4G(h operator*(单目)
zy9# *gGq 6. 返回地址。
P:yMj&) operator&(单目)
=<,AzuV 7. 下表访问返回类型。
7:t
*&$ operator[]
NPM}w! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wg[ D*a operator<<和operator>>
'WG%O7s. 438+zU 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。
Dh|8$(Jt 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
agFWye w|>O!]K] template < typename Left >
0g@
8x_3 struct value_return
$z~sN {
:8bz+3p template < typename T >
'i|z>si[* struct result_1
AtN=G"c>_ {
`AA[k typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<Vk^fV } ;
S&@uY#_(*T h@"dpmpe template < typename T1, typename T2 >
PXk+Vi,%k struct result_2
~E=.*: 5( {
(:>:tcE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X#mp pMU } ;
$!<J_d* } ;
HUtuU X KF|<A@V Oi=>Usd 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[*O#6Xu j|&?BBa9 下面我们来剥离functor中的operator()
eXI ^9uH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
D^Bd>Ey4 XTD_q return l(t) op r(t)
)IGE2k| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5Y
4W:S return op l(t)
?3"bu$@8 return op l(t1, t2)
QUp()B1 return l(t) op
YB h: return l(t1, t2) op
Oc;0*v[I return l(t)[r(t)]
gg(^:`+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
y_$=Pu6H Eoug/we 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
XX5 ):1 单目: return f(l(t), r(t));
1\q2;5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
UDHk@M 双目: return f(l(t));
m-lUgx7 return f(l(t1, t2));
yG5T;O& 下面就是f的实现,以operator/为例
#e0tT+ #~54t0|Cd> struct meta_divide
ip4:px- {
xQC.ap template < typename T1, typename T2 >
ur-&- G^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e*e}X&|(g {
:<w3.(Z return t1 / t2;
l
tr=_ }
}> k9]Y } ;
0s:MEX6w| yOGaW~ 这个工作可以让宏来做:
1sZwW P v9Oyboh(y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e
=Vu; template < typename T1, typename T2 > \
W|3XD-v@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
BclZsU=xn 以后可以直接用
G8@({EY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=*qu:f\y 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
JY#IeNL (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Dg/&m*Yl L$h.VQv+ 0ANqEQX 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
'MPt K ?@l9T)fF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/] ce?PPC class unary_op : public Rettype
; )O)\__"- {
Ob?>zsx Left l;
D{h1"q public :
@#1k+tSA, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N
VzR 2 ;RW!l pGjP template < typename T >
r80w{[S$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H^p?t=Y {
BD[XP`[{ return FuncType::execute(l(t));
s
d>&6R^ }
JJ q= {; ;_M .(8L template < typename T1, typename T2 >
n[CESo%[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~qLbyzHaB {
7NRq5d(lP return FuncType::execute(l(t1, t2));
_(3VzI'G }
qiiX49}{ } ;
($'rV!} Zgt, 'T Miqu 同样还可以申明一个binary_op
-<sn+-uE: 3'Q H\t5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b{s_cOr/ class binary_op : public Rettype
Y.3]vno?X {
~!&WK,k6 Left l;
]]Ypi=<' Right r;
aG8}R~wH& public :
3Tg binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0K`3BuBs |[}YM%e template < typename T >
g}@_
@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|!i3Y=X {
RO=[Rr! return FuncType::execute(l(t), r(t));
AQU4~g
mI }
li8l+5d q c~b[_J) template < typename T1, typename T2 >
!v<r=u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sAfSI<L_ {
<w(UDZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;#P@(ZVT }
a Umcs!@ } ;
AtYe\_9$C EE#4,d`J gfw,S; 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
dY68wW>d| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"3LOL/7f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=|bM|8, 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。
1`r
4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[Pi8gj* 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。。。
W`^'hka 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
pvQw+jX 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)
WmP"u7I4 下面是修改过的unary_op
G/J5 aj[ R+#|<e5@%o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
49^;T;'v class unary_op
#+|{l*> {
!>Db Left l;
SfyZ,0 )TFaG[tj public :
VZ'[\3J oh-Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8n?qm96 kih;'>H< template < typename T >
{3lsDU4 struct result_1
$GNN*WmHw {
~dC)EG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)7Gm<r } ;
3_~V(a Mi,yg=V template < typename T1, typename T2 >
D5Wo e&g, struct result_2
$FZ~]Ef {
&Vg+n0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iUFS1SN \ } ;
LoSblV q6f+tdg= template < typename T1, typename T2 >
3haYb` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W~aVwO'( {
^](sCE7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Zk__CgS# }
/T]2ZX> H ifKa/}P8 template < typename T >
qxf!]jm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K>l$Y#x}k {
F?\XhoJ3G return OpClass::execute(lt(t));
Q4Zuz)r* }
$[T^S 8{#WF# } ;
CeSr~Ikg| ynvU$}w ~' m.pB]yq& 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
jB!p,fqcb 好啦,现在才真正完美了。
I;<0v@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
B\r2M`N5 rCGXHbj% template < typename Right >
9+nB;vA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+%7v#CY
& {
LQ`s> q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4='Xhm }
?1*Ka 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。
K'%2 'd p:Ry F4{b2 }(A`aB_ 8=CdO|XV Q^prHn*@ 十. bind
<K; 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。
~~a,Fyko2 先来分析一下一段例子
qq.M]?Z _8A \(2w/~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
a?S5 = bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{L~j;p_G& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nF>41 K 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。
qmqWMLfC 我们来写个简单的。
)UbPG`x8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
CX?q%o2b 对于函数对象类的版本:
YbtsJ
<w |eykb?j` template < typename Func >
J|,Uu^7` struct functor_trait
\ne1Xu:hM {
U{i xok typedef typename Func::result_type result_type;
})W9=xO~ } ;
M2H +1ic 对于无参数函数的版本:
3}aKok"k EQI9J#;+ template < typename Ret >
~hD!{([ struct functor_trait < Ret ( * )() >
|y9(qcKn$ {
k%uR!cL typedef Ret result_type;
jq%%|J.x } ;
oC
?UGY~xL 对于单参数函数的版本:
_PT5 ]QKo>7%[ template < typename Ret, typename V1 >
ypU-/}Cf, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-Vg(aD {
GWFF.Mo^ typedef Ret result_type;
T_R2BBT
v
} ;
A0hKzj 对于双参数函数的版本:
!Gob `# r Vu.VH([b]Q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%,T=|5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
')N[)&&Q{ {
"&Hr)yyWG typedef Ret result_type;
SR%k|YT } ;
y0vJ@ %` 等等。。。
F m?j-' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[|".j#ZlK e"oTlB template < typename Func >
4)"S/u struct func_return
U#V&=~- {
wZ4w`|' template < typename T >
^H"o=K8= struct result_1
!3F3E8% {
yPrF2@#XZ/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d1P|v(
`S9 } ;
s&hJ[$i ziDvDu= template < typename T1, typename T2 >
BP4xXdG struct result_2
LBxmozT {
0$A^ .M; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nw4I<Q } ;
apOXcZ } ;
lArKfs/ HQvJ*U4++ 6Hbu7r*tm 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y'aK92pF: q9:g template < typename Func, typename aPicker >
NSa6\.W) class binder_1
V7b;qC' {
{xAd>fGG+y Func fn;
yky%+@2q aPicker pk;
7nm'v'\u+V public :
}*
\*<d
3 :8K}e]!c1 template < typename T >
2E8G5?qe) struct result_1
e)= "Fq! {
2x>7>;> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-Bl]RpHCe } ;
I8a3: ) *`}
!{
Mb template < typename T1, typename T2 >
FDFwx| struct result_2
;L,i">_%u[ {
0SfW:3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/GVjesN } ;
0-~s0R89A X% )~i[_DV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"fr{:'HX Nm
!~h|3 template < typename T >
N]eBmv$| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/oW]? 9 {
C1'y6{,@ return fn(pk(t));
dB6['z)2 }
m.p$f$A_ template < typename T1, typename T2 >
(i L*1f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:hT.L3n, {
D2g/P8.<A return fn(pk(t1, t2));
IMr#5 }
|.,]0CRg } ;
6I: 6+n LPBa!fq =\_gT=tZ 一目了然不是么?
n\)1Bz 最后实现bind
BPa,P_6( ]=VRct
" 0^R, d M template < typename Func, typename aPicker >
PWZd< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^D5Jqh)
{
d&CpaOSu return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q\}+]|nGs }
'B{FRK y+T[="W 2个以上参数的bind可以同理实现。
/2zan} 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。
F$(ak;v} m3BL 十一. phoenix
2mnAL# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Gc"hU:m :IU7dpwDl for_each(v.begin(), v.end(),
S\h5
D2G; (
PWyf3 do_
yw$4Hlj5 [
qxb]UV,R cout << _1 << " , "
4")`}T ]
Jn^b}bk t .while_( -- _1),
iX6>u4~( cout << var( " \n " )
)PTvw> )
E0R6qS:' );
*s*Y uY%y ')!X1A{ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Oo@o$\+v 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
i4,p\rE0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BH1h2OEe# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
VK]U* V1 UL-_z++G sa4w.9O1GS template < typename Cond, typename Actor >
J6n>{iE class do_while
T"[]'|' {
$GFR7YC 7 Cond cd;
sde>LZet/ Actor act;
Hl0"
zS[ public :
Cl`i|cF\ template < typename T >
X0u,QSt'O struct result_1
+ZM,E8 {
&K\80wGK typedef int result_type;
W\k8f+Ke } ;
(_zlCHB A vq+s.h do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
><
$LV& WA8<:#{e template < typename T >
@wgd
3BU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<mE`<-$ {
X n$ZA- do
Zt!A!Afu {
Os@b8V 8,A act(t);
>Ua'* }
}I&.xzJ while (cd(t));
"0PrdZMx return 0 ;
:rUMmO - }
:.,9}\LK } ;
teg5g|* 3$nK
>MHlrSH2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Zk%@GOu\ 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。
b<00 %Z 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。
Bzrnmz5S 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。
3T)rJEN A 下面就是产生这个functor的类:
}yEV&&
@ w'2FYe{wj J+`aj8_ B template < typename Actor >
VTu#)I7A^@ class do_while_actor
;Zd_2CZ {
n" Ie> Actor act;
+:.Jl:fx4 public :
25)9R^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+-^>B%/&Z I_ mus<sE template < typename Cond >
v.Ba picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;7lON-@BI } ;
.J)TIc__|A CJ\a7=*i iYStl 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`F7]M 最后,是那个do_
=\oH=
f }tW-l*\U %+(AKZu: class do_while_invoker
t]LiFpy2IC {
a:)FWdp?9 public :
R ZY=c template < typename Actor >
vmqa_gU\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4k;FZo]S {
ETdXk&AN return do_while_actor < Actor > (act);
@f-X/q]P }
8}B } do_;
fHup&|.
bmv8nal<Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{cm?Q\DT 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
OyZR&,q 最后来说说怎么处理break和continue
JN0h3nZ_ 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。
+
Q-b} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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