一. 什么是Lambda
7FMg6z8~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
I
U/HYBJH 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,
r%hnl9 }d2]QD#O vcsi@! 00'R1q4 class filler
C+-xC~ {
8$3G c"= public :
m'$]lf;* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%|[+\py$Q } ;
7WG"_A~V Zqke8q :qi"I;=6 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
D+/27# tY<D\T )p7WU?&I _dY6Ip% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~Rx[~a y&NO[ <qs>c<Vj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|1H"ya h_4o4# -Cwx % ZYo Wz( 二. 战前分析
N^A&DrMF 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-A>1L@N 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
*P&ZE Hq h *p{wC
r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8Letpygm /* --------------------------------------------- */
WRQJ6B vector < int *> vp( 10 );
r{.DRbn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hf
rF7{yj /* --------------------------------------------- */
"gXz{$q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/i|T \ /* --------------------------------------------- */
R_ojK&% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
b>AFhj : /* --------------------------------------------- */
&Ib8xwb: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>h/J{T(P>h /* --------------------------------------------- */
!L"3Ot d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\w{x-} 4A:@+n%3m s`ly#+!. p`-`(i=iJo 看了之后,我们可以思考一些问题:
A/Kw"l> 1._1, _2是什么?
EoqUFa, 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。
=h^cfyj 2._1 = 1是在做什么?
JK.lL]<p i 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。
Q*mzfsgr 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。
;JMd(\+- j"*ZS'0 mXT{)pU 三. 动工
G<,@|6"w 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f_X]2in '/kSUvd >(Jy=m? wxpE5v+f| template < typename T >
S`TP#uzKu] class assignment
Bo8+uRF| {
L,0HX T value;
hHF YAh public :
g?!vRid@S assignment( const T & v) : value(v) {}
4lH$BIAW template < typename T2 >
dIe-z7x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O.e^?ysp/ } ;
YbF}(iM ~sk ;6e)(2 GQoaBO. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Fku9hB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9:CJl6~N)# |i5A
F\w nC^?6il
2>0[^ .;" class holder
j8nG
Gx {
)nyud$9w' public :
MjNCn&c template < typename T >
%>}6>nT# assignment < T > operator = ( const T & t) const
$}r*WZ
{
M%+l21& return assignment < T > (t);
{.OBcx }
o0^'xVv } ;
a(s}Ec${Z x F7C1g( :-7`Lfi@% 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:
H[ocIw di}YHMTx static holder _1;
:)X?ML? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
q[1:h \2)a.2mAz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Gd1%6}<~ 而不用手动写一个函数对象。
s2L|J[Y"s 'h_PJ% g2.%x \d 7!.%HhU0 四. 问题分析
t<sg8U. 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。
$A,fO~ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
DbFTNoVR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Z=n#XJO15 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8=OK8UaU 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&Al9%W q}*"0r 五. 问题1:一致性
JS% &ipm 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
/Za'L#=R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5fPYtVm 12v5*G[X struct holder
ivsp):W {
~` v7 //
@kC>+4s! template < typename T >
>K**SjVG T & operator ()( const T & r) const
iX qB-4" {
aW]!$ return (T & )r;
!xyO }
aQ mgDF } ;
>lQ&^9EI% 2
|w;4 这样的话assignment也必须相应改动:
GJW+'-f 9qkH~B7 template < typename Left, typename Right >
V`?2g_4N class assignment
Z{RRhJ {
mz;S*ONlV Left l;
?#idmb}( Right r;
Xm&L@2V public :
~fB}v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>HO{gaRM template < typename T2 >
Y ::\;s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
XbdoTriE } ;
|9ro&KA YJ_`[LnL 同时,holder的operator=也需要改动:
DG}YQr.L 4$J:A~2H] template < typename T >
=A&x
d" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/WXy!W30< {
FU/yJy return assignment < holder, T > ( * this , t);
",	 }
Va,M9)F CPc<!CC 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}c(".v# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zlzr;7m N8|=K_;& return l(rhs) = r;
hM\<1D
CKG 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
dP[l$/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Cr|v3Y#h' QIQ }ia template < typename Tp >
iaBy/!i class constant_t
2MwRjh_ {
c(Zar&z,E const Tp t;
K}ACZT)Wp public :
Dv?'(.z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jV)!9+H# template < typename T >
rBLkowDP* const Tp & operator ()( const T & r) const
V0+D{|thh6 {
|$@/
Z+ return t;
'0x`Oh&PK }
&P{ } ;
z!27#gbL Gs%IZo_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
1><\3+8 下面就可以修改holder的operator=了
Q>f^*FyOw< G%~=hEK0 template < typename T >
.kh%66: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e\i K {
5g
,u\` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.E:[\H" }
J,;[n*s ^Cb7R/R3 同时也要修改assignment的operator()
%0T/>:1[E +F q`I2l| template < typename T2 >
yo*c& > T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MN\/F4Io 现在代码看起来就很一致了。
g/,fjM_ 33x3zEUt6 六. 问题2:链式操作
HpXMPHd 现在让我们来看看如何处理链式操作。
A3ad9?LR[R 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
FSv')`} 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
a6=mE?JTB 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Vr/UbgucJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
JPL8fX-w lQQXV5NV template < typename T >
x bF*4;^SI struct result_1
;;'b;,/ {
f%9EZ+OP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x][vd^iW } ;
o~!4& HH+R47%* 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
s>z$_ $@d`Kz; template < typename T >
`EVTlq@< struct ref
j-|YE?AA {
GXB4&Q!C typedef T & reference;
R L/~E
xYC } ;
BX$t |t;!m template < typename T >
`84pql, struct ref < T &>
p#~'xq {
m&o}qzC'y typedef T & reference;
X&DuX %x0 } ;
|8}f q]q(zUtU 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
jfF,:(P%W +:1ay^YI template < typename T >
~a m]G0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)l*H$8 {
}/BwFB+(/ return l(t) = r(t);
7r?O(0> }
K0 .f4o 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
pHFlO!#]| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*)"U5A/v) fEc}c.!5 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
a%f{mP$m _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Nk=F.fp|/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Qfo'w%px +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,pir,Eozg 最后的布局是:
.E!7}O6 Add
)a,-Hc:Vz / \
P$_Y:XI ! Divide 5
!3Fj`Oh / \
W+PAlsOC _1 3
AWCzu5ve 似乎一切都解决了?不。
^T"9ZBkb 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。
VHVU*6_w 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。
<K:?<F 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:
b6_*ljM "lLt=s2>L template < typename Right >
0X+Jj/-ge assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R[
S*ON Right & rt) const
!e6;@ * {
5:9Ay ? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VpMpZ9oM< }
xtf]U:c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
uxk&5RY 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。
=]oBBokV 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。
_dppUUm 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。
D
h ]+HF 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。
$1oU^VY 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
]+)z}lr8 C 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
FOpOS?Cr' PYr#vOH template < class Action >
{r.#R|
4v class picker : public Action
mJewUc!<5 {
!;lA+O-t public :
>4 GhI65 picker( const Action & act) : Action(act) {}
7>xxur& // all the operator overloaded
N'Va&"&73> } ;
_6THyj$f K2nq2Gbn 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。
1iaNb[:QX 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:
{@g3AG% I%%\;Dy template < typename Right >
O]w &uim picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
W5}.WFu {
jEklf0Z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hbR;zV|US }
NI=t)[\F <Sm -Z,| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s2g}IZfo 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。
N-jFA8n TJ7on.; template < typename T > struct picker_maker
lE08UEk1i {
}txHuq1Q. typedef picker < constant_t < T > > result;
K"eR6_k } ;
$;7?w-. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
aGNt?)8WPZ {
*j><a typedef picker < T > result;
S +|aCRS } ;
t-dN:1 JXBW0|8b 下面总的结构就有了:
Q`g0g)3w 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。
GB\.msls 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。
,!kqEIp% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
nlHH}K 至此链式操作完美实现。
jnt0,y A X1:| 65N;PH59D 七. 问题3
bjPI:j*XU 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。
-,q&Zm e+bpbyV_# template < typename T1, typename T2 >
dTyTj|"x{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(rt DT {
Um;ReJ8z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sq*R)cZ }
U/yYQZ\) 0KnlomuH2 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:
ckP&N:tC ko
im@B template < typename T1, typename T2 >
1 dz&J\|E# struct result_2
/-E>5 w U {
]N-K`c] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{i~qm4+o } ;
a~OCo ,nMLua\ 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?
P^v`5v 这个差事就留给了holder自己。
.,l?z !fwLC"QC Xo(K*eIN template < int Order >
,V)yOLApVj class holder;
vkE6e6,Qc template <>
"<3PyW?zt class holder < 1 >
^O#,%>1J {
y2\, L public :
#$K\:V+ 4 template < typename T >
P`[6IS#\S struct result_1
XIJ>\ RF {
-:pLlN-f typedef T & result;
itX<! } ;
4xT(Uj template < typename T1, typename T2 >
PQ@(p% struct result_2
[rU8% {
Il'+^u_ < typedef T1 & result;
/,2Em> } ;
$&n!j'C: template < typename T >
|6`yE]3-( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
M=26@ n {
&kXf)xc<~ return (T & )r;
RJnRbaC }
M <"&$qZ$R template < typename T1, typename T2 >
Eo)Q> AM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~8`r.1aUO {
T*J]e|aF return (T1 & )r1;
0u
QqPF t }
b,D+1' } ;
& @^|=>L DDN#w<# template <>
5Tb93Q@c class holder < 2 >
}OI;M^5L {
65=i`!f public :
N#C,_ k template < typename T >
?5'UrqYSW struct result_1
<bXfjj6YJ@ {
"1&C\}.7 typedef T & result;
#]:yCiA } ;
U|uvSJ)X template < typename T1, typename T2 >
fseHuL=~ struct result_2
>LFhu6T {
bCdEItcD typedef T2 & result;
vov"60K } ;
-2K`:}\y& template < typename T >
9w}A7(' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8D)*~C'85E {
-HP [IJP return (T & )r;
\2:
JX?Jw! }
a)Qx43mOS template < typename T1, typename T2 >
o9<jj> R; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r?\hZ* |M {
@wYuc{%S return (T2 & )r2;
P[8`]= }
_Wk!d3bsx } ;
#`<|W5 JdfjOlEb 87>\wUJ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
K
S,X$)9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Hl?\P6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_E:]qv . AWRe1? return l(i, j) = r(i, j);
v\c.xtjI5x 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
bMxzJRrNg c3`X19'%fM return ( int & )i;
ka[]pY return ( int & )j;
C*/d%eHD 最后执行i = j;
n$axqvG 可见,参数被正确的选择了。
PLw;9^<
p(v+j_ak ^E{~{ *'QD!Tc @Ej{sC!0T 八. 中期总结
z./u;/: 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#Ji&.T^U/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F[l{pc "C 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
SH<Nt[8C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#QXB2x<* +K;
X$kB &f|LjpMCf Xi6XV3G |bO}|X S$=])^ dur 九. 简化
7-'!XD! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
e#0R9+"Ba 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/$%apci8 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:
]}w~fjq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{Tm31f(oD +-*/&|^等
](aXZ<, 2. 返回引用。
5WP)na6" =,各种复合赋值等
egYJ.ZzF0 3. 返回固定类型。
b=wc-nA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mKvk6OC 4. 原样返回。
-Z-|49I/mN operator,
@@# ^G8+l 5. 返回解引用的类型。
]pzf{8% operator*(单目)
f]qPxRw 6. 返回地址。
{3i.U028] operator&(单目)
0AZ Vc 7. 下表访问返回类型。
ido'<;4> operator[]
?N~rms
e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xeIt7b?# operator<<和operator>>
Elom_ ~ Z=Q+'Hu0 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。
Z7V1e<E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%S.
_3`A <2fZYt vt template < typename Left >
%{Kp#R5E struct value_return
Ev,>_1#Xm {
x<>#G~- template < typename T >
%|I~8>m struct result_1
yS0!#AG {
yrSmI)&% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5hr$tkkL } ;
X/}kNW!q 2y>~<S template < typename T1, typename T2 >
Nz'fM daX, struct result_2
H!y1& {
-lQ8
&eB typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@!=q.4b } ;
hbl:~O&a/ } ;
7v]>ID j2#RO>`,I fZw/kjx@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
FO<PMK &xo_93 下面我们来剥离functor中的operator()
Iq]+O Q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
F0qpJM, s!:'3[7+
return l(t) op r(t)
dY5 m) ? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
RP9 #P&Qk return op l(t)
JfGU3d*c return op l(t1, t2)
J&CA#Bg:w return l(t) op
_C2iP[YwQ{ return l(t1, t2) op
>x9@if return l(t)[r(t)]
wW
EnAW~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:
E[\1 Q"7vzri 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:
/>Kd w 单目: return f(l(t), r(t));
`fMdO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
a> qB
k}) 双目: return f(l(t));
U2<8U return f(l(t1, t2));
f@yInIzRJ 下面就是f的实现,以operator/为例
6Ck 3tCr
PgIH( struct meta_divide
0Lb:N]5m8 {
yhm6% template < typename T1, typename T2 >
TS4Yzq,f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cQ}3?
v {
ZZq]I return t1 / t2;
uaghB,i'n }
y/i{6P2`,D } ;
|?A:[C#X =D;n#n 7 这个工作可以让宏来做:
USd7gOq( C- 5QhD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4N6JKS template < typename T1, typename T2 > \
M/?eDW/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9Xl[AVs:M
以后可以直接用
sbv2*fno5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*!oV?N[eA' 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
HOt,G
_{ (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。。。)
Jlp nR#@ q7z`oK5 cYmgJBG 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
FD'yT8]" U}T{r%9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hXnfZx% class unary_op : public Rettype
B/O0 ~y!n {
L:j3 Left l;
V82HO{ D public :
&cGa~#-u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
JAx0(MZO 7+9o<j@@o template < typename T >
:a/l9 m( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_mWVZ1P {
^XX_ qC'1 return FuncType::execute(l(t));
@U+#@6 }
|
|"W=E j)ME%17 template < typename T1, typename T2 >
4mjlat(d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
71n3d~!O> {
A^ofs*"Y return FuncType::execute(l(t1, t2));
7Q^p|;~a }
j*\oK@ } ;
.0YcB KFgq3snH ?;VsA>PV 同样还可以申明一个binary_op
]ur?i{S, C(8VXtx_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FI,K 0sO/| class binary_op : public Rettype
9(3]t}J5
d {
J#W*,%8O Left l;
EXMW, Right r;
Mz6\T'rC public :
vHZq
z< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E.%V0} R_D&"& template < typename T >
)T6:@n^]h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fMIRr5 {
D]o=I1O? return FuncType::execute(l(t), r(t));
NH;e|8 }
f&j\gYWq A9lw^. template < typename T1, typename T2 >
eC"k-a8j+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-4[eZ>$A| {
4E2#krE% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
NN#k^[i1 }
Gphy8~eS } ;
n}b{u@$ XV/7K" ~s-bA#0S 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
7]} I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
R?zlZS.~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
W[I$([ 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。
#|K{txC
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tm/=Oc1p 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。。。
X- tw) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)ut$644R 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-RJ~Sky[ 下面是修改过的unary_op
=igTY1|af ^vxx]Hji template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,,H;2xYf class unary_op
F!3p )? {
:pM)I5MN[ Left l;
WH4rZ }Z` 0$ON`Vsu| public :
&@,lF{KTL ZJF"Yo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%%F,G Ell14Iki template < typename T >
'z^'+}iyv struct result_1
#8sy QWlG {
=@
acg0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-<g[P_# } ;
e`co:HO`# e/cHH34 template < typename T1, typename T2 >
rrR"2WuGO struct result_2
<o9AjASv\, {
:8(jhs typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|fywqQFq } ;
bfpeK>T 3b\s;! template < typename T1, typename T2 >
;e*okYM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q>\Ho' {
A1F$//a return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Dt<MEpbur }
$K+|bb { TI,|'>5[ template < typename T >
`y61Bz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L){V(*K ' {
c]Gs{V]\ return OpClass::execute(lt(t));
2z*}fkJ }
Z'`\N@c# gm
pY[ } ;
`*[\b9> )^BZ,e f,i2U|1pbj 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
K\KQ(N8F 好啦,现在才真正完美了。
kkfBVmuW 现在在picker里面就可以这么添加了:
k-a1^K3 I{[}1W3]W template < typename Right >
5k@T{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R(pQu!
K4 {
P>u2""c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)5n0P
Zi }
\9@}0}%` 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
vs$h&o>| %E/#h8oN{ y9?*H?f, Go1xyd:k R<_VWPlj 十. bind
2q]ZI 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。
Zyr|J!VF 先来分析一下一段例子
ovOV&Zt QVRQUd #'O9Hn({ int foo( int x, int y) { return x - y;}
:%33m'EV} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
H{yBDxw bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"!(@MfjT 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。
lz6CK
我们来写个简单的。
n|? sNM<J3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zRmVV}b 对于函数对象类的版本:
=$+0p3[r wl%ysM|x template < typename Func >
m'
S{P:TK struct functor_trait
%
>a
/m.$ {
g33Y$Xdk typedef typename Func::result_type result_type;
:R=7dH~r } ;
]hy@5Jyh 对于无参数函数的版本:
Du
+_dr^4 JL!^R_b&c template < typename Ret >
lK/4"& struct functor_trait < Ret ( * )() >
,aD~7QX1: {
J zFR9DEt typedef Ret result_type;
v FQ]>nX } ;
.SmG) 5U] 对于单参数函数的版本:
88<d<)7t yPT o,,ca= template < typename Ret, typename V1 >
A$7K5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J"<
h#@` {
FeS
,TQ4j typedef Ret result_type;
}f_@@#KB? } ;
^t71${w## 对于双参数函数的版本:
J @~g> o3\^9-jmp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6iXV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
wSCI? {
+w(6#R8u5 typedef Ret result_type;
\!jz1`]&{ } ;
IY6Qd4157 等等。。。
TD*AFR3Oz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^tSwA anP\ h?;03>6A&] template < typename Func >
RTvOaZ struct func_return
(e~9T MY {
AxH`4=3< template < typename T >
~|, "w90 struct result_1
6Ad UlPM {
x5xMr.vm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Pzd!"Gl9 } ;
rNicg]:\x /=l!F' template < typename T1, typename T2 >
l&e{GHz struct result_2
O(-6Zqk8Q {
^8bc<c:P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jj;TS% } ;
%Qb}z@>fJk } ;
D3,)H%5.y jTNt!2 :B 6 <`e]PT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%Jd!x{a`>A E_$nsM8? template < typename Func, typename aPicker >
~ArRD-_t class binder_1
a%a0/!U[ {
>dgq2ok!u Func fn;
zsd<0^
p\{ aPicker pk;
_qk&W_u public :
\(=xc2 G\5Bdo1g template < typename T >
of7p~{3H struct result_1
6&6dd_K( {
{|OXiRm' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S76MY&Vx23 } ;
-qvMMit%7 D-t!{LA template < typename T1, typename T2 >
8 l= EL7 struct result_2
^*UtF9~%n {
ToKG;Ff 4b typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w'_|X&@H } ;
fWW B]h GV) "[O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}#M>CNi'PU #H
|p)2k template < typename T >
d:vc)]M>f{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ndT_;== {
!a\HdQ return fn(pk(t));
3}3b@: < }
Uc,.. template < typename T1, typename T2 >
a{}#t} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ps8tr:T^= {
'r_Fi5[q return fn(pk(t1, t2));
7@e}rh?N-| }
;o;ak.dTt } ;
#u+qV!4 Y=_*Ai g] ]6) nT 一目了然不是么?
=+?OsH
v 最后实现bind
s S3RK W?!rqo2SP Hi$N"16A5z template < typename Func, typename aPicker >
3m4
sh~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
n"}*C|(k {
bUM4^m return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5 A5t }
Btr>ek _akjgwu 2个以上参数的bind可以同理实现。
sKs`gi2 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
SS8$.ot ./.aLTh 十一. phoenix
P|lDW|}D@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G;pmR^ IZ^:wIKo{ for_each(v.begin(), v.end(),
]B~(yh (
+O8zVWr do_
u#y)+A2&! [
T*C
F5S cout << _1 << " , "
Z!fbc#L6
]
ypemp=+(r .while_( -- _1),
-`z%<)!Y cout << var( " \n " )
>o`+j$j )
U H+#Nel+! );
qkp0' f*} $T66%wX 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
o
/1+
}f 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
0Y0`$
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
nra)t|m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-k2|`t _ ?|}qT05 7h41 E# template < typename Cond, typename Actor >
9B83HV4J class do_while
T$<'ZC {
#D?w,<_8, Cond cd;
tu{paQ Actor act;
aTvLQ@MQ public :
}y J,&N'p template < typename T >
^'Rs`e struct result_1
9jx>&MnWs {
M$>Nd6,@N typedef int result_type;
z?kE((Ey } ;
$nIE;idk )"{}L.gC6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
''! j:49 >zw@!1{1 template < typename T >
K)[\IJJM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kVt/Hhd9 {
<HS{A$] do
MY z!zI {
eAjR(\f> act(t);
63$`KG3 }
lZ2gCZ while (cd(t));
]-a/)8 return 0 ;
[TqX"@4NS }
u}_x } ;
C8)s6 usoyH0t!? -{z[.v.p 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=JPY{'V O 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
on5\rY<I:@ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
1~2+w]-kU 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
P%vouC0W 下面就是产生这个functor的类:
Zn Rj}y @7Ln1v >Lo'H}[pF template < typename Actor >
M)wNu class do_while_actor
Rp:I&f$Hk/ {
)Wt&*WMFXl Actor act;
9U3 }_ public :
E(1G!uu< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
CQ Ei(ty 10r!p:D template < typename Cond >
**AkpV) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U%#Vz-r } ;
4&e<Sc64 ma QxU( e8xNZG; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jJ2{g> P0P 最后,是那个do_
xH,e$t#@@~ 0lOan 0 A8G8^T class do_while_invoker
I)r6*|mz {
e85E+S% public :
MAX?,-x template < typename Actor >
9q&~!>lt do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/1.Z=@ 7 {
TC=>De2; return do_while_actor < Actor > (act);
/Zx"BSu }
SymlirL } do_;
*] >R f/0k,~,* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
B(eiRr3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T0b/txS 最后来说说怎么处理break和continue
gd7!+6 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。
~rXLb: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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