一. 什么是Lambda
JxLD}$I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
las|ougLy 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,
9#niMv9 }!RFX)T uEkUK| gkNvvuQXc class filler
s&zg!~@5b {
*Z"(K\1TH public :
|Xl,~-. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
K3^N_^H } ;
1PJ8O|Zt8 d/:zO4v3 Wtwh.\Jba 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:
cLe659 & {EGm6WSQ^ w`Js"_\ 9:l>FoXS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QK%6Ncv <CUe"WbE) #x|h@(y| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
NEh5
u4[3JI> i<nUp1r( &U8W(NxN 二. 战前分析
W.AN0N 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。
g&"__~dS-F 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/Dc1sj 9*}?0J8 =-dk@s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\[w82%U /* --------------------------------------------- */
B?r [| vector < int *> vp( 10 );
nzHsyL transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rTjV/~ /* --------------------------------------------- */
D0=H&Z[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P:yMj&) /* --------------------------------------------- */
d`;_~{sleR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{'#^ /* --------------------------------------------- */
+kKfx! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<t0o{}^P* /* --------------------------------------------- */
ye)CfP=ID\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?5!>k^q %maLo RJ ;yO7!{_ +<P%v k 看了之后,我们可以思考一些问题:
')/yBH9mR 1._1, _2是什么?
Dh|8$(Jt 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。
=@>[ 2._1 = 1是在做什么?
XZe ZqBr 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。
Td5;bg6Qy 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。
VL/%D* fK|F`F2V *gC6yQ2? 三. 动工
6A]Ia4PL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:8bz+3p sC Fqz[I 8L<GAe zl j%v/9 template < typename T >
it~>)_7*P class assignment
`}^_> {
9ci=]C5o3K T value;
m4~Co*]w public :
`\:92+ assignment( const T & v) : value(v) {}
X|F([,o template < typename T2 >
'o2x7~C@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bqxbOQd } ;
p`3pRrER }w&+H28.# t YmR<^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?2;r#) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i!30f^9D-S q8;WHfGf .4"9o% NGlX%j4j class holder
AoEG%nT {
AopCxaJ` public :
ui,#AZQ#{4 template < typename T >
[*O#6Xu assignment < T > operator = ( const T & t) const
Kd _tjWS {
{<a(1#{ return assignment < T > (t);
!' No5 }
vb-L "S?kC } ;
/u
}AgIb E3\O?+h# A`4j=OF\ 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:
:mU,g|~55 9i8D_[ static holder _1;
D84`#Xbi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
VrA9}"1x~* 9Kw4K#IqQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2bS)|#v<_t 而不用手动写一个函数对象。
fo$iV;x` ->x+ p" B1oy,' dQR2!yHEq 四. 问题分析
DT_HG| 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。
'Lft\.C 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。
Uc6BI$Fmz 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kn_%'7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
m-lUgx7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Cyxt EzPp `5;O|qRq 五. 问题1:一致性
#e0tT+ 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?|
!6ZkLE[XJ< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3VbQDPG ip4:px- struct holder
C26PQGo#$ {
^.F@yo2} //
2jf-vWV_ template < typename T >
BlS0I%SN T & operator ()( const T & r) const
@4m_\]Wy {
nJF"[w, ? return (T & )r;
:2?J#/o }
inavi5. } ;
9)Y]05us }> k9]Y 这样的话assignment也必须相应改动:
3_2(L"S2 |,j6cFNw template < typename Left, typename Right >
[6Uc?Bi class assignment
e@s+]a8D-k {
6I(y`pJ Left l;
Zr_{Z@IpU Right r;
MI|DOp public :
C_?L$3 U0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]`&EB~K&NY template < typename T2 >
*A`hKx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|QJ!5nb } ;
G8@({EY ^:K"Tv.= 同时,holder的operator=也需要改动:
Zgo^M,g JY#IeNL template < typename T >
GWgjbp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4_J*
0=U {
M ]W'>g)G return assignment < holder, T > ( * this , t);
u4NMJnX }
PIn' tV b5
YE4h8% 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
n8Jx;j 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
J[;c} FGBPhH% (8 return l(rhs) = r;
u#?K/sU 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
vV-ATIf
^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m1=3@> L4'@f template < typename Tp >
<0vQHND,3 class constant_t
`f}c 1 {
9u lJZ\cQ const Tp t;
9j:t}HV public :
<wxI>T }b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@D-l_[ template < typename T >
cu]2`DF const Tp & operator ()( const T & r) const
mQBq-; {
3Ec5:Caz return t;
tt,MO)8VD }
QP)-O*+AA } ;
~;,]/'O 1b
E$x^P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z:09]r1 下面就可以修改holder的operator=了
XQ--8G PkQu N;a template < typename T >
9zEO$<e o assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
s"p}>BjMIC {
7NRq5d(lP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_(3VzI'G }
qiiX49}{ ($'rV!} 同时也要修改assignment的operator()
Zgt, 'T Miqu template < typename T2 >
-<sn+-uE: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3'Q H\t5 现在代码看起来就很一致了。
b{s_cOr/ /K:M
,q 六. 问题2:链式操作
:S0r)CNP 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bS<lB! 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。
zht^gOs 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。
U2=5Nt5 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。
wt[MzpR P 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%F9%t zFqH)/ template < typename T >
&4sUi K" struct result_1
RO=[Rr! {
AQU4~g
mI typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
li8l+5d q } ;
c~b[_J) !v<r=u 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:
)?joF) l.\Fr+*ej template < typename T >
Cq?l> struct ref
{f3)!Pei`J {
pMYEL typedef T & reference;
Fd2Eq&:en$ } ;
HlBw:D(z:^ template < typename T >
SJ^.#^) struct ref < T &>
+|).dm {
E:T<mI?d typedef T & reference;
{N[IjY } ;
9kuL1tcY XL >Vwd 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r5Jy( ~ bv5,Yk template < typename T >
;hJTJMA6/6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)}hp[*C {
1mgLH return l(t) = r(t);
\/la`D }
\$T 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。
Oj\lg2Ck
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#Z)e]4{!l m{x[q 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
RZ:Yu _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Bab`wfUve _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Mg W0
). +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(BEGt'7 最后的布局是:
rQ(Aj Add
n'9Wl'
/ \
d^mw&F)S Divide 5
/ @X! / \
U2 _1 3
5'd$TC 似乎一切都解决了?不。
0=# :x()e 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。
cKdn3 2Y4 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。
rE;*MqYt& 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:
yhJH3< " JFx template < typename Right >
%/"I.\%d
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9cp-Rw<tI Right & rt) const
!'w h hi {
D)U
9xA)J return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g&!UaJ[#9 }
UBzX%:A 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
C=IT`iom1C 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。
0f&B;?)! 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。
6X~.J4 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。
z85%2Apd 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。
juG?kL. 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?
}pdn-# 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:
H<#M)8 bGOOC?[UX template < class Action >
/W1!mih class picker : public Action
t6m3lq{ {
Bha#=>4FU public :
'#!nK O2< picker( const Action & act) : Action(act) {}
K'%2 'd // all the operator overloaded
zsFzF`[k } ;
xHq"1Vs= U(P^-J<n1 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。
FkY}6 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:
X]8(_[Y
Q^prHn*@ template < typename Right >
aUa.!,_dh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
XLb
lVi@ {
g>-pC a return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3O7]~5 j1 }
pYf57u Q)c3=.[> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
g = ~Y\$& 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。
U$v|c%6 `-W.uOZ0 template < typename T > struct picker_maker
SK
[1h3d {
4&X
D typedef picker < constant_t < T > > result;
cWjb149@) } ;
p.6C.2q~s] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?!^ow5"8 {
n75)%-
typedef picker < T > result;
k>E^FB= } ;
fb-Lp#!T39 q;Tdqv!Ju 下面总的结构就有了:
WD#
96V 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。
+ Ac.@!X}% 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\Dde picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}A jE- K{ 至此链式操作完美实现。
vz5x{W vF@hg)A Wip@MGtJ 七. 问题3
E! d?@Xr@ 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\s"B.(G" 2 j.6 template < typename T1, typename T2 >
DmU,}]#: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0t*e#,y {
-fpe return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<}7 5Xo }
2[~|#0x oC
?UGY~xL 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:
yN[aBYJx,M [NE|ZL~ template < typename T1, typename T2 >
A12EUr5$ struct result_2
5. ibH {
F
t/yPv
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
XSk*w'xO } ;
=~z sah6N
hr$Wt?B 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
}`KK 这个差事就留给了holder自己。
)X
|[jP F<.oTP-B ezimQ template < int Order >
!Gob `# r class holder;
]1hyv m3 template <>
/pY-how%! class holder < 1 >
GDF/0-/Z {
8;6j public :
')N[)&&Q{ template < typename T >
1WjNF i struct result_1
@k=UB&?I {
0JFS%Yjw[ typedef T & result;
"s-3226kj } ;
y0vJ@ %` template < typename T1, typename T2 >
H9;0$Y(e- struct result_2
;~D$rT {
yFoPCA86y typedef T1 & result;
$%BI8_ } ;
<W]
RyEg` template < typename T >
o|:c{pwq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n%|og^\0 {
PRJ return (T & )r;
8[b_E5!V }
ES-V'[+jDy template < typename T1, typename T2 >
T:T`M:C. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K|pg'VT" {
D:] QBA)C return (T1 & )r1;
wE[gp+X~ }
d|#&j." } ;
e,kxg^ ZnKjU ]m template <>
IG+g7kDCY class holder < 2 >
JBhM*-t(M1 {
k5M5bH', public :
IOA2/WQu template < typename T >
hrNB"W|?x struct result_1
GYZP?E p* {
rp9?p% typedef T & result;
{N3&JL5\"E } ;
g.Tc>?~ template < typename T1, typename T2 >
(Bq^
D9 struct result_2
l1bkhA b
{
Y~xo=v( typedef T2 & result;
(>
W\Nf } ;
l~]D|92 template < typename T >
l-Be5?|{_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GO?hB4 9T {
_aeIK return (T & )r;
/4*Y#IpZ }
2FR+Z3&z template < typename T1, typename T2 >
Xh}S_/9}5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lZAXDxhnT {
"1YwV~M5 return (T2 & )r2;
>?Duz+W) }
1:JwqbZKJ } ;
[#=IKsO'R6 ZDG~tCh=@ l`uI K. 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
8.,d`~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
P_4E<"eK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@Jx1n Q^ IRGcE&m return l(i, j) = r(i, j);
7u{V1_n1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^Q6?T(%$ 2E8G5?qe) return ( int & )i;
@U3:9~Q return ( int & )j;
{dXTj 7 最后执行i = j;
N4#D&5I", 可见,参数被正确的选择了。
zauDwV= 6P3h955c I8a3: ) lEgjv, h@E7wp1'~ 八. 中期总结
c/Fgx/hr 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:
;L,i">_%u[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'W,*mfB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IyI0|&r2A 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q{&\nCy 0-~s0R89A =A!rZG ta6>St7. l\F71pwSI V@g v 九. 简化
RIQ-mpg~(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。
eF]8Ar1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
R#T
6] 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:
`Xz!apA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
iciKjXJ: +-*/&|^等
NRny]! 2. 返回引用。
xP_/5N=f =,各种复合赋值等
*Y?oAVkz 3. 返回固定类型。
4(*PM&'R 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)Gavjj&uJ 4. 原样返回。
P1AC2<H operator,
XUzOt_L5< 5. 返回解引用的类型。
p^|6 /b operator*(单目)
wZZ~!"O& 6. 返回地址。
N8pV[\f operator&(单目)
.XqeO@z 7. 下表访问返回类型。
81"` B2 operator[]
}K8e(i6z 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
LPBa!fq operator<<和operator>>
Ui!l3_O d)S`.Q 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。
RyP MzxV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I?St}Tl 5D.Sg;\ template < typename Left >
j g//I<D struct value_return
e
pp04~ {
]Zt ]wnL+ template < typename T >
Q5ff&CE struct result_1
JOpH
Z? {
T>]T= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
s;YbZ*oaMe } ;
rf-yUH]&S #D/*<:q5 template < typename T1, typename T2 >
R)BXN~dQ struct result_2
e@qH!.g) {
a_+?#m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]+46r!r| } ;
(:qc[,m } ;
r88De=* `<yQ`Y_X /q+;!EM 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
F@k}p-e~ 9Q^cE\j 下面我们来剥离functor中的operator()
qC{JsX`~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|ZE^'e*k t"Ci1"U return l(t) op r(t)
En1LGi4# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}^iqhUvT F return op l(t)
*2u~5Kc< return op l(t1, t2)
BGBHA"5fz return l(t) op
mM72>1~L* return l(t1, t2) op
PWyf3 return l(t)[r(t)]
~x!up9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,5"(m?[m aUzCKX%>C 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:
bq9w@O 单目: return f(l(t), r(t));
tH)jEY9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(bQ3:%nD 双目: return f(l(t));
&}[P{53sr return f(l(t1, t2));
C6[W/,eS 下面就是f的实现,以operator/为例
t+}wTis Bp_R"DS7A struct meta_divide
7]xDMu'^&f {
R?O)vLmd template < typename T1, typename T2 >
6IG?t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
F^'$%XK V {
YO .+-( return t1 / t2;
8k95IJR1 }
5gtf`ebs/ } ;
e~'lWJD gT_KOO0n 这个工作可以让宏来做:
\$ipnQv t$z[ja= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_0v+'&bz template < typename T1, typename T2 > \
sde>LZet/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}VZExqm) 以后可以直接用
itP`{[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jZzTnmm&? 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
1'\QD`M9^ (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。。。)
a3<:F2=~\ @2/|rq OIL8'xY.w 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
NDP"
@ zk
FX[-'O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N=BG0t$ class unary_op : public Rettype
(_zlCHB {
A vq+s.h Left l;
><
$LV& public :
WA8<:#{e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M&j|5UH%. <mE`<-$ template < typename T >
X n$ZA- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R,G*]/r` {
:R,M Y"( return FuncType::execute(l(t));
Ha `N }
Z-Qp9G'
2Qp}f^ template < typename T1, typename T2 >
![\-J$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QM F {
nf0u:M"fm return FuncType::execute(l(t1, t2));
L"|Bm{Run }
)pH+ibR } ;
m4 (pMrJ n?.; *: W~/d2_|/ 同样还可以申明一个binary_op
CpO_p%P z~pp7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V_gl#e# class binary_op : public Rettype
ZOqS"3j! j {
z}ar$}T Left l;
E7fQ9] Right r;
'd+fGx7i public :
d
fj23+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YpDJ(61+ z6iKIw
$ template < typename T >
25)9R^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eo0-aHs {
TwPQ8}pj? return FuncType::execute(l(t), r(t));
1IA1; }
?eIb7O vd4@ jZ5 template < typename T1, typename T2 >
,Y/B49 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;7lON-@BI {
6P1s*u return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2'Dl$DH }
\b"rf697, } ;
E$)| Kv^ WR)=VE %xg+UW
} 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
\vAjg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
eBrNhE-[G] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D*%am|QL 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。
(' 5?- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
bQt:=> 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。。。
R+M =)Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4k;FZo]S 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)
f8]sjeY 下面是修改过的unary_op
#{8IFA i)o;,~ee template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
EL?(D class unary_op
8}B {
W`;;fJe Left l;
kh
W. zeHF-_{ public :
U>E:
Ub0r fwFJe(. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D~6[C:m *): |WDR template < typename T >
Y@+Rb struct result_1
;5 j|B|v {
%":3xj'EEI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IL].!9 } ;
Z+El(f x h<G4tjtk template < typename T1, typename T2 >
Hb=#` struct result_2
jSY[Y:6md {
VsQ|t/|# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
] 3{t}qY$A } ;
Sa= tiOv N(&{~*YE template < typename T1, typename T2 >
f^$,; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Hf`i~6 {
GJ,&$@8) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3f7zW3F }
=?RI`}vw_H {@InOo!4w] template < typename T >
KZppQ0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?"x4u#x {
C}8#yAS9M return OpClass::execute(lt(t));
RQ,#TbAe }
BsQ;`2 \=ML*Gi* } ;
ipv5JD[ =w$&n%~ ,{_i{WV 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
4\;zz85E 好啦,现在才真正完美了。
W0gS>L_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
I=0c\ U} \OwF!~& template < typename Right >
9M96$i`P picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F9r.DG$} {
P@7>R7gS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^Oz~T|) }
?xj8a3F 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。
>fBPVu\PA a"vzC$Hxd v)5;~.+% "V|Rq]_+% V\L;EHtc$ 十. bind
is<:}z 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。
NL9.J@"b 先来分析一下一段例子
?v2_7x& /q9I^ ztV A,~3oQV int foo( int x, int y) { return x - y;}
f;e#7_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\dk1a bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
FOiwA.:0 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。
qOo4T@t3 我们来写个简单的。
)CFJXc: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>XgoN\w 对于函数对象类的版本:
P6gkbtg ]rG=\>U3~ template < typename Func >
(!}N&!t struct functor_trait
)d3
09O {
Z<vz%7w typedef typename Func::result_type result_type;
A0{xt*g } ;
t!?`2Z5 对于无参数函数的版本:
;8]HCC@: s%jBIeh template < typename Ret >
J
n.7W5v struct functor_trait < Ret ( * )() >
iXWHI3
{
uKJ:)oyaCP typedef Ret result_type;
S@qPf0dL< } ;
K"!rj.Da 对于单参数函数的版本:
&f.5:u%{b F-;J N template < typename Ret, typename V1 >
O/~T+T% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8SjCU+V {
Id=20og typedef Ret result_type;
iJTG+gx } ;
4E''pW]8 对于双参数函数的版本:
L=<xTbY Thggas, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/uw@o9`~2- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j7P49{ {
~^F]t$rz typedef Ret result_type;
f.g!~wGD } ;
Pp?P9s{ 等等。。。
Q7+WV`& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
KMhrw s{&B s\ *p|vc template < typename Func >
$xu2ZBK struct func_return
Zo=,!@q( {
Ab$E@H# template < typename T >
)q$[uS_1[ struct result_1
eXl?f_9 {
@fd< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#aqnj+ } ;
/ 4Q=%n A[P7hMn template < typename T1, typename T2 >
wX] _Abk struct result_2
!{&r|6 {
x.1=QF{! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DFr$2Y3H } ;
Jk.x^ } ;
8r(Vz lO@-*m$
qZ<n\Mt 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(Q{JI~P e{8C0= template < typename Func, typename aPicker >
V
FM[- class binder_1
whI4@# {
R&uPoY,f Func fn;
7] y3<t aPicker pk;
/qQx~doK public :
}cz58% /IirTmFK template < typename T >
RY5e%/bg~U struct result_1
wU%uO/sU9 {
Md6u4c typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tN{0C/B9 } ;
l&H-<Z.8m {A}T^q!m] template < typename T1, typename T2 >
<(E)M@2 struct result_2
;8H&FsR {
C?. ;3 h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=o@}~G&HA } ;
rbf5~sw&8+ mpYBMSLM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
L'y0$ n[/D>Pi template < typename T >
Yte*$cJ= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WGV]O| {
-t_&H\_T return fn(pk(t));
ceg\lE:8 }
lR?1,yLp template < typename T1, typename T2 >
_3
!s{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/8Lb_QH{ {
!UzE&CirV return fn(pk(t1, t2));
,vR>hyM }
}ll&EB } ;
ccv jzi%[c<G *r>Y]VG;S 一目了然不是么?
1drg5 最后实现bind
K`=U5vG^ e,XT(KY YWPkVvI template < typename Func, typename aPicker >
KMT$/I{p, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uJ"#j
X {
2zo>`;l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
c%<81Y= }
S*r }oX0 dhLd2WSyH 2个以上参数的bind可以同理实现。
# wn>S< 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。
i% 0qN Ps!
\k%FUl 十一. phoenix
P w6l' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
s2sJJdN ,ig`'U for_each(v.begin(), v.end(),
Lh+7z>1 (
)~)T[S do_
kb-XEJ}L [
j+.E#:tu" cout << _1 << " , "
uToi4]w"y ]
aV fsF|, .while_( -- _1),
9Eh*r@> cout << var( " \n " )
r 8N<<^ )
w_@6!zm );
:4:U\k;QwA 6hcs)X7m 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:
#E4oq9{0*W 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
^g'uR@uU operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
N]BH6 7< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
KYhL}C+ o &b\bK%E '<"%>-^Gn template < typename Cond, typename Actor >
i[/1AI class do_while
p@$92> ' {
o/U}G,|G Cond cd;
MO]zf3f! Actor act;
fN`Prs A public :
-6q7ze{@ template < typename T >
BT:b&"AR[ struct result_1
_J>Ik2EF {
:>y5'q@R typedef int result_type;
45+kwo0 } ;
MNfc1I_# g6q[
I8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j1JdG<n \KEmfCx'n template < typename T >
2%l(qfN9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p,4S?cr>a {
7vqE@;:dt do
yrzyus {
Dmtsu2o act(t);
%)}_OXWf: }
ZA4sEVHW while (cd(t));
BQMo*I>I return 0 ;
q|.0Ja }
@M*5q# s } ;
,|O|gh$s Ob'[W;p)[w [c>YKN2qa 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<t *3w 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。
yWYsN 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。
5N>L|J2 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。
5t-(MY 下面就是产生这个functor的类:
&I(3/u $a')i<m^g ZYl*-i&~? template < typename Actor >
QswFISch class do_while_actor
uCFpH5> {
'kCr1t Actor act;
*xKY>E+ public :
f<DqA/$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Jl)Q# \p iz Vt template < typename Cond >
b<g9L4s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h>NuQo* } ;
*=QWx[K| U_0"1+jbq Yv;iduc(' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
v~O2y>8Z 最后,是那个do_
oFJx8XU %tz foiJ%P orF8% class do_while_invoker
|>p?Cm {
q-0(
Wx9| public :
CwzDkr&QC_ template < typename Actor >
:jWQev"/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@}e5T/{X}T {
5,V3_p:)VI return do_while_actor < Actor > (act);
^^*dHWHn< }
sr$JFMTO11 } do_;
r/ LgmVRn tw]Q5:6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^X?3e1om 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c(S66lp 最后来说说怎么处理break和continue
a/
Z\h{* 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。
{Ve_u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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