一. 什么是Lambda
nVV>;e[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Iodk1Y; 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,
QWv+Ja i
~fkjn Z 9mY*}:U~ 6wx;grt'Z class filler
*|ez |*- {
~;k-/Z" public :
7udMF3;> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Vm6G5QwM } ;
H#x=eDU|k \ Q<c Y< a:Jsi= 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:
oCdWf63D b;# 3X) wl #Bv,xf 5G cdz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
e5_a.c U7O~ch[, ?9nuL}m!a 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$5ZBNGr 6U6,Wu YU.aZdA&V3 s~$ZTzV 二. 战前分析
f/RzE 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。
5mUHk]W 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
f4)fa yAVp v{
Md4p Tz3 L#0:j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9 o6ig>C /* --------------------------------------------- */
9F)+p7VJq vector < int *> vp( 10 );
n#Xi Co_\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"hi?/B#d /* --------------------------------------------- */
g-"@%ps sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
x zu)``? /* --------------------------------------------- */
VVO C-: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
P:vAU8d> /* --------------------------------------------- */
{/G~HoY1i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)WavG1 /* --------------------------------------------- */
13wO6tS
k for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[ZU6z?Pf ]3]I`e{ =mxG[zDtQ XQ]no aU 看了之后,我们可以思考一些问题:
&^Q-:Kxs8 1._1, _2是什么?
>%5Ld`c:SD 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。
awh<CmcZ 2._1 = 1是在做什么?
9HrT>{@ 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。
;X,|I) 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。
{J;[
Hf5 x9q?^\x V/"UDof 三. 动工
Ya{$:90(4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bHRH2Ss ,%7>%*nhk /MYl:>e> @dei}!e template < typename T >
G(W/.* class assignment
z ^t6VF M {
T#kPn#| T value;
0w9)#e+JS public :
TELN4* assignment( const T & v) : value(v) {}
<5(P4cm9 template < typename T2 >
_0dm?= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_|reo6 } ;
H<41H;m ewHk
(ru %^tKt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
wb~BY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b>SG5EqU@ TtTp,If 5<ZE.'O &{E1w<uv class holder
y "6;O 0 {
Z6C!-a public :
DCr&%)Ll template < typename T >
jez=q assignment < T > operator = ( const T & t) const
mh&wvT<:{ {
6BK-(>c(6 return assignment < T > (t);
k?]`PUrV }
h=h4`uA9 } ;
sI\v}$(~ :_9MS0 A)6xEeyR 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:
Aiyx!Q6vT $Y'}wB{pc static holder _1;
F6XrJ?JM Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7[=*#7}. e$kBpG"D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c"HB7 而不用手动写一个函数对象。
'w//d
$+G_ <% #Dwo} xVYy`_| F[am2[/<A 四. 问题分析
NMJX ` 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
w]<V~X 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
V$wW?+V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2OT
RP4U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6L5j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Q8-;w{% N,k PR 五. 问题1:一致性
i/UDda"E 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?|
J:W|2U=" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
E%Tpby}^' 4-j3&( struct holder
24{Tl
q3 {
-DAkVFsN //
xib?XzxGo template < typename T >
@ ;T|`Y=7 T & operator ()( const T & r) const
b0X<)1O {
b;Nm$`2 return (T & )r;
U-^qVlw }
vVvx g0 } ;
_{Z!$q6, `Xs3^FJt 这样的话assignment也必须相应改动:
l$[7pM[ lL8pIcQW template < typename Left, typename Right >
rK` x< class assignment
P ?^h {
SXqWq Left l;
FR*CiaD1 Right r;
&~4;HjS public :
yV"k:_O{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r_R(kns template < typename T2 >
xA7>";sla[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(U_`Q1Jo } ;
vbA<=V*P Kd='l~rby 同时,holder的operator=也需要改动:
"Y'MuV'x 5;v_?M!UCK template < typename T >
"Yp:{e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.4CCR[Het {
,gO}H)v]t return assignment < holder, T > ( * this , t);
Fh8 8DDJ }
L
i g7Ac, zv%]j0 ? 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。
]S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\_vjc]? a7Mn/ i. return l(rhs) = r;
"FD`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。
\p4>onGI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=Ff _)k
ZYS`M?Au template < typename Tp >
bm>N~DC class constant_t
{UeS_O>( {
7];AB;0" const Tp t;
8n&Gn%DvX public :
!l6Ez_' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
W(4Mvd template < typename T >
y
-6{>P/ const Tp & operator ()( const T & r) const
k2 _i;v {
cePe0\\ return t;
6
4,('+ }
;OMR5KAz } ;
@GVONluyU` CE5A^,EsB 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&u`]Zn 下面就可以修改holder的operator=了
Ei HQ&u* #zf,%IYF template < typename T >
I%|,KWM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nmo<t] {
`{KdmWhW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
zH5pe }
n2V
$dF4m #}p@+rkg2 同时也要修改assignment的operator()
Cg8s9qE? +,Ud 3iS template < typename T2 >
$./&GOus T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A:$4cacu9 现在代码看起来就很一致了。
V|{\8&2 P.y06^
X}A 六. 问题2:链式操作
8P?p 现在让我们来看看如何处理链式操作。
BQ:hUF3 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。
\; voBU 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。
eae `#>XP 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。
$xU)t&Df 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
En9>onJ `VrQ?s template < typename T >
O7"16~a struct result_1
56?RFnZ&j {
%f?Z/Wn typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U-*`I?~=4 } ;
eKUP,y;[I ~tc,p 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!AXt6z cZ b!<\#[
A4 template < typename T >
drQI@sPp struct ref
.fgVzDR|+ {
>~;=
j~ typedef T & reference;
V8hmfV~=]P } ;
F$j?} template < typename T >
fi~jT"_CI struct ref < T &>
,W| cyQ {
$L4h'(s typedef T & reference;
rT|wZz9$@ } ;
?CD[jX}! e?7Oom 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cC*H.N it$w.v+W7V template < typename T >
} *jmW P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%a:>3!
+ {
hHk9O? return l(t) = r(t);
$KVCEe!X }
`%/w0,0 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
G,}"}v: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y 8n*o3jM 9i46u20 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Z8ds`KZM _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
x~JOg57up _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F.{$HJ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
msVi3`q~ 最后的布局是:
Qt\^h/zjG Add
Q*N{3G! / \
R $@$ Divide 5
"-Yj~ / \
yNhRh>l _1 3
e-Zul.m 似乎一切都解决了?不。
@R_ON"h 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。
.(7m[-iF! 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。
+a"f)4\ 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:
x
}@P Jr=XVQ(F template < typename Right >
JRR,ooN*i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F!<!)_8Q Right & rt) const
g3
opN>W {
xpp>5d
! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W1&"dT@ }
5]*!N 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
KPAvN M 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。
sDB,+1"Y$ 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。
UP7?9\ 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。
#}Hdyl I\} 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。
M0$_x~ 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?
FR']Rj 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:
sp&gw XPG ]*hH.ZBY"^ template < class Action >
Pj1 k?7 class picker : public Action
F_Gc_eT {
RF= $SMTk public :
&I:ZJuQ4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
OtbPrF5 // all the operator overloaded
^fQa whub } ;
^'n;W<\p) Q*hXFayx Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"Hk7s+% 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
SZUo RWx =6
3tp 9 template < typename Right >
z%1& t4$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0DFVB%JdI {
DKF`
xuJP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[$c"}=g[+ }
&`,Y/Cbw @*E=O | Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Sf*gAwnW 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Q
ZC\%X8j (^"2"[?a template < typename T > struct picker_maker
(((|vI3 < {
=ea.+ typedef picker < constant_t < T > > result;
L&d.&,CNs' } ;
RT(ejkLZm template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Vg(M ^2L {
sDY+J(Z typedef picker < T > result;
4Y{;%;-i } ;
[C\B2iU7_M g;Zy3
下面总的结构就有了:
kA> e*6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
lD{*Z spz picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
f40OVT@g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.%!^L#g 至此链式操作完美实现。
TT no %OsxXO? 6a<zZO`Z6+ 七. 问题3
6Jq3l_ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
I1#MS4;$^ 6FN#X g template < typename T1, typename T2 >
?E<9H/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\8g=
Ix {
eL<jA9cJ9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]57yorc` }
0gGr/78
;XQ27,K& 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:
!zsrORF{ {
'402 template < typename T1, typename T2 >
@j"6f|d struct result_2
`(ik2#B`} {
=\k:] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S>)[n]f } ;
%WC^aKfY #h P>IU 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?
2m"cK^ 这个差事就留给了holder自己。
pSI8"GwQ (AX$Svw uQ&> Wk template < int Order >
S{3c}>n class holder;
z4~p(tl template <>
(L1F],Au class holder < 1 >
>_\[C?8 {
`H 'wz7 public :
^KnK
\ template < typename T >
BOh^oQh struct result_1
EqGpo_ {
Sfa=AV7K typedef T & result;
1*|/N}g) } ;
+,]VXH<y template < typename T1, typename T2 >
<s7cCpUFP struct result_2
[9B1 %W {
0OQ*V~>f typedef T1 & result;
2% /Kf}+ } ;
6`vW4]zu template < typename T >
m;A[2 6X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L^zh|MEyzk {
hsT&c| return (T & )r;
}dHdy{$ }
MTN*{ug2: template < typename T1, typename T2 >
HOF=qE*p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=LODX29 {
?D6|~k
i return (T1 & )r1;
^ g|VZN }
~@)s)K } ;
/[D_9 9e c},~( template <>
=R~zD4{" class holder < 2 >
2gZ nrU {
Mi{ns $B% public :
0AdxV?6z template < typename T >
Fi;H struct result_1
^8A[
^cgq {
!%D';wQ,/ typedef T & result;
! nvg:$.& } ;
8]exsnZ template < typename T1, typename T2 >
,Si{]y struct result_2
Z1:%AqxP {
.Zj`_5C typedef T2 & result;
%q~q,=H$] } ;
fm`V 2'Rm template < typename T >
A)V*faD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
01n132k {
y4LUC;[n return (T & )r;
ggiy{CdR }
U4^c{KWS template < typename T1, typename T2 >
tXH;4K@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lixM0 {
cJv/)hRaz return (T2 & )r2;
{=?(v`88 }
*coUHbP9> } ;
AWYlhH4c?t gua7<z6=eh (ie%zrhS 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> >。
-*MY7t3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jU7[z$GX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V=dOeuYd '"\'<>Be return l(i, j) = r(i, j);
eBs.RR
]O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7s#8-i S2;^ return ( int & )i;
VgODv
return ( int & )j;
'?mF,Co{ 最后执行i = j;
V-@4s}zX 可见,参数被正确的选择了。
e,VF;Br Hz."4nhv ~59lkr8 ooUVVp JO0o@M5H 八. 中期总结
E:ci/09wD 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:
Ul9^"o 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
FRZ]E)9Z]b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{_\cd.AuT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ruvfp_: R-9o3TPa 0VSIyG_Z "n`z`{<n <<CWN(hQWO j&_>_*.y 九. 简化
} `Ya; 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。
`D
|/g; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
77yYdil^W+ 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:
iiMS3ueF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)=d)j^t9 +-*/&|^等
7xv9v1[' 2. 返回引用。
jhQoBC>: =,各种复合赋值等
N+B!AK0. 3. 返回固定类型。
HXSryjF? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"q+Z* 4. 原样返回。
g.@[mf0r operator,
`dG;SM$T, 5. 返回解引用的类型。
-5+Yz9pv[ operator*(单目)
1' U 6. 返回地址。
*2->>"kh operator&(单目)
*
7Ov.v% 7. 下表访问返回类型。
&C+2p operator[]
XLCqB|8`V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z>bNU operator<<和operator>>
_!qD/[/ ]!"w?-h Si 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。
rFpYlMct 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@4T ?x&}ammid template < typename Left >
jIT|Kk&] struct value_return
qe{;EH* {
8IRKCuV template < typename T >
n|&=6hiI struct result_1
X5[vQ3^ {
,^8':X"A{! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`1(ED= | } ;
_Ffg"xoC "WQ6[;&V template < typename T1, typename T2 >
]zaTX?F: struct result_2
IiqqdU] {
,o%by5j"^N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
V~j^ } ;
%p )"_q!ge } ;
cMZy~> 2SC-c `9) M.t,o\xl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
U|tacO5w` Od~uYOL/B 下面我们来剥离functor中的operator()
f0sLe 3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
03v+eT j;@a~bks6z return l(t) op r(t)
heou\;GI" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+5*bU1}O return op l(t)
fEXFnQ# return op l(t1, t2)
\ opM}qZ return l(t) op
e[u}Vf return l(t1, t2) op
bKM*4M=k return l(t)[r(t)]
B2Y.1mXq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
NL$z4m0 }k-8PG = 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:
^rO"U[To 单目: return f(l(t), r(t));
1bQO:n):~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c.Sd~k:3 双目: return f(l(t));
|YROxY"ML return f(l(t1, t2));
>P~*@>e 下面就是f的实现,以operator/为例
*{#C;" !' ^l}K> struct meta_divide
~k"b"+2 {
ial{A6X template < typename T1, typename T2 >
4x[_lsj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
rIcgf1v70 {
z+Fu{<#( return t1 / t2;
R)JH D7
1 }
ub~ t} } ;
z6@8IszU [?I<$f" 这个工作可以让宏来做:
HP]5"ziA OS@uGp=
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
iZy>V$Aq template < typename T1, typename T2 > \
I*.nwV< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TS|Bz2( 以后可以直接用
mP
}<{oh`x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y,0Z&6 < 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
U MRFTwY (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。。。)
lL:!d.{ 4E 5;wH M{G}-QK_. 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
;X<Ez5v3 JH]S'5X8K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$3 -QM class unary_op : public Rettype
Any y {
{guOAT-w Left l;
&mVClq public :
%50)?J=zB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K0j%\]\Tp G4SA
u template < typename T >
G7" (,L` 5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
stajTN*J {
N? Jy return FuncType::execute(l(t));
3#t#NW*e }
fEL 9J{ d%0Gsga} template < typename T1, typename T2 >
q`r| DcN~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uOzoE_i {
G8+&fn6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
G3^<l0?S }
>eG<N@13p } ;
l%_K$$C K:'^f? P 85G-`T 同样还可以申明一个binary_op
(+(@P*c1 ?ld&}|W~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YT+b{ class binary_op : public Rettype
vx($o9 {
XjL3Ar* Left l;
yYJ_;Va Right r;
M;y*`<x public :
zJy=1r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YdO*5Gb6 tWy.Gz\ template < typename T >
pt.V^a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xAd@.^ {
J/e] return FuncType::execute(l(t), r(t));
Wx]Xa]- }
]Pe>T& :po6%}hn template < typename T1, typename T2 >
;:
_K,FU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j8Z;}Ps {
K\9CW%W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
E} XmZxHV }
0ex.~S_Oj4 } ;
J78.-J5 j0 vwu/33 xgcJEox! 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
!i-t6f 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LcvczST DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C `_/aR6 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。
r9{@e^Em 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-}UY2) 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。。。
8_4!Ar>2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e%)iDt\j 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)
n?cC]k;P~ 下面是修改过的unary_op
$Okmurnn .5a>!B.I template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_2G _Io class unary_op
hJ ^+asr {
b]z_2h~` Left l;
1Zc=QJw@ ^,I2@OS public :
`$JvWN,kB /5Qh*.(S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Qb?a[[3 !gW`xVGv template < typename T >
\;N+PE struct result_1
o+{,>t {
AA[1[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N8Rq7i3F?a } ;
}p6]az3 |#o' =whTl template < typename T1, typename T2 >
{H[N|\ struct result_2
mM&P&mz/D {
:a/rwZ[r typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
13F]7l-# } ;
@Nsn0-B?ne nm#23@uZ4K template < typename T1, typename T2 >
WRu(F54Sk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bgBvzV&'8 {
QD!NV* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D^O[_/i& }
%"
bI2 &2u
|7U. template < typename T >
b
3Q6- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2{=D)aC$f {
B1|nT?}J( return OpClass::execute(lt(t));
xK_UkB-$i }
;6PU VI4mEq,V } ;
95#]6*#[4! J8S$YRZ_ T2Z$*;,>T 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
HI|egf@ 好啦,现在才真正完美了。
=nCA=-Jv 现在在picker里面就可以这么添加了:
(.!9 H( .9tuA template < typename Right >
udUc&pX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A@<
! ' {
HcIJ&".~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
A)9]^@, }
]pe7I
P 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。
wnd
#J ` @>46.V{P}B R4;1LZ8XzS wp1O*)/q qc,E azmU 十. bind
xwsl$Rj 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
agwbjkU/ 先来分析一下一段例子
7WmLC H][TH2H1 BN]o!Y int foo( int x, int y) { return x - y;}
j7&#R+f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
M**Sus87Q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gD)M7`4 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
s3A(`heoq 我们来写个简单的。
9U<WR*H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S>x@9$( ym 对于函数对象类的版本:
"vybVWEE &M@ .d$<C template < typename Func >
'L O3[G{ struct functor_trait
-S]ercar {
k0j4P^d typedef typename Func::result_type result_type;
$=\=80u/ } ;
$rj:K)P 对于无参数函数的版本:
2i6=g< -'miM ~kG[ template < typename Ret >
%_:L_VD@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
19GF%+L
, {
<$?#P#A typedef Ret result_type;
sT1OAK\^ } ;
U3Gg:onuE 对于单参数函数的版本:
2&S^\kf ~`e!$= template < typename Ret, typename V1 >
Ynf "g#( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
LkYcFD {
aOg9Dqtg)f typedef Ret result_type;
YvG$2F |_) } ;
&J/!D# 对于双参数函数的版本:
+arh/pd_I
j7_,V?5z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
r+%3Y:dZE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=AaF$R {
JQbaD- typedef Ret result_type;
+?6]Vu&|f } ;
SPb`Q" 等等。。。
aO1.9!<v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8HLL3H0 T$MXsq template < typename Func >
phb
;D struct func_return
)OQm,5F1 {
Oi|cTZ@A- template < typename T >
5w>TCx struct result_1
X n0HJ^"_ {
xp:I( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z<t2yh(DF } ;
rV"3oM]Lo ^[[@P(e> template < typename T1, typename T2 >
-T+YMAFU_ struct result_2
$Xo_8SX, {
uYs45 G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4mW$+lzn } ;
81#x/&E] } ;
,O.iOT0=; > Q=e9L= n>JJ Xw,, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hH>a{7V #QlxEs#% template < typename Func, typename aPicker >
6E_~8oEl class binder_1
]+pE1-p\ {
Rh~j -; Func fn;
F6CuY$0m= aPicker pk;
D`41\#ti public :
aC9iNm8w *cFGDQ!
template < typename T >
P)y2'JKL struct result_1
ql.[Uq {
u7J:ipyiq2 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(oiQ5s^f } ;
&VU^d3gv~ ok ,O/|E}? template < typename T1, typename T2 >
}@$CS5w struct result_2
>nehyo:# {
D{8B;+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ro$*bN6p } ;
G1X73qoHT< )qX.!&|I binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
yAGQD[ih =?Co<972Z template < typename T >
L1`^M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:1t&>x=T {
3k_\xQ return fn(pk(t));
RF<f }
oVUsI,8 template < typename T1, typename T2 >
qe1>UfY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NV{= tAR {
xZq, kP^ return fn(pk(t1, t2));
?gU-a }
Tl_o+jj } ;
#.]W>hN8\ x=K'Jj a]V#mF |{ 一目了然不是么?
`mZ1!I-T 最后实现bind
5't9/8i U\{I09@E 0 [4;_8-[Nv template < typename Func, typename aPicker >
B2BG*xa picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
kSge4?& {
!eb{#9S* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\l[AD-CZPh }
N-}OmcO]e XkW@"pf&Fh 2个以上参数的bind可以同理实现。
@/01MBs; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
b<r*EY [r]<~$ 十一. phoenix
pR*3Q@Ng Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Bd>ATc+580 o=5hG9dj for_each(v.begin(), v.end(),
RAEN
&M (
&QHmo* do_
TgRG6?#^l [
Ak`?,*LM cout << _1 << " , "
\8{Tj54NA ]
.Xxxz
Wyk .while_( -- _1),
"AWk
jdj cout << var( " \n " )
K;`*n7=IA )
1-4[w
*u> );
_{B2z[G} v+C D{Tc 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:
~d3BVKP5 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
#N=_- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
](ztb) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4Im}!q5;:< )OlYz!#? KJ-Q$
M template < typename Cond, typename Actor >
'r^'wv] class do_while
%74f6\ {
N'5DB[:c: Cond cd;
RzB64 Actor act;
*:l$ud public :
HW6Cz>WxOW template < typename T >
=/xXB struct result_1
}ZwnG=7T? {
&t@ $]m( typedef int result_type;
eEmLl(Lb } ;
-42 U !P6y_Frpe do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Gv(n2r #TP Y% template < typename T >
G0r(xP? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ws]d,] {
w6B`_Z'f do
a}Jy o!. {
+@rc(eOwvN act(t);
V/"41 }
>\5ZgC while (cd(t));
5kv]k? return 0 ;
q 7+ |U%!9 }
yg4ILL } ;
G_5NS<JE"S +A_jm!tJS( 1@<>GDB9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B7'2@+( 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。
/hyCR___ 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。
Ga* 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。
URTJA<r8D 下面就是产生这个functor的类:
61TL]S8 6z67%U*8r KkHlMwv template < typename Actor >
1[dQVJqMp( class do_while_actor
dp1t] {
W?@+LQa?? Actor act;
wK%x|%R[ public :
/z(s1G. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9+>%U~U< KEr?&e template < typename Cond >
k.F(*kh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IZ_ B $mo } ;
{O[ !*+O 1`n
ZK$ VqB9^qJ]! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&cx]7:; 最后,是那个do_
w?c~be$ 4_Rv}Yd k1WyV_3 class do_while_invoker
]0p*EB=C* {
w?p8)Q6m
public :
v-Uz,3 template < typename Actor >
bNz2Uo!0K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_ID =]NJ_ {
/^Lo@672 return do_while_actor < Actor > (act);
,PyPRPk }
rg+3pX\{ } do_;
z: W1(/W~ ~leLQsZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:&D$Q
4 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z@:R'u2Lk 最后来说说怎么处理break和continue
7)3cq}]O 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。
k Nw3Qr 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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