一. 什么是Lambda
4vqu(w8
L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
aE{b65'Dt 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,
L$jyeFB5 iUI,r* DvOg|XUU0 njUM>E,' class filler
{zF {
eA4*Be;9e public :
m(OBk;S~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k}T~N.0 } ;
jHz] gP1$#KgU svo^#V~h' 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:
;prp6(c `}Q;2 F +#B%Y K|LR A5H[g`& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!uO|T'u0a e:7aVOm N,[M8n, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?J6hiQvL :He:Bdk /=r&9P@Ay< \17)=W 二. 战前分析
n.1a1 Tf 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。
&R^mpV5 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
_R-#I HKxrBQr78 UVI=&y]c,p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"R9kF- /* --------------------------------------------- */
H`io|~Q vector < int *> vp( 10 );
fZ
%ZV transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
HPCA,*YR` /* --------------------------------------------- */
k2+Z7#2n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
R>0ta
Q /* --------------------------------------------- */
?1412Tq5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+M.|D,wg2 /* --------------------------------------------- */
rW6w1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*v5y]E%aW /* --------------------------------------------- */
/:USpuu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'Gt`3qG =G72`]#- cxv)LOl- Hd2_Cg FB 看了之后,我们可以思考一些问题:
s~63JDy"E 1._1, _2是什么?
5rcno.~QO 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。
92tb`' 2._1 = 1是在做什么?
[R:O'AP}@} 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。
ix/uV)]k` 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。
ftH
0aI CNN?8/u!@ kU^@R<Fo 三. 动工
:iWV:0)P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hOC,Eo vcSS+ >qgBu_ 2 rBF<z7 template < typename T >
#F6ak,9S4 class assignment
cM"I3 {
oz0-'_
T value;
:m~lgb< public :
~g,QwaA[ assignment( const T & v) : value(v) {}
T(}da**X template < typename T2 >
kN) pi " T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#,9|Hr% } ;
q_K1L Fca?'^X h7w<.zwu
t 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U!`'Qw; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*K 7L5. tsa6: D <;T7qEIlo @kK=|(OB' class holder
s1FBz)yCY= {
D|BN_ai9 public :
/>oU}m"k template < typename T >
N1$P6ZF assignment < T > operator = ( const T & t) const
"LWp/ {
?=G H{
%E return assignment < T > (t);
[/kO> }
3_>1j } ;
7/yd@#$X lu}[XN LH8?0N[ 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:
0t&H1xsxX sg y static holder _1;
kO#`m] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!K2[S
J -,tYfQ;: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]aR4U` 而不用手动写一个函数对象。
GwV FD% pWp2{G^XB r/v&tU +OmSR*fA0 四. 问题分析
ig,|3( 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。
vOS0E^ 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。
5zGj,y>u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
aVb]H0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*l^'v9
下面我们可以对这几个问题进行分析。
d7P @_jO6 pSP_cYa#(# 五. 问题1:一致性
KWUz]>Z 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?|
q ha1b$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
..:V3]-D m0,9yY::wj struct holder
g}-Z]2(c# {
kA_3o)J //
*J=ol template < typename T >
l1[IXw? T & operator ()( const T & r) const
("6W.i> {
H-W)Tq_?- return (T & )r;
m0"\3@kB }
6Ts`5$e } ;
bM-Rj1#Lo :I('xVNPz 这样的话assignment也必须相应改动:
/z5lxS@# #V6
-* template < typename Left, typename Right >
m5pVt4 class assignment
w-$w {
^4[[+r Left l;
%np#Bv-L Right r;
"Zk6B"o) public :
av?BpN"l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"BRE0Ir: template < typename T2 >
,LZ:y1z'V- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
aAM UJk } ;
MDPM OA ^j %UZ 同时,holder的operator=也需要改动:
nS4S[|w" E2IV R]C2^ template < typename T >
q1Sm#_7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}D+8K {
zf~zYZSr return assignment < holder, T > ( * this , t);
t]
wM_]+ }
m-RY{DO+ Ji[g@# 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。
g-FZel
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ak Tw?v' cloI 6%5r return l(rhs) = r;
~PnpYd<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。
YkPt*?,P/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
dO,05?q| 63S1ed[ template < typename Tp >
fJ2{w[ne class constant_t
m!60. {
F* }Q^% const Tp t;
|sa7Y_ public :
@3 c#\jx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kVnyX@ template < typename T >
b]BA,D4 const Tp & operator ()( const T & r) const
7V
(7JV<> {
"ru1 ;I
return t;
(N|xDl&; }
}dJ ~Iy } ;
PAV2w_X~ ~iZF~PQ1_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
HDyZzjgG 下面就可以修改holder的operator=了
\STvBI? q&Wwtqc9 template < typename T >
SsX05> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
TSSt@xQ+ {
{K4t8T] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[E
(M(w': }
X-#mv|3 JK"uj% 同时也要修改assignment的operator()
.oj" ru 43=-pyp template < typename T2 >
?]D+H%3[$i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o%PoSZZ 现在代码看起来就很一致了。
Z4ov So%1RY{) 六. 问题2:链式操作
G@EjWZQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
J 7;n;Mx 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。
V
C'-h~ 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。
E)wT+\ 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。
zl
0^EltiU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;n{j,HB */dh_P<Yj template < typename T >
X]MM7hMuR struct result_1
[e@OHQM {
P8 ,jA<W typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,
)pt_"-XA } ;
H0 n@kKr W?J*9XQ` 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:
ioa_AG6B <VR&=YJ template < typename T >
G!LNP&~ struct ref
j_uY8c>3\q {
*2
$m>N typedef T & reference;
#'Y6UGJ\n } ;
zGd*Q5l template < typename T >
JvJ!\6Q@ struct ref < T &>
T>Rf?%o {
5uJP)S? typedef T & reference;
eKpxskbhZ } ;
_<F@(M5 ?Wz(f {Hm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k=~pA iRDN >wk=`&+V@ template < typename T >
b;`#Sea typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
gc:p@< {
Y1_6\zpA return l(t) = r(t);
lPQ
Ut!xI }
\]#;!6ge 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。
ySK Yqt z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
p F*~)e OjlB0 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
K^&
]xFW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2td|8vDA _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-kri3?Y, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
X.AWs=:- 最后的布局是:
'j<:FUDJ Add
[(P[qEY / \
<\9Ijuq}k
Divide 5
V?V)&y] 4 / \
~v(M6dz~vk _1 3
3g#=sd!0O@ 似乎一切都解决了?不。
=']}; 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。
]G
o~]7(5| 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。
l)rvh#D 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:
2:HP5 {9|$%4kRl template < typename Right >
3G/ mB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^%8Hvy Right & rt) const
z'}= A {
9s6>9hMb) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a2=uM}Hsp }
K-Dk2(x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b}?@syy8 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
i_'R"ob{S 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
"tz0ko,( 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
p5# P
r 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
]^6y NtLK 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
~)m t &
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
G5nj,$F+ cwWSNm| template < class Action >
5)n:<U* class picker : public Action
W
"\tkh2 {
vz#wP public :
}!yD^:[5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
yc%E$g // all the operator overloaded
5IE+M } ;
,ORG"]_F gC_s\WU 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。
"J[i=~( 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:
hKzBq*cV ug6f
template < typename Right >
tp0!,ne* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e"s {_V {
w{zJE]7 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C`th^dqBV }
B:A1W{l qp~4KukL Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Sv~1XL W 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。
:af;yu "U5Ln2X{J template < typename T > struct picker_maker
hNq8
uyKx {
5Ckk5b typedef picker < constant_t < T > > result;
C>`.J_N } ;
9*TS90>a template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ox\B3U%`p} {
&W)+8N,L typedef picker < T > result;
ofPF} } ;
Nvx)H(8F mcz(,u} 下面总的结构就有了:
c2\rjK 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。
%M;_(jda 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。
rMXOwkE picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/!{A=N 至此链式操作完美实现。
+Sd x8 Z5 vA"`0 #EQx 七. 问题3
4Fr7jD,#k 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。
gGI#QPT`X RLu$$Eb template < typename T1, typename T2 >
j_6` s!Yw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LE0J ;|1 {
k qY3r & return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7k`*u) Q }
u.pKK
AK~`pq[. 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:
SP
D207 9HJ'p:{) template < typename T1, typename T2 >
&8X
.!r`f struct result_2
kuTq8p2E {
Oj4u!SY\j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[N+ m5{tT } ;
M]4 =(Vv+5 }4\!7]FVYX 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?
\%-E"[! 这个差事就留给了holder自己。
b5n]Gp ].k+Nzf_ $xUzFLh=` template < int Order >
dY4k9p8 class holder;
iBtjd`V* template <>
[`hE^chd class holder < 1 >
{#w A!>. {
bQ^DX `o6P public :
q2S!m6 ! template < typename T >
kY'<u struct result_1
|Uy e>%*}4 {
0U~;%N+lv typedef T & result;
_Ra<|NVQh } ;
#4P3xa template < typename T1, typename T2 >
n ,&/D struct result_2
{XDY:`vZ} {
Uxk[O typedef T1 & result;
]M+VSU } ;
==h|+NFa template < typename T >
:~ZqB\>i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eC+"mhB {
jsNH`" return (T & )r;
*%OYAsc }
Hyq@O8 template < typename T1, typename T2 >
't0+:o">: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LL= Z$U
$ {
?u_gXz;A return (T1 & )r1;
|b$>68: }
F}6DB* } ;
wDT>">&d N"Qg\PS_ template <>
tT@w%Sz57N class holder < 2 >
MG7 ?N # {
~|y^\U@ public :
`j&0VIU>> template < typename T >
.pS&0gBo\ struct result_1
(kWSK:l {
QQg8+{> typedef T & result;
*PSvHXNi } ;
V-KL% template < typename T1, typename T2 >
bH\'uaJ struct result_2
N|!MO{sB {
Ow
cVPu_ typedef T2 & result;
'%zN } ;
W>5vRwx00 template < typename T >
,hpH!J'5f/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e2]4a3 {
h`wMi}q'D return (T & )r;
GBH_r0 }
NJ;"jQ- template < typename T1, typename T2 >
8
uDerJ! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jd%Len&p {
nS_Ta return (T2 & )r2;
@~m=5C }
<Rcu%&;i } ;
Awu$g. S~@r {]wIM^$6+ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?z2jk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
r\$6'+Si 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_iG2J&1'L tigT@!`$Y return l(i, j) = r(i, j);
o&(wg(Rv 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YBb)/ZghY #O2wyG)oU return ( int & )i;
wP[xmO-% return ( int & )j;
&+mV7o 最后执行i = j;
V]79vC 可见,参数被正确的选择了。
aWyUu/g<A` $4Z+F#mx di~]HUZh) j|:dYt`WM bGbqfO` 八. 中期总结
2t+D8 d|c< 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Fi mN?s 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>Bc>IO 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D`6iDit 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s}6+8 fE" ze`1fO|% 6iG(C.b Zy^=fM b2N6L2~V 6X/wdk 九. 简化
qE )Y}oN 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
tawe Gc%~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F\a]n^
Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Pm4e8b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3sH\1)Zz +-*/&|^等
g>so
R&* 2. 返回引用。
9YB2e84j =,各种复合赋值等
(+*
][|T
3. 返回固定类型。
JPEIT 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#~L!pKM 4. 原样返回。
5sCFzo<=vh operator,
;HDZ+B 5. 返回解引用的类型。
S}[l*7 operator*(单目)
Kx~$Bor_! 6. 返回地址。
ZWO)tVw9G operator&(单目)
11@]d]v , 7. 下表访问返回类型。
ipobr7G.SD operator[]
i3#'*7f%j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y9F)`17 operator<<和operator>>
cJCU*(7& k<H%vg>{~s 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。
Vtr3G.P^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
x?#I4RJH; U&X2cR &a template < typename Left >
t8QRi!\= struct value_return
F|>05>8 {
|( G2K'Ab template < typename T >
vA=Z=8 struct result_1
yGxv?%%2 {
(&jW}1D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
yub{8 f;v } ;
v5_7r%Hiw 8nCp\0
template < typename T1, typename T2 >
)0^># k struct result_2
#02Kdo&Vy {
gxwo4., typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,M QVE } ;
Oe51PEqn } ;
RT^v:paNT2 ^"9*
'vTtc )P?IqSEA% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
re^Hc(8M >c4/?YV 下面我们来剥离functor中的operator()
v?%LQKO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]IZ>2!6r ?s?$d&h return l(t) op r(t)
=7%oE[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v!9i"@<! return op l(t)
D8%AV;-Y return op l(t1, t2)
qi(*ty return l(t) op
b7HffO O return l(t1, t2) op
d H?
ScXM= return l(t)[r(t)]
.Pe9_ZH$W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZtK\HDdp Gh}yb-$N`& 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
o:"anHs 单目: return f(l(t), r(t));
:P$#MC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6.5wZN9<| 双目: return f(l(t));
=>|C~@C? return f(l(t1, t2));
PFM'&;V 下面就是f的实现,以operator/为例
} XR:2 x&Cp> +i struct meta_divide
; Y"N6% {
N>|XS
, template < typename T1, typename T2 >
(u hd "
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ql %qQZV {
n_Onr0EvO return t1 / t2;
c0_E_~ }
V5mlJml2( } ;
oFDz;6 kkS~4?-* 这个工作可以让宏来做:
@%hCAm .&1C:> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c)}2K0 template < typename T1, typename T2 > \
#aar9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
AVl~{k| 以后可以直接用
l>6@:nq|R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x[(?# 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
,+`HQdq (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。。。)
rY0u|8.5Q + H_WlYg- +*}{`L-
: 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
jjzA .8?(7 g5Z#xszj+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!TKkec8$ class unary_op : public Rettype
1u|V`J)0 {
t*G/] Left l;
ka"337H public :
~rD={&0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?F7o!B C/=XuKE-t template < typename T >
+GF#?X0^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'zZcn" +! {
$w#r"= ) return FuncType::execute(l(t));
#!2k<Q*5uT }
G8Z 4J7^ i3VW1~ .8 template < typename T1, typename T2 >
S'LZk9E typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)IL
#>2n? {
.8WXC
return FuncType::execute(l(t1, t2));
({^9<Us }
e>}}:Ud } ;
\HZ9S= "TcW4U9 1ocJ+ 同样还可以申明一个binary_op
;CHi\+` 5 ~utJB 'gr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ziE*'p class binary_op : public Rettype
L';MP^ {
CZ<~3bEF Left l;
&HW1mNF9 Right r;
X2|Y public :
N8r*dadDd binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k S#
CEU7 ->^~KVh& template < typename T >
N|g;W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)~J>X{hy {
Ih}1%Jq return FuncType::execute(l(t), r(t));
p d[ncL }
LQYy;<K fvq,,@23 template < typename T1, typename T2 >
+|iYg/2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}x0- V8 {
oR1^/e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[,RI-#n }
3REx45M2 } ;
DQ#H,\^< I` K$E/ns O,2~"~kF 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':i_kU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gi/@j DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U9y|>P\)T 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。
JA)?p{j 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tR0pH8?e" 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。。。
z4#(Ze@u~_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!" #9<~Q,p 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)
WEg6Kz 下面是修改过的unary_op
m([(:.X/IX oX@ya3!Pz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)tHaB, class unary_op
LVJI_ O{fH {
7hW+T7u? Left l;
._w8J"E5 ^9OUzTF public :
>_dx_<75& "xmP6=1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M->*{D@a VV4Gjc template < typename T >
%3q0(Xl struct result_1
/MMd`VrC2 {
Migd(uw' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`p
b5*h6r! } ;
RO;Bl:x4 p(;U@3G template < typename T1, typename T2 >
do*}syQ`O struct result_2
DS-0gVYeDW {
?[<Tx-L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j"^+oxH } ;
znJhP}( XqRJr%JH template < typename T1, typename T2 >
G+xt5n.% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pg9hW {
t^]$!H return OpClass::execute(lt(t1, t2));
FLg*R/ }
XC 7?VE TD[EQ template < typename T >
YjF|XPv+ l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DFhXx6] {
e^4 p% return OpClass::execute(lt(t));
sDr/k`> }
=S '%`] f?
~>O) } ;
6qN~/TnHZ S po?i.# :j|IP)-f 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
gqXS~K9t 好啦,现在才真正完美了。
6S6f\gAM 现在在picker里面就可以这么添加了:
<FMq>d$\ [b{CkX06 template < typename Right >
aQ^umrj@?9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!US d9 {
8}H1_y-g[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~\x:<) }
&l$Q^g 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
/@AEJ][$ {3})=>u:S *k"|i*{ X[#zCM M8H5K 十. bind
+^*iZ6{+7 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。
PJxH7|GSi 先来分析一下一段例子
'(?
uPr }:0uo5B7 (feTk72XX int foo( int x, int y) { return x - y;}
'$4O!YI9@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e%8|<g+n6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
DD" $1o" 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1/p*tZP8i 我们来写个简单的。
gtUUsQ%y . 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`1{N=!U(& 对于函数对象类的版本:
vvUSeG\n#j DAo~8H template < typename Func >
1qV@qz struct functor_trait
A:(*y
2 {
=%'`YbD$ typedef typename Func::result_type result_type;
ZmOfEg|h\ } ;
D\<y)kh 对于无参数函数的版本:
8/)qTUx: Ii7QJ:^ template < typename Ret >
e h,~^x5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
|ZodlYF {
JS}{ %(B typedef Ret result_type;
XLMb=T~S } ;
*'ZB*> 对于单参数函数的版本:
>~`C-K# s@MYc@k template < typename Ret, typename V1 >
==i[w| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
XqM3<~$ {
cYXM__ typedef Ret result_type;
/1?R?N2>0 } ;
-hC,e/+ 对于双参数函数的版本:
r`c_e)STO >0p$(>N] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}j,[ 1@S struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
L[5=h {
d #jK=:eK typedef Ret result_type;
}|%eCVB } ;
?g!V!VS2 等等。。。
iH^z:%dP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-,K! &3J@BMYp template < typename Func >
drsB/ struct func_return
-W,}rcj*| {
(C]o,7cYS template < typename T >
6_N(;6kx( struct result_1
1-RIN}CSd {
wP"dZagpj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Qr
Wj>uR } ;
K't]n{$ bQ|V!mrN} template < typename T1, typename T2 >
1s1=rZ! struct result_2
%e*@CbO$ {
5Sk W-+$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5>AX*]c } ;
T{wuj[Q#: } ;
\M'-O YH_[ )Ud-}* g L@JOGCYy 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W2uOR{
'? #07g d#j4 template < typename Func, typename aPicker >
5q"ON)x class binder_1
OT'[:|x ; {
};'\~g,1 Func fn;
nC{%quwh{ aPicker pk;
Zw
wqSyuGf public :
^&g=u5
d0 wcDRH)AW. template < typename T >
!bV5Sr^ struct result_1
u{["50~ {
]
}f9JNf$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pz$R(TV } ;
q\\gpCgp vFEQ7qI template < typename T1, typename T2 >
/ g 2b struct result_2
IHRGw {
kA7mLrON typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IKie1!ZU{" } ;
cyJG8f bTQNb!& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ytgj|@jsp aZbw]0q@o template < typename T >
l3 DYg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ws^4?O {
3j3N!T9 return fn(pk(t));
Fv<`AU }
r1fGJv1!o template < typename T1, typename T2 >
B7]MGXC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P'Q+GRpSw {
D-N8<:cA return fn(pk(t1, t2));
s=42uKz }
Hty0qr3 } ;
A/`%/0e %\i9p]= n@ G[ 一目了然不是么?
%6_AM 最后实现bind
qTQBt} Z(!00^ o6//IOZ template < typename Func, typename aPicker >
"W(Q%1!Wi picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jv&!Kw.Ug {
wb~@7,D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
J:skJ.Wx }
|\n_OS7 O(_[ayE 2个以上参数的bind可以同理实现。
Afk$?wkL 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。
yV^s,P1 t'ZWc\ 十一. phoenix
rSrIEP,c' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j!3 Gz yeHDa+} for_each(v.begin(), v.end(),
o: ;"w"G (
0
Us5 do_
Qqlup [
":_vK}5 cout << _1 << " , "
2=_gf ]
"9n3VX) .while_( -- _1),
$HJwb-I cout << var( " \n " )
R"K#7{p9 )
GaSPJt );
KgR<E MQ"xOcD*F 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+5XpzZ{#Wa 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~9j%Hm0ht operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!>1@HH?I\/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E4hLtc^
+ {P*m;a`} |7zd%! template < typename Cond, typename Actor >
nMJ#<'v^!2 class do_while
P+$:(I {
o*J3C> Cond cd;
l<);s Actor act;
$LU"?aAW public :
M|Rb&6O template < typename T >
x*/S*!vx\ struct result_1
oJfr +3I {
>;[*!<pfK5 typedef int result_type;
Phke`3tth } ;
@*sWu_-Y% =%/)m:f!^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
AF%@VLf GI&h`X5,e template < typename T >
KVJ_E!i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f&
CBU {
8w.YYo8` do
AA7C$;Z15~ {
pa#IJ act(t);
s;A@*Y;v }
)6aAB| while (cd(t));
r9dyA5oD return 0 ;
ow]053:i }
MNV%
=G } ;
Gh}*q|Lz ukUGvK mWvl38 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q 7?#=N? 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。
Bs?^2T~%{ 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。
4F{70"a 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。
GP#aya 下面就是产生这个functor的类:
ej"+:."\e 0vw4?>Jf@ VTH>
o>g template < typename Actor >
>qF CB\( class do_while_actor
^-
d%r {
sQ\8>[]
Actor act;
*Em,*! public :
^N)R=tl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gdQvp=v] zO iu5 template < typename Cond >
% oo2/aF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
pJtex^{!: } ;
%ALwz[~] 1{JV}O O`<KwUx ! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
j{Q9{}<e 最后,是那个do_
r%+V8o hr)B[<9 aYSCw3C< class do_while_invoker
t)}scf&^x {
;-qO'V:; public :
~W-PD template < typename Actor >
Uw7h=UQh do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
c(~[$)i6 {
T]c%!&^_ return do_while_actor < Actor > (act);
lx7Q.su' }
&:`U&06q } do_;
Kuu *&u #NryLE!/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ilqy/fL# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
VB*oGG 最后来说说怎么处理break和continue
>: g3k 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。
R)m'lMi| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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