一. 什么是Lambda
)YX 'N<[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)~+ e`q 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,
rfgI$eu
S6+y?,^ >OG:vw)E phn9:{TI class filler
&s$(g~ 4gC {
P4F3Dc public :
C!R1})_^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
dd\n8f } ;
EvWzq%z
l n< ud> JIb ~<k,#^"}X 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:
<%Ostqj @*qz(h]\ C":o/;,1 '^Ql]% _ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
) :\xHR4 Q"t<3-" u6MzRC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Wt=| +\|Iu;w _`I"0.B] 59!Fkd3 二. 战前分析
LNa $
X5` 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。
`X`2:@gQ 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
7hi"6, aS pWsT h-m\% |D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)*Q-.Je/U /* --------------------------------------------- */
KM!k$;my vector < int *> vp( 10 );
6X\ 2GC9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=Apxdnz, /* --------------------------------------------- */
{qmdm`V[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o.'g]Q<}UB /* --------------------------------------------- */
TP"1\O int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{O,{c\ /* --------------------------------------------- */
Uv?|G%cD- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
EloMe~a3 /* --------------------------------------------- */
sPps q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Wa1,
p TzntO9P+ 0%Z]h?EYy| u&9 r2R959 看了之后,我们可以思考一些问题:
]\xy\\b/` 1._1, _2是什么?
]_8qn'7 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
>NKe'q<)3 2._1 = 1是在做什么?
q-`RI*1] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
KrXdnY8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]b= P= g"L|n7_b pFm=y#!t 三. 动工
+8#_59;x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;?6No(/ l%`F&8K XO9M_*Va S_T1y template < typename T >
8-lOB class assignment
5 gv/Pq & {
!
/NG.Wf T value;
s-RQMK}H public :
~j#]tElb assignment( const T & v) : value(v) {}
OKP9CLg9
template < typename T2 >
q-rB2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%rF?dvb;? } ;
? B E6 gi-Yqco p<&Xd}]"^W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@0eHS+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<N`J`J-[ dTL5-@ z OSs[[ :mS# h@l class holder
3"kdjOB {
NO0"* c ; public :
9XHz-+bQ template < typename T >
Mze;k3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
sz9G3artK& {
<97d[/7i return assignment < T > (t);
:KKa4=5L }
"
beQZG } ;
^47PLLRP u- o--q A#W?2k9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
g1UGd UDe |Sb static holder _1;
[J
C: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/c$\X<b); ] )"u+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{w8 NN-n 而不用手动写一个函数对象。
&%2*Wu; "&/]@)TPz Qf|U0 8:o<ry 四. 问题分析
b:(- 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。
+hRmO 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。
7nVRn9Hn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oM2UzB{( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{ K_kPgKS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$XU5??8 "iM~Hy 五. 问题1:一致性
[<,~3oRu 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
t'~/$=9}
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Lqp8yVO P1U*g! struct holder
Pe_!?:vF {
HJC(\\~ //
i,nm`Z>u template < typename T >
bC^(U`y 32 T & operator ()( const T & r) const
'i8U {
;ml
3 return (T & )r;
`T2$4 >! }
#$1og= } ;
kip`Myw+ {i*2R^5 这样的话assignment也必须相应改动:
KZbR3mi, 3loY qeP template < typename Left, typename Right >
ur\qOX|{ class assignment
6 8iV/7 {
"0EA;S8$8 Left l;
d$Y7u Right r;
tURc bwV public :
{u\%hpD_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~RBrSu) template < typename T2 >
IhiGP
{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3pXLSdxB } ;
#Ch;0UvFF 3:5DL!Sm8J 同时,holder的operator=也需要改动:
ow/57P XYH|;P6K template < typename T >
CN2_bz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P0i V<T4^ {
phYDs9-K return assignment < holder, T > ( * this , t);
/EMJSr }
1mSaS4!"B O3N_\B: 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。
f7hXQ|$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q2p)7G $>R(W=Q return l(rhs) = r;
I<=Df5M 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。
&48_2Q"{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7dX/bzUVz8 M0c9pE template < typename Tp >
o+?rI
p class constant_t
f&hwi:t {
+<.\5+ const Tp t;
-#29xRPk public :
%vO<9fE|1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.A1\J@b template < typename T >
e#/kNHl const Tp & operator ()( const T & r) const
kzq29S {
]feyJLF return t;
3"UsZyN: }
v8I{XU@% } ;
ibdO*E '+*-s7o{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&*&?0ov^" 下面就可以修改holder的operator=了
Q0{z).&\(e zQH]s?v template < typename T >
t/Z:)4Z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=C
f(B<u {
Dz_eB"} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
DP7C?}( }
nMoWOP' pGIe=Um0W 同时也要修改assignment的operator()
!7U\J] JeY'8B template < typename T2 >
^*^/]vM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C2<CWPn< 现在代码看起来就很一致了。
a}d6o;li fMeZ]rb 六. 问题2:链式操作
PK&2h,Cu+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0m+8P$)C% 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
4Z)DDz-}V 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
QfQ\a%cc 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ACjf\4Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
GIv){[i K`nJVc template < typename T >
Y'Z+, CNf struct result_1
HXJ9xkrr {
^ft]b2i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
l[/q%Ca'> } ;
m&R"2t_Z ^GYq#q9Q 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
j1$<] f WA
LGIW template < typename T >
=V|Nn0E struct ref
:w?7j_p# {
WwW^[k (X typedef T & reference;
}.:d#]g8 } ;
}#= Od e template < typename T >
[.q(h/b struct ref < T &>
r(}nhU Q%E {
K@@9:T$ typedef T & reference;
9b6!CNe! } ;
=Mhg $`vkw(;t)1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
y,<$X.>QO| yty`2$O template < typename T >
o&^NwgRCF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cD{8|B* {
[xpQH? return l(t) = r(t);
M^H90GN)X }
3:|-#F*k{ 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。
]@SU4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
00M`%c/ p\U*;'hv 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
Sue
6+p _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{TL +7kiX/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Z~3u:[x"; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6~Wu` 最后的布局是:
viuiqs5[Bi Add
bV3lE6z / \
Yjup Divide 5
JfTfAq] / \
FD6v/Y _1 3
q{X T 似乎一切都解决了?不。
n9fk,3 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
`nsk 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。
(G8 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:
'8r8%XI M\yHUS6N template < typename Right >
vF>gU_gz. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Yg6If7& Right & rt) const
X&\o{w9% {
id?_>9@P return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4uX(_5#j }
a{_ KSg 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O|UxFnB} 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。
8U^D(jrz 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。
aqfL0Rg+` 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。
ck$2Ue2`@w 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
l(Cf7o! 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
oP]L5S&A 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
ogeRYq,g vbKQ* template < class Action >
,QS'$n class picker : public Action
,U%=rfB~ {
0VIZ=-e public :
k_Tswf3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
\/,g VT // all the operator overloaded
BPWnck=% } ;
Z}[xQ5 J v<$*TVS0 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Ofm5[q= 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
]xR4->eix sA\L7`2H template < typename Right >
m;h<"]< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6{7 3p@ {
)nnCCRS6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(b|#n|~?YL }
d +xA: PEy/k. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C*O
,rm} 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
vfXJYw+6_ n{{P3f template < typename T > struct picker_maker
cDO:'- {
M;qb7Mu typedef picker < constant_t < T > > result;
x(vai1CrdH } ;
966<I56+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
a)S(p1BGg {
+\U]p_Fo3 typedef picker < T > result;
lzoeST } ;
O3+)qb!X Bj&_IDs4 下面总的结构就有了:
b8cVnP functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
i7f%^7! picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
fqX~xp picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fM{1Os 至此链式操作完美实现。
A^cU$V%?W leIy|K>\m 1uC;$Aj6: 七. 问题3
^5>du~d 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
jIZ+d;1 Wo2v5- template < typename T1, typename T2 >
`A"Q3sf% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G)~MbesJ {
ixzTJ]y u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w^U}|h" }
}\4p3RQrz p6[#f96^u 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
yXXvs'$R \ Q^|6J#o[9 template < typename T1, typename T2 >
@9<S* struct result_2
2)? {
x?rbgsB5& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&_YtY47 } ;
L^jaBl Dh?vU~v(6 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?
W[GQ[h 这个差事就留给了holder自己。
9H[/T j-; mw Z'=H -+' #*V template < int Order >
K@*rVor{ class holder;
yFi6jN#~ template <>
n_u`B|^Pj class holder < 1 >
j,4,zA1j| {
`>\4"`I public :
U81;7L8 template < typename T >
'X|v+? struct result_1
<g*.p@o {
6I5o2i typedef T & result;
OFIMi^@ } ;
%Dra7B% template < typename T1, typename T2 >
n3*UgNg%fK struct result_2
;n`
$+g:> {
;{]8>`im&4 typedef T1 & result;
joY1(Y } ;
e"PMvQ template < typename T >
Kc-Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Gxo#
! {
n+X1AOE[L return (T & )r;
fMyE}z }
|@+8]dy:l template < typename T1, typename T2 >
;hkro$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zdqnL^wb {
jjX'_E return (T1 & )r1;
3y/1!A3 }
X:R%1+&* } ;
m,=)qex .B6`OX&k template <>
'qdg:_L" class holder < 2 >
|GuKU! {
,7t3>9-M" public :
;FcExg|k template < typename T >
kAY@^vi struct result_1
Z6NJ)XQy6F {
K q/~T7Ru typedef T & result;
Uld_X\;Q4 } ;
9e-*JYF]C template < typename T1, typename T2 >
m';#R9\Fz struct result_2
EZ..^M3 {
iwB8I^ typedef T2 & result;
>kt~vJI } ;
{ip=iiW2 template < typename T >
#>@<n3rq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
c%jsu" {
bd} r#^'K return (T & )r;
y-%nJD$ }
Xm%iPrl D template < typename T1, typename T2 >
2ve
lH; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V;H
d)v(j {
_k6x=V;9g return (T2 & )r2;
O<4Q$|=&? }
2wGF-V } ;
p
"/(>8 tF<^9stM #"hJpyW 4V 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
7[4_+Q:} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
LjSLg[ i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)\0Ug7]? ^WmGo]<B_ return l(i, j) = r(i, j);
\5t`p67Ve_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ESn6D@" p(~Y"
H return ( int & )i;
D~5yj&&T; return ( int & )j;
4[2=L9MIo~ 最后执行i = j;
mXQl; 可见,参数被正确的选择了。
\C!%IR G(:s-x ig6 -l\~p4U g[m3IJzq @bc[
eas 八. 中期总结
>_&~!Y.Z= 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
O~$ {&( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P/C&R-{') 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
S&5Q~}{, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
mfu*o0 g8LT7 di"C]" ; Tld1P69( P{"WlJ fEHh]%GT` 九. 简化
&7$,<9. 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
D/gd 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
kuWK/6l4 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
IRlN++I! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
6e-#XCR{ +-*/&|^等
BPwI8\V 2. 返回引用。
f<g>dQlE =,各种复合赋值等
jK\V|5k 3. 返回固定类型。
"}0)YRz% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>]:N?[Y_~} 4. 原样返回。
\Y51KB\ operator,
I~d#p ]> 5. 返回解引用的类型。
F9Ifw><XM operator*(单目)
's$A+8;L 6. 返回地址。
NE$VeW+@ operator&(单目)
#=`FM:WH 7. 下表访问返回类型。
}l,T~Pjb operator[]
zY]Bu-S3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
CWE Ejl operator<<和operator>>
6W)xj6<@ *eHA:
A_I 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。
J
ZVr&KZN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
C$$"{FfgU" l5{(z;xM template < typename Left >
-@YVe:$%b struct value_return
V<7R_}^_7 {
zj~8>QnKk template < typename T >
ATKYjhc _ struct result_1
`
(7N^@ {
i0,%}{` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
fQ=&@ >e } ;
&Pmc"9Rl s$f+/Hs template < typename T1, typename T2 >
>E//pr)_Km struct result_2
zkjPLeX {
hknwis%y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
fl} rz } ;
E9yFREvQc } ;
6'RZ Z-N-9E $w|o@ Ml) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:SpG&\+ 0MwG}|RC 下面我们来剥离functor中的operator()
*4(/t$)pEl 首先operator里面的代码全是下面的形式:
03X<x| "\VW.S return l(t) op r(t)
GOv92$e return l(t1, t2) op r(t1, t2)
y+K7WUwhq return op l(t)
AzHIp^ return op l(t1, t2)
LVPt*S= / return l(t) op
ke3HK9P; return l(t1, t2) op
- XE79 fQ return l(t)[r(t)]
/2g)Z!&+L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%k/
k]:s iYO
wB'z 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
5en
[)3E 单目: return f(l(t), r(t));
L eG7x7n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r[.zLXgK 双目: return f(l(t));
N oX_? return f(l(t1, t2));
o7_MMeQ4 下面就是f的实现,以operator/为例
8CHb~m@^$ .nj?;). struct meta_divide
Rz<d%C;R {
A2g"=x[1@K template < typename T1, typename T2 >
}XfS#Xr1aV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{ED(O-W {
5]4<!m return t1 / t2;
s`8M%ZLu }
OYqYI!N/ } ;
"C$!mdr7 )
xfc-Q 这个工作可以让宏来做:
Bq$e|t)' E3CiZ4=5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xZ9}8*Q&: template < typename T1, typename T2 > \
]wkSAi5z* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xJ[k#?T' 以后可以直接用
s${T*)S@G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'k-u9 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
<|KKv5[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
]MqH13`)A w8m8r`h <?q&PCAn^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
YLA557~ IyG=
7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yNhscAMNn class unary_op : public Rettype
877EKvsiC {
1jUhG2y Left l;
rZ8Y=) e public :
(n":]8} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WuP([8 X/`#5<x template < typename T >
:/yr(V{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a'_MhJ zs {
\p>]G[g return FuncType::execute(l(t));
Y^c,mK^ }
X] JpS C0t+Q template < typename T1, typename T2 >
,E*a$cCw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0p:ClM2O
{
;+r) j"W return FuncType::execute(l(t1, t2));
.yK\&q[< }
s3MMICRT. } ;
"W_jdE6v w+).pcG(* Z!]U&Ax`Z 同样还可以申明一个binary_op
dbMu6Bm\G BDRYip[Sa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}Ke}rM< class binary_op : public Rettype
S1H47<)UF {
zulf%aaL Left l;
+2;#9aa
I Right r;
YmO"EWb public :
7U{b+=,wK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:"<B@Z E+^} B/"
template < typename T >
~q8V<@? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6uCk0
B| {
7'{Yz return FuncType::execute(l(t), r(t));
r'9=kx }
Y6;0khp =XacG}_ template < typename T1, typename T2 >
~x0-iBF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a!0?L0_W& {
7/D9n9F return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
siss_1J }
I7q?V1fu4 } ;
k[r./xEv+t uhw5O9 +/@ZnE9s 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
RK~FT/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
shDt&_n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
HjUw[Yz+6 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。
JR a*;_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(}~eD 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。。。
wCq)w=, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w371.84 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)
*xv/b= 下面是修改过的unary_op
4ye`;hXy ?(,5eg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e&H<lT class unary_op
(1elF) {
XftJ= * Left l;
i"sYf9, W3o}.|] public :
S,"ChR OO !S
w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S\v&{ n6%jhv9H template < typename T >
;8;~C" struct result_1
tRUsZl {
6t7;}t]t typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>+;
b> } ;
pZ_FVID (!>g8=`" template < typename T1, typename T2 >
W
&0@&U struct result_2
-YRL>]1 {
YW$x: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M;p q2$ } ;
P7>C4rmQ .z-^Ga* template < typename T1, typename T2 >
@rK>yPhf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C>\!'^u1 {
$p6Xa;j$ 9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2p3u6\y }
q|
=q:4_L |Z7bd^ template < typename T >
Sj{rvW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@'<j!CqQ
o {
li_pM!dWU_ return OpClass::execute(lt(t));
$NGtxZp }
2`FsG/o\T~ $jeDVH } ;
(fGJP*YO P"PeLB9K K_lL\ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Wse*gO 好啦,现在才真正完美了。
DT(Zv2 现在在picker里面就可以这么添加了:
b1,T!xL 7Yw\%}UL template < typename Right >
F{H0
% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-< dMD_ {
W'2-3J return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R:IS4AaS }
|v%RjN 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
l3 pW{p 9y|&T Fx88R! f/[?5M[ ;AL@<,8 十. bind
tCCi|*P
G 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
iB`WXU 先来分析一下一段例子
Ye=7Y57Nr |7Xpb u FYQ^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
#<i><EG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.McoW7|Y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Lc: SqF 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
p:Ld)U * 我们来写个简单的。
=|5bhwU] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|3T|F3uEX
对于函数对象类的版本:
pffw5Tc ZLio8 template < typename Func >
MoR-8vnJ struct functor_trait
_M]rH<h {
f_P+qm typedef typename Func::result_type result_type;
Oi%~8J> } ;
@~U6=(+ 对于无参数函数的版本:
]Y:
W[p Hv7D+j8M template < typename Ret >
}Keon.N? struct functor_trait < Ret ( * )() >
>RqT7n8h {
y:[VRLo typedef Ret result_type;
I^\bS } ;
/2\=sTd 对于单参数函数的版本:
nIqY}?? ttq< )4 template < typename Ret, typename V1 >
-^xKG'uth struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J!fc)h {
cLko typedef Ret result_type;
'SD|ObBY } ;
Y <i}"eI* 对于双参数函数的版本:
-MW(={# Y./}zCT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4k2c mM$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yb.|7U?/x {
<QW1fE typedef Ret result_type;
:8|3V~%m } ;
*Qwhi&k 等等。。。
KRR^? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|`;1p@w" ^sn>p}Tg template < typename Func >
"`gZy)E struct func_return
*0@;
kD=
{
i~s9Ot template < typename T >
Hkz~9p struct result_1
$HCAC4 {
BaTOh'52 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`::'UfHc } ;
YM.IRj2/1 /R$x-7t)^( template < typename T1, typename T2 >
(Rg!km%2T struct result_2
T0"0/{5-_ {
pW^ ?g|_} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CU^3L|f2N } ;
u{nWjqrM*5 } ;
n6UU6t{ uZ?CVluP j72]_G 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+P)[|y +e nV xMo_ template < typename Func, typename aPicker >
^8*SCM_A class binder_1
s!fY^3 {
S9#N%{8P Func fn;
[W;dguh aPicker pk;
QOy&!6 public :
z.Kq}r ^ wp GnS template < typename T >
Rf0\CEc struct result_1
JEF7hJz~ {
YM*6W? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'2J6%Gg } ;
QV7c9)<]'} o@` E.4 template < typename T1, typename T2 >
Ollv _o3 struct result_2
'{k Nbx51 {
YeVc,B' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~
2oP, } ;
:ItW| 2bxMIr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G$`4.,g uW'4
Kt template < typename T >
Y[]+C8"O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HV7(6VSJ+ {
:#htOsP return fn(pk(t));
zjh9ZLu[ }
L[r0UXYLV template < typename T1, typename T2 >
7b%Cl
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K2K6 {
4_0/]:~5 return fn(pk(t1, t2));
Ns= b&Uyc }
}w^ T9OC } ;
ZBq*<VtV s1$#G!' Cj9O[ 一目了然不是么?
iT9Ex9RL 最后实现bind
(Tb0PzA |ylTy B dq/?&X template < typename Func, typename aPicker >
9<c4y4#y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'J0s%m|j {
`+;oo B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zP'pfBgbJW }
>$52B9ie !Lug5U} 2个以上参数的bind可以同理实现。
)t|Q7$v1 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。
Kf^F#dA ZDJWd=E 十一. phoenix
KY&,(z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W@C tF U9 G-?9;w'@ for_each(v.begin(), v.end(),
b<78K5' (
gO!h<1 ! do_
je3n'^m [
<7]
Y\{+ cout << _1 << " , "
ioCkPj ]
R+hS;F nh% .while_( -- _1),
H{zuIN/.1 cout << var( " \n " )
W2Z]?l;vQQ )
Jxw:Jk
~ );
U (7P X`1 2Lgvy/uN 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:
n<&R"89 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
&+^ Y>Ke operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
w=o m7%J@l 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-\C6j Qnx92 o xu9v/ template < typename Cond, typename Actor >
K05Y;URbd class do_while
b/Q"j3 {
3Dv koV Cond cd;
svjFy/T(lL Actor act;
.: ;Hh~ public :
e"mfJY template < typename T >
K"$ky,tU struct result_1
bY$!"b~ {
me^Gk/`Em typedef int result_type;
iquGLwJ } ;
v("vUqhx2+ 31Mc<4zI8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]3jH^7[? TFPq(i template < typename T >
%k)I=| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"0)G|pZI {
pT$AdvI] do
&uW.V+3 {
# |[@Due act(t);
$0 zL }
|T"q,i9% while (cd(t));
FWTl:LqFO return 0 ;
.tsB$,/ }
cs;Gk: } ;
RUh{^3;~ u Aa>6R 7Apbi}") 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
" T=LHj E 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。
UF&Wgj [ 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。
R)Fl@
Tn 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。
:''0z 下面就是产生这个functor的类:
KL~sEli ^-Ji]5~ W<7Bq_L[| template < typename Actor >
YU(x!<Z class do_while_actor
qrYeh`Mv {
`2 Actor act;
>[=`{B public :
\Da$bJ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
L-dKZ8Q I!'(>VlP7 template < typename Cond >
tRCd(Z,WY picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3l[hkRFu` } ;
IxR:a( LnX^*;P5t GefgOlg5" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
vdzC2T 最后,是那个do_
T/5UlW|\ U6PUt'Kk@ kICYPy class do_while_invoker
S3cQC`^ {
~zRd||qv public :
I =pd jD template < typename Actor >
-H]O&u3'c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
N6'Y
N10 {
uGWk(qn return do_while_actor < Actor > (act);
=&GV\ju }
i+3b)xtW7 } do_;
S/jHyJ, oGJI3Oh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
xw
Qkk 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~'iuh>O) 最后来说说怎么处理break和continue
HjD= .Q 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。
$y}Tbm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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