一. 什么是Lambda
0T@axQ[% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*k&V;?x|wt 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,
e~he#o[%a 3 %BI+1&T_ lt'N{LFvc x*j
eCD, class filler
&D|+tu{ {
5%K|dYv^^ public :
4K~> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!gsrPM } ;
`uDOIl h8k\~/iJ <}xgp[O 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:
CG35\b;Q i$.! 8AV6 {a2Gb TQ~a5q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^IvQdVB c<Ud[x. qm9=Ga5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'19? SEWdhthP U.Z5;E0: 44k8IYC*o 二. 战前分析
9[&q
C 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
cl{mRt0 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/nh3/[u ZBH^0 M4
})) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]W`M
<hEI /* --------------------------------------------- */
_$vbb#QXZG vector < int *> vp( 10 );
J_<6;# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,t*H: * /* --------------------------------------------- */
fC}uIci sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w}97`.Kt!n /* --------------------------------------------- */
XKOPW/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
e?o/H /* --------------------------------------------- */
W%MS,zkAE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
A^|~>9 /* --------------------------------------------- */
! P$[$W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
so Lmr's #g2&x sU JPZH%#E( o>]z~^c 看了之后,我们可以思考一些问题:
I,Jb_)H&t 1._1, _2是什么?
<a+@4d; 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。
U{@2kg- 2._1 = 1是在做什么?
w xaMdA 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。
{=,I>w]T|W 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。
g^jTdrW/s 0q]0+o*% 4`o<e)c3 三. 动工
:/"5x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
niyxZ<Z Q^xk]~G$( e)XnS ' i{Du6j^j template < typename T >
<LJb,l" class assignment
nuA
0%K {
m|OB_[9 T value;
)4,U public :
]9W7]$ assignment( const T & v) : value(v) {}
Pj!f^MN template < typename T2 >
v}IhO~`uEq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Qf'g2
\ } ;
`UqX`MFz ~Jj~W+h @a
7U0$,O# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
uZI7,t -7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}EJ/H3< :s-9@Yl| YJ~mcaw _w'_l>I class holder
9}4~3_gv;M {
6V#EEb public :
*{\))Zmhd template < typename T >
Y zmMF assignment < T > operator = ( const T & t) const
uotW[L9 {
ki1j~q return assignment < T > (t);
dt"& }
+m/n~-6q } ;
#~.RJ% hMV>5Y[s OEC/'QOae 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:
<~:2~r K%Bz6 ~ static holder _1;
j5]ul!ji Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%hdjQIH $q.}eb0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KCH`=lX 而不用手动写一个函数对象。
m^,VEV> ?zbW z=nq >[~7fxjK- (vvD<S* 四. 问题分析
9QL%q;
# 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。
%&q}5Y4! 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。
:M<] 6o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#VVfHCy 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*JQ*$$5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<iGW~COd 7T t!hf 五. 问题1:一致性
LhM$!o?W 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)?c,& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
S kB*w'k P|]r*1^5 struct holder
_mwt{D2r} {
WIpV'F|t]` //
bMNr +N template < typename T >
"Wr[DqFd T & operator ()( const T & r) const
K>b4(^lf {
rPqM&&+ return (T & )r;
=Vazxt@[ }
,VSO;:Z } ;
ecR)8^1 ' Y:, rN 这样的话assignment也必须相应改动:
\<09.q<8 AQT_s9"0 template < typename Left, typename Right >
|r36iUHZS class assignment
\iP@|ay9 {
T#*H Left l;
cC+2%q B Right r;
I~@8SSO,vH public :
PLMC<4$s assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1?1Bz?EKF* template < typename T2 >
2lOUNx Q$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:."oWqb) } ;
k+w Ji o[iN/ 同时,holder的operator=也需要改动:
0 yq kc't template < typename T >
Y?3tf0t/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f.+1Ubq!5 {
5g/,VMe return assignment < holder, T > ( * this , t);
}u=Oi@~ }
K,,) FM 0<NS1y 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。
$?bD55 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0doJF@H ck5cO-1>6 return l(rhs) = r;
4gsQ:3 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
b/]4#?g 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?_Z-}f qqf*g=f template < typename Tp >
r]Wt! oHm5 class constant_t
dnU-v7k,{ {
G2)F<Y const Tp t;
/bB4ec8! public :
X.k8w\~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-OlrA{=c_ template < typename T >
ZL\^J8PRK const Tp & operator ()( const T & r) const
HbsNF~; {
jYRSV7d return t;
&{a!)I> }
e&d$kUJrq } ;
9n{Y6I
x: C9sU^]#F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x]x 3iFD 下面就可以修改holder的operator=了
nH6SA1$kW _G/R;N71 template < typename T >
>{tn2Fkg> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m1Y a {
4=Ru{ewRV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`hkvxt }
oMj"l#a* H/x0' 同时也要修改assignment的operator()
hQm=9gS 8xgBNQdPT template < typename T2 >
[1P_^.Htr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f/UU{vX( 现在代码看起来就很一致了。
aO&{.DO2 W6NhJ#M7 六. 问题2:链式操作
%"A8Af**I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)__sw 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
@gK`RmhGE5 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
O@a OKk 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
w+
!c9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-EP1Rl`\ K9%rr_ja! template < typename T >
GEc-<`- struct result_1
|nx3x {
QjY}$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;QXg*GNAv$ } ;
[#uhMn^ ,5;M(ft# 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:
O|8@cO 6GunEYK!N8 template < typename T >
q=5aHH% | struct ref
L?N&kzA {
`KA==;0 typedef T & reference;
yO%^[c? } ;
e3SnC:OWf template < typename T >
lOVcXAe} struct ref < T &>
gPk,nB {
k37?NoT typedef T & reference;
;O`f+rG~ } ;
#U`AK9rP_g piM4grg
\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
iRsB|7v[ , Eu(QeST\ template < typename T >
h6D4CT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
gxVr1DIkN {
MQwxQ{ return l(t) = r(t);
vK)'3% }
1<_][u@ 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。
xcW\U^1d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N=1ue`i Qpmq@iL 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
Ak@!F6~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Hj{.{V _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
HfSx*@\s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8C*@d_=q 最后的布局是:
USyc D` Add
rq3f/_#L!O / \
SDC|>e9i Divide 5
1}\p:` / \
7zw0g~+ _1 3
8S8qj"s 似乎一切都解决了?不。
I9qZE=i 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。
h s',f 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。
:%sBY0 yF 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:
BQPmo1B vGv<WEE template < typename Right >
@)h>vg assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<h:xZtz Right & rt) const
nDraX_sm= {
TbD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kMVr[q,MEq }
?]D&D:Z?I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
j ^j"w(a 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。
e}?Q&Lci 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。
KUU{X~w 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。
c0Ih$z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
U_IGL 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
C%Lr3M;S' 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
X,w X)9]J q3#[6! template < class Action >
CPy>sV3Ru0 class picker : public Action
VrRF2(Kn? {
#[jS&rr( public :
:L@;.s picker( const Action & act) : Action(act) {}
D-{*3?x // all the operator overloaded
sA?8i:]O: } ;
-6DRX d?X,od6 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
5vLXMdN 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
.4v?/t1 eaf-_#qb template < typename Right >
~b]enG5xS4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OS#aYER~/ {
7k* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[Ep'm }
K^<?LXJF bX2BEa8<" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@LOfqQ$FE 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。
.Qrpz^wdt `C: 7N=9 template < typename T > struct picker_maker
Q*<KX2O {
%/I:r7UR{ typedef picker < constant_t < T > > result;
t4UK~ {gh } ;
0+iRgnd9? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
KMi$0+ {
8zHx$g typedef picker < T > result;
t[2b~peNI } ;
lU!_V%n W<)nC_$ 下面总的结构就有了:
w =F9> 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。
Ph
P)|P 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。
#$W5)6ch picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
gN<7(F 至此链式操作完美实现。
G AY?F ied1+H 9 RDs`>v 七. 问题3
>/\TG8t,f 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
@}6<,;|DQ Nsh/ template < typename T1, typename T2 >
S6M7^_B4F ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,X3D<wl {
]CNPy$>* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
l/(~Kf9eQG }
BC!) g+8 i45.2, 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:
S8AbLl9G@> <k8WnA ~Fl template < typename T1, typename T2 >
@,oc%m struct result_2
fUf1G{4 {
mRAt5a#is typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5)Z=FUupA~ } ;
{wM<i [nHN@p| 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?
awR !=\ 这个差事就留给了holder自己。
Z{vc6oj 4I&(>9 @z< +mBS&FK template < int Order >
0#Gm# =F class holder;
GmNCw5F template <>
F^{31iU~CX class holder < 1 >
@nwVl8 {
;iYCeL( public :
y(<{e~ template < typename T >
#Ev}Gf+5Q struct result_1
Da)p%E>Q {
\YJQN3^46> typedef T & result;
<v9IK$J } ;
Hc8^w6S1@ template < typename T1, typename T2 >
`vzMuL; struct result_2
bx2<WdLyT {
g]h@U&`~u_ typedef T1 & result;
Q1*_l } ;
vG6*[c8 template < typename T >
mEYfsO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G[ns^ {
tkm@&e=e% return (T & )r;
k;<@2C }
}BW&1*M{ template < typename T1, typename T2 >
A-m IWTa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VWt=9D; {
sa<\nH$_X return (T1 & )r1;
Jm)7!W%3 }
%I`'it2d } ;
.nEMd/pX OR+_s @Yg template <>
MV3K'<Y class holder < 2 >
fup?Mg- {
d^54mfgI public :
cV1E<CM template < typename T >
q;QasAQS`p struct result_1
\;_tXb}F {
1Hhr6T^) typedef T & result;
,>qtnwvlHP } ;
0iC5, template < typename T1, typename T2 >
0FL'8!e< struct result_2
_IEbRVpb {
)mAD <y+ typedef T2 & result;
"fv+}' } ;
h5@7@w% template < typename T >
NMg(tmh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5cM%PYU4:v {
dtV*CX.D.7 return (T & )r;
H_S"4ISS_ }
[giw(4m#y template < typename T1, typename T2 >
&xUCXj2-z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m@I}$ {
]!1HN3 return (T2 & )r2;
wZCboQ, }
QTF1~A\ } ;
k[ pk R{e u f<%!=e (I;81h`1G 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> >。
4/\Ynb.L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:qR8 e J 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
FncP,F$8
XgUSJ* return l(i, j) = r(i, j);
o,_F;ZhE 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
? YIe< ['>r tV return ( int & )i;
\%}]wf} return ( int & )j;
)eSQce7H 最后执行i = j;
D>U(&n 可见,参数被正确的选择了。
;sUvY* Bcm dF! B5( P A*U\ v13\y^t m4~~ q[t 八. 中期总结
e8_EB/)_Z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
@kT@IQkri 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|_s,]: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&0ymAf5R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fOsvOC A'u]z\&%c [z_ztK1 l]R7A_| =kOo( p?
VDBAx 九. 简化
A 3q#,% 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?caHS2%?ae 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7;6'=0( 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
D#Mz#\4o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a7b1c! +-*/&|^等
wYS r.T8Q 2. 返回引用。
|hDN$By =,各种复合赋值等
l] 3. 返回固定类型。
D~Q-:G$x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NUh%\{ 4. 原样返回。
cs: ?Wq ^ operator,
CNWA!1n^Hy 5. 返回解引用的类型。
^H&`e"|R9 operator*(单目)
]_L;AD 6. 返回地址。
= 'e_9b\K operator&(单目)
x>J(3I5_b 7. 下表访问返回类型。
/;y`6WG%2 operator[]
'w/S6j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
N
/;Vg^Wx operator<<和operator>>
7^#O{QYol qckRX+P` 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。
f&Sovuuh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cp`ZeLz2^ uE%2kB*] template < typename Left >
;c@B +RquR struct value_return
\^'-=8<*> {
\4fuC6d2 template < typename T >
( pCU:'" struct result_1
m.5@qmQ {
9D?JzTsyg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Cs vwc% } ;
;jKL B^4nX 'OU3-K template < typename T1, typename T2 >
&!+1GI9z
struct result_2
x%dVD {
u0Z MrIJ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(
~JtKSq% } ;
w`/~y
} ;
J0t_wMJa }n,LvA@[0 I;{Ua* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@cG+D W:8{}Iu< 下面我们来剥离functor中的operator()
$/E{3aT@F2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ga
<=Di): ,OkI0[ return l(t) op r(t)
530Kk<%^}8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=ATQ2\T$m return op l(t)
!G'wC0 return op l(t1, t2)
+Q :)zE return l(t) op
[E9_ZdBT return l(t1, t2) op
{JfL7% return l(t)[r(t)]
@k-GyV-v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C5X!H_p ^*,?x 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:
>GDf*
ox[ 单目: return f(l(t), r(t));
=<P$mFP2* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3Z}KRsp3 双目: return f(l(t));
{J;(K~>?m return f(l(t1, t2));
;_/!F}d 下面就是f的实现,以operator/为例
!]8QOn7 = 3_J({ struct meta_divide
k+eeVy {
zpcO7AY~ template < typename T1, typename T2 >
/~/nhKm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d @b ]/ {
*M6j)jqV return t1 / t2;
Ed#Hilk' }
V'l9fj*E } ;
Se!B,'C% 7K24sHw;% 这个工作可以让宏来做:
aM\Ph&c7e' X9YbTN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u)Vn7zh template < typename T1, typename T2 > \
2KNs,4X@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
z'Ut9u 以后可以直接用
TTSq }sb} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
S6{y%K2y& 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Bdib)t[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
fs,>X!l+ F^!_!V B Aj"fkY|Q 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
i >BQRbU y6>fK@K~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7fW$jiw class unary_op : public Rettype
*zv*T"&ZP {
vZ|Wj] ;o Left l;
Shu=oweJ public :
IG4`f~k^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3Zm;:v4y 9i!|wkx template < typename T >
GOX2'N\h^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;@< e ]Ft {
Jwbb>mB! return FuncType::execute(l(t));
xsx0ZovhY }
\WM"VT rG'W#!^* template < typename T1, typename T2 >
Y-]Ne"+vf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vk3C&!M<a {
x#'v}(v return FuncType::execute(l(t1, t2));
w[/m:R?eX }
v3r<kNW_ } ;
wU&vkb)k Z:>ek>Op ;sY n=r 同样还可以申明一个binary_op
W9jxw4) et@<MU@` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{br6* class binary_op : public Rettype
(CY#B%* {
f+4j ^y} Left l;
gO_d!x* Right r;
nZ#0L`@"Y public :
4u7^v1/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XK/bE35%^! ?PU7xO;_ template < typename T >
bfKF6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j2=|,AmC {
XM:\N$tg return FuncType::execute(l(t), r(t));
e^or qw/I }
c{})Z= +sx$%N template < typename T1, typename T2 >
t+A9nvj) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lwkl* {
\y+@mJWa return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9QEK|x`8 }
*Jg&:(#}<J } ;
)^j62uv lZ?YyRsa6& :} D TK 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
D[3QQT7c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2X 0<-Y#' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Xt$Y&Ho 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
gh.+}8=" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
X1^Q1?0 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
#:tC^7qk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
V6fJaZ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
&L r~x#Wx 下面是修改过的unary_op
aJ
J63aJ mQ^SpK # template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\-r"%@OkW class unary_op
P}"uC`036 {
'm.+ S8 Left l;
t/h,-x ?{wD%58^oG public :
v>0} v)<v S#S&_#$`,X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fxc?+<P `pfRY! template < typename T >
Koc5~qUY] struct result_1
^#4Ah[:XA {
'q1cc5(ueV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!EGpI@ } ;
@]dv 'Ej+Jczzpp template < typename T1, typename T2 >
OuyO_DSI struct result_2
qD,/Qu62 {
,6SzW+L7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)a<MW66 } ;
y-mjfW`n ;Swy5z0=ro template < typename T1, typename T2 >
9hjzOJPuga typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\w)ddc!ZS {
^ LVKXr return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Av!xI }
Cm9#FA $J#Z`%B^y template < typename T >
hP$5>G(3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f9vitFkb+ {
T9uOOI return OpClass::execute(lt(t));
lLLPvW[Q }
NKl`IiGv co-1r/
-O } ;
sW76RKX8 Ezr q2/~Q ZtY?X- 4_ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
jtgj h\Nt 好啦,现在才真正完美了。
+%Z:k 现在在picker里面就可以这么添加了:
<MoyL1= /z :1nq template < typename Right >
p!K^Q3kO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
v7,- Q* {
L. 8`5<ITw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#44}Snz }
3Pvz57z{ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
8~3I^I_v z>)lp$ X$_pDF&\z 8+H 0 uZ'(fnZ$ 十. bind
)>@%;\qV 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。
m[Mw2 F 先来分析一下一段例子
T[MDjhv' NDJP`FI (L:Mdo int foo( int x, int y) { return x - y;}
z<gII~% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
u#NX`_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ElK Md 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。
)a9C3-8Y' 我们来写个简单的。
<k{_YRB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
N:~4>p44[ 对于函数对象类的版本:
bz.sWBugR uPE Ab2u=" template < typename Func >
E6M*o+Y struct functor_trait
f,ZJFb98 {
O%w'nz" typedef typename Func::result_type result_type;
dx+xs& } ;
Z[>fFg~N4 对于无参数函数的版本:
HDaeJk Rtlc&Q.b template < typename Ret >
We vd6)\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
(G(M"S SC {
tH#t8Tq5x typedef Ret result_type;
|;&I$'i } ;
^f9@=I 对于单参数函数的版本:
)0g!lCfb g:@4/+TSt template < typename Ret, typename V1 >
.1z=VLKF' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5.D0 1?k {
ewWw typedef Ret result_type;
C|[x],JCS } ;
\U##b~Z,g 对于双参数函数的版本:
vP=H 2P Z4E6J'B8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+ej5C:El_} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>V4r'9I {
?*ZQ:jH typedef Ret result_type;
I
zVc } ;
reM~q-M~o@ 等等。。。
OR37 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J:O&2g"g
DLD9 template < typename Func >
rhZp struct func_return
<4~SFTWY {
sB$" mJ template < typename T >
_!Pi+l4p/} struct result_1
D7muf {
H328I}7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lCBH3-0^ } ;
*{5/" H5 ;=k{[g 'gv template < typename T1, typename T2 >
-yb7s2o struct result_2
kD7'BP/# {
|_QpB?b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d1D=R8P_u } ;
W;os4'h$ } ;
VJl0UM3{J Z^=(9: 2##mVEo.( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'Yh`B8 3\{\ al template < typename Func, typename aPicker >
Zg0nsNA
class binder_1
$!TMS&Wk {
4mtO"'| Func fn;
?$uEN_1O\@ aPicker pk;
rixVIfVF public :
{47Uu%XT +$#XV@@~ template < typename T >
aof'shS8 struct result_1
E9Dy)f]#W {
E7hs+Mh typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h9!4\{V;h } ;
[9j,5d&m 2|]
<U[ template < typename T1, typename T2 >
7oc Ng struct result_2
"]Uj _d {
Bjj=UtI typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~)[pL(4 } ;
2oOos%0 t
o8J
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<a&xhG} aQf2}kD template < typename T >
!&3"($-U3G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^)a:DKL {
-B!
a
O65^ return fn(pk(t));
;' |CSjco }
>n(dyU @ template < typename T1, typename T2 >
Sa0IRC<LV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lj:.}+]r {
w=: c7Y+ return fn(pk(t1, t2));
p#-=mXE/2 }
q/Ji}NGm } ;
Z;BEUtR
c DiY74D CfD4m,6 一目了然不是么?
5w{U/v$Z 最后实现bind
(FZ8T39 ?<Hgq8J jC$~m#F template < typename Func, typename aPicker >
3)9e-@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!'IZr{Y> {
7y42)X return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;l<Hen* }
49O_A[(d =<)/lz] H 2个以上参数的bind可以同理实现。
E>gLUMG$ 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。
A7&/3C6{H p!)tA 十一. phoenix
vb]uO ' l Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W(?J,8> 2"j&_$#l5X for_each(v.begin(), v.end(),
i,%N# (
lbw+!{Ch do_
&5sPw^{,H [
dM19;R@4 cout << _1 << " , "
bY*_6SPK4 ]
|id7@3leu .while_( -- _1),
oHp"\Z& cout << var( " \n " )
e%4vvPp )
{f*{dSm9b );
|2=w":2# Xc^(e?L4 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
m^0 I3; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
C8YStT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t6kLZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[D(JEO@ : V$;`#J$\b e6qIC*C ! template < typename Cond, typename Actor >
rg#/kd<?[V class do_while
b"`fS`@/MW {
H@ty'z? Cond cd;
M?hPlo"_ Actor act;
'O9Yu{M public :
DYC2bs> template < typename T >
UEm4):/} struct result_1
g2*}XS3 {
N1'Yo:_A typedef int result_type;
xB?!nd } ;
@{Fa=".Ch l&"bm C:xr do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D&@ js!|5 b
j<T`M! template < typename T >
NNTrH\SU# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t\!5$P {
uH7rt do
1DL+=- {
cXN0D\%` act(t);
#BS!J&a }
HM"(cB(n` while (cd(t));
RU=g|TL return 0 ;
^YfAsBs& }
3/&
|Z<f } ;
Z/v )^VR */TO$ ^s A e2Y\ sAV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@Eh(GZN 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。
Q&%gpa).W 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。
J4iu8_eH!D 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。
<Nc9F[' 下面就是产生这个functor的类:
*laFG<; FT}^Fi7 %$Q!'+YW template < typename Actor >
/BF7N3 class do_while_actor
'=Jz}F < {
>qGWDCKr Actor act;
20` XklV public :
YY'[PXP$Y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
YYkgm:[ ,.gJ8p(0x template < typename Cond >
6O 2sa-{d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2!{_x8,n } ;
,5K&f\ 9jl\H6JY| T:CWxusL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(>Pz3 7 最后,是那个do_
N5k9o:2 ]x3 )OjH Ml+f3#HP class do_while_invoker
8-b~p {
6G-XZko~a public :
ZC^?ng template < typename Actor >
WFS6N.Ap do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v{\~>1J{ {
|Z Cv>8?n return do_while_actor < Actor > (act);
P5"B7>L: }
"[Tr"nI } do_;
Kj6+$l 6e}T
zc\@( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A?)(^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W>P :EI1 最后来说说怎么处理break和continue
8@T0]vH& 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。
G~Y#l@8M+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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