一. 什么是Lambda
\Jy/
a- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]sL)[o 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,
wu53e= / Oiz@tEp=_ S%{^@L+V 'PK;Fg\ class filler
CYFi_6MFl {
/.m&rS public :
vn"+x_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>A_:qyGk } ;
f:hsE Al-;-t#Dc u zgQ_ 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:
s.]<r5v7 ^]{m*bEkR 4SDUTRoa Z\. n6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Nt'6Y;m! ":!7R<t -{O>'9'1A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8urX]# |f IIfYE )oAx t70 YkuFt>U9, 二. 战前分析
l>){cI/D# 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。
rU!QXg]uD 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
ta+MH, vmsrypm XV %DhR= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vOQ
3A%/ /* --------------------------------------------- */
"kS!rJ[ vector < int *> vp( 10 );
e !2SO*O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~H4wsa39 /* --------------------------------------------- */
oqUF_kh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{i#z<ttu /* --------------------------------------------- */
*l{GD1ZDk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EJ@&vuDd$ /* --------------------------------------------- */
I 6-.;)McO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1Xn:B_pP /* --------------------------------------------- */
^Iy'G44 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M)6iYA%$ !%X#;{ kWMz;{I5*w 1Wr,E#+C 看了之后,我们可以思考一些问题:
,7h0y 1._1, _2是什么?
-~] q?k? 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。
h
]6:`5- 2._1 = 1是在做什么?
%iR"eEE 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。
m-u0U 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。
+=M N_ r\T'_wo FKBI.}A?!' 三. 动工
E*AI}:or; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i@m@]-2 /P%OXn$i/ E! GH$%:; ISHzlEY template < typename T >
cNl NJ class assignment
?>/9ae^Bw {
Lm3~< vP1e T value;
.L@gq/x) public :
Rn$[P.|| assignment( const T & v) : value(v) {}
\"pp-str template < typename T2 >
\k
6'[ln T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lc[)O3,,B } ;
J!\oH%FJp XY^]nm-{I ^). 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PC!g?6J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Bwl@Muw \2))c@@% =6'Fm$R 4w5);x. class holder
oJ?,X^~_ {
\IaUsx"#o{ public :
19b@QgfWpb template < typename T >
b/"gUYo assignment < T > operator = ( const T & t) const
tj4/x7! {
*7o@HBbF return assignment < T > (t);
H1.ktG }
i__f%j`!W } ;
\q@Co42n\ sBk|KG R-YNg 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:
}qT{" *SC \ `;1[m static holder _1;
Rt>mAU$} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"`NAg uaE,F^p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E#R1 而不用手动写一个函数对象。
mw&'@M_(7 U"RA*| Z!-V&H. [,3E#+y 四. 问题分析
#mYe@[p@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
21O@yNpS$ 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。
iURSYR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gBr/Y}I
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
U+R9bn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
iJH?Z,Tjf 2H1
[oD[ 五. 问题1:一致性
EM(%|# 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?|
G.r .Z0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%l?*w~x =h xyR; struct holder
orOq5?3 {
eX1_=?$1P //
b;FaTm@ template < typename T >
:k-@w5( T & operator ()( const T & r) const
+p[O|[z {
a6@k*9D> return (T & )r;
Cp+tcrd_s }
,Wtgj=1!. } ;
#"8'y +koW3> 这样的话assignment也必须相应改动:
ht#,v5oG>f Ii#+JY0k template < typename Left, typename Right >
9oIfSr,y class assignment
K4-_a{)/ {
"!_vQ^y Left l;
m#ig.z|A Right r;
p( )LQT! public :
'14 86q@[$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6VS_L@ template < typename T2 >
F|cli
< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1;PI%++ } ;
g6+5uvpd M2;6Cz>,P 同时,holder的operator=也需要改动:
OsW*@v( =v0w\(
?N template < typename T >
bN6i *)} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
tt
CC]
Q {
i9V, return assignment < holder, T > ( * this , t);
{6%-/$LX }
JNT|h zV z`eMb 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+z0s)HU>j 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?o`:V|<v u{w,y.l1h return l(rhs) = r;
#2lvRJB 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
E^A!k=> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ktRGl>J !]5V{3 template < typename Tp >
g[HuIn/ class constant_t
\/C5L:|p_ {
-r]L MQ const Tp t;
[>U2!4=$M public :
|WpJen*?Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;)SWwhQ template < typename T >
ur7S
K(# const Tp & operator ()( const T & r) const
o\PHs4Ws'7 {
rg=Ym. return t;
<>Ha<4A
=E }
dPxJ`8 } ;
W`P>vK@= CJDNS21m 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:Rnwyj]) 下面就可以修改holder的operator=了
ic4hO>p& Dd,i^,4Gj template < typename T >
t@a&& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^t *Ba>A {
i) Q
d>(v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~;YkR'q0_ }
G1*,~1i _ysakn 同时也要修改assignment的operator()
)D)4=LJ aT+w6{%Z template < typename T2 >
"zz b`T[8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'i: lV' 现在代码看起来就很一致了。
[wnaF|h Eau
V 六. 问题2:链式操作
ITEf Q@#jU 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.<xD'54 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。
p:eaZ 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。
[d-Y1 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。
1_]%, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:7 JP(j2 PfB9 .f{ template < typename T >
d2)]6)z6 struct result_1
vS[\j {
#yU"n-eLR typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rz2,42H] } ;
l<<9H-O ~O!E &~ 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:
}RY Pr 83p8:C.Ze template < typename T >
-j:yE Z4Oy struct ref
<^'IC9D] {
LyR<cd$W typedef T & reference;
(H:A|Lw } ;
X?JtEQ~> template < typename T >
-^;,m=4{3 struct ref < T &>
8Bh
micU {
tp }Bz&V typedef T & reference;
Snp(&TD<< } ;
,^ dpn - DYH>! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
hJw]hVYa ~"4Cz27 template < typename T >
=<zlg~i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%da-/[ {
g:U
-kK!i return l(t) = r(t);
yX%> %#$ }
gQ%mVJB{( 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。
/F''4%S?E 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'WBhW5@
klY, @ 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
~ahu{A4Bw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
IjQgmS~G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"?W8o[c+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P3Ah1X7W"C 最后的布局是:
[a}Idi`
K Add
nPl,qcyY / \
|lu@rN Divide 5
d-W*`:Q / \
y&\t72C$Fi _1 3
H`Zg-j` 似乎一切都解决了?不。
9 }42s + 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
]@}hyM[D; 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
k)y<iHR_o OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
|?MD>Pez 9;`hJ!r template < typename Right >
"GJ.`Hj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Tn(uH17 Right & rt) const
A 2\3.3 {
f9IqcCSW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}*aj& }
YhooD,[. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!|9k&o XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
R?N+./{ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
s.KfMJ"u[ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
YfseX;VX 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
#T`1Z"h< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
"+
k}#<P4\ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[;'$y:L=g MI.OOoP3a template < class Action >
AI,E9 class picker : public Action
(OavgJ+Y {
yZNg[KH public :
<KStlfX picker( const Action & act) : Action(act) {}
8vfC // all the operator overloaded
|Vu`-L'Jz } ;
9\kEyb$F= _(8N*q*w Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}/IP\1bG 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Z7?\ >4V kK0zb{ template < typename Right >
J @IKXhb7_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E5*pD*# {
5a2;@}%V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i~5'bSqc }
`>lY$EBG@[ A,7* 52U Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Y
7?q` 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。
bz [?M} vo~Qo;m template < typename T > struct picker_maker
$`lGPi(Jc {
$H/: -v typedef picker < constant_t < T > > result;
P$@:T[}v } ;
fN9uSnu
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&k`lbkq {
e#WASHZN typedef picker < T > result;
V,?])=Ax } ;
'mF&`BN}b U0N6\+ 下面总的结构就有了:
5F]2.<i 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。
"=$uv picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
y7'9KQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?dk)2 至此链式操作完美实现。
1] .m4vC gXY]NWI 6.|[;>Km 七. 问题3
3 [O+wVv 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
R#rfnP >
!?K#f?x<? template < typename T1, typename T2 >
tvUC d} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\"Qa)1| {
&F*eo`o}6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S&Hgr_/}c }
ITz+O=I4R] Lg-!,Y
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]7q|) S\ r=]$>& template < typename T1, typename T2 >
/7ykmW struct result_2
fOP3`G^\ {
)vY )Mg typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
F8\JL % } ;
}z2[w@M AyOy&]g 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?
:g+wv}z 这个差事就留给了holder自己。
F U)=+m aeEio;G1 |>wGl template < int Order >
5d-rF:# class holder;
bu=RU template <>
Sh:_YD^( class holder < 1 >
z0&Y_Up+5 {
&&zsUAkS public :
m<J:6^H@ template < typename T >
ghTue*A struct result_1
K :>O X {
T5dnj&N ] typedef T & result;
g#G ]}8C } ;
q-/t?m0 template < typename T1, typename T2 >
h"f_T
[ struct result_2
lx> ."rW {
8KsPAK_ typedef T1 & result;
N%)q.'M } ;
Sf2xI' template < typename T >
,G[Y< ~Hy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~9@83Cs2 {
l]~IZTC return (T & )r;
zu
7Fq]zD }
oFsV0 {x%) template < typename T1, typename T2 >
fT
YlIT9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9|m:2["|? {
ryb81 .| return (T1 & )r1;
~_wSB[z }
\p^'[B(O77 } ;
T9Fe!yVA F?qg?1vB| template <>
gJ^taUE class holder < 2 >
%l!-rXp {
,vAcri
97 public :
D2RvFlAXu template < typename T >
2WE01D9O struct result_1
U/_hH*N"! {
RrdLh z2N typedef T & result;
w:mm@8N } ;
5<P6PHdY template < typename T1, typename T2 >
AHHV\r struct result_2
#5iy^?N"w {
R*2F)e\| typedef T2 & result;
[2!C^\t } ;
FrE#l.)?! template < typename T >
Mh{>#Gs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#7KR`H {
.hnq>R\ return (T & )r;
+=sw&DH }
YPA$38 template < typename T1, typename T2 >
" ]OROJGa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GInw7 {
5Vai0Qfcu: return (T2 & )r2;
{d.K)8\ }
nj1PR`AE } ;
%/qwqo`Q
/U`p|M; E()%IC/R 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
}Kn
l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
WQbjq}RfI 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/Z[HU{4 h\Q@zR*0a return l(i, j) = r(i, j);
A6 `a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u4bVp+ (H\ `/%Bp return ( int & )i;
q([{WZ:6Oq return ( int & )j;
T|0d2aa 最后执行i = j;
:Gew8G 可见,参数被正确的选择了。
dGz4`1(> UcH#J &r h4+*ssnYV +cKOIMu9 *||Q_tlz 八. 中期总结
G6+6uWvl 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
CxSh.$l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5:C>:pA V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Et0)6^-v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Zxozhmg M?GkHJ %! ,eWLig
USS%T<Vk M|zTs\1I i0J`{PbI 九. 简化
^P*-bV4 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。
S_ UAz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Nw{Cu+AwG 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:
a7!{`fR5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=]S,p7* 7 +-*/&|^等
~n$\[rQ 2. 返回引用。
GI@;76Qf =,各种复合赋值等
~C>clkZ 3. 返回固定类型。
my0iE: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j2%fAs< 4. 原样返回。
=;(L$:l~ operator,
@,9YF}
5. 返回解引用的类型。
r'4Dj&9Ac operator*(单目)
djqw5kO:R 6. 返回地址。
H>o \C operator&(单目)
:| !5d{8S8 7. 下表访问返回类型。
p[&b@U# operator[]
(\'$$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;2$0j1> operator<<和operator>>
6AoKuT; \}~71y} 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。
*s<cgPKJ@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~nb(e$?N GG"6O_ template < typename Left >
1 e]D=2y struct value_return
pXvys]@ {
YrYmPSb= template < typename T >
N.0g%0A.D struct result_1
UB+7]S {
_90<*{bt. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)%PMDG| } ;
wWSo+40 %~} ,N template < typename T1, typename T2 >
!8D>Bczq) struct result_2
97qf3^gGd {
-+M360 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ql%B=vgKL } ;
<LzxnTx= } ;
KMK8jJ E-($Xc J_fs}Y1q\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9 )!} I ~^Xw7 下面我们来剥离functor中的operator()
axDa&7% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^B%c3U$o #C~ </R% return l(t) op r(t)
SF9N S*mr return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%H;}+U]Z return op l(t)
U{/fY/kq return op l(t1, t2)
hlZ{bO'f return l(t) op
!tcz_% return l(t1, t2) op
5Zd oem return l(t)[r(t)]
tv`b## return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
D9NQ3[R 9 5IOGH*'U8 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:
0kNKt(_ 单目: return f(l(t), r(t));
tW94\3)1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d7mn(= & 双目: return f(l(t));
J3~%9MCJ return f(l(t1, t2));
B- $?5Ft! 下面就是f的实现,以operator/为例
e9
@{[ NL>Trv5 struct meta_divide
ivn2 {
^,mN-.W template < typename T1, typename T2 >
.@%L8_sMR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
o ABrhK {
~\i(bFd) return t1 / t2;
[f!
{
-T }
pPRX#3 } ;
BkXv4|UE <<MpeMi 这个工作可以让宏来做:
cHF W"g78 "PI;/(kR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{\1bWr8!U template < typename T1, typename T2 > \
jerU[3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bOr11? 以后可以直接用
>EJ{ * DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iLSUz j` 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
JL87a^ro (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。。。)
(t@)`N{ 9t\14tVwx "t4z)j; 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
|cY HH$ _j, Tc*T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[#gm[@d, class unary_op : public Rettype
*>=tmW;% {
$GRw k>N Left l;
2Cp4aTGv# public :
&EV%g6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QZvQ8 ^\gb|LEnK template < typename T >
5\quh2Q_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#1J,!seJ {
@
,X/Wf return FuncType::execute(l(t));
O6y:e#0z }
cF15Mm2 TzaeE
template < typename T1, typename T2 >
=A6*;T"W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?Sh]kJO {
0 j!<eN= return FuncType::execute(l(t1, t2));
8wkhbD|; }
30^q_|l:] } ;
'Jf
LTG. $;Fx Zkp xW) 同样还可以申明一个binary_op
"7%jv[ PzKTEYJL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`"CA$Se8 class binary_op : public Rettype
)KFxtM- {
x@43ZH_ Left l;
aWTurnee^ Right r;
+g?uvXC& public :
"G>d8GbIh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r*b+kSh %|H]T]s template < typename T >
)=GPhC/sw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K.QSt {
26aDPTP $< return FuncType::execute(l(t), r(t));
++b[>}; }
>U*p[ FGW vai w*?jV template < typename T1, typename T2 >
npzp/mcIe) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z**2-4 z {
\ejHM}w3, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T=YVG@fm? }
_(g0$vRP~ } ;
L<=Dl cy@Ri# $$ *tK8# 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
KJyCfMH&:@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9Zd\6F, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
A"pQOtrm\k 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。
[ S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
g(i6Uj~) 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。。。
^X{U7?x 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
f@YdL6&d- 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)
A'`F Rx( 下面是修改过的unary_op
Az y`4 0fX` >-X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s i2@k class unary_op
+pG+ xI {
"9'3mmZm=? Left l;
db,?b>,EE T1$p%yQH public :
v\|jkzR5Y nxV!mh_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0<v5_pB KF#^MEw% template < typename T >
RK-bsf struct result_1
g]Y%c73 {
Mm*V;ADF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&,<,!j)Jr } ;
bvh#Q_ [err$ template < typename T1, typename T2 >
d #1&"( struct result_2
D$4GNeB+# {
A z@@0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?XdvZf $ } ;
#tA9`! 0J/yd template < typename T1, typename T2 >
+`wr{kB$~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2;T?ry7 {
)jl@hnA return OpClass::execute(lt(t1, t2));
I2HV{1(i }
\^,Jh|T oQh;lb template < typename T >
0~ nCT&V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g7?[}?]3"p {
ssQ1u.x9 return OpClass::execute(lt(t));
Q 8Ek}O\MC }
O,),0zcYF Zs/-/C| } ;
_+P*XY5 ~SBW`=aP} 1J1Jp|j. 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~rO&Y{aG# 好啦,现在才真正完美了。
p*jU)@a0 现在在picker里面就可以这么添加了:
xib}E[-l# yB7si(,1> template < typename Right >
0^Ldw)C" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"JmbYb#Z {
B /3~[ ' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
pW8?EGO@ }
%P1zb7:8 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
i| cA) %LC)sSq{H U7fpaxc- V9<E`C } %0w25 十. bind
\I i#R 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\4$Nx/@Q} 先来分析一下一段例子
P JKY$s. F !v01]O O<!^^7/h0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
6C.!+km bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
as3uz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n3J,`1*ct 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
!#]kzS0 我们来写个简单的。
>/.jB/q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D.AiqO<z 对于函数对象类的版本:
056yhB i)@vHh82 template < typename Func >
(1{OQ0N+x struct functor_trait
Vx0Hq`_14 {
')F@em typedef typename Func::result_type result_type;
,trh)ZZYW| } ;
@AG=Eq9<o 对于无参数函数的版本:
m|cRj{xZF <C"}OW8 template < typename Ret >
.*FlB>1jy struct functor_trait < Ret ( * )() >
?\Y7]_]/ {
aM[fag$c typedef Ret result_type;
c$A}mL_ } ;
/KvpJ4 对于单参数函数的版本:
Z#%77!3 Vyx&MU.-J template < typename Ret, typename V1 >
r
Z5eXew6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
2(D&jL {
T?__ typedef Ret result_type;
jTQN(a9Y } ;
mW_A3S5 对于双参数函数的版本:
1nLFtiki BYS>" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
XnvaT(k7Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x~yd/ R {
JR_c]AQYu typedef Ret result_type;
Y50$2%kM } ;
T5U(B3j_ 等等。。。
+n`^W( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P|)SXR ,%m$_wA$ template < typename Func >
~Uz|sQ*G struct func_return
naB[0I&
N {
wA)R7%& template < typename T >
aR;Q^YJ+a struct result_1
xhMdn3~U {
8%U)EU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|y=D^NTG } ;
g(;ejKSR 4'; [' template < typename T1, typename T2 >
1r w>gR struct result_2
}#u}{ {
9k"nx ," typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S"Zs'7dy` } ;
!8s:3] } ;
AAl`bhx'n ?
8!N{NV @o^sp|k ! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%I=J8$B]f {5z?5i ?D template < typename Func, typename aPicker >
,!py
n<_ class binder_1
da^9Fb {
/iQ>he~fy Func fn;
SO&;]YO aPicker pk;
?%0i,p@< public :
"7
4 L 2I4P":q template < typename T >
u1kbWbHu( struct result_1
?3, * {
UX9o typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Qqaf\$X } ;
+[7u>RJ \%VoX`B template < typename T1, typename T2 >
5m3sjcp_ struct result_2
i!nl%% {
eK@Y] !lz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yI;Qb7|^ } ;
abv] vNt2s)J$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A|+{x4s` ^YZ#P0 y template < typename T >
;Os3
! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sig_2; {
;vx9xs?6 return fn(pk(t));
h^)2:0#{I }
4c yv
8 template < typename T1, typename T2 >
3WYW]) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"8I4]' {
8K/lpqw return fn(pk(t1, t2));
{%Y7]*D }
=EJ"edw]%0 } ;
3PGyqt( H#y"3E<s $9~1s/(' 一目了然不是么?
;rKYWj>IR 最后实现bind
xd 3 ^J_hkw~gO 2vC=.1k template < typename Func, typename aPicker >
#u$z-M ! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
K/-D 5U {
=)8Ct return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
wW4S@m }
M=A9ax Dhoj|lc 2个以上参数的bind可以同理实现。
|9I;`{@ 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。
%-Z~f~<? ULjzhy+(8 十一. phoenix
|_*$+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
O@rb4( KF)i66 for_each(v.begin(), v.end(),
0 y%R (
:N}KScS|Wa do_
~tvoR&{I [
YC<I|&" cout << _1 << " , "
f,>i%. ]
<4,?lZ .while_( -- _1),
FF/R_xnx cout << var( " \n " )
@`D6F;R )
H)Ge#=;ckQ );
2\de |' ".?{Y(~ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
us%RQ8=k 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!++62Lf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
eB*8)gYh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u0b-JJ7)BQ -d'|X`^nE P*Sip?tdE template < typename Cond, typename Actor >
D:tZiS=0 class do_while
{1|7N
GQ {
CJ Cond cd;
?
M_SNv Actor act;
f"N3;,Oc public :
uTGvXKL7 template < typename T >
^\jX5)2{ struct result_1
4CT9-2UC {
1iL
xXd typedef int result_type;
5O
;^Mk| } ;
e~]e9-L>I [Od9,XBa do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
a' o8n6i .oN
Sg.jG template < typename T >
~j#6 goKn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}AZx/[k
|z {
_kX/LR"L+ do
yc=#Jn?S {
7Sq{A@ET act(t);
@i-@mxk6< }
.0W4Dp while (cd(t));
Z;SG< return 0 ;
*1S.9L }
[k7N+W8 } ;
3l(;Pt-yI IYg3ve`x nk$V{(FJ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T^;Jz!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。
m3Z}eC8LK 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。
&t|V:_?/x 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。
p2DNbY\] 下面就是产生这个functor的类:
u+'@>%7 ^O Xr: P @TPgA(5NR template < typename Actor >
xc<eU`-'b class do_while_actor
CSqb)\8Oi* {
Fif^V Actor act;
m-S33PG{ public :
6O@ ^`T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mImbS)V hB$Y4~T% template < typename Cond >
%OTA5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
o- QG&
] } ;
B6'%J f'`nx;@X ctUF/[_w; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+V+*7s%fL 最后,是那个do_
eo*u(@ [T[9*6Kt r{B,uj" class do_while_invoker
['4\O43yv {
Sd<@X@iU8D public :
o=RqegL template < typename Actor >
jl e%|8m&@ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ic0v*Y$ {
ZYA.1VrM return do_while_actor < Actor > (act);
_z(5e }
OBw`!G*w } do_;
Vyt~OTI\ S-LZ(o{ZL 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d7_ g
u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
APtselC 最后来说说怎么处理break和continue
R<lNk< 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。
R0hctT1j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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