一. 什么是Lambda
{i`BDOaL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
V+cHL 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,
j<wWPv RcMW%q$dG *W%HTt"N l`fjz-eE class filler
h#'(UZ {
1}BW public :
F;5.nKo void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}3 RqaIY} } ;
= w_y<V4 X=mzo\Aos +n9]c~g!T0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
bgL`FW i3 ;' YM@n ]X;Ty\UD& _U%!&_m6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?VO*s-G:J M*}C.E! pZ%/;sxYa 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
95[yGO>ZYz ~'=s?\I ko$bCG% 9bq#&~+ 二. 战前分析
!+=jD3HTJ 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。
?4(uwXp 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
a[[u>oHyd j*rra f-tjMa /_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%'%r. /* --------------------------------------------- */
h 5t,5e} vector < int *> vp( 10 );
`lqMifD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<s)+V6\E /* --------------------------------------------- */
FsTE.PT sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qun#z$ /* --------------------------------------------- */
$xa#+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7V%}U5 /* --------------------------------------------- */
CKmoC0. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
MjQKcL4%7 /* --------------------------------------------- */
Vq -!1.v3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
p
p9Gzn C /{\tkvv-Z >A7),6 a>(LFpVk} 看了之后,我们可以思考一些问题:
`BdZqXKG 1._1, _2是什么?
.~4%TsBaY 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。
w J/k\ 2._1 = 1是在做什么?
e(O"V3wq*6 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。
!!%vs
6 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。
u
B~/W $DJp|(8 +^1HtI|y 三. 动工
p&_Kb\}U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L'`W5B@ aM,>LKNbQ GG/~)^VMe 0<Vw0%! template < typename T >
@{j'Pf' class assignment
v@&&5J| {
ijw'7d|, T value;
0jro0f' public :
yOxJx7uD assignment( const T & v) : value(v) {}
]}<wS]1 template < typename T2 >
?tQUZO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"AS;\-Jk } ;
GX4# IRq g0 \c ,3qi]fFLMe 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7ZI!$J| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.zAB)rNc
| EXK~Zf|&Z L ![b f5T X48Q{E+ class holder
A?06fo, {
=.#*MYB.l public :
9(dbou template < typename T >
.-k\Q}D assignment < T > operator = ( const T & t) const
o;7!$v>uK {
LZqx6~]O return assignment < T > (t);
GE\@mu *pO }
2v0lWO~c7z } ;
\Se>u4~L BXiuVx 7N+No.vR. 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
uZ&,tH/ Ia*eb%HG static holder _1;
6!
\a8q'z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
_S7GkpoK ~Yv"= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WFocA: 而不用手动写一个函数对象。
<VS\z(K U{"&Jj Wo<zvut8 m/5:-xL31 四. 问题分析
B<T wTv 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
O%AQ'[' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3b
(I~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
79AOvh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
P
1X8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`r
&IA >j{phZ 五. 问题1:一致性
DB-4S-2 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
we9R4*j 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#qi@I;;t m2AA:u_*j struct holder
8p }E {
i:0~% X //
bEfxu;Su3 template < typename T >
UxzZr%>s T & operator ()( const T & r) const
oIdMDp^$ {
1tHTjEG4^3 return (T & )r;
8QV+DDZx }
-8X*(7 } ;
\/*r45! q%i2'yE 这样的话assignment也必须相应改动:
`PnB<rf:*1 ~Aq;g$IJZ template < typename Left, typename Right >
NYz{[LM class assignment
e*;-vS9H {
7_)'Re# Left l;
:(VD<"X Right r;
y+\nj3v6 public :
d\WnuQR[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZC'(^liAp template < typename T2 >
M]oO1GM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3de<H=H' } ;
+]*4!4MK6 WUkx v* 同时,holder的operator=也需要改动:
5K|1Y#X Q7zg i template < typename T >
ABvB1[s# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|Tuk9d4] {
a938l^@;s8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
rIR~YMv! }
R@-rc|FunJ Fr?o
4E6h 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
g|tnYN 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nKC$
KC >_XRh return l(rhs) = r;
YIGQDj@ 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。
);$_|]# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f8'D{OP"G r%A- template < typename Tp >
c&z@HEzV7 class constant_t
vG`R. {
_ #288`bU const Tp t;
.YKqYN?y4 public :
C
vfm ,BL constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dp\pkx7 template < typename T >
M^DYzJ const Tp & operator ()( const T & r) const
{SVd='!V {
`6koQZm return t;
D6@c& }
rTT Uhd } ;
%b<cJ]F ?NoG. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
V\r!H>
下面就可以修改holder的operator=了
WQv%57+
@U08v_, template < typename T >
3Z;`n,g assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
p "EQ6_f {
gF,9Kv~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9#L0Q%,* }
9E~=/Q= #u`i4 同时也要修改assignment的operator()
(9$z+Zmm? MX2Zm template < typename T2 >
//S/pCqED T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
NPF"_[RoeV 现在代码看起来就很一致了。
MgyV{` *J,VvO9 六. 问题2:链式操作
T!u&r 现在让我们来看看如何处理链式操作。
EUevR/S 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。
9;KQ3.Fa}q 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。
wGD*25M7$ 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。
Li)rs<IX;m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
o<Hk/e~ {Hg.ctam template < typename T >
[Zc8tE2oN struct result_1
U[1Rw6 {
Ze_4MwCW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
N#
$ob9 } ;
&g%9$*gmT ;DbEP. %u$ 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:
xwoK#eC~F (
`T;nz template < typename T >
#m[R1G# struct ref
s>hNwb/ {
*\><MXx typedef T & reference;
8i"v7} } ;
_dCdyf template < typename T >
eK[8$1 struct ref < T &>
YQGVQ[P {
OOJg%y*H typedef T & reference;
BnJpC<xm } ;
r/o1a't; uL| Wuq 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
o6L\39v_ hq[;QF:B template < typename T >
}n /6.% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W
u?A} fH {
!c+,OU[ return l(t) = r(t);
EY'kIVk }
/Ilve
U`E 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。
2H+!78 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_M[@a6? p,#t[K 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
ypyqf55gK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N 0<([B; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
W6STjtT3P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
((OQs. 最后的布局是:
/o@6?UH Add
2ZUI~:U Z / \
jD]Ci#|W Divide 5
2Iv&XxSo / \
vKrOIBP _1 3
K[{hh;7 似乎一切都解决了?不。
dQW=k^X 'U 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。
C]/]ot0%t 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。
mmSC0F 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:
oN3DM; "&!7wH ,A template < typename Right >
c:? tn assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
02+ k,xFb Right & rt) const
UYOveQ; {
rvPY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MPa F }
`p qj~s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~@Yiwp\" 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。
+r8:t5:/I 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。
xLX2F 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。
Z9S5rPHEL 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。
e'"2yA8dh" 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?
N>a. dYXr 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:
?xkw~3Yfi ~O|g~H5; template < class Action >
8kn> ? class picker : public Action
aL?+# j^" {
/?(\6Z_A public :
6b!F7kyg picker( const Action & act) : Action(act) {}
tNk.|} // all the operator overloaded
lk/T|0]) } ;
vMD%.tk 9x4%M&<Z9a 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。
Mk=M)d` 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:
r1pj-
{Sl#z}@s template < typename Right >
,Q%q!#@
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z?Hi
u6c- {
/2s=;tA1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D^m`&asC }
.{\lbI nr*nX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ORCG(N 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。
$%:=;1Jl \t=ls template < typename T > struct picker_maker
[:Upn)9 {
,>C`| typedef picker < constant_t < T > > result;
;*J_V/&? } ;
VWLqJd>tr1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Yee%
<<S {
)c6t`SBwi typedef picker < T > result;
@XJzM]*w& } ;
'}$]V>/ r(qwzUI 下面总的结构就有了:
}F
B]LLi 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。
iNO}</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。
v~B
"Il picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)I{~Pcq 至此链式操作完美实现。
s*;rt Z=KHsMnB ;L`NF" 七. 问题3
GZq~Pl 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。
-f&m4J} E NsJ]Tp5! template < typename T1, typename T2 >
$*\GZ$y> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/s~(? =qYH {
u-/5&Endb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
c'!+]'Lr }
Vb57B.I XI5TVxo(q 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:
q2{Aq[ $wm.,Vb
template < typename T1, typename T2 >
N9S?c struct result_2
>2^|r8l5 {
<V
b
SEi typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S%Bm4jY } ;
l_lK,=cLj+ a#pM9n~a 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?
-J&
b~t@ 这个差事就留给了holder自己。
W Te1E, M AqZ()p*z )x<oRHx] template < int Order >
hy}n&h class holder;
n/ CP2A template <>
SHA6;y+U/~ class holder < 1 >
[QZ8M@Gty# {
p=T6Ix'_2e public :
BD_"w]bqD template < typename T >
IW>\\&pJ struct result_1
8ioxb`U {
Ib}~Q@?2 typedef T & result;
IM(=j } ;
D:56>%y@ template < typename T1, typename T2 >
_(_U= struct result_2
Q2LAXTF]y {
K&IHt?vh! typedef T1 & result;
Y$4dqn } ;
X[E!q$ag template < typename T >
&0Bs?oq_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H1or,>GoO {
#I-qL/Lm return (T & )r;
E]gy5y }
cs-dvpMZ template < typename T1, typename T2 >
vO
3-B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yyv<MSU8 {
'{F
Od_uk% return (T1 & )r1;
VthM`~3 }
8eDKN9kq } ;
d-ML[^G Fu*Qci1Z template <>
E/Adi^ class holder < 2 >
/zTx+U.\I {
oFDJwOJ'Bj public :
!4"<:tSO template < typename T >
jlM%Y
ZC struct result_1
[E:-$R {
rXF=/ typedef T & result;
(@3?JJ]1 } ;
r34 GO1d template < typename T1, typename T2 >
J]gtgt^ struct result_2
ZK?:w^Z {
,/Yo1@U typedef T2 & result;
)%Lgo${[; } ;
_n12Wx{ template < typename T >
FX&)~) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p}MH LM {
:}+m[g return (T & )r;
`XK+Y }
yoVN|5 template < typename T1, typename T2 >
be(p13&od typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|>Wi5h{6X {
x-Fl|kwX.5 return (T2 & )r2;
QV*W#K\7q }
qy,X#y'FuE } ;
_Z3_I_lW Jh`6@d .{Df"e> 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> >。
>vk?wY^f 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9 Xx4,#? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
S+M:{<AR n||!/u)* return l(i, j) = r(i, j);
<^YZ#3~1T 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Sp~gY]: 2\L}Ka|v return ( int & )i;
hZDv5]V:0 return ( int & )j;
nk+*M9r|I 最后执行i = j;
xyaU!E* 可见,参数被正确的选择了。
SO}en[()O m9li% p Nbm=;FHB` c[E>2P2-_ MnT+p[. 八. 中期总结
jY8u1z 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:
QAK.Qk?Qu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+{/*P5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
SPY4l*kX 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f')3~)" iT"H%{+~ @V5'+^O a&~]77) )`gE-udR #^;^_ 九. 简化
8-
]7>2?_ 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。
(??|\
&DTi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sow/JLlbC 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:
"K$
y(}C 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\`: LPe +-*/&|^等
ICI8xP}a? 2. 返回引用。
*S>,5R0k =,各种复合赋值等
fP
5!`8 3. 返回固定类型。
?.&?4*u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tmf=1M 4. 原样返回。
wJF Fg : operator,
> [|SF%
5. 返回解引用的类型。
s7#|'jhZt operator*(单目)
DozC> 6. 返回地址。
uyDYS operator&(单目)
4!r>
^a 7. 下表访问返回类型。
;r
XhK$ operator[]
%D:5 S?{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4uUR2J operator<<和operator>>
)B'U_* `O/RNMaC 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。
m
K@a7fF? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v__;oqN0 :j m|) template < typename Left >
k<3_!?3 struct value_return
B(%bBhs {
G
]mX+? template < typename T >
.cX,"2;n struct result_1
lZupn? {
hrr ;=q$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E~|`Q6&Y } ;
(B zf~#]~
YErn50L template < typename T1, typename T2 >
7F{=bL struct result_2
WsCzC_'j. {
^2PQ75V@. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
lC|{{?m } ;
+/Lf4??JV } ;
xR,;^R|C R.)U<`| | !jDqRXi( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:`ysq w5(GRAH 下面我们来剥离functor中的operator()
Z0 e+CEzq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HG%H@uK /fM6%V=Y return l(t) op r(t)
|k4ZTr]? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q61
rNOw_ return op l(t)
=w.#j-jR return op l(t1, t2)
g loo].z return l(t) op
'#.:%4 return l(t1, t2) op
uGQCW\!"4 return l(t)[r(t)]
ka&-tGg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
uXNf)?MpA VM3H&$d(h 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:
NOa.K)^k 单目: return f(l(t), r(t));
oLn| UWe_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Te#wU e-| 双目: return f(l(t));
V6d*O`
return f(l(t1, t2));
+Hb6j02# 下面就是f的实现,以operator/为例
G\H@lFh @$79$:q N struct meta_divide
4[!&L:tR {
x./jTebeO template < typename T1, typename T2 >
ma
}Y\(38 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2/BFlb {
#1zWzt|DW return t1 / t2;
_+8$=k2nM }
}#
-N7=h } ;
9_ Qm_ <][|,9mw 这个工作可以让宏来做:
ANCgch\ {Pg7IYjH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V]PTAhc template < typename T1, typename T2 > \
$XI5fa4Tt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pKMf#)qm 以后可以直接用
7@vcQv
kC DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*k'9 %'< 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
F
,{nG[PL (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
jq["z<V)x PSHs<Z47 A}\Rms2 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
!@/?pXt| S&]:=He template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@ z#k~ class unary_op : public Rettype
EW4XFP4
c {
#IBBaxOk Left l;
?V[yw=sl04 public :
z PV/{)S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G-n`X":$DT SQ5*?u\ template < typename T >
}
2)s% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r+0)l:{. {
fV}\ return FuncType::execute(l(t));
m ]K.0E }
=10t3nA1$ -"a+<(Y template < typename T1, typename T2 >
&,&+/Sr11 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@R2|=ox {
\hM6 ykY- return FuncType::execute(l(t1, t2));
+n MgQOs }
#K*d:W3C } ;
+d6E)~qKL rP`\<}a. u>S&?X'a 同样还可以申明一个binary_op
VY _(0 hkU#
lt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ky nZzR class binary_op : public Rettype
\k1Wh-3 {
Gcs+@7!b Left l;
5Ij_$a Right r;
*=/XlSWF public :
7FDraEr#f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T>uLqd{hH )cqhbR template < typename T >
syZ-xE]} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b vu` = {
yJp&A return FuncType::execute(l(t), r(t));
W: ?-d{ }
WejY
b;KS W&!Yprr template < typename T1, typename T2 >
2qr%xK'^B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N'`*#UI+ {
n1ED _9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
QHs]~Ja }
5h>
gz } ;
%?wuKZLnc N{9<Tf * 6U/wFT!7$ 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
a|7V{pp=M 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H1?1mH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K5.C*|w 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。
iuHG9 #n 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;%jt;Xv9 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。。。
/BIPLDN6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
If&p$pAH? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
C3_*o>8 下面是修改过的unary_op
{9l4 pT3 gN]`$==c[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MW$9,[ class unary_op
)@Zel.XD {
"7<4NV@yQ Left l;
X&lkA
( ,DE%p
+q public :
-%N (X8 tRv#%>fj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XW#4C*5?d []2GN{m template < typename T >
z H \*v' struct result_1
e.jgV=dT- {
!J71[4t typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p~mB;pZ%; } ;
WWO jyj MYx*W7X template < typename T1, typename T2 >
F@I_sGCcb struct result_2
Va 5U`0 {
Yr31GJ}K typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SUVr&S6Nk } ;
& aLR'*]6 OKU P template < typename T1, typename T2 >
!.J~`Y'd_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;% !?dH6 {
;dWqMnV return OpClass::execute(lt(t1, t2));
53T2w,? }
2~@=ua[|=5 sS|zz,y template < typename T >
4Ek<
5s[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YW}/C wB {
an7N<-? return OpClass::execute(lt(t));
f@}( <# }
o+t?OG/0 M)xK+f2_[ } ;
)b7mzDp( dG rA18 p>zE/Pw~ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
g<C})84y3 好啦,现在才真正完美了。
z]WT>4 现在在picker里面就可以这么添加了:
CeJ|z{F\ A:!{+ template < typename Right >
>r*Zm2($MR picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s=nds"J {
kp$ILZ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#X8[g _d/ }
TXa XJIp 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
B';Ob ]@P*&FRcZ DEs?xl]zO /{U{smtdFl ` WB|h)Y 十. bind
l>iU Q&V 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
@bx2= 先来分析一下一段例子
m\>x_:sE x -!FS h8q ?gtkf[0B| int foo( int x, int y) { return x - y;}
fkG8,= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8j$q%g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4
5lg&oO 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。
tWiV0PTI 我们来写个简单的。
CQ`(,F3( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$>UzXhf}\ 对于函数对象类的版本:
Jc)1} XJ\q!{;h template < typename Func >
5Z[D(z struct functor_trait
J$Q-1fjj {
E)P1`X typedef typename Func::result_type result_type;
T82_`u } ;
YZ>cE# 对于无参数函数的版本:
g)9/z ,54<U~Lg: template < typename Ret >
GN<I|mGLJK struct functor_trait < Ret ( * )() >
39j d}]e {
]| yH8 m typedef Ret result_type;
twtDyo(\ } ;
,fw[ J 对于单参数函数的版本:
H1[aNwLr zi
,Rk. template < typename Ret, typename V1 >
h[]N=X struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*LRGfk+h {
:tqjm: typedef Ret result_type;
l 3K8{HY } ;
nf4P2<L! 对于双参数函数的版本:
IMZKlU3 .{-yveE template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
B<LavX>F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C\^K6,m5 {
I/aAx.q typedef Ret result_type;
h 3&:"*A2 } ;
)rj mJ 等等。。。
[}2.CM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
N:: ;J mSfhl(<L template < typename Func >
l.x }I"tf struct func_return
i[pf*W0g {
/aqN` template < typename T >
)ta5y7np
struct result_1
6dL>Rzl$Dk {
qt(:bEr^6b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@:&+wq_>A^ } ;
1l_}O1 j,xPN=+hT template < typename T1, typename T2 >
}gW/heUE struct result_2
F4x7;?W{* {
FW DuH`-5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O+?zn: } ;
kPH^X}O$ } ;
v8Zgog)V
>Gu0& ,NEs{!
T 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3kCbD=yF Y14R"*t~ template < typename Func, typename aPicker >
Wu( 8G class binder_1
`tG_O {
s
vb4uvY Func fn;
Rda1X~-g aPicker pk;
j>xVy]v= | public :
fWyDWU :dN35Y] a template < typename T >
!&O/7ywe struct result_1
A#X.c= {
*BsDHq-F~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`M ygDG+u } ;
d~jtWd|? aT#{t{gkA template < typename T1, typename T2 >
hPz
df*(8 struct result_2
{*;]I?9Al {
C..2y4bA} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OLNn3
J } ;
"t:.mA<v Q!X_&ao)O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
51qIo 4$ ^-GX&ODa template < typename T >
\>Rwg=Lh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yH%+cmp7 {
lE)rRG+JLW return fn(pk(t));
]HV~xD7\ }
eCIRt/ uA template < typename T1, typename T2 >
npcBpGL{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D?}m
h1# {
yvWzc
uL# return fn(pk(t1, t2));
IS2Ij }
; axaZV } ;
K#UA M. -`dxx)x u rXb!e{l 一目了然不是么?
3>9 dJx4I 最后实现bind
#IaBl?}r^ $Kz\
h#} NB5L{Gf6- template < typename Func, typename aPicker >
OF<n T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@MZ6E$I {
x;FO|fH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
62)lf2$1 }
QP5:M!O<) xrVZxK:! 2个以上参数的bind可以同理实现。
S~rVRC"<xo 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
aC yb-P .;Utkf'I 十一. phoenix
Z#Zzi5< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4zqE?$HM' \kV7NA for_each(v.begin(), v.end(),
uP{+?#a_-\ (
P}+|`>L do_
}'V'Y[ [
,rFLpQl cout << _1 << " , "
vg:J#M: ]
.l( r8qY# .while_( -- _1),
b6!Q!:GO& cout << var( " \n " )
)fd-IYi-3 )
Rhv".epz );
t6bWSz0 I0l.KiBm 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:
nhP~jJn 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
2gL[\/s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/ik)4]> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
jO&f*rxN 9SH<d)^ Gp ^ owr template < typename Cond, typename Actor >
(#-=y~% class do_while
Og$eQS {
}`9fZK{. @ Cond cd;
e(n2+S#N Actor act;
RM^?&PM85 public :
0$"Q&5Y template < typename T >
Nx4DC struct result_1
c;21i;&,9 {
`!,\kc1 typedef int result_type;
BBU84s[ } ;
R5NRCI 7<R6T9g do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
C*{15!d:G HV*:<2P%D template < typename T >
vN0L(B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a(x.{}uG, {
}uvKE|umj do
U|
41u4)D {
0K$WSGB?6j act(t);
0l(E!d8&' }
2yJ7]+Jd7Y while (cd(t));
KtfkE\KP return 0 ;
3)C6OF>7
}
nz&b5Xb2 } ;
dEQReD |%:qhs, )~?S0]j} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!X\sQNp 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
0{"dI;b% 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
} Jdh^t . 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
yRq8;@YGY 下面就是产生这个functor的类:
u]1-h6 AF*ni~ *C3uMiz template < typename Actor >
oz\{9Lwc class do_while_actor
1F3QI| {
M 5T=Fj86 Actor act;
:\1rQT public :
PUQ_w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f*|8n$% %)<oX9E template < typename Cond >
OUlxeo/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I*+LJy;j } ;
)I Y 5Y XDP6T"h r|\5'ZMx 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%67G]?EXB
最后,是那个do_
?b*/ddIs EaM"=g r21?c|IP class do_while_invoker
@wYQLZ {
_ bXVg3oDt public :
Qb6QXjN
Q template < typename Actor >
(6ohrM>Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
vk4C_8m {
DJ1XNpm return do_while_actor < Actor > (act);
b[{m>Fa+o# }
4hsPbUx9 } do_;
/@9-!cL .^[fG59 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Jo7fxWO_g 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DU/9/ I?~ 最后来说说怎么处理break和continue
2_oK5*j 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。
Zzw}sZ?8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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