一. 什么是Lambda
o]R*6$ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-hd@<+;E 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,
L0lqm0h e4h9rF{Cxn a:v5(@8 "O}u2B b class filler
G'#f*) f {
5>Kk>[|. public :
o;[?b'\[d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e=ITAH3b } ;
]z77hcjB1 {s7
3(B" n0a|GZyO] 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:
W1;QPdz: qr@<'wp/ I4"(4u@P 3<
'bi}{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<u_vL
WS 6 l,8ev drwD3jx0xv 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e,K.bgi {*PbD;/f M\_IQj xqQLri} 二. 战前分析
[4 v1
N 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。
:<P3fW 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
C0gY (Q?@LzCjy ]x(cX&S-9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FP<mFqy /* --------------------------------------------- */
wg UgNwd1 vector < int *> vp( 10 );
@|PUet_pb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fW
w+'xF! /* --------------------------------------------- */
z&c|2L-u6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8l l}" /* --------------------------------------------- */
z -c1,GOD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<MyT ; /* --------------------------------------------- */
*djVOC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7G+E+A5o& /* --------------------------------------------- */
dK Qu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
JJHO E{% -A,UqEt F};T<# R>t?6HOcp 看了之后,我们可以思考一些问题:
8ZF!}kb0F 1._1, _2是什么?
}X/>WiGh: 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。
6DG%pF, 2._1 = 1是在做什么?
@u@,Edh 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。
IP 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。
P0/Ctke; nR=!S5>S D<gd) 三. 动工
-EJj j { 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`&:>?Y/X2 . {vMn0c BJt]k7ku+ C]Q`!e template < typename T >
|'``pq/}_ class assignment
"%YVAaN {
;@*<M\O T value;
>K<cc#Aa public :
PpLiH9} assignment( const T & v) : value(v) {}
l{gR6U{e template < typename T2 >
Ob/i_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:PK2!
0nK } ;
]K'OH& zE Ly1v\" VU1Wr| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
nvCp-Z$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$Xh5N3 ?[|A sw1t - zUBK azzG class holder
oE_*hp+ {
E[i#8_ public :
P:WxhO/ template < typename T >
^E_chx-e} assignment < T > operator = ( const T & t) const
9{}"tk5$h {
ILx4[m7 return assignment < T > (t);
E5#ff5 }
4:Oq(e_( } ;
oWx^_wQ-= f1S%p wA"d?x 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:
^oYRBEIJH |S~$IFN4 static holder _1;
iUFG!,+d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}ikN dq%C~j{v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\=P(?!v 而不用手动写一个函数对象。
G^cMY$?99 i&p6UU ~Q#!oh'i $ce*W9` 四. 问题分析
vL;>A]oM2 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
N]14~r= 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r,3\32[? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?D,j!Hy 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D>^g2!b: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
A^$xE6t 4cqf= 五. 问题1:一致性
yJ`{\7Uqg 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?|
x}O,xquY 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.beqfcj" s(ap~UCOw struct holder
$BT[fJ'k {
'@
p464 //
eh>FYx(
S template < typename T >
IlwHHt;njp T & operator ()( const T & r) const
c<lEFk!g {
R^=v&c{@ return (T & )r;
WgG$ r }
!Eb|AHa } ;
=}@1Z~
~{);Ab.9+ 这样的话assignment也必须相应改动:
,j9? 9Z7R kma>'P`G template < typename Left, typename Right >
>)u{%@Rcy{ class assignment
m>F:dI {
dz>Jl},`k Left l;
|H]0pbC)w Right r;
,KD?kSIf public :
y"ss<`Cn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xtIF)M template < typename T2 >
-j2y#aP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eX lJ=S} } ;
VXlAK( )v11j.D 同时,holder的operator=也需要改动:
+]zRn wr=KAsH< template < typename T >
Owgy<@C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.p*?g; {
?E(X>tH return assignment < holder, T > ( * this , t);
M#-E }
KZ%us 6 OB\ZT @l 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。
80T2EN:$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
i7v=o# `W" ;4A return l(rhs) = r;
"wg$ H1K 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。
1|!)*!hu 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E/wxX#]\ S-ZN}N{,6 template < typename Tp >
= &?&}pVF class constant_t
$$W2{vr7+ {
l
9g const Tp t;
6,M$TA public :
XGbpH< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}
XhL`% template < typename T >
>SLmlK const Tp & operator ()( const T & r) const
U<q`f- {
Rg\4#9S JF return t;
42A'`io[w] }
HwZl"!;Mry } ;
]4V1] ,EVPnH[F~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
HS
]c~ 下面就可以修改holder的operator=了
6&0G'PMf {fHY[8su0 template < typename T >
@1gURx&2_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]];pWlo! {
JC->
eY"O2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vr{|ubG]d }
L-S5@;" ={
-kQq 同时也要修改assignment的operator()
r\F2X J^ 0'.z|Jg= template < typename T2 >
+F60_O
` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)?{!7/H F@ 现在代码看起来就很一致了。
p8@8b "
-u<F>C 六. 问题2:链式操作
$d])>4eQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
FE{c{G< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
%t!r
pyD 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
pU<J?cU8N 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
*i#N50k*j' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
UBM#~~sM '0)`. template < typename T >
4&%H;Q struct result_1
7UGc2J {
';8 ,RTe typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\9tJ/~ } ;
bp}97ZQ e!L5v? 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
P]y{3y:XxM @lWNSf template < typename T >
s_RK x)w@ struct ref
N~IAm:G}[ {
Mt`LOdiC_ typedef T & reference;
lxgfi@@+h } ;
)4s7,R template < typename T >
N%Y!{k5T7 struct ref < T &>
*y7Yf7 {
*S}CiwW>/ typedef T & reference;
)B&`<1Oie } ;
YcwDNsk l<4P">M!. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X(Mpg[,N" 66
R= template < typename T >
cr]b #z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
u$zRm(!RB {
iHc(e(CB< return l(t) = r(t);
"q= ss:( }
qrj f 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。
:k`Qj(7S 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8d8jUPFQ mOHOv61
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
8jL^q;R_( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z)v o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-bdWG]w" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mS;WNlm\ 最后的布局是:
D*VO;?D Add
)CE]s)6+2 / \
8mRZ(B>% X Divide 5
[.xc`CF / \
H<q|je}e _1 3
\<xo`2b 似乎一切都解决了?不。
V9Mr&8{S4 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。
.{?;#Cdn 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。
Ci4c8 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:
fJ
_MuAv [:(O`# template < typename Right >
>7cj.% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]}l.*v\uK Right & rt) const
T]1.":
{
XY9%aT* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X@Zt4)2# }
5Rw2/J
L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
s 72yu} 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。
6|n3Q$p 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
/g9^g( 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
HN/YuP03[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
VSCKWYy 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
|E$q S)y 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:
~l] w=[
z cp~6\F;c template < class Action >
?z-nY,'^uq class picker : public Action
dQ_'8
) {
-Q
Mwtr#q} public :
Pj g# picker( const Action & act) : Action(act) {}
%"
mki> // all the operator overloaded
'x?|tKzd } ;
&dj/Dq@ .8ikcs 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。
%yKcp5_ 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:
AA ~7"2e VJW8%s[ template < typename Right >
yHs9J1Sf picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ouo IbA9X {
P92pQ_W return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=F/ R*5:T }
H|j]uLZ y/_= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;O,&MR{;|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。
<~v4BiQ3l^
(=gqqOOl~ template < typename T > struct picker_maker
7oUo [ {
l9+CJAmq typedef picker < constant_t < T > > result;
V8o,
e } ;
3|G~_'`RLt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&\6(iL {
QL2LIs typedef picker < T > result;
9aIv|cS? } ;
=*+f2 6wq%4RI0 下面总的结构就有了:
|rhB@k 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。
~WV1t][ 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。
MDd2B9cy[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|@R/JGB^ 至此链式操作完美实现。
fffWvf Jzy:^PObT B"*PBJuOA 七. 问题3
) 54cG 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。
0CX9tr2J 9nlj{(
template < typename T1, typename T2 >
c1*^
\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6BQq|:U {
\sW>Y#9] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
F<2gM#jLB }
E J6|y' <FZ*'F*M 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:
QT1oU P#* m,w^,) template < typename T1, typename T2 >
^QHgc_oDm struct result_2
'q8:1i9\[ {
}ri7@HCY4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$\20Vgu< } ;
j \ #y />PH{ l 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
=fhRyU:C[z 这个差事就留给了holder自己。
jcxeXp|00 N#:W#C{16w '^2bC template < int Order >
"QtkNy%E class holder;
.^rsVNG template <>
OG7U+d6 class holder < 1 >
3%N!omAe {
k>\s6 public :
zj1_#=] template < typename T >
OF!n}.O( struct result_1
g9=O<u# {
}.<]A typedef T & result;
#CB`7}jq } ;
`DP4u\6_ template < typename T1, typename T2 >
6:G::"ew struct result_2
+/#Lm#*nu% {
f kdJgK typedef T1 & result;
k]A$?C0Q<% } ;
p;2NO& template < typename T >
Reg%ah|$/= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,L(q/#p {
Qu|<1CrZj] return (T & )r;
c 9zMI }
@ c%h fI template < typename T1, typename T2 >
E-$N!KY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M >s,I^ {
hOcVxSc. return (T1 & )r1;
\ 3l3,VYH }
;J?zD9 } ;
L' x[wM0w; E&b!Y' template <>
-[5yp 2F-{ class holder < 2 >
+H3;{ h9, {
fq[,9lK public :
Ky[-ZQQo=5 template < typename T >
"3uPK$ struct result_1
>iWw
i'T= {
zT _[pa)O` typedef T & result;
h%%dRi } ;
X>s'_F? template < typename T1, typename T2 >
inv 5>OeG struct result_2
koOp:7r {
"@+r|x typedef T2 & result;
?\T):o;/ } ;
>l0D,-O]m template < typename T >
2S_7!|j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>^+c s^jCM {
EN@Pr `R return (T & )r;
$pYT#_P!/ }
t3FfPV!P" template < typename T1, typename T2 >
WB>M7MI% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`1U?^9Nf {
x[eho,6) return (T2 & )r2;
H83/X,"!w }
<S` N9a } ;
.VfBwTh7q8 |H@1g=q ?Y#x`DMh 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> >。
V|zatMHs 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
FaE,rzn)iD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
" ll
TVB }6^d/nE*T
return l(i, j) = r(i, j);
j= Ebk;6p 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'"<h;| *^-~J/ return ( int & )i;
dd@-9?6M return ( int & )j;
6.
6g9 最后执行i = j;
|dQ-l ! 可见,参数被正确的选择了。
9 54O=9PQ (}NKW pz@wbu=($4 *wVWyC $bT<8:g 八. 中期总结
@{y[2M} %] 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
{Kkut?5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
j6{9XIRo_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7Eett)4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u!WjG@ ('7qJkV 12MWO_'g8 ?#rejA: @z1Yj"^Pm AUvUk<a 九. 简化
h1'j1uI 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
*D$[@-7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%RF9R"t$ 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:
U4hFPK< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
x^ruPiH +-*/&|^等
+)eI8o0# 2. 返回引用。
)$_b? =,各种复合赋值等
Y^~Dr|5% 3. 返回固定类型。
K~B@8az 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
a*gzVE7W#n 4. 原样返回。
;j]-;wg-; operator,
O0VbKW0h3 5. 返回解引用的类型。
i{
" g7 operator*(单目)
N4JJA+ 6. 返回地址。
sF`ELrR \ operator&(单目)
aV9QIH~ 7. 下表访问返回类型。
$ 3/G)/A operator[]
-U"h3Ye^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A/zZ%h operator<<和operator>>
)Kw
Gb&l& ~Kr_[X:d5 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。
97%S{_2m/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N @24)g? 2MapB* template < typename Left >
oju}0h'1 struct value_return
U)n+j}vi {
a$r<%a6 template < typename T >
A*r6 struct result_1
Qg\{d)X[N {
L&WhX3$u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uGxh}'& } ;
*/ ~_ 3 fi6i{(K template < typename T1, typename T2 >
pW>?%ft. struct result_2
B7^*xskH {
O~1vX9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CE'd`_;HLn } ;
l".LtUf- } ;
lLb"><8a ,a&&y0, dF?:&oP] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?=22@Q}g 7vRFF@eq} 下面我们来剥离functor中的operator()
;c!}'2>vM 首先operator里面的代码全是下面的形式:
F"k.1. ;ORT#7CU return l(t) op r(t)
W.fsW<{4j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
h*2NFL~# return op l(t)
># {,(8\ return op l(t1, t2)
t=IpVl! return l(t) op
U49#?^? return l(t1, t2) op
_.ny<r:g return l(t)[r(t)]
\,b@^W6e> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`H:5D5] +EtL+Y(U 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:
Xlw8>.\ 单目: return f(l(t), r(t));
Ax9a5;5WM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/qYo*S_cG 双目: return f(l(t));
/ynvQ1#uA return f(l(t1, t2));
7~2/NU? 下面就是f的实现,以operator/为例
Y'75DE<BC VeJM=s.y7 struct meta_divide
IwE{Zvr {
LV^V`m0# template < typename T1, typename T2 >
^sWsP` DV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)<.BN
p {
FXHcy:)}G return t1 / t2;
`YZK$
-, }
y?t2@f]!XK } ;
cZ!%#Az 8f^QO: 这个工作可以让宏来做:
MQ9Nn|4
KKfC^g #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
44uM:; template < typename T1, typename T2 > \
HF3W,eaqK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C&&*6E5 以后可以直接用
RjII(4Et DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*K{-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
4oY<O (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。。。)
:V(+]< ]6`]+& ZQZBap" 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
:GXD-6}^| *r
b/BZX{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{Hv/|.),hu class unary_op : public Rettype
zL1*w@6 {
Ca SoR | Left l;
7XZ5CX& public :
9q?\F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m+f?+c6 X=:|v<E
template < typename T >
$.a4Og2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qjK'sge/ {
Mr5E\~K>s return FuncType::execute(l(t));
#cN0ciCT' }
EFb1Y{u^\! X3C"A|HE9 template < typename T1, typename T2 >
l!U_7)s/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
To x{Sk3L {
j}0W|* return FuncType::execute(l(t1, t2));
IZ<d~ [y }
mkA1Sh{hX> } ;
*rY@(| :# 1d;jx }U)g<Kzh 同样还可以申明一个binary_op
HFJna2B` QB<9Be@e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*W'F6Hpu class binary_op : public Rettype
YbMeSU/sX {
24ojjxz+ Left l;
$1QQidB Right r;
J!
;g.q public :
%J*z!Fe8s binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J&64tQl* 9<0p1W O template < typename T >
TM|M#hMS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K~j&Q{yws@ {
2v
^bd^]u: return FuncType::execute(l(t), r(t));
\q2#ef@2 }
o80"ZU|= |N9::),< template < typename T1, typename T2 >
W/(D"[:l% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8.-0_C*U; {
jOJ$QT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#cG7h(! }
$T\W'WR> } ;
?(9/V7HQ.5 R{s&6 g7($lt> 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
^/|agQ7D2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OH` |
c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
sFqLxSo_I 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。
Vy]y73~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3F5Y#[L` 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。。。
k
lLhi<* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=x9SvIm/tH 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)
LRF_w)^[' 下面是修改过的unary_op
!PQ%h/ix #6< X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`6`p ~ class unary_op
>s
4"2X {
yc4?'k! Left l;
1 &24:& 4CO"> : public :
=oN(1k^ Vu
@2
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~vqVASUc, .hBq1p
template < typename T >
\rXmWzl{ struct result_1
3V)ef$Y0 {
RCXm</
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#nK38W# } ;
$]V,H" :O`7kZ]=n template < typename T1, typename T2 >
sK)fEx struct result_2
#6t 4 vJ1 {
/ z<7gd~oU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Wo&WO
e } ;
=NHE_4/p Gv
'; template < typename T1, typename T2 >
4?+K:e #F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t=,ZR}M1` {
[v@3|@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?]*WVjskE }
cyM9[X4rC &cZQ,o template < typename T >
t0*kL. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ew13qpt)<L {
g=Gd| return OpClass::execute(lt(t));
^Rr!YnEN }
-cgLEl1 J xq6
eu
9 } ;
|j 9d.M AnF"+< l*r8.qp 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
KT5amct 好啦,现在才真正完美了。
6tx5{Xl-o 现在在picker里面就可以这么添加了:
+3>)r{#k ;mT|0&o># template < typename Right >
fwF&V^Dy picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_GhP{C$ {
yH=Hrz:<eM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
C VXz>oM }
(Q]Ww_r~ 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。
:P2{^0$ g~7x+cu0 `49: !M$i c-jE1y< #&k`-@b5| 十. bind
009[`Z 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。
D'8xP %P 先来分析一下一段例子
+g9CklJ ]$7yB3S,B >g>L>{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
+^6a$ N bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HZawB25{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
op2<~v0? 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。
67tB8X 我们来写个简单的。
7DZZdH$Fm 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
e0"80"D 对于函数对象类的版本:
LJgGX,Kp 6"oG
bte template < typename Func >
;hV-*;> struct functor_trait
5y~Srb?2 {
9Ai3p typedef typename Func::result_type result_type;
mgd)wZNV } ;
Op_(10| 对于无参数函数的版本:
W9rmAQjn 6/dP)"a(' template < typename Ret >
O`^dy7>{U struct functor_trait < Ret ( * )() >
;u?L>(b {
|e_'%d& typedef Ret result_type;
}~#Tsv } ;
MqAN~<l [ 对于单参数函数的版本:
[*K.9}+G_ >^~W'etX| template < typename Ret, typename V1 >
oFi_
op struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+zg3/C4 S {
` yYYyB[ typedef Ret result_type;
&?H`MCvt } ;
s?Z{LWZ@ 对于双参数函数的版本:
ZK4d;oa", Ew )1O9f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"rnVPHnQR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u#+Is4Vh {
S[e> 8 typedef Ret result_type;
`D? &)Y } ;
no,b_0@N 等等。。。
Tl
L,dPM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
f;%=S:3 Q%QIr template < typename Func >
bo-lT-I struct func_return
> ofWHl[- {
YJF|J2u template < typename T >
lNo]]a+_ struct result_1
5
)z'= {
4C }#lW9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}E^k*S } ;
!>?*gc.< 4vi[hiV template < typename T1, typename T2 >
y[';@t7CC struct result_2
7 &iav2q {
EvptGM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
98*C/=^TH{ } ;
@2~;)* } ;
G4^6o[ x *{(tg~2'( $"g'C8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XZ: 6A]62I t8ORfO+ template < typename Func, typename aPicker >
9vBW CCf class binder_1
!8|?0>3) {
t{e}3}LEd Func fn;
qS?^(Vt|R aPicker pk;
qb$M.-\ne public :
s)#TT9BbV %?BygG template < typename T >
-Np}<O`./ struct result_1
w&*oWI$i {
E-deXY typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZyV^d3F@$ } ;
]]T,;|B |<JBoE]3B template < typename T1, typename T2 >
!$p E=~1C struct result_2
,M Ugww!. {
sj&1I.@,> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y+gNi_dE } ;
H-3*},9 !1#=j;N` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fs2y$HN S&F;~ template < typename T >
nnTiu,2R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SP4(yJy& {
_$yS4= . return fn(pk(t));
$U'*}S }
xu@+b~C\ template < typename T1, typename T2 >
@=K*gbq5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zor {
~BgNMO;| return fn(pk(t1, t2));
\"P$*y4Le }
lt%9Zgr[u } ;
>:0^v'[ C|RC9b vofBS 一目了然不是么?
P}vk5o' 最后实现bind
db.~^][k EQX?Zs?C ^2nH6,LPS template < typename Func, typename aPicker >
I=;=;- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
awSi0*d~ {
?>mpUH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@eP(j@(^ }
AIw~@*T rEjEz+wu 2个以上参数的bind可以同理实现。
JTTI`b2l_ 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。
EV_u8?va ODKS6E1{ 十一. phoenix
[@0Hmd7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5KW
n >n ,<;.'r
for_each(v.begin(), v.end(),
yS4nB04`= (
?}No'E1!I do_
W 7w*VD| [
Zig3WiD& cout << _1 << " , "
twp~#s:\z ]
9Yji34eDZ .while_( -- _1),
a lyA#zao| cout << var( " \n " )
US&:UzI. )
64SRW8AH );
c22L]Sxo "Jg*
/F 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
uP1]EA 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
e*39/B0S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
J74kK#uF= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Pk^V6- tw<}7l_>Au =!=DISPo template < typename Cond, typename Actor >
o'ZW class do_while
rR(\fX!dg {
Z
)X( Cond cd;
}KV)F,` Actor act;
ki]i[cdk public :
.FvIT]k- template < typename T >
F "-GhjK struct result_1
SKVQ !^o {
(~^KXJ{-> typedef int result_type;
8[IR;gZf } ;
nDXy$f8 G4"[ynlWV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Kj+TPqXb }5y]kn template < typename T >
K# h7{RE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'^BTa6W}m {
/%P,y+<}iG do
2~@Cj@P] {
R'aA\k- act(t);
_x<7^^VT }
/+f3jy:d while (cd(t));
8b $e) return 0 ;
qhNYQ/uS }
?DC;Hk< } ;
|@dY[VK> _%<qZT nb(Od,L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6{2 9cX. 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
z_87;y;= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
i$z*~SuM# 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。
Oy yE0 下面就是产生这个functor的类:
{y|j**NZ 9S{0vc/2@ fCi1JH; template < typename Actor >
k;vhQ= class do_while_actor
&MGM9
zm-] {
E1>zKENN; Actor act;
=T|m#*{.L public :
%~qY\> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
RGLi#:0_.x ASaNac-3 template < typename Cond >
?yAjxoE~? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3!u:*ibt } ;
Ve4@^Jy; 7R>Pk9J I=}R
Z9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pAc "Wo(Q 最后,是那个do_
w(nQ:;oC %s[
n2w G!w?\- class do_while_invoker
PA>su)N$ {
Y> PC> public :
iFaC[(1@a template < typename Actor >
2R`}}4<Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9d&}CZr {
s
F3M= uz return do_while_actor < Actor > (act);
??=7pFm }
W>rx:O+ } do_;
~bLhI p`3$NCJN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
of?0 y-LT% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uzWz+atH 最后来说说怎么处理break和continue
N1u2=puJY 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。
RTv zS] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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