一. 什么是Lambda
)%T<Mw2u 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}aC@o v]2 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,
yl'@p5n (yB)rBh>n xG|T_|? J jp)%c#_ class filler
yv2N5IQ>{V {
?cRGdLP'D public :
ejjL>'G/|% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1#m'u5L } ;
B=p6pf UBZ37P g{d(4=FM 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:
|*5803h wTw)GV4 5y`n8. (? X@j.$0eK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
k6b0&il @V>BG8Y ?0%3~E`l: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1O{(9nNj 8uZM%7kI6+ 2uln)] 4,)EG1 二. 战前分析
&ap&dM0@%a 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。
H/?@UJ5m 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
RL|d-A+; , A@uSfC( pSC\[%K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#FNSE*Y /* --------------------------------------------- */
o,D7$WzL vector < int *> vp( 10 );
<jwQ&fm)/R transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"7X[@xX@ /* --------------------------------------------- */
?Xq"Q^o4#e sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9>I&Z8J$M /* --------------------------------------------- */
(O@fgBM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<Mq vGXI /* --------------------------------------------- */
2^;zj0]Rt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
V }?MP-.c /* --------------------------------------------- */
rTmVHt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r|,_qNrw XGCjB{IV }8e_ 818,E 看了之后,我们可以思考一些问题:
&Fg|52 1._1, _2是什么?
bMp[:dw`y 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。
XTro;R=# 2._1 = 1是在做什么?
_yN&+]c 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。
49?wEm# 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。
0`y*7.Ip FJCL K#- JOUZ"^v 三. 动工
mQka?_if) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
z9qF<m !-cK@>.pE GVK c4HGt 1&.q#,EMn( template < typename T >
uK;&L?WB class assignment
-2/&i {
]H$Trf:L T value;
V7}]39m(s public :
=73aME} assignment( const T & v) : value(v) {}
h; "pAE template < typename T2 >
Hq;*T3E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
UrRYK-g } ;
h7a/]~ \~BYY|UB;W r>;(\_@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\WPy9kRU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gCL?{oVU S\dG>F>S B{hV|2 l&Cy K#B:\ class holder
?[!_f$50]P {
>z|bQW#2 public :
5I>a|I!j template < typename T >
dIq*"Ry+~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
3\2^LILLO {
eZdFfmYW^R return assignment < T > (t);
9cXL4 }
UpSa7F:Uw } ;
qp{3I("_ V
M{Sng *ORa@x 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
L}UrI&]V$: ]MmFtdvE static holder _1;
x,j%3/J^2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<0btwsv} dthtWnB@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
's\rQ-TV 而不用手动写一个函数对象。
:2*0Jh3_ @>q4hYF -,qGEJ b`fWT:?= 四. 问题分析
a^eR~efdu@ 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。
"BA& 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。
9WT{~PGj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
UXPF"}S2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
OIY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5h[<!f= R
q .2 五. 问题1:一致性
,X)/ T!ff 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?|
E^C [G)7n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?W\KIp\Kn <~hx ~"c struct holder
X- P%^mK {
R@
MXwP //
'byao03 template < typename T >
*]>~lO1 T & operator ()( const T & r) const
(YY!e2 {
MZ%S3' return (T & )r;
(vPE?^}b }
'-V[tyE } ;
FvyC$vip P/[}$(&: 这样的话assignment也必须相应改动:
xA>3]<O ;%mdSaf template < typename Left, typename Right >
W2]%QN=m$ class assignment
r"W<1Hu {
)&[Zw{6P Left l;
wpf Right r;
\=j|ju3 public :
#&Fd16ov assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T~naAP template < typename T2 >
:Tdl84 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,!bcm } ;
o@qI!?p& >a)6GZ@ 同时,holder的operator=也需要改动:
F>U*Wy %:.IG.`d template < typename T >
l'RuzBQr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g>n1mK| {
:1gcLsF return assignment < holder, T > ( * this , t);
>K
7]G?+7E }
b4CXif (Eo#oX 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。
D6:"k
2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]ZS/9 $ P,bis7X. return l(rhs) = r;
1i
7p' 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。
]8|peo{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_/5xtupxE keS%w]87 template < typename Tp >
l<p6zD$l class constant_t
&t@|/~%[ {
t<yOTVah const Tp t;
6Z!OD(/e public :
/'L/O;H20 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
X({R+ template < typename T >
I{7Hz{ const Tp & operator ()( const T & r) const
Bw4PxJs- {
vJg^uf) return t;
Q@-
h }
H1 e^/JD) } ;
;|.IUXEgcF V&>mD"~MP 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
, R $ZZ4 下面就可以修改holder的operator=了
'_%`0p1 =%0r_#F%= template < typename T >
X`0`A2
n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ktiC*|fd {
|c:xK{Ik return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N=;VS- }
N Bpf =aRE
同时也要修改assignment的operator()
4fau
9bW |r/4
({n template < typename T2 >
\q:PU6q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}tPI#[cfK 现在代码看起来就很一致了。
F}4jm,w gg QI 六. 问题2:链式操作
h9j/mUwV 现在让我们来看看如何处理链式操作。
oT[8Iu 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
fMIKA72>{ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
r8vF I6J 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
bS*oFm@u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/;xmM2B' Gu\lV c template < typename T >
c{cJ>d 0 struct result_1
vY(xH>Fd {
xyRZ
v]K1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z{
b($po } ;
?iaD;:'qE S1W(]%0/ 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:
Hh0a\%! ['_G1_p template < typename T >
Hbi2amfBu struct ref
~
H $q {
< c[dpK5c typedef T & reference;
M\jTeB"Z } ;
2Ls template < typename T >
5:~BGK&{Y struct ref < T &>
m'ykDK\B {
*m`KY)b=l typedef T & reference;
Auf2JH~ } ;
L
}&$5KiwV wE J?Y8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
($Y6hn+ y
w>T1 template < typename T >
"ju0S & typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R{A$hnhW6 {
%SD=3UK6 return l(t) = r(t);
%2TjG }
U#1,]a\ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
06~HVv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4O'X+dv^I u7kw/_f 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
psZ #^@>mJ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
tQrkRg(E: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xbhU:,o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Oa|'wh ug 最后的布局是:
VJ$UpqVm Add
Ee -yP[2
* / \
PK|"+I0 Divide 5
Ae 3:" / \
xk$U+8K _1 3
\t
04- 似乎一切都解决了?不。
H}B%OFI \+ 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。
[_?dp aTt 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。
q/HwcX+[b 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:
mo-
Y % 0N19R 5NN8 template < typename Right >
nnPY8pdjSD assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T?'Vb Right & rt) const
C"!k`i=Lj {
ds" q1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sZ9VXnz24 }
ESt@%7.F 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Zqnwf 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。
x-HN]quhe 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。
x)Ls(Xh+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。
"iY=1F"\R 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。
.#ASo!O5q 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?
hIv8A_>@` 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:
I,d5Y3mC FOx&'dH%@ template < class Action >
mh=YrDU+L class picker : public Action
2RC|u?+@ {
8RJ^e[?o( public :
KWH l+pL picker( const Action & act) : Action(act) {}
q2C._{ 0' // all the operator overloaded
`c~J&@| } ;
_]# ^2S zs~v6y@ 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。
k2cC:5Xf3 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:
K6l{wyMb| ~t-!{F template < typename Right >
*c6o#[l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
eAD uk!Iq {
#N'W+M / return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1f zHmD }
:v>Nz7SB t}]R0O.s Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
qoXncdDHZ 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。
$'obj $06[D91' template < typename T > struct picker_maker
%}=:gF {
A\v(!yg typedef picker < constant_t < T > > result;
@ = M:RA } ;
,_(AiQK template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OEFALt {
H<`<5M 8 typedef picker < T > result;
;9rS[$^$O } ;
"bC1dl< k6?;D_dm 下面总的结构就有了:
[R~`6 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。
nPU=n[t8O 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。
J*} warf& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s}3`%?,6y 至此链式操作完美实现。
m=hUHA,p4 <)dHe: ;mAlF>6]\ 七. 问题3
{5,
]7 =] 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。
_^5OoE"}! gx',~ template < typename T1, typename T2 >
j aEUz5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@jxAU7! {
hvO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WQ1~9# }
muJR~4 88l\8k4r 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:
RMvq\J}w! 2`;&Uwt template < typename T1, typename T2 >
C@3`n;yZ= struct result_2
F?B`rw@xr {
Qmg2lP.) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^f%hhpV@ } ;
Sb& $xWL zY=eeG+4s 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
>3MzsAH\ 这个差事就留给了holder自己。
y`|86`
Y ,&5\` R#^.8g)t template < int Order >
[PW\l+i class holder;
%A^V@0K3 template <>
15X.gx class holder < 1 >
NlG~{rfI {
0lm7'H*~ public :
H-|%\9&{S template < typename T >
z?DI4O#Up struct result_1
^.HvuG},O {
Ok V*,n typedef T & result;
3Hd~mfO\ } ;
&{uj3s&C
template < typename T1, typename T2 >
U7do,jCoa struct result_2
hRwj-N%C {
MoX~ZewWR typedef T1 & result;
-+ha4JOB } ;
,ut-Di=6 template < typename T >
CVt:tV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n LD1j {
z*FCd6X return (T & )r;
aJ/}ID }
=}D9sT template < typename T1, typename T2 >
y2{uEbA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
("r\3Mvs {
.V
return (T1 & )r1;
3HEm-pok }
)p^" J| } ;
tg%#W` 31^Jg template <>
qC x|}5: class holder < 2 >
Kt#_Ln_6 {
M(/ATOJ( public :
W2Ik!wEe& template < typename T >
xk*&zAt struct result_1
S
T1V {
QHDR*tB:{ typedef T & result;
]T:a&DHC } ;
b$;qtfJG template < typename T1, typename T2 >
#=g1V?D struct result_2
1p5n}| {
1)o6jGQ typedef T2 & result;
>'1[Bh } ;
}]
p9 template < typename T >
Fc6o6GyL|o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S 6CI+W {
,6EhtNDu return (T & )r;
teKx^ 'c' }
*671MJ9 template < typename T1, typename T2 >
@=sM')f& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2<FEn$n[ {
+6`+Q2qi return (T2 & )r2;
fg)VO6Wo& }
?:42jp3 } ;
l@)`Q 8g0VTY4$jP vR3\E"Zi 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> >。
f
OasX!= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
IE|? &O 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2O
2HmL 21$E.x 6 return l(i, j) = r(i, j);
nSv@FT'~z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
= ;cTm5d;T s(Bcw`'# return ( int & )i;
)Yu return ( int & )j;
er8T:.Py 最后执行i = j;
;
I;&O5Y 可见,参数被正确的选择了。
SF=TG84<
=(]Z%Q-V &,l(2z[ 8c\\-{ M ui\E 八. 中期总结
O
joa3 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:
]t0St~qUL) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J%u,qF}h 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J= [D'h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yAiO._U j'k
< jsFfrS"* jF}-dfe L^jjf8_ "Ccyj / 九. 简化
%s! |,Cu 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。
H76iBJ66 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s IFE:/1, 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:
g<N;31:c\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e\em;GTy +-*/&|^等
.* )e24` 2. 返回引用。
.P
<3+ =,各种复合赋值等
byFO^pce 3. 返回固定类型。
l*?_ @ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
) ViBH\.*p 4. 原样返回。
9=mc3m:Tb( operator,
1<tJ3>Xl 5. 返回解引用的类型。
i! x>)E operator*(单目)
en '""
w 6. 返回地址。
wRvh/{xB operator&(单目)
=EYWiK77a 7. 下表访问返回类型。
z2>LjM)
# operator[]
[l3ys 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$nb.[si\ operator<<和operator>>
6w=`0r3hy
ny
cn 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。
&7i&"TNptP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2t4\L3 Mf2F LrAh template < typename Left >
q3<kr<SP struct value_return
P)kJ[Zv>f {
!
,bQ;p3g| template < typename T >
j^7A}fz struct result_1
?j0yT@ G {
oOLey!uZw typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=ecLzk"+F } ;
|r*)U(c` Wqkzj^;"G template < typename T1, typename T2 >
Wqkb1~]#Y struct result_2
o{6q>Jm {
\{}dn,?Fv typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N+ak{3 } ;
8qqN0"{, } ;
vTgx7gP x_/}R3d M.K^W ` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
XC5/$3'M& AN:yL
a! 下面我们来剥离functor中的operator()
J\Hv42 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*i}X(sfe .L+XV y return l(t) op r(t)
wk ^7/B return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{fnx=BaG return op l(t)
W|D
kq return op l(t1, t2)
m`l9d4p
w? return l(t) op
FJDE48Vi return l(t1, t2) op
M+0PEf. return l(t)[r(t)]
\nt~K}a return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)q[P&f(h {9yf0n 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
BY.k.]/ 单目: return f(l(t), r(t));
V
^+p:nP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
f4fBUZ^ A 双目: return f(l(t));
f-G)pHm return f(l(t1, t2));
#R{>@]x` 下面就是f的实现,以operator/为例
3*&
Y'/! :{2~s struct meta_divide
0|RofL&o {
?+))J~@t template < typename T1, typename T2 >
Z(7kwhP[` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
g_1#if& {
fO$){(]^ return t1 / t2;
dYwkP^KB }
PR
Mg6 } ;
&s='$a;4 GPGE7X' 这个工作可以让宏来做:
yo=L1;H {u/1ph- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Y@`uBB[ template < typename T1, typename T2 > \
U
fyhd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6,A|9UX=` 以后可以直接用
d?8OY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
E`UkL*Q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
H;
NV?CD (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
FDQ=$w}'> U\p`YZ MzD1sWmK 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
u0h%4f!X Td'Mc-/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RbX9PF"|+ class unary_op : public Rettype
)"S%'myj {
I@MG?ZQ Left l;
uhh7Ft#H public :
Y>8Qj+d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N#K)Z5J)b cry1gnWG template < typename T >
wX0D^)NtF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"5&"Ij,/ {
^o{{kju return FuncType::execute(l(t));
/@F'f@; }
x%l(0K "esuLQC template < typename T1, typename T2 >
v-tI`Qpb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H-PVV&r {
n@8Y6+7i return FuncType::execute(l(t1, t2));
0&UG=q }
PjeI&@ } ;
|n/;x$Cb E{<#h9=> t,?,T~#9 同样还可以申明一个binary_op
2%sZaM (dq_,LI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=/Gd<qz3 class binary_op : public Rettype
. vb##D {
m ol,iM*l Left l;
zr/v .$< Right r;
A?H#bRAs public :
Hu"$)V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C2}y#A I 2y
-
QH template < typename T >
&VGV0K3Dp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:)~l3:O {
.; F<X\_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
e Ucbe33 }
a9-Mc5^'n NPK; template < typename T1, typename T2 >
ga;nM#/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Uj7YTB {
e,JBz~CK*w return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
l+9RPJD/: }
ZAr6RRv ^ } ;
H~Uf2A)C Sb[>R(0: k24I1DlR8 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\J+a7N8m, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!|Q&4NS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,{PN6B 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
UjI./"]O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b* n3Fej 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
p<
7rF_?W0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4Hz3KKu 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4
neZw'm 下面是修改过的unary_op
C}h(WOcr`X `
IVQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
z}[u~P, class unary_op
AkQ(V {
R!M' Left l;
|Q/LC0? t`8Jz~G` public :
R4'.QZ-x a51(ySC}<s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;\7`G!q I6^y` 2X template < typename T >
|HycBTN#E struct result_1
l$gJ^Wf2gY {
A;;#]]48 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@} r*KF- } ;
PaaMh[OmG B~I ]3f template < typename T1, typename T2 >
E{T3Xwg struct result_2
|KhpF1/( {
LA6XTgcu typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g=\(%zfsxr } ;
!0l|[c4 e> jA1S|gV template < typename T1, typename T2 >
xRWfZ3E# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oDZZ {
TB>_#+: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aH"d~Y^ }
6|EOB~| i3)3.WK^ template < typename T >
jwk+&S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8XH;<z<oJ {
=8l' [ return OpClass::execute(lt(t));
DghyE` }
>&.N_,* 'l/l]26rO4 } ;
&MX&5@
Vu 1|p\rHGd <sC(a7i1 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
"Erphn 好啦,现在才真正完美了。
NuO@Nr 现在在picker里面就可以这么添加了:
DNmC
\Q#pu;Y*N] template < typename Right >
^6l5@#)w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
usc/DQ1 {
Z2W&_(^.h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l iY/BkpH }
/uWUQ#9 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。
U9]&KNx ]4t1dVD Xn"#Zy_ #bd=G(o~6 eYv^cbO@: 十. bind
Tcy9oYh!Pn 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。
CRo@+p10 先来分析一下一段例子
QO$18MBcc :tV"uWZFU bzG vnaTt int foo( int x, int y) { return x - y;}
J)g
+I bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/[Nkk)8- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"I=Lbh-` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
):Fg {7b]n 我们来写个简单的。
%{ U (y# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@^0}w k 对于函数对象类的版本:
!v3d:n\W8 |$tF{\ template < typename Func >
\/dOv[ struct functor_trait
p_xJKQS {
%5L~&W}^" typedef typename Func::result_type result_type;
sB0]lj-[Un } ;
fbI5!i#lz 对于无参数函数的版本:
iw.F8[}) "U9e)a0v template < typename Ret >
~e|E5[-i struct functor_trait < Ret ( * )() >
<YCjo[(~ {
GB+$ed5@< typedef Ret result_type;
rE"FN~9P } ;
<DMm
[V{ 对于单参数函数的版本:
l )r^|9{ 0]ai*\,W7~ template < typename Ret, typename V1 >
sfVzVS[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`_&vvJPn@! {
Urw =a$ typedef Ret result_type;
#+i5'p(4 } ;
MNh:NFCRA 对于双参数函数的版本:
{%2p(5FB 5bZ0}^FYF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JiqhCt\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rxxVLW {
Eb,M+c? typedef Ret result_type;
kJ* N`= } ;
eLH=PDdO 等等。。。
l(MjLXw5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)1R[~]y MHE/#G template < typename Func >
<&+0[9x struct func_return
(;Bh7Ft {
6=%\@ template < typename T >
0 Swu]OE struct result_1
T2?.o.&u {
G~zfPBN0D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_+}o/449 } ;
U*EBH 4tkb7D
q template < typename T1, typename T2 >
akj#.aYk struct result_2
E?&YcVA {
R<3 -!p1v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iQ;lvOja } ;
}V/iU_) } ;
~Y1nU- a/CY@V- rZAP3)dA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9G1ZW=83 P(\x. d: template < typename Func, typename aPicker >
'0Q/oU class binder_1
sCf)#6mI {
ow+_g R- Func fn;
D3tcwjXoW_ aPicker pk;
Qp@}v7Due public :
K=4|GZ~p}` >YdLB@ template < typename T >
,=pn}\R struct result_1
fHuWBC_YO {
un`4q-S7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^]/V-!j } ;
'8^cl:X iYW<qgz template < typename T1, typename T2 >
`/G9*tIR8g struct result_2
-lfbn=3 {
{rF9[S"h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C
szZr>Z } ;
1vh[sKv9% VYK%0S9yH[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{p$X*2ReB 4y)6!p template < typename T >
1Fsa}UK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ubKp
P%Z {
?wIw$p>wT return fn(pk(t));
bvl!^xO] }
)|]*"yf:E template < typename T1, typename T2 >
iII%!f?{[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qdy/KL1] {
F$s:\N return fn(pk(t1, t2));
OJFWmZ(X }
1O2V!?P } ;
*mw *z|-^V M^n^wz V_4=0( 一目了然不是么?
MHCwjo" 最后实现bind
CQ{pv3) /BS yanro M3fTUCR template < typename Func, typename aPicker >
]<;y_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
d|sf2 {
FbCuXS=+` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
02[*b }
7 $dibTER qnU`Q{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
!Ks<%;
rb 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(2
P&@!| QNZ#SG8 十一. phoenix
bz`rSp8h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
H=XdgOui eV9,G8 for_each(v.begin(), v.end(),
0,cU^HMA (
B}I9+/|{ do_
E]pDp
/D [
j^/^PUR cout << _1 << " , "
z>*\nomOn= ]
TQpR' .while_( -- _1),
EQy~ ^7V B cout << var( " \n " )
c&g*nDuDj )
0.~s>xXp );
E,/nK QwnqysNx4 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
S`h yRw 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
#Fh:z4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=s:Z-*vy! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a!&<jM wk2Ff*& !#4b#l(e6 template < typename Cond, typename Actor >
1#XZVp;M class do_while
CSzu$Hnq {
-c[fg+L9 Cond cd;
2FM}"g<8 Actor act;
WXa<(\S\V public :
,C^u8Z|T template < typename T >
g]?QV2bX6 struct result_1
Ki[&DvW: {
X|Nb81M typedef int result_type;
LO,:k+&A+ } ;
LoO"d'{ ?0d#O_la3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}gQnr;lv $F@ ,,* template < typename T >
5"L.C32 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s[t?At-> {
rL/H{.@$` do
Dd:48sN:Jq {
b}ODc]3 act(t);
(I#3![q }
I7;|`jN5K while (cd(t));
fHgvh&FU return 0 ;
}n k[WW }
!dwa. lZ&X } ;
WFfn:WSWU
: !wt/Y <SSkCw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Md*.q^: 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。
1(WBvAPS 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。
50Ov>(f@7 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。
C|S~>4` 下面就是产生这个functor的类:
`>HrO}x^ kq>I?wg L1MG("R template < typename Actor >
3#{Al[jq class do_while_actor
5>fAO =u!Q {
Z1U@xQj Actor act;
I(qFIV+HR public :
"8\2w]" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_rW75n=3b7
[$`%ve template < typename Cond >
.|KBQMI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/Uni6O)oc } ;
OyIIJ!( dlioa Yc [I(
Yn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;IR.6k$; 最后,是那个do_
,b t
j6hg OgCz[QXr_ (J.k\d class do_while_invoker
x-~=@oiv {
O_v*,L! public :
8-x)8B template < typename Actor >
B|r' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-7VQ{nC {
2CV? cm return do_while_actor < Actor > (act);
yg82a7D }
^MvBW6#1 } do_;
!d1a9los _W>xFBy
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
HnKXO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sL#MYW5E 最后来说说怎么处理break和continue
,: qk+ 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。
{n(/ c33 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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