一. 什么是Lambda
nwN<Q\]S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7B%@f9g 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,
;lAz@jr+ U)p2PTfB df1* [ u(ZS sftat class filler
XpH[SRUx {
de1& public :
i}<R>]S void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SsznV}{^ } ;
nfDPM\FFD CsSB'+&{ 4kg9R^0 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:
+d6E)~qKL rP`\<}a. u>S&?X'a EmY4>lr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O~,^x$ve X\%],"9% \Y!Z3CK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{.,OPR"\ ydns_Z TTE#7\K~B +]]wf'w 二. 战前分析
g'Xl>q 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。
7FDraEr#f 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
T>uLqd{hH )cqhbR )edM@beY_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}(tGjx] /* --------------------------------------------- */
yJp&A vector < int *> vp( 10 );
6!"15dPN transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ZTmdS /* --------------------------------------------- */
',!#?aGV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v8%]^` ' /* --------------------------------------------- */
i^IvT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
s\jLIrG8 /* --------------------------------------------- */
6:EO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2tr2:PB` /* --------------------------------------------- */
pb{P[-f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5e2mEQU> Nl@Hx t'Q48QAb? _ _)Z Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
XPEjMm'*b3 1._1, _2是什么?
[U jbox 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。
|\_O8=B% 2._1 = 1是在做什么?
7>ODaj
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。
;c>Yr?^ 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。
kcYR:;y M}5 C;E* THua?,oyW 三. 动工
7k$8i9# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}dXL= ul z{n=G r\NnWS J J5o"JRJ" template < typename T >
by06!-P0[ class assignment
_&z>Id`w {
sJ?kp^!g T value;
7CIje=u.q public :
Zwt!nh assignment( const T & v) : value(v) {}
8%|x) template < typename T2 >
m|7g{vHVV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MoX*e } ;
AjlG_F V+Tj[:ok A!f0AEA, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'Aqmf+Mm 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~clWG-i =[k9{cVW #YNb&K
n -Qgfo|po class holder
hW},% {
7 Ow7| public :
PLY7qMw template < typename T >
S77Gc:[;8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
E+2y-B)E {
A|&EI-In return assignment < T > (t);
;4_n:XUgo; }
~J2Q0Jv } ;
*@ o3{0[Z @1+/r?b WIGb7}egR 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t!=S[ <7&b|f$CL static holder _1;
k@Tt,.]; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H{XW?O^@ 4Oy
c D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TB[vpTC9) 而不用手动写一个函数对象。
E7<:>Uh `Q8 D[ Z
kS*CG Kq?7#,_ 四. 问题分析
4J_%quxO 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。
Rk=B; 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。
z%KChU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
qb<gh D=j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
s_[?(Ip{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
S3<v?tqLr b#m47yTW9< 五. 问题1:一致性
Gs6#aL}]R 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?|
r%#qbsN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~4^e a g3Q #B7A struct holder
yS43>UK_W+ {
b?$09,{0 //
8j$q%g template < typename T >
}cT}G;L'- T & operator ()( const T & r) const
3pp
w_?k {
R3PhKdQ" return (T & )r;
+{I\r| }
'KL(A-}! } ;
\\qg2yI ?*@h]4+k' 这样的话assignment也必须相应改动:
dF,FH- 5^dw!^d template < typename Left, typename Right >
`R> O5Rv class assignment
t5k&xV=~
# {
)yP>}ME Left l;
g)9/z Right r;
@}gdOaw public :
fUXp)0O assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GN<I|mGLJK template < typename T2 >
8zCAy@u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3KKe4{oG } ;
T42g4j/l~ LTe7f8A 同时,holder的operator=也需要改动:
{5udol5? jveRiW@ template < typename T >
5dF=DCZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Kq$Zyf=E {
l 3K8{HY return assignment < holder, T > ( * this , t);
3$8}%?i }
_D9=-^ 4.'EEuRw\} 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+ LwoBn>6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D$cMPFa2Nt *ls6#j@ return l(rhs) = r;
bwJi[xF 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。
n@Ag`} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
CnH
R&` o,yvi template < typename Tp >
yLx.*I^6 class constant_t
[q&J"dt {
q,DX{: const Tp t;
dX*>?a public :
zmFFBf"< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
o0'av+e7 template < typename T >
\bOjb\ w$ const Tp & operator ()( const T & r) const
fhmr*E'J {
-z$0S%2? return t;
.;b>
T }
uKy *N*} } ;
=T)2wcXBB lt4jnV2"a 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
fn OkH 下面就可以修改holder的operator=了
d_uy;-3 *u/|NU&X template < typename T >
wIF
":' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!5j3gr~ {
\z9?rvT: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(J&Xo.<Z- }
mM*yv lrhAO"/1
同时也要修改assignment的operator()
k+[KD >;1 +c a296^ template < typename T2 >
2.D!4+& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/8}+#h)[ 现在代码看起来就很一致了。
_oTT3[7P x\.i`ukx 六. 问题2:链式操作
EcoUpiL%2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K eI:/2 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。
rx>Tc#g 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。
C..2y4bA} 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。
OLNn3
J 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"t:.mA<v fVUBCu template < typename T >
k6'# struct result_1
^-GX&ODa {
uV_)JZW,L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
i*R:WTw# } ;
m->%8{L id+m[']+ 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:
#0g#W lE)rRG+JLW template < typename T >
]HV~xD7\ struct ref
eCIRt/ uA {
P0 ltN typedef T & reference;
_qt;{,t } ;
~f10ZB_k>' template < typename T >
Gv,92ny!| struct ref < T &>
9]@J*A}=l {
f WjS) typedef T & reference;
`qDz=,)WP } ;
P9"D[uz #)A?PO2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ckN(`W,xp CS5jJi"pD3 template < typename T >
{]\uR-a(o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3Ge <G {
HwW[M[qA return l(t) = r(t);
u45h{i-e }
o|qeh<2=x 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。
U.Chf9a- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*OOa)P{^D {0vbC/?] 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
EO/cW<uV' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
RO$@>vL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(
ssH=a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p
(xD/E 最后的布局是:
,eeL5V Add
+%}5{lu_e / \
O\?5#. Divide 5
vQYfoam; / \
_`@Xy!Ye _1 3
A,lw-(.z4Z 似乎一切都解决了?不。
ss`q{ARb
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。
k;fnC+Y$s 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
YY:iPaGO OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
wAYzR$i im\YL< template < typename Right >
a&s"#j assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
QE#-A@c Right & rt) const
( X
'FQ {
x-V' 0-#U> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lv\F+?]a }
jO&f*rxN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E8iadf49 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。
%<=vbL9 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。
9(^X2L&Z 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。
DtF![0w/ 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。
=o{: -EKQF 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?
}`9fZK{. @ 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:
e(n2+S#N TFJ{fLG template < class Action >
oj^5G
]_< class picker : public Action
KSgQ:_u4} {
W-C0YU1 public :
[2QY picker( const Action & act) : Action(act) {}
N
t>HztXd // all the operator overloaded
Jl}!CE@- } ;
|,a%z-l LTYuxZ 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。
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:
4('0f:9z+ GwMUIevO_ template < typename Right >
.}$`+h8WT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Y1yXB).AH8 {
\}u7T[R=` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Owh*KY: }
igRDt{} 9!O+Ryy?\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KF:]4`$ 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。
lk*0c{_L iC\rhHKQ template < typename T > struct picker_maker
kKxL04 {
=p,4=wo{ typedef picker < constant_t < T > > result;
Y uw
E 0 } ;
rY[3_ NG% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hpqHllL {
l${Hgn+ typedef picker < T > result;
1%SJ1oY } ;
[NCXn>Z
+eDN,iv 下面总的结构就有了:
Imh2~rw; functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
}"&n[/8~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
=#.8$oa^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%)<oX9E 至此链式操作完美实现。
OUlxeo/ _o &, P;L)1 g 七. 问题3
(sV]UGrZ 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。
j#LV7@H.e? D y`W5_xSz template < typename T1, typename T2 >
vy{rwZ$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x%IXwP0 {
Eo7 _v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dr,B\.|jC }
D% v:PYf FhY{;-W(T 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:
]Efh(Gb] v|4STR template < typename T1, typename T2 >
nxn[ ~~ struct result_2
?8wwd!)x% {
.*RB~c
t typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
b[{m>Fa+o# } ;
4hsPbUx9 /@9-!cL 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?
.^[fG59 这个差事就留给了holder自己。
Jo7fxWO_g DU/9/ I?~ ]b0zkoD9< template < int Order >
nu469 class holder;
<t?x 'r?@ template <>
w2uRN? class holder < 1 >
;S=62_Un {
@MN}^umx` public :
;uM34^ template < typename T >
,-cpsN struct result_1
J+/}K>2# {
vCy.CN$ typedef T & result;
oglXW8 } ;
]/aRc=Gn template < typename T1, typename T2 >
"fX_gN? struct result_2
vKU]80T {
dp"<KcP_ typedef T1 & result;
[Vrc:%Jk } ;
;-3h ~k template < typename T >
7.7Cluh5, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$?]@_= {
bGGeg%7 return (T & )r;
ql!5m\ }
p/ziFpU template < typename T1, typename T2 >
Ek"YM[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\S=XIf {
|uQn|"U4 return (T1 & )r1;
.;<7424(% }
1zb$5 {,| } ;
zVp[YOS&c jGk7=}nw template <>
^#a#<8Jz class holder < 2 >
VRtbHam {
&%|xc{i public :
i;[h
9=\/ template < typename T >
R7E]*:0} struct result_1
XsAY4WTS {
L"""\5Bn( typedef T & result;
hrJ$%U
} ;
+L`V[; template < typename T1, typename T2 >
B8bvp:Ho| struct result_2
iyA*JCD {
4/*]` typedef T2 & result;
Ep^B,;~ } ;
Kwy1SyU template < typename T >
9>A-$a4R> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u~#%P&3_W {
i:l80 GK return (T & )r;
EHH|4;P6 }
IT8B~I\OY template < typename T1, typename T2 >
P\D[n-& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q;XXgX#l {
keT?,YI return (T2 & )r2;
L\QQjI{ }
3M}AxE u } ;
IL!BPFG w `y1BTe& aj&\CJ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
@;||peU 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1k!D0f3qb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
h=X7,2/< 5T!&r return l(i, j) = r(i, j);
-6uH. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3cmbK 5|yZEwq return ( int & )i;
!Bag}|# return ( int & )j;
ot-(4Y 最后执行i = j;
Ly^E& ,) 可见,参数被正确的选择了。
<$"7~i/X lKf Mp1 @) L=d$"Q qv.[k<~a> 八. 中期总结
IJ hxE 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:
MNkKy(Za 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
cge-'/8w% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$`^H:Djr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DY$yiOH9 PqTYAN&F b OW}" uEBQoP2 Xyb8u})p' K3La9O)> 九. 简化
+nU' ,E 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。
Xfj)gPt} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
G=vN;e_$_b 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
g<M0|eX@~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Sq?,C&LsA +-*/&|^等
;_x2Ymw 2. 返回引用。
4;?1Kb# =,各种复合赋值等
?A|zRj{ 3. 返回固定类型。
<MRC%!. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G?>qd}]y0L 4. 原样返回。
K3Huu!Tr operator,
#]"/{Z 5. 返回解引用的类型。
7}gA0fP9 operator*(单目)
Q?Wr7 6. 返回地址。
,Yo: &>As operator&(单目)
x<8\- 7. 下表访问返回类型。
t9ER;.e operator[]
>Ja0hS{* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ggMUdlU operator<<和operator>>
3)dP7rmZ sc<kiL OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
`$H7KI G 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Xu6jHJ@ x {>S4#^@} template < typename Left >
ldP3n:7FS struct value_return
[qSQ#Qzi2i {
k9cK bf@ template < typename T >
$$42pb. struct result_1
7Ez}k}aR< {
4>l0V< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&/HoSj>HS } ;
;D:=XA% )#C_mB$-# template < typename T1, typename T2 >
S45'j(S= struct result_2
OthG7+eF {
61G|?Aax typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-H4PRCDH } ;
@sN^BX`z } ;
E{<?l 7t "=FIFf anLbl#UV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Q<dba12 *JwFD^<j 下面我们来剥离functor中的operator()
av$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%z=`JhE"Q (yfXMp,x return l(t) op r(t)
]XY0c6
< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4AJ9`1d4 return op l(t)
P>|Ef~j return op l(t1, t2)
v< Ty|(gd return l(t) op
hRk,vB] return l(t1, t2) op
_<XgC\4O| return l(t)[r(t)]
O!/ekU|,r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,b$z!dvhl L+7*NaPY* 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:
%U-Qsy8|D) 单目: return f(l(t), r(t));
$]Jf0_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5|5=Y/ 双目: return f(l(t));
ad9EG#mD# return f(l(t1, t2));
O
3G:0xF 下面就是f的实现,以operator/为例
)x)gHY8; %
^e@`0L struct meta_divide
3<+z46`? {
z[*zuo template < typename T1, typename T2 >
KA?v.s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
G<|:605 {
ssPI$IRg! return t1 / t2;
&h\7^=s. }
QOd!]*W`?m } ;
'g2vX&=$A s_TD4~
$ 这个工作可以让宏来做:
9+t=|
K,6OGsh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C]M7GHe1q template < typename T1, typename T2 > \
&"xQ~05
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
o7J{+V 以后可以直接用
E_]k>bf\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|g+! 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
} +1'{B"I (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。。。)
sx:Hv1d uQWp+}>ZJy `wf|u M 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
Ep<YCSQy$i RU7!U mf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i]dz}= j' class unary_op : public Rettype
IEc>.J|T& {
4aA9\\hfGY Left l;
Jb9F=s+ public :
Fk aXA.JE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v:?o3
S YlrB@mE0n$ template < typename T >
]r!QmWw~V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6A.P6DW {
{79qtq%W{ return FuncType::execute(l(t));
*O5: }
l!/!?^8|f JS PW>W" template < typename T1, typename T2 >
w1cw1xX* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
brfKd]i {
Ms,@t^nk return FuncType::execute(l(t1, t2));
>J>>\Y(p }
"U*5Z:8?9 } ;
YroNpu]s .x>HA^4 %OEq,Tb 同样还可以申明一个binary_op
FZH-q!"^cK Ajg\aof0{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?3Pazc]+| class binary_op : public Rettype
JA< :K0 {
jAZ >mo[ Left l;
1g~y]iQ Right r;
A*R n<{U public :
6Etss!_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<&6u]uKrW bb}?h]a template < typename T >
4QO/ff[ o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$e*B:}x} {
k8
u%$G return FuncType::execute(l(t), r(t));
m9woredS, }
>gnF]< GyuV
% template < typename T1, typename T2 >
LJj=]_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&>g~-s {
N2[jO+6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
F;-90w }
l=xt;c! } ;
XddHP;x d+Ds9(gV qF'~F`6 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
4~*Y];!Q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
><K!~pst} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]Z/R!y?l"G 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。
"9ue76 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@+:4J_N 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。。。
gvGi%gq 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yjFe' 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)
r^Y~mq 下面是修改过的unary_op
Xo8DEr <}]{~y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@C=M
UT-! class unary_op
eG4>d^`c {
rFfy#e Left l;
D'nL ?&xlT+JM public :
K#wK1 Sv 5j`v`[B; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M/} aq z&>|*C.Y template < typename T >
UGCox-W" struct result_1
p1~*;;F
{
6g~+( ({lQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D^|7#b,zcH } ;
G5;V.#"Z[ LN\[Tmd & template < typename T1, typename T2 >
;y OD struct result_2
PtqGX=u {
8 URj1 W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Fg4@On[,i } ;
.it2NS 'in@9XO template < typename T1, typename T2 >
kW+G1| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;_N"Fdl {
:3 y_mf> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$kl$D"*0 }
h R~v @hsbq template < typename T >
JhJLqb@q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LipxAE?O {
9~~UM<66W return OpClass::execute(lt(t));
np=kTJ }
`iQqhx wVE:X3Ei } ;
o:9$UV[ B2(,~^39 b2s~%}T 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
s7"i.A 好啦,现在才真正完美了。
Z/7dg-$?'0 现在在picker里面就可以这么添加了:
]u0Jd#@ a_{6Qdl template < typename Right >
1eD.:_t4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:<%vE !$ {
@)b^^Fp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;(S|cm'>} }
[e1L{ _*l
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。
HY*\ k# V7@
{D bE4HDq34 AerFgQiS 0D~=SekQ9 十. bind
ZF'HM@cfo 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。
3Oiy)f@{TF 先来分析一下一段例子
11{y}J c&m9)r~zP Jn#K0(FQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
`pm>' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2yxi= XWZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
VDpxk$a 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
DEtf(lW_ 我们来写个简单的。
{cR3.%wX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B6%&gXr\ 对于函数对象类的版本:
!=[>r'+3 /< QSe template < typename Func >
bjzx!OCpV struct functor_trait
Bm}iU~(Z` {
nh0&'hA typedef typename Func::result_type result_type;
agT7=hX]. } ;
j3 P$@< 对于无参数函数的版本:
eM }W6vIn 8[R1A template < typename Ret >
J3IRP/*z struct functor_trait < Ret ( * )() >
!Rqx2Q {
gQ+9xT d typedef Ret result_type;
]nc2/S% } ;
._,trb>o 对于单参数函数的版本:
50Ad,mn< FWY[=S template < typename Ret, typename V1 >
JJ-i_5\q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
km4g}~N</ {
9I kUZW typedef Ret result_type;
jCQho-1QN } ;
K(3&27sGN 对于双参数函数的版本:
P^zy; Qs7 A{(T'/~" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
41}/w3Z4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8Zw]f-5x\ {
;"@ :}_t typedef Ret result_type;
!FP"M+ } ;
xiCN
qk3 等等。。。
PpFsp( )x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!
Rvn'|! X" \}sl5 template < typename Func >
<\ETPL,< struct func_return
1Z 6SI>p {
Nb1J ~v template < typename T >
oyW00]ka struct result_1
&^+3errO {
u`6/I#q` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i6 L } ;
2-s 7cXs OZT^\Ky_l template < typename T1, typename T2 >
S&01SX6 struct result_2
`Cg ^in\ {
85hQk+Bu4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0x71%=4H^x } ;
y||@?Y } ;
"5|\X<f lsFfb'> )&z4_l8`= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Pi){ h~B> <jFSj=cIL template < typename Func, typename aPicker >
k*Pz&8| class binder_1
@h(!<Ux_ {
w[sR7T9* Func fn;
[Xh\mDU. aPicker pk;
pYh!]0n public :
$T/#1w P = t-fYV template < typename T >
Qc3?}os2 struct result_1
)E~_rDTl {
QkE,T0,/?h typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ut_mrb+W } ;
!.X_/$c @'gl~J7 template < typename T1, typename T2 >
:t5uDKZ_j) struct result_2
7}o6_i {
:l`i4kx typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I.9o`Q[8& } ;
h!Y?SO.b Fx5ZwT
t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bg1un@%!l $m8leuo) template < typename T >
PY-+ Bf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1LyT7h {
@'HT;Q!\Vd return fn(pk(t));
)UP8#|$#T }
)-q\aX$]) template < typename T1, typename T2 >
c _mq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iokPmV {
HtUG#sc&`{ return fn(pk(t1, t2));
,ey0:.!; }
ls]H6z*q } ;
C$K+=jT G
*@@K B-dlm8gX
一目了然不是么?
?[|hGR2L 最后实现bind
!&JiNn(' }!=U^A) 97 S? ;T template < typename Func, typename aPicker >
'=@r7g.2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
H+R7X71{ {
yZ~b+=UM return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x
^[F]YU }
4oN${7k0 "Y(^F
bs 2个以上参数的bind可以同理实现。
ALAL( f` 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。
6g|#ho1Bbs pw;r 25 十一. phoenix
f8#*mQ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$`v+4] :ol6%Z's for_each(v.begin(), v.end(),
)Oe`s(O@[I (
N33AcV!*8 do_
6? !I [
.HCaXFW cout << _1 << " , "
R=Ymo.zs6 ]
obYn&\6 .while_( -- _1),
KK$ a;/ cout << var( " \n " )
[
t$AavU. )
4(8<w cL );
FW5}oD(H yp?w3|`4; 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=1/q)b,p) 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
v~aLTI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0#
l#,Y6#I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|i u2&p > k#?|yP: P{Lg{I_w.B template < typename Cond, typename Actor >
SXh?U,5u class do_while
%Gu][_.L {
wn1,
EhHt Cond cd;
*(p7NYf1 Actor act;
}+_9"YQ: public :
{( dP template < typename T >
hMWo\qM struct result_1
?DRR+n _ {
X?R
|x[ typedef int result_type;
:t%)5:@A } ;
dEG ]riO Fn> <q: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:~i+tD i3d y template < typename T >
LGfmUb-{] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jJc07r'] {
F: ,#? do
ZqFUPHc {
?lyltAxs' act(t);
8J):\jAZ6 }
*V -ds8AQ while (cd(t));
`$M
etQ return 0 ;
mV%h[~- }
]Ly8s#<g]N } ;
D Kq-C% ? osfL %b9fW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=oPng=: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
q#|r 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。
+NT:<(;|i5 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。
fQ1 0O(`g, 下面就是产生这个functor的类:
j<@fT
ewZ W.p66IQwL& U&s(1~e\ template < typename Actor >
_)q4I(s* class do_while_actor
99EX8 {
Z>&K&ttJ Actor act;
97(n\Wt2 public :
W%WC(/hor do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
fSr`>UpxC ^^eV4Y5`+ template < typename Cond >
jQkUNPHu picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/xJY7yF } ;
Uqr{,-]5v Q<C@KBiVE VT
Vm7l 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9GaL0OWo 最后,是那个do_
{n6\g]p3 mgxz1d {RH*8?7 class do_while_invoker
' Nw6.5 {
@EYK(QS- public :
^ISQ{M#_ template < typename Actor >
_Po#ZGm~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!bieo'c {
8| Sba<d return do_while_actor < Actor > (act);
ZRUh/<\[ }
M",];h(I6( } do_;
1-/4Y5?} Y6+k9$h 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N:d
D*[QZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
PJ}[D.elO 最后来说说怎么处理break和continue
\k4M{h6 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。
tfsh!)u? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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