一. 什么是Lambda
dBSbu=^$ ) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kH'p\9= 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,
pY@Y?Jj *z'8j !Uh2}ic <a4TO8 class filler
As~(7?]r {
w~z[wm Okp public :
k|xtrW`qo; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y34/+Fi } ;
G O{.9_2 (a@?s$LG W+Xz$j/u 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:
`:eU. -&|:0#@P #sTEQjJ,J 5c5oSy+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pd3,pQ Z&Y=`GOI $<nCXVqL, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.Da'pOe R x7X_A} V8WFQdXc oRM)%N# 二. 战前分析
Yw'NX5#)g 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
*4S-z&,.c 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
qnM|w~G -`+<{NHv\ BecPT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*>NX%by) /* --------------------------------------------- */
PRkSQ4 vector < int *> vp( 10 );
P?LlJ5hn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%ft &Q /* --------------------------------------------- */
iCj2"T4TN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r@U3sO#N /* --------------------------------------------- */
Bj Wr5SJ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,1oQ cC /* --------------------------------------------- */
8j5<6Cv_
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/ASaB /* --------------------------------------------- */
v>Lm;q( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qJPT%r YO+{,$ c$:1:B9\ 0nJE/JZ 看了之后,我们可以思考一些问题:
N~^yL <O 1._1, _2是什么?
^Hrn ] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
6"/WZmOp 2._1 = 1是在做什么?
KS}hU~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
^/U27B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ke_[ `'I{U5;e ]:(W_qEA 三. 动工
dY7'OAUyVl 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)+P]Vf\jH jN31hDg<z Z[Qza13lo rH8@69,B template < typename T >
'3 33Ctxy class assignment
1x)ZB~L {
;G |i^ T value;
^n1%OzGK# public :
0AK,&nbF assignment( const T & v) : value(v) {}
q:\g^_!OGA template < typename T2 >
{q%Sx*k9[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\1"'E@+ } ;
/E;y,o75 ~y HU^5D DdQ;Q5| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^y!;xc$(Qs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(*p ,T +Hvc_Av'' 7 c|bc6? T9W`?A class holder
rxnFrx {
fKH7xu!V4+ public :
\Ig68dFf% template < typename T >
#:jb*d? assignment < T > operator = ( const T & t) const
{\H/y c|@ {
54lu2gD' return assignment < T > (t);
XfPFo6 }
7?j;7.i
s( } ;
d^03"t0O] ncu`vYI. N;Dp~(1
J1 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:
Jn:ZYqc dZ#&YG)?e static holder _1;
{S/yL[S. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KWAb-yB 7ELMd{CD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{]_uMg#! 而不用手动写一个函数对象。
[^CV>RuO [.se|]t7X N`iwC! PZxAH9 S? 四. 问题分析
:Z`:nq.a 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。
-fhN"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。
L`f^y;Y. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5oEV-6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
o#) {1<0vg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}En !+>v[(OzM 五. 问题1:一致性
qm/Q65>E 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?|
:NJ_n6E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pl@O
N"=[ NBl+_/2'w struct holder
)?+$x[f!* {
1b=lpw1} //
oSiMpQu08 template < typename T >
|4$M]M f0 T & operator ()( const T & r) const
E_Z{6&r {
`&\Q +W return (T & )r;
X%z }VA }
+$4(zPs@ } ;
L,y6^J! Z^ }mp@j> 这样的话assignment也必须相应改动:
!cKz7?w B9p?8.[ template < typename Left, typename Right >
rpeJkG@+ class assignment
7Q\|=$2 {
u\&b4=nL Left l;
8!.ojdyn Right r;
+]=e;LN $0 public :
EY*(Bw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fYKO J5f template < typename T2 >
`:N# 'i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.MO\uh0N } ;
B8E'ddUw 4iSa7YqhBT 同时,holder的operator=也需要改动:
!9 fz(9 3?Y 2L template < typename T >
Ol4+_n8xj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>S$Z {
ss;R8:5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
xsWur(> ] }
\*=7#Vd 'SQG>F Uy 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。
(sVi\R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nUkaz*4qU f~ }H return l(rhs) = r;
!i=nSqW 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。
[M+f-kl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J2uZmEt N0#JOu}~ template < typename Tp >
[+qCs7' class constant_t
v[Kxja; {
zYl#4O`=c const Tp t;
C8F 7bG8c public :
}fp-5
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cwGbSW$t template < typename T >
t&?im< const Tp & operator ()( const T & r) const
}9nDo*A"} {
9"g6C< return t;
R8.CC1Ix }
$-[CG7VgX% } ;
1S@vGq} Tw + 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`xrmT t
X 下面就可以修改holder的operator=了
5d Z |! 1sYEZO; template < typename T >
odIZo|dv assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
42]pYm(jk3 {
?-1r$31p return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&=4(l|wcg }
LM2TZ RT%pDym\ 同时也要修改assignment的operator()
;sHN/eF >>[G1 template < typename T2 >
qKJSj
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y!;|ld 现在代码看起来就很一致了。
}NsUnbxT =J1rlnaaEL 六. 问题2:链式操作
#-h\. #s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
c'*a{CV4P 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Rp$}YN 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。
EI\9_}@, 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。
Qt|c1@J 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`5H$IP1XhA `"%T=w template < typename T >
;E'"Ks[GH struct result_1
4lZ$;:Jg {
9{:O{nl typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eI@
q|"U } ;
$8a(veXd *b];|n{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
2B,] -Mu) dx;k`r$w template < typename T >
;'-olW~ struct ref
D-,L&R!` {
OQ9x*TmK typedef T & reference;
n-DVT;y } ;
: }`-B0 template < typename T >
%Q!`NCe+[ struct ref < T &>
x\QY@9 {
wY"Q o7 typedef T & reference;
|{,KRO0P } ;
^FnfJ: x]z2Z* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@BNEiOAZ# ;[a|9TPR template < typename T >
F]9nB3:W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x"~~l {
&N;-J2M return l(t) = r(t);
] Eh}L }
><=gV~7lx 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。
1
E22R 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
eAqz3#_My @u1zB: 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
v(pmIb{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]^6c8sgnR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o-o'z'9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
O iFS}p
最后的布局是:
=~+DUMBT Add
Zy_V9j[n / \
}6 K^`! Divide 5
~@kU3ZGJZ / \
pAk/Qxl3eo _1 3
D\e8,,H 似乎一切都解决了?不。
iPrLwheb 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。
N:9>dpP}O 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。
#]'rz,E< 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:
san,|yrMn r#6_]ep}<' template < typename Right >
]~\sA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y9KB< yh/ Right & rt) const
l9M0cZ, {
<r3J0)r} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JCW\ *R }
<EST?.@~+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Zy09L}5 9P XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
r/*=%~* 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。
oP4GEr 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。
rLX4jT^
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。
YTw#JOO 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?
B^^r\L9 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:
P bQk<"J1 WAn'kA template < class Action >
9+keX{/c class picker : public Action
v
36%Pj` {
(L`j0kPN public :
;m2<eS`o' picker( const Action & act) : Action(act) {}
CSCN['x // all the operator overloaded
n>'Kp T9| } ;
<G*nDFWf RW P<B0) 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。
X_v[MW 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:
`g,8- G-T0f template < typename Right >
6eokCc"o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5K?}}Frrt` {
C2{lf^9:& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D0N9Ksq }
pn*3\ Q#EP| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BAO| )~1Pd 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。
J sEa23 72veLB template < typename T > struct picker_maker
5 B=^v#m {
F!.E5<&7= typedef picker < constant_t < T > > result;
wYlf^~#" } ;
J6jwBo2m template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m5Tr-w$QY {
"5A&_E }3
typedef picker < T > result;
PH{_,X } ;
[ib P%xb t5lO'Ll*Q] 下面总的结构就有了:
b9XW9O`B functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
(os$B 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。
zuJtpMn picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
OnWx#84 至此链式操作完美实现。
w4LScvBg >*wtbkU *]i!fzI'] 七. 问题3
5 Qoew9rA 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。
b2@VxdFN NuU9~gSQ template < typename T1, typename T2 >
DvM5 k ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
98.>e {
21(p|`X return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sFBneBub }
&[hLzlrg vp(;W,ba:| 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:
=LTmr1? *kIc9} template < typename T1, typename T2 >
+,2Jzl'- struct result_2
$TI5vhQ {
RQFI'@Ks typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+<prgP`v } ;
>s` J5I! eX_D/25 $ 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?
P+)DsZ0ig 这个差事就留给了holder自己。
s#uJ
;G ykrr2x ujJI
1I template < int Order >
4ikd M/ class holder;
_f6HAGDN template <>
?3O9eZY@ class holder < 1 >
eznypY= {
YSaJeU>@ public :
D/=5tOy template < typename T >
{vo +gRYYv struct result_1
+x1eJug4 {
Tz9`uW~Mf typedef T & result;
A_;8IlW } ;
HV/c c" template < typename T1, typename T2 >
'<0J@^vZ struct result_2
I=;+n- {
lHZU iB typedef T1 & result;
}^(}HBT } ;
,j 5&6X=1M template < typename T >
l$hJE;n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S1U@UC {
zm,@]!wI return (T & )r;
"k Te2iS }
D3c2^r$Z template < typename T1, typename T2 >
f7I{WfZ\P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~y$ !48o {
!`mZ0c+ return (T1 & )r1;
F]mgmYD% }
#oJ5k8Wy } ;
;}z\i u0`%+:]0 template <>
]qB:PtX class holder < 2 >
*GUAO){' {
Yhp]x public :
bZx!0>h template < typename T >
M _LXg% struct result_1
CU7F5@+ {
^2wLxXO6 typedef T & result;
VxzkQ}o } ;
6'W [{gzl template < typename T1, typename T2 >
+ki{H}G21 struct result_2
,&4qgp{) {
i55x`>]&sb typedef T2 & result;
[&*6_q"V } ;
Ix|~f1*% template < typename T >
'$ef+@y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qOaQxRYm%Y {
0 'Vg6E]/ return (T & )r;
s`Cy
a` }
"G:<7oTa template < typename T1, typename T2 >
%{;Qls%[t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7E!7"2e
a {
|;A/|F0-e return (T2 & )r2;
VzJ5.mRQ }
U4G}DCU } ;
al+ #y)+ i!~'M;S ""svDfy$ 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> >。
iE.-FZc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M/z}p 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8z5# ]u; $0^P0RAH return l(i, j) = r(i, j);
{7MjP+\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!,Zp? g) ^h&I H| return ( int & )i;
C>Is1i^9 return ( int & )j;
%c)[
kAU! 最后执行i = j;
saD-D2oj 可见,参数被正确的选择了。
pb0E@C/R 1|8<H~& vKoP|z=m -A-tuyIsh" 79=45' 8 八. 中期总结
Z2"?&pKV 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:
hO[3 Z^X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
US{3pkr;I] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+%\oO/4Fs 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8j1ekv [\R>Xcu> vVT?h -6sW6;Q 2u?zO7W)-L bAr` E 九. 简化
D5?phyC[Z 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。
:c8n[+5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wNE$6 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y\2|x*KwvF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A-CUv[pM +-*/&|^等
8[ry|J 2. 返回引用。
TCvSc\Q[:1 =,各种复合赋值等
X5
ITF)& 3. 返回固定类型。
^/Sh=4=G 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
CVXytS?@x 4. 原样返回。
`Pc3?~>0HH operator,
R.s|j= 5. 返回解引用的类型。
`P@- %T operator*(单目)
%]p6Kn/> 6. 返回地址。
c<+;4z operator&(单目)
hY<{t.ws 7. 下表访问返回类型。
2=ztKfsBhE operator[]
8RwX= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+\# Fd operator<<和operator>>
BKU'`5` ~YCuO0t OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
#fhEc;t 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^%y`u1ab mCKk*5ws5" template < typename Left >
H;WY!X$x struct value_return
8Z85D {
=neL}Fav56 template < typename T >
GJ'spgz struct result_1
zGc(Ef5`M6 {
Kud'pZ{P typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p2x [p } ;
VF0dE TJ6#P<M template < typename T1, typename T2 >
59Sw+iZj struct result_2
NHX>2-b {
\Btk;ivg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
u~Tg&0V30 } ;
9h(IUD{8 } ;
#f'DEo<b Y@ F b~7drf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
h7qBp300 MEwdw3 下面我们来剥离functor中的operator()
!F!3Q4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&S74mV ZI ?W5ISdg return l(t) op r(t)
6ew "fCrH! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4}KU>9YRA return op l(t)
n"aCt%v return op l(t1, t2)
j
nwQV return l(t) op
<M[U#Q~?~e return l(t1, t2) op
$M"0BZQ?y! return l(t)[r(t)]
:XT?jdg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L&Qi@D0P 6!EYrX}rI[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
G5]1s 单目: return f(l(t), r(t));
9-jO,l return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
KO]N%]:&~ 双目: return f(l(t));
w\|Ei( return f(l(t1, t2));
\Rk$t7ZH 下面就是f的实现,以operator/为例
p*;Qz "EftN5?/ struct meta_divide
:h";c" {
<R1X\s. template < typename T1, typename T2 >
`hB1b["( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k ~6-cx {
rPq<Xb\ return t1 / t2;
#w3ru6*W }
VTe.M[: } ;
:X ., nJ3vi}` 这个工作可以让宏来做:
OKwOugi0 0|)19LR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}WP-W template < typename T1, typename T2 > \
|LYKc.xo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
|9NIGg'n 以后可以直接用
9Yw]Y5l DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
WO%h"'iJ 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
M/jb}*xDR (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。。。)
=L0fZf fU*C/ d3 zsTbdF 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
&^ I+s^\= 9F_6}.O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+?N}Y {Y& class unary_op : public Rettype
^GXEJU7U {
Qd8b-hg Left l;
1
ycc5=. public :
Z}cIA87U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"xwM+ AC .`L gYW template < typename T >
q=Xg*PM, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A1JzW)B {
_dmL}t- return FuncType::execute(l(t));
sj9D }
Ob&W_D^=N y' tRANxQ template < typename T1, typename T2 >
LC'F<MpM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\K`jCsT {
-ID!pT vW return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q&+c.S }
M4<+%EV} } ;
kr_oUXiX I($,9|9F yU`:IMz 同样还可以申明一个binary_op
\C\gn]Z 8Uj: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cgNt_8qC class binary_op : public Rettype
~ v1W {
`Wf5 Left l;
_.f@Y`4d Right r;
Q#rt<S1zW public :
.98.G4J> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ul}'{|4 q,,j',8kq/ template < typename T >
(UW6F4:$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(
Yi=v'd {
^]rxhpS return FuncType::execute(l(t), r(t));
_bQL[eXd }
utd:&q|} w4OW4J# template < typename T1, typename T2 >
$HRed|*.C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)q(:eoLDm {
(@?eLJlT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U?6yke }
^uBwj}6 } ;
(n=Aa; +v1-.z @W [{2d 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
i_YW;x 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
97x%2.\: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
s-5wbi.C 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
RO(iHR3cA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:1BM=_WwI 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Zi3T~:0p: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Sf5]=F-w 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<UAP~RH{ 下面是修改过的unary_op
QE6El'S |B|@GF?: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
pU DO7Q] class unary_op
r9;` {
UG=I~{L Left l;
#L1>dHhat FAd``9kRT public :
zn[QvY '8Qw:f h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!Ud:?U >e_%M50 template < typename T >
q4k`)?k9 struct result_1
)[ w&C_>] {
\Jf9npz3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x,-S1[#X; } ;
??+:vai2 x.G"D( template < typename T1, typename T2 >
u
!.DnKu struct result_2
ULTNhq
R*n {
/.2u.G typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e7's)C>/' } ;
eRVY.E< |=,83,a template < typename T1, typename T2 >
#jgqkMOd,j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4[(?L{ {
_]EyEa return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Xvq^1Y? }
Q4CJ]J` R%W@~o\p] template < typename T >
1(#RN9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x~Pvh+O {
6mAB(X^+ return OpClass::execute(lt(t));
9^p32G }
@jKDj]\ ,N0uR@GN } ;
>Pyc[_j @bY?$fj_u c G*(C 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
O*ImLR)i+s 好啦,现在才真正完美了。
1 M=
现在在picker里面就可以这么添加了:
iW;}%$lVX dWjx"7^ template < typename Right >
"kU>~~y, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~r PYJ {
lJlZHO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&h\CS8nT% }
Vl4Z_viNH 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。
!+=Zjm4L |a>}9:g,=* $(XgKq&xWZ db^aL8 {GK(fBE 十. bind
yqYhe-" 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
8Kk3_ y 先来分析一下一段例子
*3P3M}3~\ HIsB| @kz!{g]Sn int foo( int x, int y) { return x - y;}
A1=_nt)5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=hPG_4# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5^b i
7J 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
b h*^{ 我们来写个简单的。
PqVW'FYe 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<_>.!9q 对于函数对象类的版本:
wLpkUa U>in2u9 template < typename Func >
k06xz#pL struct functor_trait
#n=A)#'my {
[f=.!\0\ typedef typename Func::result_type result_type;
MSK'2+1T@g } ;
})KJ60B 对于无参数函数的版本:
nW~$
(Qnd di--:h/ template < typename Ret >
W _J&M4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
)
b/n)%6 {
ENO? ; typedef Ret result_type;
b~jIv:9T } ;
wKGogf[(% 对于单参数函数的版本:
6NzBpur 2H eN2dy-0 template < typename Ret, typename V1 >
GKiq0*/M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Zd8drT'@# {
-%>8.#~G typedef Ret result_type;
sr;:Dvx~ } ;
{K<uM'ww> 对于双参数函数的版本:
{>wI8 m"<4\;GK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Hw\([j* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
tCX9:2c {
w2 /* `YO typedef Ret result_type;
;CA ?eI } ;
3R'.}^RN 等等。。。
jY rym- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ud yAP> TH<fbd template < typename Func >
d [)_sa struct func_return
qC\]"Z`m {
n"mJEkHE template < typename T >
dhZZb struct result_1
}iD$4\ L {
GhtbQM1[H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K?9WY]Ot } ;
XpR.rq$] 3b+7^0frY# template < typename T1, typename T2 >
]}p2Tp;1 struct result_2
RV(
w%g {
%I_&Ehu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"fRlEO[9 } ;
cT_uJbP+ } ;
TP~(
r *C5:#A0 1a5?)D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
U&,r4>V@h> 6
M*b 6 template < typename Func, typename aPicker >
>sn" class binder_1
?68$3; {
wDB)&b Func fn;
|~ z8< aPicker pk;
+xn&K"]:3 public :
\nC5 ,Rz uFGv%W template < typename T >
W"W@WG9X0 struct result_1
g4zT(,ZY {
cC b>zI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;>inT7?3| } ;
xR0~S
3caI ARmu{cL template < typename T1, typename T2 >
BXT80a\ struct result_2
RcY6V_Qx {
se~ *<5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$|>6z_3% } ;
ny278tr Q7 nwY2BIB binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
NnJ>0|74g enPzy:C template < typename T >
Coga-: 2vu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1f+*Tmc5]Q {
"B3iX@C return fn(pk(t));
eA~J4k_ }
K{,
W_^ template < typename T1, typename T2 >
^fA3<| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;~}-AI- {
}9MW!Ss return fn(pk(t1, t2));
Z|]l"W*w }
X4Pm)N` } ;
C*"Rd !JT<(I2 gUksO!7^1 一目了然不是么?
d [\>'> 最后实现bind
1joc<EI |M[v493\ @).WIs template < typename Func, typename aPicker >
lH6Cd/a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ph Wc8[Q {
:GN)7|: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
],BJ}~v,X }
Xulh.:N} vS~AxeW/7R 2个以上参数的bind可以同理实现。
F7k4C2r 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
C\;;9
fMWXo)rzj 十一. phoenix
(1j(*
?2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2N6Pa(6 [{6&.v for_each(v.begin(), v.end(),
vG'vgUo (
pKOT Qf do_
H j>L>6> [
d_4n0Kh0 cout << _1 << " , "
qg_>`Bv"a ]
rg#qSrHp .while_( -- _1),
8r7/IGFg cout << var( " \n " )
|u?k-,uI9 )
Y}V)4j );
!mw{T D +~R.7NE% 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
wZ
(uq?3S` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
H;7O\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:vn0|7W4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
UQC'(>.} dg!1wD *>}McvtTw template < typename Cond, typename Actor >
J
,Qy`Y
B class do_while
/t%"Dh8x {
/u"
cl2| Cond cd;
S*~Na]nS0 Actor act;
]1/W8z% public :
?RrC~7~ template < typename T >
5n|MA struct result_1
:Olj {
hq|jC typedef int result_type;
j8D$/ } ;
@F""wKnV puf;"c6e' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)_x8?:lv 30gZ_8C>} template < typename T >
C%x(`S^/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a=}">=]7 {
x| ~D(zo do
N7j]yvE {
FM@W>+ act(t);
;-<<1Jz/2 }
K'{ wncumQ while (cd(t));
MJ*oeI!.= return 0 ;
n@yd{Rc }
9M-NItFos } ;
,M+h9_&0? S7\|/h:4 nU">> 1!U 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d-A%ZAkE] 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。
AW{/k'%xw 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。
1*x5/b 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。
@BB,i / 下面就是产生这个functor的类:
CwCo"%E8} Bv
|jo&0n
K|Ij71 template < typename Actor >
6):sO/es class do_while_actor
3'gd'`Hn/ {
g-T X;( Actor act;
];wohW% public :
FZ}C;yUPD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
w
oY)G7% ZT3jxwe template < typename Cond >
U_zpLpm^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
' /@!"IXz } ;
*YEIG#` %]P@G^Bv h} b^o* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6|(7G64{ 最后,是那个do_
_UbR8
onS{ `5~o=g class do_while_invoker
OU
Yb- {
>P]I&S-. public :
H$($l<G9C template < typename Actor >
.q;RNCUt do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
XN 0RT>@ {
802]M return do_while_actor < Actor > (act);
=f{Z~`3 }
N;Gf,pE } do_;
[/2@=Uh- 0,i+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-7A!2mRiz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A`r$fCt1Vi 最后来说说怎么处理break和continue
E%v[7 ST 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。
sO f)/19 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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