一. 什么是Lambda
fD!O
aK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
X1+Wb9P 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,
bNqjjg `+<5QtD pdE=9l' kJ~^
}o class filler
MOj 0"x) {
Gm*i='f!? public :
sI~{it# void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
HMBxj($eR } ;
r+) A)a, 13B[mp4 iKDGYM 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Q
i? 7Npz
{C{I 39u!j|VH #fa~^]EM] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gP<l QtRKmry{ TIS}'c'C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w{0UA6 + ;VvqKyUh7` #j@Su )+ /9[nogP 二. 战前分析
eX}uZR 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
VDscZt)y8 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
C[~b6UP ^oA^z1>3 Ij#?r2Z% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lT*Hj. /* --------------------------------------------- */
'*22j ] vector < int *> vp( 10 );
rQ/S|gG transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S9mj/GpL3 /* --------------------------------------------- */
e\/Lcng sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6tP^_9njy /* --------------------------------------------- */
iA=9Lel int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Nn%{Ka /* --------------------------------------------- */
Jln dypE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+`\C_i- /* --------------------------------------------- */
8on2BC2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
p7|~x@q+ :U?Kwv8 s Q~uj:A]n< G:f]z;Xdp 看了之后,我们可以思考一些问题:
H]YPMG< 1._1, _2是什么?
]{dg"J 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"Sl";. 2._1 = 1是在做什么?
3 bGpK9M~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2c}>}A 4 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
MA"DP7e?v M7En%sBp 7Sr7a{ 三. 动工
w${=]h*2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Cvq2UNz(R "M2HiV AOeptv^k3} 9QZ;F4 r template < typename T >
!x|Ok'izDL class assignment
*y7^4I-J {
h@l5MH=|% T value;
]Y:|%rvVH public :
/)6<`S( assignment( const T & v) : value(v) {}
3%'$AM}+s template < typename T2 >
)j!22tlL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NfKi,^O } ;
r\a9<nZ{ wn5CaP(]8 ->:G+< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2{g~6U. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vxK}f*d =3Y?U*d FjVC&+c D@&0 P& class holder
'Aai.PE: {
t<x0?vfD public :
K@`F*^A}V template < typename T >
|5`z;u7V assignment < T > operator = ( const T & t) const
b?qtTce {
<SOC return assignment < T > (t);
7>v1w:cC] }
-bduB@#2d } ;
r6QNs1f~. #%Uk}5;- !3}vl
Y1 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
O0c#-K.f 3\G&fb|?}R static holder _1;
V#=o< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&.;t dT7 A)&OR]0[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[{-
Oy#T< 而不用手动写一个函数对象。
}n oI2.-# UVA|(: x-mRPH u-yQP@^H 四. 问题分析
%jim] ]<S[ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Fz~-m# Ts 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
R"VmN2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H5{d;L1[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
SX$v&L< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c{7!:hi`x %5NfF65' 五. 问题1:一致性
{w1sv=$+ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
j[v<xo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>y
&9!G k7W7S`H
struct holder
X~G!{TT_x6 {
&%$r3ePwc //
2mWW0txil template < typename T >
`)/G5 fB T & operator ()( const T & r) const
wZ5+ H%x {
|#Z:v1]" return (T & )r;
'/J}T -,Z }
a$l } ;
%70sS].@ )E'iC 这样的话assignment也必须相应改动:
g,@0 ;uVq +x\b- ' template < typename Left, typename Right >
Re0ma%~LP class assignment
E?m(&O
j {
~8o's` Left l;
jqhd<w Right r;
Nl"< $/ public :
F\yxXOI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"}Of f template < typename T2 >
CD;C z*c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
KW]/u } ;
4#{i dd@qk`Zl&A 同时,holder的operator=也需要改动:
!U/iY%NE ]g2Y/\)a template < typename T >
]'3e#Cqeh assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
E9!u|&$S {
J]^)vxm3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ph'*s{ }
~q 0)+' =X'i^Q 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
y2bL!Y<s9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!ZPaU11 a$y=+4L return l(rhs) = r;
: " 9F.U 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。
llXyM */ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s_}T-%\ , |,DXw template < typename Tp >
uW3`gwwlU class constant_t
3Sv<Viuo {
&'uFy0d, const Tp t;
Pwn"!pk public :
5*l~7R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(,#Rj$W template < typename T >
vr+O)/P}) const Tp & operator ()( const T & r) const
eZ#nZB {
BWamF{\d1a return t;
O]o `!c }
B{^o}:e } ;
HS =qK l8/ tR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2 |
$ 下面就可以修改holder的operator=了
mf^=tZ B`3RyM"J @ template < typename T >
:Y`cgi0vkd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
![YLY&}s {
fOs"\Y4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?4GI19j }
"E =\Vz lS&$86Jo( 同时也要修改assignment的operator()
'yu M=Pb :_E
q(r template < typename T2 >
484lB}H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
mojD 现在代码看起来就很一致了。
>DeG//rv P$?3\`U; 六. 问题2:链式操作
20h|e+3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(=cR;\s< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+`O8cHx 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。
:oh(M|;/2 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。
u4*7n-( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l3dGe' bU9B2'%E template < typename T >
;gfY_MXnF struct result_1
JDrh-6Zgj {
RLBjl%Q> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
PYX]ld.E } ;
WX$mAQDV 28J
;9 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:
4)./d2/E x;ym_UZ6e template < typename T >
\' (_r struct ref
{Bk9]:'$5 {
y1z<{'2x typedef T & reference;
Cg[]y1Ne } ;
*vqlY[2Ax template < typename T >
`oQ)qa_ struct ref < T &>
V~ph1Boz2 {
}GX[N\$N typedef T & reference;
SA@MJ>Z } ;
02OL-bv}HS x-O9|%aRJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:a3 +f5 `\LhEnIwu template < typename T >
<;}jf*A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a'=C/ s+ {
^{\gD23 return l(t) = r(t);
7DaMuh~< }
tr3Rn :0] 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#hvLv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D5x }V QB p`r#{I{ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
v).V&": _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
aVsA5t\zi _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ip6$Z3[) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8 Yfg@"Tn 最后的布局是:
A;VjMfoB Add
&Ohm]g8{2 / \
$@k[Xh Divide 5
+mP&B<=H) / \
mv9k_7< _1 3
YYfX@`\
似乎一切都解决了?不。
S0?4}7`A 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Vp{e1xpY 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Khd" OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
(`h$+p^-y *{/
ww9fT template < typename Right >
v_-S#( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wBlfQ
w-N Right & rt) const
{*WJ"9ujp] {
\z>Re$: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q0|u vt" }
GCSR)i| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
LDDeZY"xd XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
) wkh 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
X :2%U 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
"[(&$I 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。
py#` 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?
nd)Z0%xo 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:
h!# (. P wcGI2aflD template < class Action >
#D8Z~U,- class picker : public Action
E#3KWp#M {
90JD`Nz public :
l!VPk"s picker( const Action & act) : Action(act) {}
g%()8QxE1 // all the operator overloaded
l(X8 cHAi } ;
BxR%\ Nu!(7 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。
C'8v\C9Ag 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:
Da_8Q(XFe 2uonT,W template < typename Right >
:B(F?9qK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o+(>/Ou {
~x<nz/^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&' ,A2iG }
m8KJ~02l# A)9[.fhx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*Z0 Y:" 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。
6{h+(|.( CNwYQe-i template < typename T > struct picker_maker
'u@_4wWp {
5Z2E))UU typedef picker < constant_t < T > > result;
Jh1Q)05 } ;
Ki#({~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Hg8n`a;R {
hjCFN1 #Sa typedef picker < T > result;
zh5'oE&[yC } ;
GdZ_ z@!z Q Vp 下面总的结构就有了:
m)G=4kK52- 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。
QmQsNcF~z 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。
OO%<~H picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
f:$LVpXS- 至此链式操作完美实现。
,(aOTFQS _@es9 K:}~8 P>^ 七. 问题3
^/;W;C{4 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
HI}$Z=C BR8W8nRb template < typename T1, typename T2 >
mNcoR^(VN ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cSdkhRAn {
CPRv"T;? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4%l
@ }
vCC}IDd rEI]{?eoF 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:
YG2rJY+* L #'N template < typename T1, typename T2 >
`c
3IS5 struct result_2
8o' a {
EJqzh
i5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r()%s3$q } ;
|||uTfrJ ]W,K}~! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
>z0~!!YZ 这个差事就留给了holder自己。
/<Nb/#8 m5KB #\ ~50b$];y template < int Order >
&{ B-a class holder;
oZvQ/|:p! template <>
eF5?4?? class holder < 1 >
cv fh:~L {
"BB#[@ public :
<pd6,l\ template < typename T >
5j(3pV`_ struct result_1
y w"Tw {
qX'w}nJ}H} typedef T & result;
xl5n(~g)p } ;
aQax85 template < typename T1, typename T2 >
7 mulNq struct result_2
S@suPkQ<> {
S312h'K
j typedef T1 & result;
,#^<0u+zrF } ;
a/@<KnT template < typename T >
Sz0M8fYT] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[BS3y`c {
y^; =+Z return (T & )r;
(]'Q!MjGa }
]+\@_1<ZI template < typename T1, typename T2 >
OCy\aCp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dZ!Wj7K) {
`!MyOI`qS return (T1 & )r1;
Peha{]U }
U_a)g
X } ;
8kZ~ fn|l9k~ <O template <>
j=v 1:E class holder < 2 >
.8is!TT {
O[RmQ8ll public :
_] E ~ci} template < typename T >
# k+Ggw struct result_1
VQHJO I {
9GnNL I{ typedef T & result;
riI0k{ } ;
Z<a6U 3 template < typename T1, typename T2 >
4)=LOGW struct result_2
TQ&%SMCn {
oRM EC7!A0 typedef T2 & result;
od>DSn3T } ;
y:!MWZ template < typename T >
x&3!z[m@@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{]ZZ] {
]Jj\** return (T & )r;
ok5
{c }
sg12C template < typename T1, typename T2 >
SdUtAC2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S~vbISl {
ZTG*| return (T2 & )r2;
?uUK9*N }
+3e(psdg } ;
]B>Y
+ b?-%Uzp< 5YIiO7@4 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> >。
ogv86d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
J'.:l} g!1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e,Xvt5 uR"srn;^ return l(i, j) = r(i, j);
puS'9Lpp 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7Z>u|L($m GCrh4rxgg return ( int & )i;
|0(Z)s, return ( int & )j;
L>{E8qv>w 最后执行i = j;
[!{*)4$6 可见,参数被正确的选择了。
64}Oa+*s M;W{A)0i1 Kp"mV=RG2T zMX7 #, !TY4C`/ 八. 中期总结
\s;]Tg 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
,[+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P0$ q{ j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
u;DF$
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Y',s|M1})\ UuxWP\~2 9;Ezm<VQ 'DF3|A], !-r@_tn| mLD0Lu_Ob3 九. 简化
+3vK=d_Va 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。
:c,\8n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Rs)tf|`/ 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:
xZFha=# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
AW6]S*rh +-*/&|^等
v:CYf_ 2. 返回引用。
'#t"^E2$ =,各种复合赋值等
cl2@p@av 3. 返回固定类型。
6+IOJtj 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O:q}<ljp 4. 原样返回。
GZQ)TzR operator,
3P/T`)V 5. 返回解引用的类型。
;: Hfkyy] operator*(单目)
uW4G!Kw28 6. 返回地址。
D>c%5h operator&(单目)
pw:<a2. 7. 下表访问返回类型。
yyk[oH-Q operator[]
(|ga#%iI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^`YSl*: operator<<和operator>>
r0QjCFSF= FqsG#6|x 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。
3z:
rUhA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qYIBP?`g EBw}/y{Kt template < typename Left >
)aquf<u@ struct value_return
u4$d#0sA {
dT,X8 " template < typename T >
i[d-n/) struct result_1
8nES=<rz {
n_v c}ame typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'.atbl } ;
WKBPqfC gU>Y template < typename T1, typename T2 >
a%ec: % struct result_2
-N5r[*> {
S=[K/Kf- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A`#v- } ;
/lttJJDU } ;
8c+i+gp! EPI mh Sijwh1j*V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4,FkA_k %S>lPt 下面我们来剥离functor中的operator()
,k{{ZP
P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\I#lLP UN|"D]>/ return l(t) op r(t)
]ZO^@sH return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!i_5XcH return op l(t)
lhQ*;dMj%" return op l(t1, t2)
* _C6.%{ return l(t) op
~u%9@}Oo> return l(t1, t2) op
$q.8ve0&^ return l(t)[r(t)]
$+JaEF`8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VbBZ\`b &[S)zR=? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
3z&,>CEX 单目: return f(l(t), r(t));
Zi7(lG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d7Q. 'cyQ 双目: return f(l(t));
Js^ADUy return f(l(t1, t2));
kf>'AbN 下面就是f的实现,以operator/为例
!bH-(K{S6 `U p<; struct meta_divide
JEY%(UR8 {
/CKkT.Le template < typename T1, typename T2 >
xkUsZ*X8B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ofqe+C {
'.WYs! return t1 / t2;
? ]kIztH }
4,H}'@Db} } ;
FjiLc=RXXz }}t"^m s 这个工作可以让宏来做:
BT d$n!'$n j(nPWEyJM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]}>GUXe)^ template < typename T1, typename T2 > \
<%pi*:E| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_3A$zA 以后可以直接用
$C#~c1w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^_5$+ 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
-Rjn<bTIy (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。。。)
~ D3'-,n[ ]3
0
7. ?/#HTg)!B 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
9IMRWtZWT EW2e k^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c~RElL class unary_op : public Rettype
\FVR'A1 {
= \X<UA} Left l;
oH6(Lq'q public :
n6Q 3X
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cY\-e?`=4 [`ttNW(_ template < typename T >
,Hys9I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v%zI~g.L {
WHE*NWz>q return FuncType::execute(l(t));
zKfb }
rQisk8% '|Q=J) template < typename T1, typename T2 >
dUjdQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zpu>T2Tp {
ml?+JbLg0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
3: mF! }
qViky=/- } ;
9=3V}]^M 1f[!=p ,8$;|#d 同样还可以申明一个binary_op
i7 p#%2 Zls4@/\Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?r'b
Z~ class binary_op : public Rettype
:
]
Y= {
lZn <v'y Left l;
qY14LdC}~ Right r;
{R1jysGtD public :
Z8'uZ#=Yw binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m"U\;Mw? S'3l<sY template < typename T >
/-BplU*"9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|_O; U=2 {
i"w$D{N return FuncType::execute(l(t), r(t));
a |z{Bb }
$:
Qi9N d54>nycU~N template < typename T1, typename T2 >
% j^= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Atfon&^
{
G VEjB; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I[[rVts }
"me Jn/ } ;
GueqpEd2 ,qvz:a IK%j+UB 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
H%faRUonz 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uv_*E`pN~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~f% gW 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
4|++0=#D$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/5yWvra 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。。。
N{Is2Ia 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5,?9#n\E, 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)
kv(N/G 下面是修改过的unary_op
/1MO]u\ CH9#<?l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7qzI] class unary_op
[IV8 {
Ns1u0$fg Left l;
\f{C2d/6j @.CPZT public :
`86 9XE `?Y/:4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O 6A:0yM4 &+*jTE template < typename T >
'>`bp25> struct result_1
AV&W&$ {
KtV_DjH: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3s>&h-E } ;
^'FY!^dE F*I{?NRN1 template < typename T1, typename T2 >
xQJdt$]U@ struct result_2
26\1tOj Np {
Q*KEODR8\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VK?,8Y } ;
Uyi_B.:` =cRJtn template < typename T1, typename T2 >
tb@/E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\>I&UFfH)4 {
TR:D return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"&C'K }
4H1s"mP< b(~NqV!i template < typename T >
6Ajiz_~U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u4.-AY { {
%C)U
F return OpClass::execute(lt(t));
bLNQ%=FjO }
< ^J!*> q)!{oi{x( } ;
Iqo4INGIi KUuwScb\ k87B+0QEL 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1~5={eI 好啦,现在才真正完美了。
S)Ld^0w 现在在picker里面就可以这么添加了:
\h
#vL KWN&nP
+ template < typename Right >
l"ih+%S picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
tnKzg21% {
OwDjUKeN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L{5zA5#m }
M(/%w"R 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
B>~E6j7[Mp
bJ/~UEZw <y`yKXzBUV T8qG9)~3 Q7#Q6-Q 十. bind
Ui1K66{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
-{P)\5.L 先来分析一下一段例子
Wxp^*._q3I VMtR4! :q t/q\Ne\\, int foo( int x, int y) { return x - y;}
}b,a*4pN bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>xH3*0Lp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nC`=quM9 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
}25{"R}K 我们来写个简单的。
%oN^1a'&) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{OQ sGyR? 对于函数对象类的版本:
q .?D{[2 #UGbSOoCtn template < typename Func >
cJH7zumM) struct functor_trait
(cA=~Bw[= {
S liF$}J typedef typename Func::result_type result_type;
zHx?-Q&3 } ;
LU%g>?m.] 对于无参数函数的版本:
`D GO~RMp9 j[Et+V? template < typename Ret >
)ns;S struct functor_trait < Ret ( * )() >
o.j;dsZ {
(S(=W G typedef Ret result_type;
8I~ H1 } ;
}*0%wP 对于单参数函数的版本:
:!aFfb[" FiFZM template < typename Ret, typename V1 >
E>7%/TIl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%0"o(y+zt {
RNIfw1R typedef Ret result_type;
K$K[fcj } ;
5Pv>`E2^ 对于双参数函数的版本:
7f
7*id U(i2j)|^I3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
BKJW\gS2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2U#OBvNU {
7GPBn}{W typedef Ret result_type;
oTfEX4 t { } ;
%7L'2/Y2x 等等。。。
~}TVM%0RTq 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
57r\s8 ?DpMR/ template < typename Func >
OO\UF6MCU struct func_return
6%fU}si, {
az19-QIcg template < typename T >
G.(9I~! struct result_1
i2swots {
V:l; 2rW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0eb`9yM } ;
>0~y"~M tb_}w@:kU template < typename T1, typename T2 >
6%:'2;xM struct result_2
%=NqxF>> {
u/hD9g~H7K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AoTL)', } ;
O-: ~6A } ;
/S|Pq!4< i@d!g"tot zJ@f {RWZa 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)b5MP1H a0.)zgWr template < typename Func, typename aPicker >
Lx(Y= class binder_1
>\VZ9bP< {
,"*[T\u Func fn;
N!btj,vx aPicker pk;
&;C|=8eB public :
WRD^S:`BH ;1F3.ibE template < typename T >
Ba@UX(t struct result_1
k deJB- {
"$m3xO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{L.0jAwB } ;
HW{+THNj BeP0lZ template < typename T1, typename T2 >
!f"@pR6 struct result_2
o<%Sr* {
R#Ss_y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F5EKWP } ;
b/2t@VlL _D
z4}:9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S* <:He&1 oBIKtS*L template < typename T >
(8{h I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UG1^G07s {
QDSB
<0j return fn(pk(t));
2uqdx'^" }
H%sbf&
gi template < typename T1, typename T2 >
&o)j@5Y? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g3"`b)M {
|-Y,:sY: return fn(pk(t1, t2));
9g "?`_ }
M|76,2u } ;
{t9'8R3 @'~v~3
$S @XB/9! 一目了然不是么?
B&<Z#C:I 最后实现bind
8<IOX {wCQ#V ;Wb
W\,P' template < typename Func, typename aPicker >
t[0gN:s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=y^N'1q {
cojuU=i return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]LNP"vi; }
<BT}Tv9 #O `nQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
b+3{ bE 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
T2^@x9 lZE x0 十一. phoenix
>'E'Mp. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Fe`$mtPu . {6v+
Dz> for_each(v.begin(), v.end(),
!a4pKN`qLY (
d94Lc-kq^ do_
72luTR Q [
WEWNFTI cout << _1 << " , "
)I`B+c: ]
M(SH3~ .while_( -- _1),
P62g7>B5^ cout << var( " \n " )
]6FpUF#<D )
bIwt#:v );
P(qUx9 )*$'e<?` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:Q!U;33aG 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!J'BAq[x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XG_lyx%:E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6uR:/PTG bi[vs| JZ80 |-c template < typename Cond, typename Actor >
*G2p;n=2 class do_while
&5c)qap;n {
WVp14Z?k Cond cd;
qKZ~)B j Actor act;
Bo)w#X public :
O`Nzn~),x template < typename T >
} n_9d. struct result_1
qp'HRh@P2: {
EXoT$Wt{$ typedef int result_type;
53@*GXzE } ;
|*jnJWH4: ~b\bpu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,Q2` N{f .k Gg} template < typename T >
<.+hV4,3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n1!0KOu/N {
U(.Ln@sq do
]KLjQpd {
lP\7=9rh^x act(t);
c9r, <TR9 }
3Sf<oYF while (cd(t));
)>C,y`, return 0 ;
Kcl>uAgU }
l]^uVOX } ;
k G4v> 3|l+&LF!IC ?0Z?Z3)%w4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ST] h NM 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。
&mp=j GR 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。
ebp18_a| 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。
ixp(^>ZN 下面就是产生这个functor的类:
YN.rj-;^+ L+(5`Y [*]&U6\j template < typename Actor >
?%{v1( class do_while_actor
j[
kg9z {
pa4zSl Actor act;
Rs8^ 27 public :
gW$X8ECX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`o)rAD^e %F]4)XeW-+ template < typename Cond >
K;k&w; j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q0SYV } ;
ezgP\ct ][I}yOD70 dzKI?i)x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x9p,j 最后,是那个do_
>01&3-r 'UUIY$V[ n&pi class do_while_invoker
}L'BzSU@G {
Z9E[RD public :
IlN9IF\9L template < typename Actor >
_2R;@[f2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~jQ|X?tR {
7%b?[}y4 return do_while_actor < Actor > (act);
mr,IP=e~ }
ncuqo'r } do_;
Q~MV0<{ x4r\cL1! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[>U'P1@ql 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pIXbr($ 最后来说说怎么处理break和continue
/2Y t\=S= 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。
dmgoVF_qR 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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