一. 什么是Lambda
!d&K,k 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
bh3}[O,L
A 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,
EUu"H` E+ }O<=!^Y;A *(PGLYK }R;.~F class filler
#
0dN!l; {
loLQ@?E public :
]j~V01p/e void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5|9,S } ;
*y='0)[BD b{b2L. O!\P]W4r$ 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:
25::z9i O0i_h<T o(u&n3Q' '_@Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T7'njaLec >hJ$~4? |K,9EM3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fJH09:@^% ltO:./6v YRfs8I^rg }'b3'/MJ 二. 战前分析
7(QRG\G# 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
FL,jlE_ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
6p1\#6#@ g>1yQ
| -e*^| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gG>1 /* --------------------------------------------- */
2+s_*zM- vector < int *> vp( 10 );
)~rfx transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|ITp$_S /* --------------------------------------------- */
4askQV &hj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"
2Dz5L1v /* --------------------------------------------- */
dpDVEEs84 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
N&]v\MjI62 /* --------------------------------------------- */
SsIy ;l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\ExM.T /* --------------------------------------------- */
-}/u?3^- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
E5~HH($b t>)iC)^u C\ZL*,%} xdd7OSc0{ 看了之后,我们可以思考一些问题:
m$ )yd~ 1._1, _2是什么?
hq6B
pE 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。
X};m \Bz 2._1 = 1是在做什么?
r/$+'~apTk 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
c*-8h{} Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
v~H1Il_+ mSp- *`mPPts} 三. 动工
zH0%;
o} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[ >O4hifq 9z$]hl WS/^WxRY z\Rs?v" template < typename T >
GpMKOjVm| class assignment
`MAee8u' {
HgvgO\`] T value;
gbsRf&4h public :
OL4I}^*, assignment( const T & v) : value(v) {}
!
@{rkp template < typename T2 >
"w9LQ=mW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vIF=kKl9, } ;
Sf);j0G,D )@09Y_9r F[<EXLQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y9Q-<~\z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
SpPG an_qE}P zlF*F8>m L$=@j_V2 class holder
]( V+ qj {
L-hK(W!8pt public :
x|d Xa0=N_ template < typename T >
!C
*%,Ak assignment < T > operator = ( const T & t) const
A{iI,IFe {
X,:pT\G return assignment < T > (t);
RrSSAoz1 }
}`8g0DPuD9 } ;
h!5^d!2, 6F6[w? 5cO}Jp%PA 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+Dl~o} #4%4iR5% static holder _1;
,],"tzKtE Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K QXw~g? S~d_SU~>` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I+Qv $#S/ 而不用手动写一个函数对象。
&I
Iw>,, 1 mhX3 (Z"QHfO' :@jhe8'w 四. 问题分析
SweaERl 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。
+6|Ys 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。
Sj]k5(& 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pJrc\`D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z~Ph=1O>p 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[t*m$0[: \kqa4{7 U( 五. 问题1:一致性
3G9"La,b
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
fzO4S^mTo8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
AFcsbw 8>S"aHt 7 struct holder
L&=j O0_ {
A`v (hBM //
P*oKcq1R template < typename T >
j}uFp|df< T & operator ()( const T & r) const
,B%M P<Rz1 {
-CfGWO#Gbx return (T & )r;
Zx,R6@l }
E{kh)- } ;
:*gYzk8 aehGT| 这样的话assignment也必须相应改动:
!`q*{Ojx EF=.L{ template < typename Left, typename Right >
ZZOBMF7 class assignment
lE:X~RO"~ {
Xoyk 'T]- Left l;
qIcQPJn!} Right r;
#u~s,F$De public :
g
<^Y^~+E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|={><0 template < typename T2 >
^'.=&@i- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K-IXAdx } ;
>8Wvz.Nq/ JYL/p9K[I 同时,holder的operator=也需要改动:
$gT+Ue|7 jXvGL template < typename T >
3p{N7/z( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Z m9 e|J {
:LBG6J return assignment < holder, T > ( * this , t);
lS]<~ }
2|@@xF f I>>w)5 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
?#!Hm`\. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/AV
[g^x2 qp 4.XL return l(rhs) = r;
n"vl%!B 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
C=(-oI n
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F+,X%$A#? JW9^C template < typename Tp >
0Ge*\Q class constant_t
8*kZ.-T
B {
Y,RED5]t const Tp t;
v39`ct= e public :
?(Q" y\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>Z?fX template < typename T >
q4{Pm $OW const Tp & operator ()( const T & r) const
9;2PoW8 {
vl*CU"4 return t;
RR!(,j^M }
eT1b88_ } ;
`}.K@17 1MHP#X;| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m6^Ua 下面就可以修改holder的operator=了
@*q WV*$h v'Ce|.; template < typename T >
w]GoeIg({ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Dww]D|M {
EW*!_| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H=])o21 }
Be}e%Rk v ~.X 同时也要修改assignment的operator()
.+>w0FG. :,"dno7OQ template < typename T2 >
)hmU/E@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
geU-T\1[l 现在代码看起来就很一致了。
i3t=4[~oL LSb3w/3M 六. 问题2:链式操作
{PgB~|W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
r)Ts(#Z 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。
} Uki)3( 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。
sv\'XarM 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。
|0FRKD] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t^ LXGQ _ _cJ+%e template < typename T >
~E-YXl9 struct result_1
?g|K"P<1 {
v{`Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
K y~
9's } ;
/_y%b.f^ ! utgo/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:
c+?L?s`" j}XTa[ template < typename T >
=2uE\6Fl, struct ref
2Fi>nJ {
5r"BavA typedef T & reference;
u\=gps/Z } ;
!t "uNlN template < typename T >
SjD, struct ref < T &>
iY"I:1l. {
='u'/g$'& typedef T & reference;
ha } ;
Je_Hj9#M\d W"Hjn/xSS 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
kwNXKn/ [M_pf2Y template < typename T >
*bRer[7y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!iUdej^tx {
|t CD@M return l(t) = r(t);
MV6%~T }
Ag}V>i' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
qd{o64;| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pcXY6[#N HX\@Qws 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
nN>D=a"&F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3U<\y6/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0h!2--Aur +5 调用divide的对象返回一个add对象。
zOYkkQE3mJ 最后的布局是:
S+>&O3m Add
`%;nHQ" / \
MK9?81xd Divide 5
Fn$/ K / \
u_.V]Rjc _1 3
vLR)B@O,2 似乎一切都解决了?不。
vE/g{~[5 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。
y@]4xLB] 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。
sN|-V+7&j 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:
>C"cv^%c Hb'fEo r template < typename Right >
9(lIz{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
lMAmico Right & rt) const
!jY/}M~F1 {
heoOOP(# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SFoF]U09 }
$de_> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(Tp+43v 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。
8=gr F 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。
:Q2\3 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。
8~RUYsg 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。
Dntcv|%u 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?
$D5[12X 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:
Na: M1Uhb -cyJjLL* template < class Action >
;d G.oUk= class picker : public Action
$>v^%E;Y4 {
q_>DX,A public :
^!k^=ST1J picker( const Action & act) : Action(act) {}
S#0y\ // all the operator overloaded
jjBcoQU$o } ;
gXI_S9z 2g-'.w 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。
Y?%MPaN: 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:
RBr JfKhYRl template < typename Right >
z/ T| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3Zg=ZnF {
S;NChu?8
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WhE5u&` }
yGgHd=? `}k!SqG Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<kn#`w1U' 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。
%8`zaa 95(c{
l/ template < typename T > struct picker_maker
GiHJr1 {
JiZ9ly(G typedef picker < constant_t < T > > result;
;nLQ?eS\ } ;
(HLy;^#R template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!? ?Cxs' {
;w4rwL typedef picker < T > result;
V'c9DoSRI\ } ;
Fdd$Bl.&XS OTtSMO
下面总的结构就有了:
H(Mlf functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
kr8NKZ/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(~-q}_G;Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xp/u, q 至此链式操作完美实现。
\s&w0V`Y mDipP RTA9CR)JP4 七. 问题3
H;*:XLPF 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
<<(~'$~,L }llzO template < typename T1, typename T2 >
yHQ.EZ~% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T7m rOp {
;Iw'TF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gtJ^8khME }
]gTaTY ( NjX?^ 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:
{ZbeF#*" ~FZLA} template < typename T1, typename T2 >
St|sUtj<r struct result_2
fouy?? {
'7>Vmr6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
QC4_\V>[ } ;
tt|U,o 1|/2%IDUI 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?
:L:;~t K 这个差事就留给了holder自己。
zQ]IlMt i2)SSQ XT>e/x9' template < int Order >
C'n 9n!hR class holder;
?jw)%{iKYV template <>
Z>QSZ48= class holder < 1 >
XF\`stEnb {
<n }=zu public :
":]O3 D{r template < typename T >
"R*B~73 struct result_1
`<HY$PAe {
P%Q}R[Q typedef T & result;
kGc)Un?'{U } ;
}E>2U/wpXY template < typename T1, typename T2 >
ct~lt'L\ struct result_2
54uTu2 {
5*g@;aR1 typedef T1 & result;
b${Kj3( } ;
1}[\@n+b template < typename T >
H _3gVrP_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Syp|s3u; {
h^hEyrJw
return (T & )r;
wk9tJ#} }
+Ya-h~7;g# template < typename T1, typename T2 >
C&e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%Pa-fee {
_nx|ZJ return (T1 & )r1;
H:[z#f|t }
3J'a } ;
Y#]Y$n W:rzfO.`Z template <>
DT 9i<kl class holder < 2 >
C
2oll-kN {
^D.B^BR public :
!+>yCy$~_ template < typename T >
-vjjcyTt struct result_1
B]*&lRR {
gmLw. |- typedef T & result;
\Z+v\5nmO } ;
}ZYK3F template < typename T1, typename T2 >
n1sH`C[c struct result_2
`=-}S+ {
$S,Uoh typedef T2 & result;
6_XX[.% } ;
T7W+K7kbI template < typename T >
*ac#wEd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ppV\FQ{K {
e6F:['j return (T & )r;
FswFY7
8 }
cz T@ txF template < typename T1, typename T2 >
dk(-yv' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}U^9( {
[MiD%FfcNH return (T2 & )r2;
(n`\ b47 }
qtgK}*9ptv } ;
%mcuYR'D} G^2"\4R]p zG@!(
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
G&uj}rj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
PTePSj1N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*=2jteG=3. DV%tby return l(i, j) = r(i, j);
zkd#vAY(A 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_K;rM7 O-y"]Wrv return ( int & )i;
?QuFRl,ZJ return ( int & )j;
xxV{1, H2 最后执行i = j;
+=}%
7o 可见,参数被正确的选择了。
e.HN%LrhS omRd'\ RO Q?Nzt;)!. (c}0Sg {M%"z,GL7J 八. 中期总结
hD$U8~zK 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:
6&u,. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9CN /v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
tICxAp: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
($cu!$lY~ a"EQldm|d "QlCcH`g u!@P,,NY D8dTw {C ?%LD1 <ya 九. 简化
{UUVN/$ 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/cGr)|8% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}pTj8Tr 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:
-B4v1{An 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rmhCuY?f +-*/&|^等
n!N;WL3k 2. 返回引用。
NFa
; =,各种复合赋值等
*U8#'Uan 3. 返回固定类型。
+f7?L]wzic 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ivagS\Q 4. 原样返回。
zm~~mz A operator,
C>MoR 3] 5. 返回解引用的类型。
22*t%{( operator*(单目)
k|lxJ^V# 6. 返回地址。
BF_k~ operator&(单目)
JPpYT~4 7. 下表访问返回类型。
Y"lxh/l$} operator[]
q2f/#"k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[7Kn$OfP operator<<和operator>>
T.|0;Eb wG|3
iFK 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。
VAthQ< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+<q^[<pS B!N8 07 template < typename Left >
NrU-%!Aw struct value_return
NV91{o(-7 {
b1&{%.3[ template < typename T >
KYl^{F struct result_1
P"]+6sm&es {
M"FAUqz` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
hZ#tB } ;
,Utw!] SP*5 W)6 template < typename T1, typename T2 >
,AD| u_pP struct result_2
M\<!m^~ {
u+R?N%
EKP typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B`WfJ2*2 } ;
=L=#PJAPj } ;
'^J/aV o|}%pc3 H@3+K$|v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#0P<#S^7 -'0AV,{Z 下面我们来剥离functor中的operator()
%F 4Q| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
FlgB-qR]<n E:o:)h?$ return l(t) op r(t)
D4vmBVT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3Mcz9exY return op l(t)
U-?
^B*< return op l(t1, t2)
I/>IB return l(t) op
$Us@fJr return l(t1, t2) op
n=SZ8Rj7 return l(t)[r(t)]
,G:4H%? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Pz)QOrrG~ M$?6
' 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:
5ya3mNE 单目: return f(l(t), r(t));
IMR|a*=`c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~^euaOFU 6 双目: return f(l(t));
CeiU2.:U return f(l(t1, t2));
Dsua13 hF 下面就是f的实现,以operator/为例
o"FX+17 v\k,,sI struct meta_divide
}ri*e2y) {
rzmk-V template < typename T1, typename T2 >
[.I,B tY+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WV @Tm$r {
$`Xx5Ts7 return t1 / t2;
'-S&i{H }
_l,Z38 } ;
P3yiJ|vP StDmJ] 这个工作可以让宏来做:
dbuOiZ &`Di cfD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~76.S template < typename T1, typename T2 > \
0;H6b= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
t?
A4xk 以后可以直接用
y;Zfz~z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mce`1Tjw 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
p)^:~ll (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
{l11WiqQH =zjUd 5 /2cI{]B 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.fsk DW 5>@uEebkv] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
} E#+7a class unary_op : public Rettype
j'i42-Lt/p {
Yq?I> Left l;
j~E +6f\ public :
HV9SdJOf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SN{*:\>, 5An0DV5 template < typename T >
N
Sh.g# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B
R:
{
xs I/DW return FuncType::execute(l(t));
mCt>s9a)H }
&o/4hnHYt (K6`nWk2 template < typename T1, typename T2 >
@Y<tH,* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uT/B}`md {
h*KHEg"+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
a-E-hX2 }
w~U`+2a3 } ;
.lBY"W&{ mVK 9NK v|I5Gz$qpa 同样还可以申明一个binary_op
~8m>DSs)D KY`96~z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xNm32~ class binary_op : public Rettype
_0*>I1F~ {
B-~&6D, Left l;
p},Fwbl Right r;
.G_3blE; public :
M#cr*% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l>UUaf|O GeaDaYh#T template < typename T >
0Mu8ZVI{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o$ce1LO?|N {
KF_Wu}q
d return FuncType::execute(l(t), r(t));
^A[`NYK }
'98h<(@] ~{vdP=/WP template < typename T1, typename T2 >
MgQU6O< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"-n%874IT {
3> #mO}\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
kLVn(dC " }
UB$`;'|i } ;
2rCY&8 }=hoATs X^D9)kel 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
+%Yc4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=/g$bZ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Yb\\
w<@g 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
iEpq*Qj 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;:4P'FWm^ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
N
2"3~ # 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W/r mm* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
{?/8jCVd 下面是修改过的unary_op
`GQiB]Z ,![Du::1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
M>jBm
. class unary_op
ls24ccOs {
l^!A Left l;
-#wVtXaSc ZjZh z` public :
lW$&fuDHF Z|(c(H2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"Ug/
',jkV D*cyFAF template < typename T >
,xYsH+ybA struct result_1
DMQNr(w{!2 {
(~Uel1~@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}@14E-N= } ;
;}WtJ&y=M rMHQzQ0% template < typename T1, typename T2 >
?7uKP}1| struct result_2
Aw4?y[{H {
gr>o
E#7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(]Ye[j^"7 } ;
O wA~( (9}eF)+O template < typename T1, typename T2 >
@yt2_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=zm0w~']E! {
}r}RRd return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*`ZB+ \* }
#*$_S@ @fqV0l!GR template < typename T >
I
f3{E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A~SL5h {
2;4]PRD6w return OpClass::execute(lt(t));
<!~1{`n%9J }
u
m:0y, $_RWd#Q( } ;
GsIwY {d DB`$Ru@ 9q1HSJ1) 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
5wH54gj} 好啦,现在才真正完美了。
TCHqe19? 现在在picker里面就可以这么添加了:
f v E+.{ rFmKmV template < typename Right >
/5Zp-Pq picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2(m85/Hr\; {
RCBf;$O return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:8^M5} }
_8Nw D_" 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。
U g}8y8
!/Iq{2LX 0]T.Lh$3 rQ~ \~g[tP 1BQ0M{& 十. bind
fvcW'T}r 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
{f+N]Oo* 先来分析一下一段例子
/m`}f]u s\'y-UITi1 p)B33ZzC int foo( int x, int y) { return x - y;}
6a4 'xq7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8 ]q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
CmEpir{}( 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
,3Wb4so 我们来写个简单的。
_wf5%(~b 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Go>wo/Sb 对于函数对象类的版本:
DR:8oo&E fdlvn*H template < typename Func >
D \N
\BD struct functor_trait
3k#[(phk {
O'k+7y typedef typename Func::result_type result_type;
X'fuF2owd } ;
-S"5{ N73 对于无参数函数的版本:
X E|B)Q( ZgV~W#t template < typename Ret >
&v^!y=Bt struct functor_trait < Ret ( * )() >
<9P4}`%)3 {
M|\^UF2e typedef Ret result_type;
o#qH2)tb } ;
CRH{E}> 对于单参数函数的版本:
#6Jc}g<?g t,
U)
~wi template < typename Ret, typename V1 >
*GQDfs`m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pzp,t(%j {
&V'519vmoZ typedef Ret result_type;
CuH2E>wz } ;
!fY7"E{%% 对于双参数函数的版本:
ypx: )e"/ HTmI1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^Ye\u1n4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
GCDwWCxh {
Sw~(uH_l typedef Ret result_type;
^ eQFg> } ;
'77~{jy 等等。。。
|]`hXr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Xka<I3UD5 U@G"`RYl template < typename Func >
5?WYsj"
struct func_return
*G9sy_ {
xwRhs!`t1 template < typename T >
9lf*O0Z&n struct result_1
-LtK8wl^ {
m9in1RI% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pkJ/oT } ;
57wFf-P {;s;. template < typename T1, typename T2 >
AS)UJ/lC struct result_2
,57$N&w {
=;0wFwSz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!b8uLjd; } ;
{C3U6kKs;R } ;
ui:= jMM$ d,7B E@-ta): 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zN#*G
i' UXT
p template < typename Func, typename aPicker >
~C-,G"zw&G class binder_1
)VSwTx& {
+TK3{5`!Ae Func fn;
k.<3HU aPicker pk;
.`jo/,?+O public :
tF*szf|$- QT!
4[,4 template < typename T >
glj7$ struct result_1
O*[{z)M. {
_]b3,%2 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]mQw,S)/" } ;
sIy }Ov
^GYnn template < typename T1, typename T2 >
>-.e A vD struct result_2
!v|FT.
T` {
O}Hf62" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fH\X } ;
$=B8qZ+ |Os6V<u" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!d,8kG \\,f{?w template < typename T >
n`ViTwd]MQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w]u@G-e {
OtJ\T/q, return fn(pk(t));
%<"}y$J }
6sJw@OaJ template < typename T1, typename T2 >
?^i1_v7 Bi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0V$k7H$Z {
k'T^dY&c return fn(pk(t1, t2));
?WUF!Jk }
+-<}+8G; } ;
z0%\OhuCcf iYJZvN F(5hmr 一目了然不是么?
jCioE 最后实现bind
-`b8T0?oK `Out(Hn IvHh4DU3Z template < typename Func, typename aPicker >
=-KMb`xT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
slu(SmQ {
0*;O?T return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E<E3&;qD }
HDVW0QaMu Z(u5$<up 2个以上参数的bind可以同理实现。
%zBCq"y 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。
Es5f*P0 m/B6[ 十一. phoenix
N~^yL <O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UlcH%pxTt1 GsQ*4=C for_each(v.begin(), v.end(),
HOoPrB m (
(#D*Pl do_
OFk8 >"| [
WIr2{+# cout << _1 << " , "
'G&{GVbXY ]
r%@Lej5+ .while_( -- _1),
\f:z+F!6R cout << var( " \n " )
P 1XK*GZ )
m<rhIq );
"9!d]2.-Vk 2I/xJ+ 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:
$e1=xSQp4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Cx<0 H operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l<g5yYyf 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0 B@n{PvR0 {q%Sx*k9[ {@W93=Vq8 template < typename Cond, typename Actor >
.Jx9bIw class do_while
hRC {
h `}} Cond cd;
*&BnF\?m Actor act;
V7d)S&*V public :
Z@a9mFI? template < typename T >
E/M_lvQ struct result_1
KRAcnY;u {
dCyqvg6u typedef int result_type;
(8$k4`T> } ;
1MlUG5 !RB)_7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<"N_j]wD sm,VYYs template < typename T >
{n#k,b&9B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E>b2+;Jv {
G!w"{Bk?9 do
Jn:ZYqc {
(jjTK'0[ act(t);
zGKyN@o }
vo>d!rVCV while (cd(t));
`?T#Hl>j return 0 ;
d)f@ 5/< }
Y3.$G1{#0w } ;
Hnknly r{\1wt >r`b_K 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
dzLQI}89+k 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。
\B F*m"lz 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。
[B@'kwD\l 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。
j/=iMq 下面就是产生这个functor的类:
CTX9zrY*T |-sPLU&s% ZkL8 e template < typename Actor >
dQoYCS}IaV class do_while_actor
4[Z\
?[ {
glD cUCF3 Actor act;
v+p{|X- public :
0a8/B>
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{3;AwhN0H &'cL%. template < typename Cond >
vEf4HZ&w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hfpJ+[ } ;
XL#[%X9 {{V8;y
!cKz7?w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=qN2Xg/ 最后,是那个do_
rpeJkG@+ SJD@&m%?[ u\&b4=nL class do_while_invoker
8!.ojdyn {
+]=e;LN $0 public :
EY*(Bw template < typename Actor >
R1Sy9x . do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
HhO".GA {
oFOnjK"|F return do_while_actor < Actor > (act);
%ZHP2j
%~ }
"KcA } do_;
n>@oBG)! N0hE4t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
::_i@r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\RNg|G 最后来说说怎么处理break和continue
/Mb"V5S(W 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。
%%(R@kh9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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