一. 什么是Lambda
/:A239=+ ? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
wMF1HT<* 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,
y'f-4E< "AJ>pU3 hHw1<! M 8_>:0(y class filler
u(r
T2 {
"OUY^ cM public :
Zq1> M'V; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,9=P=JH } ;
=fBr2%qK ,t1s#*j\!q 3S^Qo9S 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:
YA8/TFu<_ Tz&cm= BI#(L={5 ?b^<Tny for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2 (ux )CL/%I,^ 3 5-FD{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*Z"Kvj;>u /Jk.b/t.*S c:z}$DK&' Y=pRenV' 二. 战前分析
qy\SOAh 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
E.VEW;= 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/KvpJ4 TKw>eGe Z-U3TrSI
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pd
6 /* --------------------------------------------- */
5hCfi vector < int *> vp( 10 );
DML0paOm5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|@-y+vbA* /* --------------------------------------------- */
Dhg/>@tw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U8g? /* --------------------------------------------- */
q|D*H9[ke int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;NJM3g0I /* --------------------------------------------- */
H~hAm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1nLFtiki /* --------------------------------------------- */
f'Xz4; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^n]?!BdU 78b9Sdi& =(k0^#++G hU2N{Ac 看了之后,我们可以思考一些问题:
tK <)A) 1._1, _2是什么?
@D<Q'7mLh 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~b4fk^u`+ 2._1 = 1是在做什么?
}>j1j^c1=' 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
?~Vev D Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Ug O \+cI >yqL oWOH #w 三. 动工
z#&qWO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\}qv}hU ] @1ncn7N RzSN,bLR p7O4CP>9[ template < typename T >
p/s5[>N class assignment
CV7.hF< {
z!j`Qoh?V9 T value;
WHF:>0B public :
2,%ne ( assignment( const T & v) : value(v) {}
]gj@r[ template < typename T2 >
.^1=*j(; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6Ue6b$xE } ;
]7"mt2Q=3 X]CaWxM d}415 XA 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*JOv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q`;URkjk 4 ]8PF z#*GPA8Em: kQBVx8Uq] class holder
1r w>gR {
qOa-@MN public :
)Zm E" template < typename T >
+V\NMW4d assignment < T > operator = ( const T & t) const
)'<zC {
bm7$D Kp# return assignment < T > (t);
r*3XM{bZ/@ }
'XQv> J } ;
A><%"9pZ +Q_Gm3^ @fYA{-ZC 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:
;j_#,Da9< %F/tbXy{ static holder _1;
'Ph;:EMj Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)I}G:bBa If#7SF)n' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1X9sx&5H 而不用手动写一个函数对象。
n2O7n@8 C,z]q$4 wLUmRo56aR >zhbipA 四. 问题分析
3i$AR 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。
rC*n Z* 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。
(c*Dvpo1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I5"=b}V5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
u})JQ<| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\)"qN^we ?%0i,p@< 五. 问题1:一致性
QY fS- 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
%E!0,y,: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
fu&]t8MJC G`W+m*[U+M struct holder
vA{[F7 {
u1kbWbHu( //
hP#&]W3: template < typename T >
xO@OkCue T & operator ()( const T & r) const
p.IfJ| {
e)bqE^JP return (T & )r;
M*{e e0\`r }
|ZKchd8Yq } ;
~gDtj&F FxT
[4 这样的话assignment也必须相应改动:
6u7HO-aa g?+P&FL#I template < typename Left, typename Right >
MdfkC6P class assignment
Zj0&/S {
fjJIF% Left l;
>) ^!gz8 Right r;
7I
public :
/][U$Q;Ke assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ljCgIfZ_4 template < typename T2 >
w/<hyEpxg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n#fg7d% } ;
>y@w-,1he ']NM_0 同时,holder的operator=也需要改动:
O#|E7; M;bQid@BG template < typename T >
S {H8}m|MW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w{qYP {
5f5`7uVJF return assignment < holder, T > ( * this , t);
s_8!x }
3IxT2@H) 1WKDG~ 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。
W2k~N X#@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sOW|TN>y\ J.d `tiN return l(rhs) = r;
w?C\YKF7 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。
PrcM'Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$p@g#3X` {Q"<q`c template < typename Tp >
yC5|"+
A$ class constant_t
4c yv
8 {
*%e#)sn* const Tp t;
3WYW]) public :
m}E$6E^~O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
re*/JkDq3K template < typename T >
A!~o?ej const Tp & operator ()( const T & r) const
^pP
14y*go {
gs3}rW return t;
=EJ"edw]%0 }
7$;$4.' } ;
G!IQ<FuY CAA~VEUL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L5W>in5( 下面就可以修改holder的operator=了
gr=`_k4~1 XTJ>y@ template < typename T >
vX\e*
v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m @%|Q; {
wMoAvA_oS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@!da1jN }
+*q@= P, /~[R
u 同时也要修改assignment的operator()
%ab79RS]C jo*9QO template < typename T2 >
-G 'lyH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
YovY0nO 现在代码看起来就很一致了。
v=>Gvl3&U ccSS au5N 六. 问题2:链式操作
v#FUD-Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C(t/:?(y 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
I'C,' 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
lUEyo.xVt 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7w*&Yg] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d8#j@='a* ?+\,a+46P_ template < typename T >
7fqYSMHR struct result_1
Dhoj|lc {
rWXW}Yg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|9I;`{@ } ;
O)R0,OPb F?kVW[h?q 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@El<"\ *@nUas2" template < typename T >
?s]`G'=>V` struct ref
i`$rzXcS {
Ah6x2(: typedef T & reference;
A2d2V**Z } ;
]Yex#K
template < typename T >
pS;dvZ struct ref < T &>
D.b<I79bX {
0 y%R typedef T & reference;
MVdx5,t } ;
:N}KScS|Wa
lijy?:__ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cG:`Zj~4 d
]
;pG( template < typename T >
$NHWg(/R@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
pt#[.n#f {
|5Pbc&mH8A return l(t) = r(t);
*
U4:K@y }
sBnPS[Oo 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
beE%%C]X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(xed(uFEK w ZAXfNA 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
(?y2@I} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
IcQ!A=lB _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
".?{Y(~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h$\hPLx 最后的布局是:
qGCg3u6 Add
[udV } / \
CaBS0'
n Divide 5
%LHV 0u / \
rbbuSI _1 3
V?BVk8D}; 似乎一切都解决了?不。
Pltju4.:C 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。
K3DJ"NJ<Ji 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。
&NeYKh? 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:
0pa^O$?p +=Wdn)T template < typename Right >
nn4Sy,cz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
I;H9<o5 Right & rt) const
GTl (i*
{
d
A{Jk return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|"w<CKlQ }
J94YMyOo 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
d|RmU/) 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。
|LE++t*X~ 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。
GQq'~Lr5 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。
LB7I`W 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。
uTGvXKL7 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?
lG>e6[Wc 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:
^\jX5)2{ W%K8HAP " template < class Action >
4CT9-2UC class picker : public Action
z,YUguc|
{
S=SncMO nE public :
hP8&n9o picker( const Action & act) : Action(act) {}
$4JX#lkt // all the operator overloaded
}tO<_f)) } ;
DW&')gfQ yuDd%
1k Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!13
/+ u 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:~R
Fy?xRa fcXk]W template < typename Right >
.oN
Sg.jG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
eh4"_t {
S@NhEc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3MJWC o-[ }
%MZDm&f>Kk O \8G~V
5" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Yka&Kkw 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
\ZWmef _J~ta. template < typename T > struct picker_maker
@ ]wem {
ULmdt
typedef picker < constant_t < T > > result;
M;V#Gm } ;
s^'#"`!v= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)wv[!cYyW {
.t[ZXrd|0 typedef picker < T > result;
.+L_!A } ;
6-14Htsk6 4Olv8nOe< 下面总的结构就有了:
h=r<
B\Pa functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
P3ev4DL picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
L4*fF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
J*KBG2+13 至此链式操作完美实现。
Tc5OI' -V 3l(;Pt-yI aDvO(C 七. 问题3
hs_|nr0;[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
5>[sCl- ~V"cLTj" template < typename T1, typename T2 >
C|IQM4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ur,"K'w {
bTy)0ta>AF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f<4q ]HCa }
)X!DCL:16 | 4oM+n;Y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
JX$NEq( (g2r\hI template < typename T1, typename T2 >
NF(IF.8G struct result_2
qs1.@l(" {
)/T$H| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S Y>,kwHO } ;
~K$"PKs3 7cP[o+ 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?
xc<eU`-'b 这个差事就留给了holder自己。
1S]gD&V IH5} Az :Z]hI+7 template < int Order >
~7 L)n class holder;
bo !] template <>
~eOj:H class holder < 1 >
D)ne *}, {
Vt)\[Tl~ public :
Q1I_=fT template < typename T >
*5_8\7d struct result_1
HZ<f( {
|od4kt typedef T & result;
c]!D`FA*K } ;
Q @OC = template < typename T1, typename T2 >
pM'IQ3N struct result_2
5v>{Z0TE[6 {
qwNKRqT typedef T1 & result;
3auJ^B} } ;
NuS|X
template < typename T >
&G@-yQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Kg TGxCH {
kl3S~gE4@ return (T & )r;
:UDn^(# }
0B$7S,2 template < typename T1, typename T2 >
~UJu
@M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<,4R2' {
Y^ZBA\D2,k return (T1 & )r1;
fov=Yd! }
JGO$4DK-1 } ;
ogc('HqF^' ks%7W
- template <>
a[74%L? class holder < 2 >
H, XLb. {
q'Pz3/mk public :
Ux)p%- template < typename T >
q4.dLU,1 struct result_1
F2PLy
q {
tC@zM.v% typedef T & result;
mQ^@ \s } ;
o&XMgY~ template < typename T1, typename T2 >
w^'?4M! struct result_2
.xLF}{u {
,7fc41O3V typedef T2 & result;
'=Kof1 } ;
C/CfjRzd template < typename T >
#?$'nya*u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X#kjt)W {
I~]Q55 return (T & )r;
u_6BHsU }
IzGB template < typename T1, typename T2 >
R<lNk< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]zvVY:v {
+>!B(j\gx return (T2 & )r2;
5e/qgI)M5 }
l@tyg7CwY } ;
T$8@2[ ZH;y>Z kToVBU$ 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> >。
@`kiEg'Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+i`Q 7+d 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-#S)}NEn 8G5)o` return l(i, j) = r(i, j);
Nr]8P/[~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)pZekh]v te\h?H return ( int & )i;
.?i-rTF: return ( int & )j;
C'8!cPFVv 最后执行i = j;
EOBs}M; 可见,参数被正确的选择了。
jI{~s]Q m,@1LwBH F[7Kw"~J d@D;'2}Yc X@yr$3vC 八. 中期总结
e:$7^Y,U/ 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:
o/dMm:TF 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
W) 33;E/} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
K{zCp6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2GiUPtO&Gj FM9X}%5nu9 ;Y@!:p-H %l8*t$8 4#@W;' UKKSc>D1 九. 简化
sw41wj 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。
tIyuzc~U 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Y3P.| 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:
];pf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p- "Z'$A` +-*/&|^等
Vedyy\TU 2. 返回引用。
$*AC>i\ =,各种复合赋值等
ol$2sI=.s 3. 返回固定类型。
>&<<8Ln 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p| \%:# 4. 原样返回。
R,x> $n operator,
GP[6nw_'^ 5. 返回解引用的类型。
pwFU2}I operator*(单目)
aE7u5PM 6. 返回地址。
%ezb^O_6v operator&(单目)
VDByj "% 7. 下表访问返回类型。
atLV`U&t operator[]
uq !; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<$i"zb operator<<和operator>>
cS D._"P ocIt@#20K 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。
#cj\~T.,, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.1.J5>/n O;X(pE/G template < typename Left >
9TVB<}0G struct value_return
SUH mBo"} {
o~v_PD[S template < typename T >
:W.jNV{e\F struct result_1
0T9@,scY {
Dd!Sr8L[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ex`
xkZ+ } ;
*'9)H0 gEr4zae template < typename T1, typename T2 >
Si?$\H*: struct result_2
<i_>
y~v` {
x],8yR)R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[!1)mR } ;
Fw_
(q! } ;
KqM! ! May&@x/oMS 4meidKw] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u(pdP" \C]i|]tl 下面我们来剥离functor中的operator()
H+4=|mkQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{8^Gs^c
c `6a]|7|f return l(t) op r(t)
lpl8h4d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q7,EY / return op l(t)
xn(+G$m return op l(t1, t2)
b!i`o%Vb return l(t) op
e#>tM return l(t1, t2) op
T*h!d(
return l(t)[r(t)]
cI*KRCU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)Vwj9WD S5i+vUI8C 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:
nK+lE0 单目: return f(l(t), r(t));
HQq`pG%m6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
t*{,Gk 双目: return f(l(t));
![^EsgEB* return f(l(t1, t2));
%ZujCZn 下面就是f的实现,以operator/为例
_9D|u<D #|qm!aGs struct meta_divide
z^4KU\/JK {
ET U-]R 3 template < typename T1, typename T2 >
z>4D~HX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W8f`J2^"M {
<=q*N;=T, return t1 / t2;
puFXPw.3 }
+$>N]1 } ;
G1}~.%J ?VFM]hO 这个工作可以让宏来做:
w[
Axs8N' ,LhEshf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-#hK|1] template < typename T1, typename T2 > \
Q]< (bD.7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+"'F Be 以后可以直接用
]]>nbgGn# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
tf4*R_6;1$ 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
ecn}iN (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。。。)
's)fO#
>&bv\R/ Rr%tbt.sE 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
$bk>kbl P aK]7vp+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E@:Q 'g% class unary_op : public Rettype
TbOJp {
[}z?1Gj;W( Left l;
r)V Lf#3B public :
XZ}de%U1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`)"tO&Fn lp(Nv(S template < typename T >
4[`[mE18. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{5>3;. {
-
$%jb2 return FuncType::execute(l(t));
)AOPiC$jL }
o6*/o ]] aSUsyOe template < typename T1, typename T2 >
l1&5uwuF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4<u;a46Z#M {
DlDB=N0@S return FuncType::execute(l(t1, t2));
MFv
Si }
P*0f~eu } ;
JfMJF[Mb
QV0M/k<' B$ui:R/ t 同样还可以申明一个binary_op
;TtaH XJUEwX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b7bSTFZxC class binary_op : public Rettype
bZ/
hgqS {
h0|[etaf Left l;
V{!lk]p}a Right r;
TZ'aNcGg public :
F#su5<d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~P/]:= R;r|cep template < typename T >
kfXS_\@iW1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aVP5% {
VUp. j return FuncType::execute(l(t), r(t));
+$PFHXB }
Mq@}snp"S ?1CJf>B > template < typename T1, typename T2 >
`|Ey)@w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!nwbj21% {
D i+4Eb
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bhYU5I 9 }
ha5e(Hj? } ;
glx2I_y ]oEQ4 Hq?& Qo 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
(-\]A| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0(8gQ
2n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DcN"=Y 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。
'j }g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ehE-SrkU' 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。。。
-,^WaB7u\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
uoHqL IpQ 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)
.U 39nd 下面是修改过的unary_op
"qS!B.rt: >b>gr OX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UT4f (Xo class unary_op
P{cos&X| {
1aq2aLx Left l;
80}4/8 kbhX?; <` public :
x6ahZ 9<l-NU9 _ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G?<pBMy LJWTSf"f? template < typename T >
_dr*`yXi struct result_1
3za`>bUN {
j7}lF?cJ2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Rboof`pVt } ;
$T),DUYO p.C1 nh template < typename T1, typename T2 >
cz#_<8'N struct result_2
Fj^AWv^/ {
lUHtjr typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vL$|9|W( } ;
y@3kU*-1 akC>s8tqlA template < typename T1, typename T2 >
)Oiev u_"| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f&c]LH_ {
6.'$EtH return OpClass::execute(lt(t1, t2));
E~RV1) }
Sph*1c(R *Tp]h 0 template < typename T >
= /Wu'gG) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@+&'%1 {
4gOgWBv return OpClass::execute(lt(t));
:G 5C ]'t }
4%7s259% 4.Z(:g } ;
~^$MA$ /p g\&2s, =Z`0>R` 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
>A($8=+#x 好啦,现在才真正完美了。
U
Du~2% 现在在picker里面就可以这么添加了:
HN68!v}C| cy3M^_5B< template < typename Right >
fK_~lGY( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M"(6&M=? {
sJ~P:g return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
c&*l" }
hk}
t:< 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
~^7r?<aKc &XQZs`41+ zQc"bcif5( k 4B_W OQFi.8 十. bind
F;kvH 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
KjOi(YUnq7 先来分析一下一段例子
@9vvR7{P tOH0IE c N09KVz2Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
=dGKF`tR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s}(X]Gx1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~ziexZ=N 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
E>}q2 我们来写个简单的。
S+ebO/$> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9p`r7: 对于函数对象类的版本:
JIxiklk M&yqfb[ template < typename Func >
J=*K"8Qr struct functor_trait
)GJP_*Ab {
Qh-4vy=r typedef typename Func::result_type result_type;
m7m
\`; } ;
5UOk)rOf 对于无参数函数的版本:
"8HE^Po/pn s$GF 95^ template < typename Ret >
ET-Vm >] struct functor_trait < Ret ( * )() >
_-%d9@x {
? )_7U typedef Ret result_type;
^ ulps**e } ;
K-(;D4/sQE 对于单参数函数的版本:
d>!p=O`>{q {/ &B!zvl template < typename Ret, typename V1 >
h8=h >W- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9j#@p {
A[H;WKn0 typedef Ret result_type;
C9jbv/c } ;
0H[L S 对于双参数函数的版本:
T~J?AKx ]l[2hy=
cV template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
l>7r2; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R1'`F{56 {
?N>pZR typedef Ret result_type;
e{C6by"j{S } ;
F=}Z51|:~ 等等。。。
2Va4i7"X\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
uTGcQs} @~o`#$*| template < typename Func >
3eKQ<$w struct func_return
YqU/\f+ {
JJ5C}`( template < typename T >
frqJN struct result_1
z*LiweR- {
hZN<Yd8: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]k*1KP } ;
,4Y*:JU4 [6RfS template < typename T1, typename T2 >
gX,9Gh struct result_2
2[up+;%Y {
A]?^ H< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
` X}85 } ;
/ Z!i;@Wf } ;
D$nK`r
p5<2N /2@["*^$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4;*f1_;f~ %-j&e44 template < typename Func, typename aPicker >
gj+3y9 class binder_1
(M`|'o! {
Ro r2qDF Func fn;
LC-)'Z9}5 aPicker pk;
(vQ+e public :
<v$QM;Ff / L~u02? template < typename T >
}B ff,q struct result_1
U8O(;+ {
zj%cQkZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1S%}xsR0 } ;
"s]y!BLk (~()RkT template < typename T1, typename T2 >
Vk7=7%xW struct result_2
<4mQ*6 {
g:gB`8w? typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^\wl2 } ;
inF6M8
A1 n}J^6:1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
SxMj,u%X/ o6|-=FcvC template < typename T >
HomN/wKh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q2\ {
j>'B[ return fn(pk(t));
/cY^]VLe }
($WE=biZ& template < typename T1, typename T2 >
qY# d+F,t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nb+m.X {
<k]qH-v4 return fn(pk(t1, t2));
8(xw?|D7 }
i2`0|8mw' } ;
>o[|"oLO L2|aHI1'l 0*7*RX 一目了然不是么?
8A{6j 最后实现bind
7X'y>\^w^> .ECHx Dp !R:y'Y%j template < typename Func, typename aPicker >
cZQu *K^j picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-<W2PY< {
RJc%,
]: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#Lka+l;L7 }
i'tp1CI SRz&Nb 2个以上参数的bind可以同理实现。
TzM=LvA 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。
2QayM?k8 (0jr;jv 十一. phoenix
#":a6%0Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
JJf<*j^G L11L23: for_each(v.begin(), v.end(),
fLB1)kTS (
77We;a do_
UR3 $B%i [
Alz~-hqQ cout << _1 << " , "
kx{!b3" ]
q)iTn)Z! .while_( -- _1),
X?dfcS*!n cout << var( " \n " )
|}S1o0v{(a )
t26ij`V );
;f%|3-q1[ DQgH_! 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:
h<3p8eB 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
P s#>y& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
kO ![X ^V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R&So4},B 3g'+0tEl lrys3 template < typename Cond, typename Actor >
:ba/W&-d class do_while
ULl_\5s2 {
KQ)T(mIqp Cond cd;
8(A{;9^g Actor act;
#T%zfcUj public :
_413\`%8? template < typename T >
xzk}[3P{ struct result_1
z="L4 {
$D_HZ"ytu typedef int result_type;
D4Sh9:\ } ;
uva\0q E`)Qs[?Gk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dlD}Ub hC>wFC template < typename T >
- ]Y wl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6k9Lx C:M {
K`4GU[ul do
X8CVY0<o {
h4 vm{ho act(t);
~:2K#q5C }
#nEL~& while (cd(t));
\A(5;ZnuD return 0 ;
3k{ @.V?] }
.#!mDlY; } ;
yGEb7I$h 9X]f [^ D/s?i[lb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
MsjnRX:c3u 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。
;Qa;@ 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。
detL jlE 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。
&O tAAE 下面就是产生这个functor的类:
og-]tEWA1 \"d?=uFe ?}sOG?{ template < typename Actor >
o#e7,O class do_while_actor
j'Wp {
SE!L : Actor act;
<]Y[XI(kr public :
z5EVG do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[hU=mS8=^ B||c(ue template < typename Cond >
(6k>FSpg picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*Nlu5(z } ;
O5;-Om H#+xKYrp @HEPc95 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.B$h2#i1 最后,是那个do_
a:u}d7T3e ]u=Ca#!' j9xXKa5 class do_while_invoker
lzfDH=& {
ORH93` public :
oT->^4WY template < typename Actor >
^saM$e^c: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$l"MXxx5I {
vlQ0gsXK return do_while_actor < Actor > (act);
^<;w+%[MT }
A&l7d0Z^j5 } do_;
\n0gTwiO% B01^oYM} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d_T<5Hin 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
e?<D F.Md+ 最后来说说怎么处理break和continue
B] i:) 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。
M(5D'4. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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