一. 什么是Lambda
;*2>ES 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
LWfqEL
- 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,
BU|#e5 =(HeF.! wkUlrL/~ p-GAe,2q class filler
qS|\JG {
em{(4!W> public :
eHiy,IN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%]2,& } ;
u #w29Pm l{j~Q^U}) )wvHGecp* 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:
iBTYY{-wF #_93f
| 7!WA)@6 q
11IkDa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[* ?Awf` {X(:jAy 4d b(<h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~\LCvcY"X 6 5N~0t q@t0NvNSu a2'^8;U*_ 二. 战前分析
y*pUlts< 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。
&|3
$!S 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i0$Bx> U4aU}1RKz #P
l~R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N ,8/Y /* --------------------------------------------- */
.qMOGbd? vector < int *> vp( 10 );
u!"t!2I transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~cTN~<{dq /* --------------------------------------------- */
R}^~^# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
QnZcBXI8 /* --------------------------------------------- */
Dn&D!B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$hivlI-7Ko /* --------------------------------------------- */
&wD;SMr< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P:30L'.=[ /* --------------------------------------------- */
I)A`)5="5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Fa'k0/_j KMI_zhyB \jOA+FU[ yKYTi3_( 看了之后,我们可以思考一些问题:
oD<kMK 1._1, _2是什么?
-FU}pz/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
nqInb:
2._1 = 1是在做什么?
!O `(JSoG 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
H&:jcgV*P Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
h }B%
/U 7;KwLT 9 "jG}B.l=, 三. 动工
N[s}qmPha 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9 FB19 o4|M0 W[Ls|<Q rg^'S1x| template < typename T >
&l!4mxwr` class assignment
mV3cp rRqv {
D9
g#Ff6 T value;
_f$^%?^ public :
zd@m~V assignment( const T & v) : value(v) {}
+j< p
\Kn> template < typename T2 >
KET2Ws[w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|S_eDjF } ;
U4d:] z `{dm;j5/y uScMn/% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
OX\A|$GS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uG,5BV .M |y(Q &5yVxL: #1OOU class holder
bbE!qk;hEP {
#d6)#:uss public :
%nf6%@s template < typename T >
5>[u ` assignment < T > operator = ( const T & t) const
F(>Np2oi6 {
h1de[q) return assignment < T > (t);
aAD^^l# }
.(K)?r-g5 } ;
o~`/_+ )Y"+,$$>Y` VK m&iidU 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:
!LNayk's> F1*>y static holder _1;
*\
R ]NV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c2l@6<Ww H?yK~bGQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k\5c|Wq|g 而不用手动写一个函数对象。
bCRV\myd` H\ F:95 ekWD5,G *4\:8 四. 问题分析
geru=7 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。
akp-zn&je 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。
]d$8f 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d,k!qjf=r 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
p`olCp' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
cr7 }^s 5_GYrR2 五. 问题1:一致性
y%"{I7!A 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
SW@$ci 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
XO.jl" xu xQ7l~O
b struct holder
rBQ _iB_ {
R0KPZv- //
<sb~ ^B template < typename T >
=W(Q34 T & operator ()( const T & r) const
X_q\S g {
G/)O@Ugp return (T & )r;
o_izl\ }
i1 }:8Unxf } ;
t%d Z-Ym P78g/p T 这样的话assignment也必须相应改动:
I ce~oz) ;AG8C#_ template < typename Left, typename Right >
5'OrHk;u class assignment
h79}qU {
`'DmDg Left l;
p*XANGA Right r;
*3+4[WT0]a public :
R$R *'l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j`{?OYD template < typename T2 >
$o+j
El> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E^B'4 } ;
/:cd\A} ]%;:7?5l 同时,holder的operator=也需要改动:
u+9hL4 \[;0KV_ template < typename T >
xK>*yV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NDN7[7E {
d-oMQGOklb return assignment < holder, T > ( * this , t);
/T"+KU* }
Sj3+l7S? '+@=ILj> 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。
sU=H&D99 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&sl0W-;0 J"0`%'*/ return l(rhs) = r;
C"y(5U)d 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。
p'Y^X 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
FnwJ+GTu 0j^Kgx template < typename Tp >
n*h)'8`Ut class constant_t
d9k0F
OR1 {
R!HXhQ const Tp t;
QFA8N public :
~]sc^[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`~cqAs}6]Q template < typename T >
9[#pIPxNK const Tp & operator ()( const T & r) const
W<'m:dq {
Q1Kfi8h}' return t;
)j6~Wy@4 }
&w\{TZ{ } ;
pd?Mf=># &<z1k-&! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7 W5@TWM 下面就可以修改holder的operator=了
EAUEQk?9 `Gs9Xmc| template < typename T >
8$=n j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j;zM{qu_ {
yWmJ~/*lG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*tA1az-jO }
[+Iz@0q U4'#T%* 同时也要修改assignment的operator()
w?L6!) oiz 10Q ]67 template < typename T2 >
Lj({[H7D! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,~U>'&M; 现在代码看起来就很一致了。
soxc0OlN 1C+13LE$U 六. 问题2:链式操作
&C_j\7Dq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}dX*[I 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。
J0WxR&%a) 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。
70?\ugxA 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。
M-VX;/&FR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
iT+8|Yia #~]zhHI template < typename T >
#^0R&) T struct result_1
)_90UwWpj {
T=DbBy0- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[(i } ;
LBeF&sb6 bIDj[-CDG 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:
DeVv4D:}@ k=$TGqQY? template < typename T >
/xBb[44z8 struct ref
6_o*y8s. {
5Pc;5
o0C typedef T & reference;
6yG^p]zZ } ;
<d Wv?<o template < typename T >
tU5zF.% struct ref < T &>
?>:g?.+ {
dES"@?!^ typedef T & reference;
:`#d:.@]o@ } ;
x;.Jw6g u/0h$l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,2oWWsC7 /U*C\ xMm template < typename T >
9<?M8_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
e)k9dOR {
HyQJXw?A: return l(t) = r(t);
oCv.Ln1;Z }
qBQ?HLK- 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。
hh%-(HaLX3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ub0.J#j@ Vm(y7}Aq{ 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
$rBq"u=,0+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Et_bH%0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|^I0dR/w: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
m9WDT 最后的布局是:
S3 %FHS Add
(,\+tr8r8 / \
UgSB>V<? Divide 5
?3,:-"(@p / \
)EuvRLo{S7 _1 3
-Cpl?Io`r5 似乎一切都解决了?不。
f}ji?p 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
{4}yKjW%z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
`AtBtjs RV OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
^mDe08.
%b {6|G@""O template < typename Right >
LmrfN?5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P )"m0Lu< Right & rt) const
2WL|wwA {
VA>35w return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6<SAa#@ey }
7kLz[N6Ll 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<c-=3}=U\ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
G6P?2@ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
]@c+]{ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
#U4F0BdA 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
iN\4gQ! 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
4jMFr, 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
85$m[+md [A~xy'T template < class Action >
-UEZ#Q class picker : public Action
z+wA
rPxc {
=`F(B public :
BwGfTua picker( const Action & act) : Action(act) {}
#aJ(m& // all the operator overloaded
(!aNq( } ;
Jb@V}Ul$ \)N9aV 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。
3?9IJ5p 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:
dJoaCf`w AaOuL,l template < typename Right >
e7Z32P0ls picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+b<FO+E_ {
~O0 $Suv return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hoUD;3 }
HY*Kb+[ H3^},. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
mt{nm[D!Xp 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
5E;qM|Ns eS\Vib template < typename T > struct picker_maker
61>.vT8P {
5h-SCB>P typedef picker < constant_t < T > > result;
mbxZL<ua } ;
BC#C9|n template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@/.;Xw] {
?m}s4a typedef picker < T > result;
4y?n
[/M/ } ;
+>{2*\cZ5} )._; ~z! 下面总的结构就有了:
Smn;(K functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
hHGoP0/o picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#ym'AN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4{U T!WIi 至此链式操作完美实现。
X::JV7hu feDlH[$ H?vdr:WlTN 七. 问题3
]Kt6^|S$a 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!Vn\u l'-Bu( template < typename T1, typename T2 >
5h=}j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KE5kOU; {
'4+
ur` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|&+o^ }
Iby\$~V /tx]5`#@7] 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
XH 4 S]e|"n~@ template < typename T1, typename T2 >
[I,Z2G,Jb struct result_2
s 8jV(P(O {
#4Rx]zW^% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ArI2wM/v } ;
&ZlVWK~v 6
6EV$*dRL 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?
)
<[XtK 这个差事就留给了holder自己。
DZ'P@f)] B
dj!ia;H T= y}y template < int Order >
PB\(= class holder;
Db}j?ik/ template <>
_lJ!R:* class holder < 1 >
_/s$ZCd {
wtQ++l%{G public :
WTQ\PANAaR template < typename T >
urs,34h struct result_1
[[Ls_ZL!= {
;s = l52 typedef T & result;
ok"k*?Ov } ;
j?3wvw6T template < typename T1, typename T2 >
hP%M?MKC struct result_2
njB;&N)I {
E!)xj.aS$ typedef T1 & result;
5K1)1E/Fu } ;
F`9xVnK= template < typename T >
6RU~"C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
av8B-GQI*# {
~~/|dh5 return (T & )r;
lV3x *4O= }
:S{BbQ){] template < typename T1, typename T2 >
T@H^BGs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z!a=dnwHz {
$lfn(b, return (T1 & )r1;
hn7#
L }
!3c\NbU } ;
64
wv<r]5j hlvK5Z template <>
t9GR69v:? class holder < 2 >
xC?6v' {
^KnU4sD public :
,a{P4Bq template < typename T >
;>U2|>5V struct result_1
:DK {Vg6 {
P[G)sA_" typedef T & result;
&)#
ihK_ } ;
[NjXO`5#] template < typename T1, typename T2 >
T8?Ghbn struct result_2
*/5d>04 {
58}U^IW typedef T2 & result;
:_`F{rDB } ;
{Y(zd[ template < typename T >
'|6]_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w8")w*9Lmg {
Ljm[?*H# return (T & )r;
9R!atPz9 }
CCs%%U/= template < typename T1, typename T2 >
kYE9M8s; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t5^{D>S1 {
OR P\b return (T2 & )r2;
Fk&c=V;SU }
%Bj\W'V&p } ;
hk;5w{t}} ]? c
B:} &~cBNw| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^ox=HNV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>F|>cc>_E 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q^@Q"J =v ^x ]r`b return l(i, j) = r(i, j);
udK%> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u4cnE" ;DQ ZT return ( int & )i;
+zqn<<9 return ( int & )j;
q_: 4w$> 最后执行i = j;
SBu"3ym 可见,参数被正确的选择了。
\k7"=yx /aCc17>2V{ #Qw0&kM7I l
K{hVqpt .|KyNBn 八. 中期总结
7DogM".}~Q 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:
G<zwv3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Pjf"CW+A 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vQG5*pR*w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nt;m+by 6xmZXpd! *uRBzO} ](]i 'fE> _gR;=~S h%na>G 九. 简化
biD$qg 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
]Jg&VXrH 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
VOsRAn/N 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
h]&GLb&<? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
un"Gozmt5 +-*/&|^等
i$"F{|Z0 2. 返回引用。
m#Jmdb_ =,各种复合赋值等
IJp-BTO{V 3. 返回固定类型。
\[i1JG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!RS}NS 4. 原样返回。
wc@X.Q[ operator,
y3Qsv 5. 返回解引用的类型。
;6
D@A operator*(单目)
e;q!6% 6. 返回地址。
kPG-hD operator&(单目)
\fLMr\LL& 7. 下表访问返回类型。
./Zk`-OBT operator[]
*!t/"b 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Oc0a77@ operator<<和operator>>
k/_ 59@) qH>d 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。
_Kf% \xg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!X#OOqPr= BsDn5\q template < typename Left >
V#$RR!X' struct value_return
`UyG_; {
e\l7Iu template < typename T >
>Eto(
y"q struct result_1
:6
R\OeH+ {
%3-y[f typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'3fu } ;
%JBz5G V! A~K
template < typename T1, typename T2 >
]y'>=a|T struct result_2
I-*S&SiXjI {
%)W2H^
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
skViMo } ;
I; |B.j } ;
F^BS/Yag j{A y\n ( Y eo]]i{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<{cQM$# ?Ep [M:,q 下面我们来剥离functor中的operator()
*vxk@`K~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m}t`FsB. ,!y$qVg'\f return l(t) op r(t)
~Ea} /Au return l(t1, t2) op r(t1, t2)
u|TeE\0 return op l(t)
)9`qG:b' return op l(t1, t2)
$|@@Qk/T return l(t) op
d.d/< return l(t1, t2) op
,/F~Y&1I return l(t)[r(t)]
M`!H"R 7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[EXs }rw8PZ9 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:
x*U)Y 单目: return f(l(t), r(t));
>uhaW@d return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
VU]`&`~J 双目: return f(l(t));
/]Md~=yNp return f(l(t1, t2));
K!Y71_# 下面就是f的实现,以operator/为例
qiD@'Va\ :>f )g struct meta_divide
giw &&l=_ {
bJ {'<J template < typename T1, typename T2 >
f+)L#>Gl? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
: bq8N@P/ {
&Q#66ev return t1 / t2;
'yEHI }
8^1 Te m } ;
08\,<9 O;jrCB 这个工作可以让宏来做:
Flm%T-Dl Vv=. -&' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]Q3ADh template < typename T1, typename T2 > \
S g![Lsj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#r\4sVg 以后可以直接用
A]oV"`f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
AH7}/Rc 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
2-EIE4ds (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。。。)
rw JIx|( bwMm#f
<<5(0#y# 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
bJTBjS-7 3bH'H*2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u `6:5k class unary_op : public Rettype
c-6?2\]j@ {
;h Left l;
dkTX public :
d{3QP5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CkQ3#L <2 eru.m+\ template < typename T >
\Uq(Zga4) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?%[@Qb=2 {
4!no~ $b return FuncType::execute(l(t));
+iRh }
v PG},m~- )Y{L&A template < typename T1, typename T2 >
;85>xHK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YUy0!`!` {
/@TF5]Ri return FuncType::execute(l(t1, t2));
<R=Zs[9M1 }
y}ev ,j } ;
aj{Y\
3L >!1-lfa8 \"OG6G_>$ 同样还可以申明一个binary_op
Txb#C[` ^8N}9a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`7V]y- class binary_op : public Rettype
bP&]!jZ {
'e'cb>GnA Left l;
{fT6O&br Right r;
e1Hgw[l` public :
?J> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ne1$ee.NE PIS2Ed] template < typename T >
r0% D58 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n<R?ffy {
R`E ~ZWC4V return FuncType::execute(l(t), r(t));
a~y'RyA }
^WWQI+pk ^RIl template < typename T1, typename T2 >
LsU9 .
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}a(dyr`S {
N6i Q8P- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5">Z'+8 }
m#\dSl} } ;
hf&9uHN%7m JYHl,HH#z U9MxI%tb 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
q9s=~d7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LyFN.2qw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Qj3EXb 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
<x>Mo 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ds[| 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
OYn}5RN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!'*-$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)
)bscBj@ 下面是修改过的unary_op
J<jy2@"tXo smo~7; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h>m"GpF
x class unary_op
GC}==^1 {
{;6`_-As% Left l;
6i3$C W svH !1b public :
*u;Iw{.{ /h|#J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^Xh^xL2cn 0YDR1dO(* template < typename T >
r3UUlR/Do struct result_1
TAW/zpps$ {
I9ep`X6Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o|["SYIf } ;
f(MO_Sj] O6^]=/wd template < typename T1, typename T2 >
-6B4sZpzD struct result_2
+T Dw+ {
vUM4S26"NT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6(ol1
(U } ;
;u)I\3`*! A2Gevj?F$ template < typename T1, typename T2 >
g]0_5?i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B^^#D0< {
{3aua:q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
HN|%9{VeB }
)\$|X}uny& R8'RA%O9J template < typename T >
$qj2w"' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pFjK}JOF {
ZPYS$Ydy return OpClass::execute(lt(t));
~Z'?LV<t }
d7bS
wL EXqE~afm2 } ;
nAdf=D'P qUb& 7-fb.V9 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
:d'8x 好啦,现在才真正完美了。
I%KYtv~` 现在在picker里面就可以这么添加了:
'6%2.[o '}Z<h?9 template < typename Right >
/N.U/MPL_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ab?aQ*$+ {
G]&qx`TBK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
AFwdJte9e }
+v:SM9 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。
KoT%Mfu (TT}6j f]srRYSR $/Uq0U a0H+.W+] 十. bind
l+0oS'`V*L 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
bW(0Ng 先来分析一下一段例子
=41?^1\ dioGAai' sc#qwQ# int foo( int x, int y) { return x - y;}
19%imf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E|shs=I bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*.w9c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
j8:\%| 我们来写个简单的。
F#5~M<`.o 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&s>Jb?_5Mx 对于函数对象类的版本:
M x"\5i ;L ^o*` template < typename Func >
R2vlFx/ struct functor_trait
'[%j@PlCX {
B/Ws_Kv typedef typename Func::result_type result_type;
vo{--+{ky! } ;
KLk~Y0$:v 对于无参数函数的版本:
9QJyZ o}p n0KO, template < typename Ret >
V0 a3<6@4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
:NTO03F7v {
C\hM =% typedef Ret result_type;
+R:(_:7 } ;
Pr
C{'XDlU 对于单参数函数的版本:
v4 E}D 7tCw*t$ template < typename Ret, typename V1 >
<
I``&>
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%
|L=l{g {
w_V P
J typedef Ret result_type;
%mgE;~"& } ;
\o3gKoL% 对于双参数函数的版本:
+&H4m=D-#a XL/u#EA0< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ab;.5O$y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ChQxa {
_DEjF)S typedef Ret result_type;
bpa?C } ;
>^{yF~( 等等。。。
;q>ah!"k 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>=w)x,0yX >/6 _ ^ template < typename Func >
/G`]=@~ struct func_return
8H`[*|{' {
a?oI>8* template < typename T >
:b!s2n!u struct result_1
G^@5H/) {
RPbZ(. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LFV%&y|L } ;
#Bw0,\ yaX
iE_. template < typename T1, typename T2 >
]eV8b*d6 struct result_2
#[[ en {
]/{)bpu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>8[Z.fX } ;
HK%7g } ;
z0Z%m@ l}P=/#</T Ew$C
;&9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
c+GG\:gM ,/U6[P_C5 template < typename Func, typename aPicker >
rSNi@; class binder_1
*=xr-!MEk {
4 H&#q> Func fn;
O33`+UV"W aPicker pk;
f,Ghb~y public :
BL4-7 IvNT6]6 P template < typename T >
o;RI*I struct result_1
H0cA6I {
o,wUc"CE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:MDKC /mC } ;
N)Z?Z+}h OB}Ib] template < typename T1, typename T2 >
ll?X@S struct result_2
-%4,@
x` {
kvj#c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3
8`<:{^Y } ;
HLi%%"' &Hnz8Or! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9MqGIOQ${j E<*xx#p template < typename T >
EB|}fz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-D~%|).' {
yaV|AB$v return fn(pk(t));
Z5]>pJFq, }
+qdEq_m template < typename T1, typename T2 >
eJ81-!) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<
FAheE+ {
J4U1t2@)9 return fn(pk(t1, t2));
GsM<2@? }
l}M!8:UzU } ;
_u9Jxw?F@Y ,9
a )Xyn
q( 一目了然不是么?
|
VDV<g5h 最后实现bind
k$}fWR +x}<IS8 Jj%K=sw template < typename Func, typename aPicker >
"tpSg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ny)X+2Ae {
lqpp)Cq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
seeBS/% }
[z9Z5sLO FHI ;)wn= 2个以上参数的bind可以同理实现。
lsNd_7k 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]5:8Z@ %D "I 十一. phoenix
mpJ#:}n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
d m%8K6| <1M-Ro?5k for_each(v.begin(), v.end(),
q'MZ R'<@ (
0_t!T'jr7 do_
sCHJ&>m5- [
y"wShAR cout << _1 << " , "
BIL Lq8) ]
\dQNLLg/ .while_( -- _1),
3sZ\0P} cout << var( " \n " )
uM6+?A9@l )
G,w(d@ );
jRV/A!4 SasJic2M 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=w0R$&b& 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
8)I^ t81 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
45>?o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[!OxZ! H<N,%G #>+ HlT template < typename Cond, typename Actor >
wj0\$NQ=x class do_while
]OzUGXxo~ {
I~XSn>-H Cond cd;
?6Y?a2 | Actor act;
y'*K|aTG public :
U4B(#2' template < typename T >
=rX>.P%Q 5 struct result_1
MFk5K {
J/*`7Pd typedef int result_type;
IO-Ow! } ;
E?0%Z&1h wAW5
Z0D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@MCg%Afw D d</`iUq template < typename T >
[hj6N*4y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w+CA1q< {
[IhYh<i do
LSr]S79N1 {
N<injx act(t);
9-*uPK]m9 }
6,{$J while (cd(t));
Npy:! return 0 ;
j8lb~0JD }
,nDaqQ-C!! } ;
a!AA] rh}J3S5vp 6j LCU%^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!d0kV,F: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
;MdlwQ$` 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。
hx]?&zT@ 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。
0Z{ZO*rK 下面就是产生这个functor的类:
q5)O%l ! 5"O.,H} 81
sG template < typename Actor >
YteO6A;
class do_while_actor
Z}Ft:7 {
@r/nF5 Actor act;
]-/VHh public :
ckE-",G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
L0WN\|D 'AS|ZRr/ template < typename Cond >
2!=f hN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
E#N|wq } ;
;@Y;g(bw: .5ha}=z l)l^[2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
J]pir4&j 最后,是那个do_
x-&@wMqkc mSh[}%swj 5uj?#)N class do_while_invoker
JYbL?N {
fHd#u%63K public :
mSl.mi(JiZ template < typename Actor >
[j/9neaye do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Q:d]imw!O {
aE$[52 return do_while_actor < Actor > (act);
aQ\$A`? }
R|87%&6'] } do_;
a'yK~;+_9 S k\K4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VY=jc~c]v 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5f K_Aq{ 最后来说说怎么处理break和continue
= x)-u8P 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
q ,]L$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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