一. 什么是Lambda
oA_T9uh[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
LEnm6 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,
-)S(eqq1 g=8}G$su{% )?@X{AN& /5@4}m>Z@ class filler
:Taequk {
6 w"-& public :
+4<Ij/}p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
zR)9]pJ- } ;
KW&5&~)2 y[ikpp#ozY tS1(.CRk 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
'q+CL&D 9NX/OctFa' Dwvd pq<302uBQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3v oas y _Mte J<[Hw g 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y'gIx*6B@ xMck A<E 9rO,h|L DB1F_! 9 二. 战前分析
37j-FLbW 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
C_c*21X 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
4dfR}C Ygwej2 <$#;J>{WV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(%`R{Y /* --------------------------------------------- */
gpo+-NnG vector < int *> vp( 10 );
Ebmd[A&& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(QARle(i /* --------------------------------------------- */
$j ZU(<4, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<{
Z$!]i1 /* --------------------------------------------- */
\YV`M3O int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cr;\;Ta_!W /* --------------------------------------------- */
xPuuG{Sm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]{mz %\ /* --------------------------------------------- */
!F@9xG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5e> <i !G`7T e.8(tEqZ1 ]`p*ZTr)\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
^U[c:Rz 1._1, _2是什么?
/hx|KC&:e 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。
'?WKKYD7N 2._1 = 1是在做什么?
jHP6d = 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。
+7HM7cw 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。
+W{ELdup%q Het5{Yb. h[%t7qo= 三. 动工
3%"r%:fQB/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bV'^0(Zv K6C@YY( X`REhvT @wzzI 7}C template < typename T >
u0Nag=cU class assignment
H<hFA(M {
U{^~X_? T value;
Iuh1tcc public :
_trF /U< assignment( const T & v) : value(v) {}
X>0$zE@0 template < typename T2 >
2swHJ.d\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
B~[}E]WEK } ;
H<gC{:S Bu:h_sV D p2(U'x
c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-!p +^wC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
W,\LdQ QX1rnVzg0 O@[jNs)]. SCXH{8SS class holder
&mG1V {
Xm#E9 9 public :
9e`.H0 template < typename T >
j,HUk,e^& assignment < T > operator = ( const T & t) const
}ZP;kM$g {
A7|CG[wZ return assignment < T > (t);
BCrX>Pp}r }
9|;"+jlt } ;
v2vPfb QT!!KTf ?1+JBl~/d 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\WUBt-M dtXAEL\q static holder _1;
mX4u#$xs: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z= 'DV1A$, "ggViIOw& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2HxT+|~d6 而不用手动写一个函数对象。
88K=jo))b 1c$<z~
F|rJ{=x
QA=G+1x 四. 问题分析
`PV+.V} 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
m!Iax]D{ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
tA*hh"9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K GVAP 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iyj,0T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?Re6oLm<B J ejDF*Q 五. 问题1:一致性
?u*gKI 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
U',.'"m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j@j%)CCM E[z8;A^:0 struct holder
B4/0t:^I {
?iX1;c9 //
AGH7z template < typename T >
SO~]aFoYt T & operator ()( const T & r) const
t *8k3" {
x_C#ALq9 return (T & )r;
-zzM!1@F }
GzC=xXON } ;
R(i2TAaaU )ZyEn% 这样的话assignment也必须相应改动:
c*5y8k ~If{`zWoC template < typename Left, typename Right >
u-31$z<<5} class assignment
$>72 g.B {
=nq9)4o Left l;
jJX-S Right r;
(c'=jJX public :
`|["{j}^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_fVC\18T template < typename T2 >
e)(m0m\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B/iRR2h } ;
^KBE2C zW,Nv>Ac5 同时,holder的operator=也需要改动:
%(9BWO wFgL\[$^| template < typename T >
SP&Y|I$: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3Zr'Mn {
qrWeV8ur+ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Z5oX "Yx }
.U66Uet>RX Tb2Tb2C 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。
RR%[]M#_T 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BQs~>}(V isdEs k#A. return l(rhs) = r;
Z[(V0/[] 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。
kpe7\nd=> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m((A
D<.zdTo template < typename Tp >
!uC`7a class constant_t
}G:5P3f {
+cDz`)N,, const Tp t;
^kS44pr\Q public :
R)%1GG4 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yf2I%\p} template < typename T >
5i 6*$#OM_ const Tp & operator ()( const T & r) const
K*ZH<@o4 {
LX
i?FQnLu return t;
v(HCnC }
C:]&V*d.v4 } ;
,u^RZ[} vPVA^UPNV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;w^-3 U7: 下面就可以修改holder的operator=了
@IB+@RmL q}nL'KQ,n template < typename T >
:6,qp?/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
W?(^|<W {
Fu
K(SP3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
";)SA,Z }
D^E+#a 1 ""j(wUp-W 同时也要修改assignment的operator()
>=|;2*9v ?z:Xdx\l template < typename T2 >
,| \62B` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c{iF 现在代码看起来就很一致了。
$WOiXLyCk DwQaj"1<% 六. 问题2:链式操作
vd4}b> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
tRqg')y 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
2n9E:tc 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
<lx~/3<m 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
\Ty%E< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bt$+l[U^J /K#t$O4 template < typename T >
aYjFRH` struct result_1
U9om}WKO {
,oW8im
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8gA:s`ofJ } ;
ngZkBX }ph;~og}y 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:
lS`hJ: :QSCky*i template < typename T >
\XG18V& struct ref
E&?z-,-o@ {
ozs
xqN typedef T & reference;
kUl:Yj=& } ;
(I?CW~3# template < typename T >
b,?@_*qv+ struct ref < T &>
hBSci|*f {
Lv;R8^n typedef T & reference;
` "Gd/ } ;
V9v80e {n4 t^|+|>S 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=w~phn SI:+I4i template < typename T >
{y{&tzZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
67uUeCW {
E57J).x-BP return l(t) = r(t);
OVsZUmSG }
39W"G7n?v 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。
Q k`yK|(0= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
TP6iSF 4eSV(u)4 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
EZm6WvlxSI _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NFc@Kz<H _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/<(d.6T[}: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
a r0y8>]3 最后的布局是:
=h~\nTN Add
MDfE(cn2q / \
/Z:\=0` Divide 5
G/F0)M / \
}&Eb {' _1 3
))M; .b.D 似乎一切都解决了?不。
Pkr0|bs* 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。
1|za>N6[yu 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。
_T\~AwVc< 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:
YN\!I o{EWNkmj template < typename Right >
2:(h17So assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^&o38=70* Right & rt) const
=] R_6# {
"z
`&xB return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9zj^\-FA_l }
C+B`A9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&yKUf 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。
w[>/(R7im 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。
{+V1>6 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。
3{mu 77 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。
=O
qw`jw 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?
1/t}>>,M 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:
J%?'Q{ M<3P template < class Action >
XYbc1+C class picker : public Action
_)q,:g~fu {
d7xd" public :
1D
/{Y picker( const Action & act) : Action(act) {}
+U(m b // all the operator overloaded
O
-a`A. } ;
Kt,ENbF
e]\{ Ia 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。
aqTMOWyeu 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:
EUvxil } k[gR I] template < typename Right >
qDqgU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`>@n6>f {
Pv.z~~lY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;cBFft}D }
Qt_LBJUWV )'{:4MX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NX?J 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。
Ybr&z7# 2 +DwyMzeE template < typename T > struct picker_maker
P)?)H]J" {
anj*a<C< typedef picker < constant_t < T > > result;
^(p}hSLAfQ } ;
K0xZZ` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kLKd
O0 {
ni#!Gxw typedef picker < T > result;
z}'*zB> } ;
ER:)Fk>_ 4Fr0/="H 下面总的结构就有了:
&e\A v.n@- 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。
$7{V+> picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{1^9* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u$c)B<.UR 至此链式操作完美实现。
p]*BeiT#n% <~BheGmmy jiPV ]aVN 七. 问题3
Y-%S,91O 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。
/? n 9c;w @0`Q template < typename T1, typename T2 >
lZTD>$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wL]7d3t {
5b_[f( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sF?N vp }
.7-Yu1{2 f
Q.ea#xh^ 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:
cGw* edgp6 v%|()Z0 template < typename T1, typename T2 >
2nOoG/6
E struct result_2
K
(yuL[p` {
0:^L>MO typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
> m GO08X } ;
xN\PQ,J iw|6w,-)C 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?
pQaP9Y{OK 这个差事就留给了holder自己。
i)V-q9\ PgZ~of& U!sv6=(y@ template < int Order >
1]r+$L3 class holder;
irNGURLm template <>
DiF=<} >x class holder < 1 >
8S1%;@c {
%gB 0\C public :
Z']D8>d template < typename T >
W! FmC$Kc struct result_1
}Y(yDg;" {
3Q^@!hu typedef T & result;
?^9TtxM } ;
``o:N` template < typename T1, typename T2 >
{5U;9: sO6 struct result_2
dq?q(_9 {
U$KdY _Z97 typedef T1 & result;
M>df7.N7%P } ;
c?L_n=B template < typename T >
i]Or'L0c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
': Gk~ {
6=]%Y return (T & )r;
!7SZZz }
,[IN9W template < typename T1, typename T2 >
{9KG06%+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:0Nd4hA {
iulM8"P
return (T1 & )r1;
TL(L[ }
0(VQwGC[ } ;
*7hr3x UA3%I8gu_ template <>
DoA4#+RU class holder < 2 >
='=\!md {
2~+Iu+ public :
?6@Y"5
z3g template < typename T >
e[}R1/!L struct result_1
,R$n I*mf_ {
F|X-|Co typedef T & result;
?\:ysTVu } ;
F9]j{'# template < typename T1, typename T2 >
Y7)YJI struct result_2
k3se<NL[ {
Zs!)w9y&V typedef T2 & result;
.L%_#A } ;
ni gp83: template < typename T >
Q nikgV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"V:B-q {
):C4"2l3 return (T & )r;
{{M?+]p,^ }
H@er" boi template < typename T1, typename T2 >
6Gjr8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NS"hdyA {
0V*L",9M return (T2 & )r2;
@AL,@P/9= }
li\hH d5 } ;
& v=2u,]T |r5|IA Kx 6_Vp 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> >。
r'fNQJ > 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
N4"%!.Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!8ub3oj) Gk2\B]{ return l(i, j) = r(i, j);
0Ph,E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4O[T:9mn0 PL<q|y return ( int & )i;
*nD yB.( return ( int & )j;
f+Nq?GvwBQ 最后执行i = j;
CDei+ q 可见,参数被正确的选择了。
r: n^U# 6R5) &L ]t]s/;9]K N. 3
x[%: z (r Q6 八. 中期总结
ptGM' 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:
|/zE(ePc{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Q~]#x![u0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
mY2Ubn* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t)XNS!6#]? yef@V2Z+ `p9h$d d}%GHvOi +Ck<tx3h& {$ 4fRxj 九. 简化
25h.u>6@{ 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。
X:+;d8rCy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
SZH,I&8 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:
dNG>:p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
axnkuP( +-*/&|^等
E>xdJ 2. 返回引用。
@rkNx@[~ =,各种复合赋值等
LJYFz=p" 3. 返回固定类型。
WcAX/<Y > 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-uenCWF\# 4. 原样返回。
5[[ 4A]#T operator,
^3IO.`| 5. 返回解引用的类型。
$@[6j y operator*(单目)
Ra[{K@ 6. 返回地址。
sCSrwsbhv operator&(单目)
U,Nf&g 7. 下表访问返回类型。
TIlcdpwXf operator[]
lM"@vNgK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
AM*V4}s*9k operator<<和operator>>
#/!a=0 q(i| OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
4dv+RRpGOv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ZffK];D 4&~1|B{Z template < typename Left >
Zz=+?L struct value_return
v! uD]} {
3,e^;{w template < typename T >
Hn0,LH$/ struct result_1
y^=\w?d {
WMZ&LlB% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
BdB/`X* } ;
zn&NLsA qYZX,
x template < typename T1, typename T2 >
jTaEaX8+ struct result_2
i}N'WV`! {
([iMOE[D3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`Q^G
k{9P } ;
i[H`u,%+( } ;
[2~Et+r6g 8v\BW^z3 xRq|W4ay 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B<J}YN ^aN;M\ 下面我们来剥离functor中的operator()
?SRG;G1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
K/KZ}PI-O 6:i{_YX(.S return l(t) op r(t)
y[oc^Zuo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q>X#Aaib return op l(t)
;S+*s 'e return op l(t1, t2)
]re1$W#* return l(t) op
)t{?7wy return l(t1, t2) op
L0Bcx|)"$` return l(t)[r(t)]
Zm!T4pL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)8p FPr fB|rW~!v 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:
'@i/?rNi%N 单目: return f(l(t), r(t));
i]a 5cn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rg)>ZHx 双目: return f(l(t));
x6\EU=, return f(l(t1, t2));
jQ@z!GirT 下面就是f的实现,以operator/为例
u;H SX Eb{Zm<TP struct meta_divide
Tn<
<i {
uV`r_P template < typename T1, typename T2 >
m!SxX&m"G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K[PH#dF5,x {
UUc{1"z{ return t1 / t2;
R$k4}p }
[U.3rcT"N } ;
zMxHJNQ\D wZ6LiYiHl 这个工作可以让宏来做:
|jH-
bm kL\
FY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
S*VG;m# template < typename T1, typename T2 > \
?%dsY\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Pp3<K649 以后可以直接用
*cz nokq6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+KgLe> -} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
FY+0r67] (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
w4P?2-kB UUJbF$@; oP;"`^_ 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
109dB$+$ -b"mx"'? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5RXZ$/ class unary_op : public Rettype
ZpvURp,I {
WcqQR))n Left l;
| s%--W public :
X Uc(7>k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)0UVT[7 _[u&}i template < typename T >
?-%Q[W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L|pMq!@J {
5&Al return FuncType::execute(l(t));
8Q
ba4kgL }
`ECT8 ZmeSm&
hQ_ template < typename T1, typename T2 >
_rt+OzZ*L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b5lZ| |W. {
O?5uCh$H return FuncType::execute(l(t1, t2));
Cl#PYB{1Y }
W6J%x[>Z } ;
:@#9P," ea[vzD] -d5b,leC^ 同样还可以申明一个binary_op
p)v|t/7 pW$ZcnU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'Dw+k;RH class binary_op : public Rettype
F3+
;2GG2 {
2-=Ov@y2k! Left l;
4o?_G[
Right r;
" O0p.o public :
EZnXS"z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d1]CN6 7{G 3+vbA;R template < typename T >
N$]B$vv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ehCGu(= {
)N$T& return FuncType::execute(l(t), r(t));
5"5!\Zo }
4A0
,N8ja} San3^uX template < typename T1, typename T2 >
QL/I/EgqC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X)7_@,7 {
kq|(t{@Rp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`R[cM; c2 }
'kU5 } ;
w]L^)_'Th 3{c6)vR2 =D-u".{ 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
t Sibzl~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"y~tAg DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
fghw\\]3 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。
wr);+.T9R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]M3V]m 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。。。
y
buKwZFC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
EZs"?A 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)
PgOOFRwP 下面是修改过的unary_op
>u?m
Bx +/O3L=QyJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(U@Ks ) class unary_op
_EPfeh; {
7m.#No>^ Left l;
yuP1*QJ% 1N\/61+aA public :
7pPaHX8 \dAs<${( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
suOWmqLs ,bTpD! template < typename T >
d{/#A%. struct result_1
!ZxK+Xqx[ {
M02U,!di typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q Ev7k } ;
T'6MAxEZUq zTBf.A;e7 template < typename T1, typename T2 >
f4'WT struct result_2
&|9K~#LVS {
L(RI4d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W kP`qD3 } ;
L2\<iJA}c +H{TV#+r template < typename T1, typename T2 >
q4MR9ig1E_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m&MAA^ I {
jouA
]E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q DVk7ks }
r7ebF JEf ]`eP"U{ template < typename T >
33},lNS| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
216=7O2F {
B,S~Idr} return OpClass::execute(lt(t));
8sus$:Ry }
_DouVv> Q{[l1: } ;
6 2:FlW> !jWE^@P/B s$gR;su)g 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
,ZV>"'I: 好啦,现在才真正完美了。
?lca#@f( 现在在picker里面就可以这么添加了:
AZ.$g?3w WAt= T3 template < typename Right >
-I?8\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!S~0T!afF {
kqkTz_r|H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Gf=3h4 }
rnyXMt.q 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。
;rRV=$y 38mC+%iC b#nI#!p' xyD2<?dGUb :%-w/QwTR 十. bind
~pT1,1 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。
}el7@Gv 先来分析一下一段例子
Xj9\:M- a[_IG-l|i4 ${)oi:K@: int foo( int x, int y) { return x - y;}
5pT8 }?7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
({3Ap{Q} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1/f{1k 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
j7BLMTF3v 我们来写个简单的。
VUi> ]v/e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)+Y"4?z~ 对于函数对象类的版本:
=PF2p'.o D7r&z? template < typename Func >
s0O]vDTR,H struct functor_trait
OO2uE ;( 3 {
S]&:R)#@ typedef typename Func::result_type result_type;
c)3.AgT } ;
{'p <
o$(S 对于无参数函数的版本:
HLkI?mW< @>,GCuPrm template < typename Ret >
VOJ/I Dl 4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
#;[0:jU0 {
esiU._:u typedef Ret result_type;
D 0Mxl?S? } ;
&,P; 7 R 对于单参数函数的版本:
a&2UDl% K [vY#9W"! template < typename Ret, typename V1 >
]Cs=EZr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
WG&! VK {
9W0*|!tQ,+ typedef Ret result_type;
dS8ydG2 } ;
g< xE}[gF 对于双参数函数的版本:
{O:{F? aGd
wuD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j1;<3)%0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DRpFEWsm {
;F|#m,2Q- typedef Ret result_type;
riL|B3 } ;
KL6B!B{; 等等。。。
2!6E~<~HC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^RJ@9`P&t * RyU*au template < typename Func >
+_L]d6
struct func_return
)m#Y^ {
xG;;ykh.] template < typename T >
P!"{-m' struct result_1
Q*Y-@lZ {
:c|Om{; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GM8Q#vc } ;
H|_@9V 5E]iv^q% template < typename T1, typename T2 >
p+8o'dl8= struct result_2
IG{lr {
}hsNsQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DZ @B9<Zz{ } ;
dk^jv + } ;
]
s^7c 9%Tqk"x? Zs]n0iwM'@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{sf
,(.W HUMy\u84H template < typename Func, typename aPicker >
gV-*z}`U class binder_1
D;s%cL` {
`#'j3,\6 Func fn;
wAw1K 2d aPicker pk;
.'&pw}F public :
{?Nm"# }`2a>N:
& template < typename T >
Z;V(YK(WO. struct result_1
{_-T! yb {
&l0K~7)b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_|4R^*/4 } ;
/@|iI<| %W8iC%~ template < typename T1, typename T2 >
o">~ObR struct result_2
M(nzJ {
?HRS* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8R%<~fq r } ;
SswcO9JCX3 mI5J]hk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;:_AOb31N J;NIa[a template < typename T >
}LCm_av typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[|ZFei)r {
yuy\T(7BN return fn(pk(t));
\I:27:iAL }
(~eS$8>. template < typename T1, typename T2 >
6lCpf1>6@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jC_'6sc` {
24nNRTI return fn(pk(t1, t2));
:o'|%JE }
wgIm{;T[u } ;
'iF%mnJ f]#\&" u178vby;l 一目了然不是么?
Ovc9x\N 最后实现bind
JH{/0x#+ "5L?RkFi\ >t.Lc. template < typename Func, typename aPicker >
{?`7D:]`^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
nhdZC@~E0 {
-N% V5 TN return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hcj]T? }
6i-G{)=l T 5Zh2Q@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
+Eh.PWEe 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
{ibu0 vRH^en 十一. phoenix
'KIT^k0"Ih Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
C{}PO u bJetqF6n for_each(v.begin(), v.end(),
X5YOxMq (
t$(#$Z,RS do_
CDM6o!ur3 [
_\KFMe=PV cout << _1 << " , "
Dc@ O Mr ]
triU^uvh .while_( -- _1),
<zR{'7L/ cout << var( " \n " )
OA*O = )
cFw-JM< );
SFRP
?s cN0
*< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1R3,Z8j' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!DzeJWM| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#<< el;n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
BW7AjtxQ& {iX# ".
tW5O> template < typename Cond, typename Actor >
|dLr #+'az class do_while
aSvv(iV {
!Z tqh Xr Cond cd;
{o5|(^l Actor act;
k7Bh[ ..! public :
)`rD]0ua; template < typename T >
I4G0!"T+ struct result_1
_i {Y0d+ {
zawu(3?~)5 typedef int result_type;
Rpg g
: } ;
!nSa4U,$w< V. &F%(L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/Ne#{*z)hO GZ~Tl0U template < typename T >
`=H*4I-" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
##6\~!P {
.p!
DVQ"a do
YK)m6zW5 {
gMI%!Y act(t);
}yK7LooM }
x6`mv8~9Db while (cd(t));
HP.=6bJWi return 0 ;
-y-}g[` }
3A!a7]fW } ;
> O?WRCB `Y:]&w PP$sdmo 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(DO'iCxlNh 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
UsyNn39 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Ob/)f)!! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
y017
B<Ou 下面就是产生这个functor的类:
6?F88;L &N^~=y^`C' UE'=9{o` template < typename Actor >
?9()ya-TE class do_while_actor
UON=7}=$& {
= g{I`u Actor act;
%PYO9:n public :
(U.Go/A#wE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;|WUbc6&g OM[MRZEh G template < typename Cond >
D{N8q^Cs9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GK}52,NM } ;
zbxW
U]<S? _=~u\ $ p[C"K0>:_F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;stuTj@vH 最后,是那个do_
Ab ,^y nZbI}kcm
Y${' class do_while_invoker
{!|4JquE_ {
3[[oAp public :
N1ipK9a template < typename Actor >
J
_O5^=BP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
D`JBK?~ {
K5qCPt`' return do_while_actor < Actor > (act);
JJd qdX; }
RRt(%Wm* } do_;
&YXJ{<s =:&xdphZ+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.J75bX5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
b]]8Vs)' 最后来说说怎么处理break和continue
J#..xJ?XRD 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。
i\6CE| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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