一. 什么是Lambda
0<~~0US 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|%XTy7^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,
e]88 4FP o#f"wQH;p pUqC88*j LAxN?ok9gD class filler
OQ?N_zs, {
&5b3k[K" public :
j+ -r(lZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J({D~ } ;
0]c&K /R=MX>JA; r W[;3yMf
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:
`DgK$ QM mi Q*enZi =NC??e { *{fs{gFw9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!a F~5P7% TK\3mrEI ' :B;!3a0d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-~~h1 a6DR' BC vFR*3$R ~r8<|$; 二. 战前分析
0@cIj
] 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。
pIcg+~ 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
qNj?Rwc HBE[q# >iOf3I-ATt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/v5A)A$7 /* --------------------------------------------- */
8ex;g^e vector < int *> vp( 10 );
NC-K`) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_`\!+qGq /* --------------------------------------------- */
YWH>tt9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;NRh0)%|o /* --------------------------------------------- */
[C6ba{9B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n
Ab~ /* --------------------------------------------- */
?}s;,_GH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
MBA?, |9Q# /* --------------------------------------------- */
5>f" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[%dsq`b# iVZ}+Ct<" aHW34e@ebL zs#-E_^%M 看了之后,我们可以思考一些问题:
e3;D1@ 1._1, _2是什么?
\Yr*x7! 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
xo'!$a}I2 2._1 = 1是在做什么?
|@JTSz*Or 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。
{ %X2K 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。
lF!PiL vNs%e/~vj <<MpeMi 三. 动工
gp`@dn'; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
mk1R~4v m1%rm-M Yt(FSb31H K)LoZ^x0) template < typename T >
mv8H:T class assignment
Gr2}N"X= {
d|NW&PG T value;
Pqya%j public :
N
{
oVz], assignment( const T & v) : value(v) {}
0@zJa;z' template < typename T2 >
?(=|!`IoO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(?1$ } ;
KZ7B2 ?tjEXg>ny M+
%O-B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]z^jz#>um& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cl^UFlf[ V[/9?5pM 06.%9R{ N+c|0 class holder
q%;cu1^"M {
qK%N{ro[{? public :
xQvI$vP template < typename T >
_j, Tc*T assignment < T > operator = ( const T & t) const
"H(3pl. {
cDz@3So.b return assignment < T > (t);
n?r8ZDJ' }
a^J(TW/ } ;
nb/q!8 #0<pRDXj 2PSExK57 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
j
"<?9/r ct-Bq static holder _1;
YM_ [ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^aAs=KditO fW2NYQP$: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
> "F-1{ 而不用手动写一个函数对象。
g3kbsi7_: Gpxp8[ { U!|)M ivo><"Y(r 四. 问题分析
M8WjqTq 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。
RG45S0Ygj 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。
lF(v<drkB 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}kmAUaa,Z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
cF15Mm2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
I*a@_EO TzaeE
五. 问题1:一致性
p+=zl`\=| 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?|
k(H]ILL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kQ\ $0=6N9 q$"u< struct holder
?pEPwc {
)'n@A% B //
rogy`mh\r2 template < typename T >
3:jxr T & operator ()( const T & r) const
jnp~ACN, {
W'vek uM return (T & )r;
Lld45Bayb
}
~>>_`;B } ;
y p{Dl 6t; ;Fz 这样的话assignment也必须相应改动:
q("XS y60aJ)rAX template < typename Left, typename Right >
j%'2^C8 class assignment
^oPFLez56 {
G;cC!x< Left l;
O"~[njwkE Right r;
n)5t! public :
%^lD assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Gf.ywqE$Y$ template < typename T2 >
L3I$ K+c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
F*U(Wl= } ;
}b54O\, ~|=D.}#$ 同时,holder的operator=也需要改动:
Q9OCf"n $ ir.RO7f template < typename T >
cL#-vW<s3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*RS/`a;, {
Y }VJ4!%U return assignment < holder, T > ( * this , t);
}'wZ)N@ }
Lm}.+.O~d ?=Ceo#Er 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。
}w4OCN\1
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~`BkCTT Ich^*z(F$ return l(rhs) = r;
P,] ./m\J 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。
mF@7;dpr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hA 5p'a+K _(J#RH template < typename Tp >
V $I8iVGL class constant_t
%(
7##f_ {
9oc_*V0< const Tp t;
If'2
m_ public :
L3\#ufytb constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ZbT$f^o}M] template < typename T >
*yT> const Tp & operator ()( const T & r) const
h'em?fN( {
')q4d0B`" return t;
JqO1 a?H }
I;JV-jDM } ;
i;{lY1 LGuZp?" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L<=Dl 下面就可以修改holder的operator=了
A3tv'-e9 yC$m(Y12FN template < typename T >
Q SF0?Puf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rtAPkXJFM {
>(P(!^[f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
lv/im/]v }
l9uocP:D 3 orZBT 同时也要修改assignment的operator()
I]d-WTd w.58=Pr template < typename T2 >
99*k&mb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j|pTbOgk% 现在代码看起来就很一致了。
AJB
NM E`_T_O=P 六. 问题2:链式操作
B /uaRi% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%C`P7&8m=O 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
N,lr~6) 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
C[%Qg=< 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
55s5(]`d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M`al~9 !y XGAg, template < typename T >
,u>LAo0 struct result_1
ORrZu$n`p {
3);P!W4> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Mrgj*| } ;
D|(\5]:R hO[_ _j8 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:
|oU I2<" kiJ=C2'& template < typename T >
Hre&a!U struct ref
<o|fH~?X {
c6 &k?Puy typedef T & reference;
rzHBop-8 } ;
rK'Lvt@w template < typename T >
b||usv[or struct ref < T &>
o@gceZuk {
#pPOQv:~ typedef T & reference;
(bv{17K } ;
:@jctH~ %ZD]qaU0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W7A!QS Ox#vW6;) template < typename T >
%J2Ad typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tf 7HhOCYX {
Gn4b*Y&M]3 return l(t) = r(t);
?=4oxPe }
=YVxQj 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。
!HU$V9C 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
YK{J"Kof bvh#Q_ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
}v}F8}4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
``<#F3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!%M,x~H +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q/3*65 最后的布局是:
5B|.cOE Add
s"#N; / \
&'i_A%V Divide 5
bL* b>R[x / \
Gr\jjf` _1 3
[;IE Z/ZX 似乎一切都解决了?不。
xP~GpVhLF 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
c-JXWNz 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
9;%$
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:
k0=!%f_G! >b"@{MZ@t template < typename Right >
,N:^4A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j[i*;0) | Right & rt) const
p5E
okh {
>;Oa|G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C)FO:lLr\ }
@C@9Tw2Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lz>00B<Z 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。
Bj4c_YBte 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。
vkJyD/;= 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。
`:7r5}(^ 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。
kM4z
% 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?
e@VJ-s 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:
|DW^bv 2~/`L=L template < class Action >
XdDQ$'*X class picker : public Action
SujEF`" {
VtzZ1/JE public :
Pi=FnS picker( const Action & act) : Action(act) {}
aWimg6q // all the operator overloaded
|-vyhr0 } ;
0vLx={i 1J1Jp|j. 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。
*A!M0TK?i, 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:
~rO&Y{aG# r6\g#} template < typename Right >
DZL(G [ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@F(er {
:tO?+1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!]s=9(O }
<<S4l~"o !{V`N|0
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
MHWc~@R 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。
gNxv.6Pp= XelFGT E template < typename T > struct picker_maker
@=w)a {
f5bX,e)! typedef picker < constant_t < T > > result;
ApSseBhh } ;
vh"';L_*37 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$I-iq
@ {
FEhBhv|m typedef picker < T > result;
"?k'S{; } ;
OO/>}? ob } %0w25 下面总的结构就有了:
yg}L,JJU< 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。
Rq| 5%;1 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。
!-qk1+<h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
E l.eK9L 至此链式操作完美实现。
!V #*(_+n N%:uOX8{ W'k&DKhTqF 七. 问题3
% O%;\t 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。
BSy4
d> PNLlJlYlP template < typename T1, typename T2 >
vr47PM2al ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_`QME r? {
,agkV)H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4ybOK~z }
y'f-4E< ]lJ#|zd8o 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:
>oy%qLHe~t Jp)PKS
![ template < typename T1, typename T2 >
Gg6cjc =dC struct result_2
$+e(k~ {
coaJDg+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7m8:odeF } ;
6"?#s/fk RToX[R;1E 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
rf$[8d 这个差事就留给了holder自己。
\2@9k` J=^5GfM)J &e[Lb:Uk) template < int Order >
hhjsg?4uL class holder;
(#je0ES template <>
.q]K:}9!\ class holder < 1 >
IP !zg|c, {
IMSm public :
QKz2ONV=) template < typename T >
$\4O r struct result_1
z5:3.+M5 {
E.VEW;= typedef T & result;
/KvpJ4 } ;
%u|Qh/?7 template < typename T1, typename T2 >
QIN# \ struct result_2
Grd9yLF {
8v;T_VN typedef T1 & result;
n!b*GXb\ } ;
z9#jXC#OdN template < typename T >
f}FJR6VO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ej VB\6, {
y;9K return (T & )r;
rUiUv(q }
=g@hh)3wP template < typename T1, typename T2 >
U/(R_U>= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yCg>]6B {
H<b4B$/ return (T1 & )r1;
4f0dc\$ }
\BsvUGd } ;
WWTJ%Rd| yNx"Ey dk` template <>
XnvaT(k7Y class holder < 2 >
8{Svax( {
I#p-P)Q%S public :
)./'RE+(k template < typename T >
A,ao2) struct result_1
/_bM~g {
8>:2li typedef T & result;
H
@E-=Ly } ;
{24Pv#ZG#^ template < typename T1, typename T2 >
inGH'nl_ struct result_2
~u-`L+G"6 {
s3T 6"%S` typedef T2 & result;
\@n/L{}(@ } ;
|@)ij c4i template < typename T >
bL7mlh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!C0=
h {
WUi7~Ei} return (T & )r;
%}&9[# }
UuA=qWC template < typename T1, typename T2 >
f.r-,%^6{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y!s/uvRI {
V'?nS&,i return (T2 & )r2;
54LCoG/ }
9zd)[4%= } ;
2Z..~1r IPE( 55N/[{[ 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> >。
a. 5`Q2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~JT{!wcE}o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!*#=7^# ;6)|'3.B9 return l(i, j) = r(i, j);
CnA*o 8w 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zKWi9 XJOo.Y return ( int & )i;
anV)$PT= return ( int & )j;
/ci.IT$Q^ 最后执行i = j;
g-(xuR^* 可见,参数被正确的选择了。
G6Fg<g9: 86} rz +l3
vIN QU4'x4YS #6m//0 u 八. 中期总结
C"mb-n7s 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:
KoXXNJax 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J<zg 'Jk^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4Y/!V[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bFx?HM.AGW q{JD]A : ZyWC_r! O 1X
! ZmHl~MR@ |$ 0/:* 九. 简化
XAFTLNV> 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。
O@Kr}8^, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ua3ERBX{ 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:
BR%: `uiQ< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(c_hX( +-*/&|^等
^
pR& 2. 返回引用。
a:]yFi:Su =,各种复合赋值等
Zj<T#4?8 3. 返回固定类型。
Q\z*q,^R 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|Z/ySAFM 4. 原样返回。
&boBu^,94 operator,
?8nG F%p 5. 返回解引用的类型。
Zj^H3h operator*(单目)
Ek.j@79 6. 返回地址。
RGKJO_*J2 operator&(单目)
5LK>n- 7. 下表访问返回类型。
]-`{kX operator[]
=f p(hX" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
tw')2UGg operator<<和operator>>
?{dno= +]_} \ 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。
Zj0&/S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fjJIF% *Ee# x!O template < typename Left >
x[kdQj2[& struct value_return
zC^Ib&gm>, {
g/yXPzLU template < typename T >
/ L8=8 struct result_1
D.GSl {
u!S{[7 FY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A|+{x4s` } ;
8YJ({ Ou_ _[7uLWyC9 template < typename T1, typename T2 >
zBR]bk\ struct result_2
+$'/!vN {
BW;u?1Xa typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_B[(/wY } ;
7> Qt O } ;
32Z4&~I dA~6{*) y%y#Pb| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1$W!<:uh Tk:y>P!%a 下面我们来剥离functor中的operator()
%"6IAt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NlMx!f>b%/ 3^a"$VW1 return l(t) op r(t)
L$Q+R' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1 &<@(S< return op l(t)
VQ;=-95P return op l(t1, t2)
Xz@>sY>Jc return l(t) op
"8I4]' return l(t1, t2) op
T_dd7Ym'8 return l(t)[r(t)]
xl^'U/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{m?x}, +A3H#' 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:
G!IQ<FuY 单目: return f(l(t), r(t));
)Fw)&5B! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y()( 8L 双目: return f(l(t));
uI[*uAR return f(l(t1, t2));
BSY#xe V 下面就是f的实现,以operator/为例
xd 3 2o/`8+eJu struct meta_divide
Fqv5WoYVf {
F8I<4S template < typename T1, typename T2 >
@n(In$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^q`*!B9@ {
Vmc)or*# return t1 / t2;
$%-?S]6) }
Ymu=G3- } ;
11sW$@xs
9 $\
'\@3o 这个工作可以让宏来做:
G;;~xfE' _u>>+6,p #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:6+~"7T template < typename T1, typename T2 > \
u"jnEKN0y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LayU)TIt 以后可以直接用
M=A9ax DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A@OV!DJe] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
hz%IxI9 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ap~Iz xTMTkVa+B [)A#9L~s= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
fLAF/#\2 (Nahtx!/9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hd;I x%tq> class unary_op : public Rettype
rzHa&:Y {
F e.*O` Left l;
P+0xi public :
[4j;FN Fa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v3Yj2LSqx bB-v ar template < typename T >
3#[I_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MV}]i@V {
`%3p.~> return FuncType::execute(l(t));
ErC[Zh"'' }
Cj+=9Dc E6k&r} template < typename T1, typename T2 >
YC<I|&" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K7c8_g*>4= {
_O%p{t'q< return FuncType::execute(l(t1, t2));
DG=Ap:sl*$ }
h :R)KM } ;
0)!zhO_} Pa +BE[z ,m,vo_Ub 同样还可以申明一个binary_op
(xed(uFEK +.I'U9QeUN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$4L3y
uH class binary_op : public Rettype
(?y2@I} {
IcQ!A=lB Left l;
".?{Y(~ Right r;
h$\hPLx public :
qGCg3u6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[udV } Y +54z/{ template < typename T >
Ui!|!V- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rbbuSI {
[i7)E]*oTA return FuncType::execute(l(t), r(t));
^;Q
pE }
H~]o]uAi" qhtAtP>i" template < typename T1, typename T2 >
{W<-f? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jqWvLBU! {
^6>|! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~+yo;[1Yc }
Els= :4 } ;
{C6;$#7P l$_rA~Mo z&,sm5Lb 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
l(uqY?9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|9]K:A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Tpx,41(k 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。
#9VY[< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#/<Y!qV& 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。。。
4 GW[GT 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
g}QTZT8 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)
I>Fh*2 下面是修改过的unary_op
a&Du5(r;! XF$]KAL0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Tk&9Klo class unary_op
C&N4<2b {
s,H(m8#> Left l;
C)p<M H< %5?-g[ public :
&W//
Ox
)f iGVb.=) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#-j!
;? B-'BJ|*4I template < typename T >
8k?L{hF|nW struct result_1
n@[</E( {
.BDRD~kB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TJS1,3< } ;
kTc5KHJ7 F{~r7y;0 template < typename T1, typename T2 >
@ ]wem struct result_2
ULmdt
{
M;V#Gm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s^'#"`!v= } ;
M`pTT5r .t[ZXrd|0 template < typename T1, typename T2 >
.+L_!A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l!V| T? {
0lr4d Y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i}F;fWZ` }
)h_7 2 !nBm}E7d template < typename T >
[k7N+W8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fUKdC\WL {
LY:?OGh return OpClass::execute(lt(t));
?mfWm{QTt }
8!Mzr1: ,xe@G)a } ;
^^3va)1{! x][9ptrh ^1yTL5#:Vw 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
<&EO=A 好啦,现在才真正完美了。
"|r^l 现在在picker里面就可以这么添加了:
#r^@*<{^ pjs9b%. template < typename Right >
c0Ro3j\p picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
q=%
C ( {
Y1aF._Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`=$jc4@J }
hIo S#] 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。
^npS==Y]!. :F
w"u4WI 7a]Zws V -4*nV pMZf!&tM 十. bind
n.6
0$kR` 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
U2>dwn 先来分析一下一段例子
Fif^V h)l&K%4; qb&NS4# int foo( int x, int y) { return x - y;}
sa(M66KkU bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
DEp%\sj? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mc=!X 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
.Jat^iFj0 我们来写个简单的。
Q()RO*9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
QDgEJ%U- 对于函数对象类的版本:
QD;f~fZ | ]!Ky[P template < typename Func >
B6'%J struct functor_trait
&Bz7fKCo {
V_A,d8=lt typedef typename Func::result_type result_type;
VfA5r`^ } ;
Xt,,AGm} 对于无参数函数的版本:
KkL:p?@n ]1|Ql*6y, template < typename Ret >
-=t3O# struct functor_trait < Ret ( * )() >
1QF*e' {
.m]=JC5' typedef Ret result_type;
w]Ko/;;^2 } ;
fByh";<`P 对于单参数函数的版本:
l88a#zUQDN Q#ZD&RZ9. template < typename Ret, typename V1 >
yK%GsCJd: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
a[74%L? {
H, XLb. typedef Ret result_type;
q'Pz3/mk } ;
O*J_+6 对于双参数函数的版本:
|h=+&*(: hr!f:D template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n@07$lY@; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
T:g4D z*2\ {
X!#i@V typedef Ret result_type;
'K@{vB } ;
A?;8%00 等等。。。
[N95.aD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nvs}r%1'5 VkTlPmr template < typename Func >
DYT -#Ht struct func_return
iy.%kHC {
@
Zgl> template < typename T >
3gI[]4lRH struct result_1
Z?~d']XD {
e:GgA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Id.Z[owC`Y } ;
rxy{a O{B
e )E~ template < typename T1, typename T2 >
csdOIF struct result_2
u$%D9Z ^ {
g",w kO| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d(DX(xg } ;
:<t{ =0G } ;
8G5)o` 4g 6ksdFQ ?lc[hH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
r}y[r}vk V@f6Lj template < typename Func, typename aPicker >
^0`<k class binder_1
"Ql}Y1 {
] [HGzHA Func fn;
Tn@UX(^, aPicker pk;
}ED
nLou public :
vlPl(F1 FV^4 template < typename T >
aucZJjH struct result_1
S[L#M;n {
%CxEZPe$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ie$`pyj!x } ;
(!0j4' kh<pLI >$h template < typename T1, typename T2 >
yWv<A^C& struct result_2
+w k]iH {
h5&/hBN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%su}Ru } ;
XJ:>UNf5; OB I+<2`Oc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+-H}s` Gq0]m template < typename T >
'nlRY5@2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&& DD {
e' U"`)S return fn(pk(t));
" xDx/d8B }
$>'" )7z template < typename T1, typename T2 >
2<[eD`u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SLJ&{`"7 {
9@#h}E1$ return fn(pk(t1, t2));
QM[A;WBr7 }
})o~E } ;
q:Y6fbt<7 CYPazOfj (2 T#/$ 一目了然不是么?
t_I\P.aMA 最后实现bind
1jH7<%y 6WE&((r^ ^s^JzFw template < typename Func, typename aPicker >
4pmTicA~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E\]OySC%C$ {
Y8)E]D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p~Hvl3SxR }
F-BJe] N+CXOI=6x 2个以上参数的bind可以同理实现。
NI5]Nz<? 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。
>H0) ph 5q|+p?C 十一. phoenix
JcTp(fnW.~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
O!+nF]V4f .e`,{G(5q7 for_each(v.begin(), v.end(),
]ZzoJ7lr (
r-RCe3%g% do_
87QZun% [
H+4=|mkQ cout << _1 << " , "
kAZC"qM%i ]
_4P;+Y .while_( -- _1),
(;;J,*NP cout << var( " \n " )
H-eEhI(;O )
7"ylN"syZ );
5/& 1Oxo 2.[_t/T 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:
hc-lzYS 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
az0cS*@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`IEq@Wr#$! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
x}tKewdOSe H4M{_2DO NH'1rt(w template < typename Cond, typename Actor >
Eo%UuSi class do_while
+yzcx3< {
Tr}R`6d$ Cond cd;
2HcsQ*H]G Actor act;
cyW;,uT)D public :
'oleB_B template < typename T >
B|cA[ struct result_1
\Ut6; {
wA?@v|,dZ typedef int result_type;
[^<SLTev } ;
'UY[ap ]EB6+x!G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
12 idM* '@'B>7C# template < typename T >
:3JCvrq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n
vm^k {
mO#I nTO do
]#F q>E {
Mv|vRx^b act(t);
p1+7<Y: }
|<sf:#YzY& while (cd(t));
K!GUv{fp return 0 ;
Z[Wlyb0 }
Yt -W1vl } ;
@4;&hP2Z: lp(Nv(S 4[`[mE18. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3 h#s([uL 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。
r,5-XB 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。
$4=Ne3y 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
[M4xZHd#o 下面就是产生这个functor的类:
d+tj%7 }d_<\ L#n}e7Y9 template < typename Actor >
H ZPcd_( class do_while_actor
L^lS^P {
tyB)HF Actor act;
8$ic~eJ public :
1YFeVMc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0A.PD rM: _ j~4+H template < typename Cond >
oew|23Ytb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qmEoqU } ;
z
OtkC3hY ^]VcxKU J m$?.Yig? 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~?c3:6 最后,是那个do_
*|oPxQCtK F=srkw:*. Vc| NL^ class do_while_invoker
*%X.ym' {
T8U[xu.> public :
=^Th[B template < typename Actor >
q-YL]PgV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
QP:9%f>= {
.:8[wI_f return do_while_actor < Actor > (act);
mH)OB?+lq }
GMBJjP&R] } do_;
wazP,9W? pajy#0 U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
G.Tpl-m 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!3h{lEB 最后来说说怎么处理break和continue
L?HF'5o 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。
ilv _D~|
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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