一. 什么是Lambda
s*VZLKO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u!F3Rh8D 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,
wwF 20 FNZnz7 Wima=xYe\5 JY /Cd6\ class filler
6I>W(_T {
u2DsjaL public :
F6fm{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
F'Wef11Yz } ;
{}.c.W+ T$+}Srb Z,!Rj7wZ 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:
7`P(LQAr! alq>|,\x I5-/KVWb Kr9 @ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;z&p(e {i=qx#2X?H `;`34t_) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Hiq9Jn uv( yJr' \( SX;FBO(p :@pmgp 二. 战前分析
s(zG.7*3n 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。
Yc9 M6=E^ 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
;ymUMQ%;/ h'N,oDB) n9)/(=)>* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
haY.rH]z /* --------------------------------------------- */
4YdmG.CU vector < int *> vp( 10 );
/423!g0Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
R^K<u#>K /* --------------------------------------------- */
aZmSCi:&' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2Qn%p[#n /* --------------------------------------------- */
;Yi ;2ttW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8(ZQD+U(9F /* --------------------------------------------- */
bd%/dr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z/;NoQ- /* --------------------------------------------- */
Qx
{/izc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ptUnV3h yy%J{; NjMo"1d thkL< 看了之后,我们可以思考一些问题:
9g>ay-W[( 1._1, _2是什么?
0C0iAp 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。
BB~Qs 2._1 = 1是在做什么?
$o-s?"; 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
{At1]> Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
W~gFY#w sYeZ.MacU vZ|m3;X 三. 动工
`m3C\\9; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-N9U lW2S lPx4I 1z{AzpMZ )82x)c<e template < typename T >
n|{x\@VeF class assignment
zaX30e:R {
>\MV/!W T value;
Ff.gRx public :
/\C9FGS assignment( const T & v) : value(v) {}
R$v{ p[ template < typename T2 >
&x\u.wIa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{GZHD^Ce } ;
/SZsXaC ' F%L^k.y$ 4,FuQ} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
V5M_N;h 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WtdWD_\%Y\ ;c~6^s`2 \Q]2Zq tTC[^Dji class holder
TVYO`9:CW {
?. CA9!| public :
@|r*yi template < typename T >
1)M3*h3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
L{osh0 {
sexnO^s return assignment < T > (t);
Pgb<;c:4 }
1P&c:n } ;
R$NH [Tz QIGMP=!j z]~B@9l 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:
]yA|
m3^2 (l9U7^S"{K static holder _1;
]"aC
wr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L;>tuJY1 oE)tK1>;H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YI&7s_%
- 而不用手动写一个函数对象。
]w! x 4RJ8 2yq- R)ejIKtY par
$0z/ 四. 问题分析
91`biVZfA 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
.-fJ\`^mi 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
k$#
@_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#;>J<> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
GIt;Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m?bb/o'B Q:lSKf 五. 问题1:一致性
Hz!+g'R!Gs 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?|
8qo{% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
OP%h` JYs*1< struct holder
8gr&{-5 {
5fM/y3QPsZ //
}8 fG+H. template < typename T >
]MRE^Je\h T & operator ()( const T & r) const
U*1rA/"n {
rB)m{) return (T & )r;
'GS1"rkW<5 }
p%_r0 } ;
DBbmM*r j=M_> 这样的话assignment也必须相应改动:
0g~WM ^=}~ template < typename Left, typename Right >
E.t9F3 class assignment
{ SJ=|L6 {
AZxOq !B Left l;
{PWz:\oaD Right r;
*~4w%U4T0 public :
!JJCG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ey@y?X= template < typename T2 >
JaiYVx( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
XLI'f$w& } ;
i%D/@$\D6 a| 同时,holder的operator=也需要改动:
{HlUV33O &}wKC:LSP template < typename T >
V! a|rTU6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`%"zq"1`0 {
C.FGi`rrm return assignment < holder, T > ( * this , t);
<j-Bj$3 }
&>p2N +);o{wfW 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
"-90:"W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YNH>^cD1 3@\vU~=P: return l(rhs) = r;
?9
m3y0 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
\bZbz/+D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SG$/v E_/v$ template < typename Tp >
yIh>j.P class constant_t
\/. Of]YQ {
l92#F* const Tp t;
6^s]2mMfk public :
0[x?Q[~S_0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'h([Y8p{ template < typename T >
3T|:1Nw const Tp & operator ()( const T & r) const
:DR
G=-M {
#}^ZxEU return t;
XK{`x< }
4ehajK } ;
x{&0:|bCs6 1Hy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^Qs-@]E- 下面就可以修改holder的operator=了
^kch]?
U]@t\T3W template < typename T >
)jn|+M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>OBuHqC {
AFc#2wn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
>8#(GXnSt }
q;}^Jpb; hUxpz:U* 同时也要修改assignment的operator()
7"Zr:|$U jgs kK template < typename T2 >
Q{0-pHr} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LGgEq- 现在代码看起来就很一致了。
|&o1i~Y T=A7f6` 六. 问题2:链式操作
LrsP4G 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7?]gUrE 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
jcYI"f"~ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;_F iiBk7( 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
r%&hiobMYs 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
C;OU2,c,T tv,^ Q} template < typename T >
H2zd@l:R struct result_1
Km'd=B>Jy {
>6@*%LM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{t;Q#Ou. } ;
lmz{,O /thCu%%9A 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
uY5f mM9 aL-V 9y template < typename T >
D@"q2 ! struct ref
/ZvNgaH5M {
hOO)0IrIM* typedef T & reference;
~g;(`g } ;
t/u$Ts template < typename T >
Bb}JyT
struct ref < T &>
@:oMlIw; {
s<sqO,! typedef T & reference;
+0^ N#0) } ;
1Yz1/gFj UY+~,a 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+VAfT\G2 *,_Qdr^F template < typename T >
oYup*@t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%_@8f|# ,M {
4_F<jx,G return l(t) = r(t);
jSa EwN }
MztT/31S 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。
sFx$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
h%E25in [A
yq%MA 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
P=KOw;bs _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h7~&rWb _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l9qq;hhGP, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
dGQy=T: 最后的布局是:
q~;P^i<Y Add
@Ys(j$U't / \
TAi
|]U! Divide 5
wAVO%8u / \
:kOLiko!4> _1 3
oMkB!s 似乎一切都解决了?不。
UDt.w82 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。
WN?!(r<qA_ 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。
x*}(l%[ 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:
OC7:Dp4 @H]g_yw [: template < typename Right >
x|F6^d
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E-E+/.A Right & rt) const
:*/<eT_ {
gG*O&gQY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p!hewtb5 }
1[} =,uaM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nO\|43W 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。
O>n L;I 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。
~ Y4H)r 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。
h:a5FK@ 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。
8p-5.GU)<e 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?
R+]Fh4t 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:
P-7!\[];te fR_)e: template < class Action >
0 m";=:(w class picker : public Action
j<"0ym)A {
(J\D"4q public :
b?B"u^b! picker( const Action & act) : Action(act) {}
vTh-I&}: // all the operator overloaded
d,8V-Dk+p } ;
TG{=~2
Tk|0
scjE^ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
MR#jI 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
D7sw;{ns '=\]4?S template < typename Right >
#U"\v7C{n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Hu1w/PLq {
qAivsYN* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.NQoqXR }
#y-OkGS
^
bsP:tFw> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
rnmWw# 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。
H+zQz8zMC O JvEq@ template < typename T > struct picker_maker
uLe+1`Y5Ux {
9oKRu6]D- typedef picker < constant_t < T > > result;
*>$'aQ } ;
l"CHI* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
h&h]z[r R {
}\J oE4 typedef picker < T > result;
nITr5$f } ;
va~:oA _~HGMC) 下面总的结构就有了:
`zZ=#p/ 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。
"y_$!KY% 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。
h*_r='
E picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o'>jO.| 至此链式操作完美实现。
68;,hS*|6 x03G Jy5 ]A<\d 七. 问题3
VF<{Qx* 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。
B,e@v2jO| j(va#f# template < typename T1, typename T2 >
;6fkG/T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SY>N-fW\H: {
je_77G(F return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
nUd(@@%m }
l*B;/
>nR 1?E\2t&K 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:
goRoi\z $ r/:9j(yxr template < typename T1, typename T2 >
%QwMB`x struct result_2
}..}]J;To {
_ky!4^B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0kmVP~K } ;
~4XJ" d3L /5U?4l(6[f 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?
/3FC@?l
w4 这个差事就留给了holder自己。
T{?!sB3 X k<X:,T sJ3HH0e template < int Order >
dH#o11[ class holder;
Q1buuF#CU& template <>
P1T LH2) class holder < 1 >
`\e@O#,^yI {
G]QD6b9~ public :
[#lPT'l template < typename T >
DFE?H struct result_1
@@SG0YxZ {
A' dt
WD typedef T & result;
xqbI~jV# } ;
dgX 0\lKpf template < typename T1, typename T2 >
VdVca1Z struct result_2
^hY<avi6s {
u'Mq^8 typedef T1 & result;
QL_bg:hs } ;
i`Lt=)@& template < typename T >
AHn^^'&x[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q?W]g%:) {
={#r/x return (T & )r;
3o"~_l$z }
`S$BBF; template < typename T1, typename T2 >
8I@=? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MJ}VNv|S {
a l#yc return (T1 & )r1;
*(D_g!a }
-PEpy3dMY } ;
9)l[$X >qcir~ & template <>
iCc@N|~ class holder < 2 >
PS(LD4mD {
xU67ztS'E' public :
@-!w,$F)%d template < typename T >
2)4{ struct result_1
q SCt=eQ {
96MRnj*Y[ typedef T & result;
`(*5yX C } ;
a)y8MGx? template < typename T1, typename T2 >
/oe="/y6 struct result_2
b*?="%eE( {
sNS!/ typedef T2 & result;
!{Y$5)Xh`] } ;
|_!xA/_U'T template < typename T >
"}Ya. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h r* KDT^! {
e:NzpzI"v return (T & )r;
XXxX;xz$ }
0($MN]oZa template < typename T1, typename T2 >
15Yy&9D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s-
g[B( {
W!GgtQw{F return (T2 & )r2;
]%shs }
3&x_%R } ;
i FS?nZ~. 5hg>2?e9s? -kQ{~">w 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
h'IBVI!P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h2h$UZIv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V1#/+~ t=A|
K return l(i, j) = r(i, j);
Wc-P= J*m 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mIl^ bLaD1rnGi return ( int & )i;
l3l[jDa, 2 return ( int & )j;
[dOPOA/d 最后执行i = j;
F4">go 可见,参数被正确的选择了。
V`@@ufU} j_p.KF'[? d~GT w: nCXIWLw o?/N4$&5l 八. 中期总结
|l7e*$j 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:
)h>Cp,|{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[x-Z)Q.5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-$[=AqJXp; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"+saI@G .o.@cLdU jf .ikxm D@O'8 8l;0)`PU {7B$%G' 九. 简化
OO53U=NU 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。
gt{ei)2b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
TZ-n)rC)v 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:
B\Rq0N]' M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]'2p"A0U +-*/&|^等
.+{nfmc,c 2. 返回引用。
v2rX uo =,各种复合赋值等
<f{m=Dc 3. 返回固定类型。
w;r -TLf 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%oC]Rpdu 4. 原样返回。
\=,+weGw@ operator,
B^{bXhDp 5. 返回解引用的类型。
v |QFUa` operator*(单目)
X+bLLW>& 6. 返回地址。
6Y\9h)1Jo operator&(单目)
Njz,y}\ 7. 下表访问返回类型。
`=%[ operator[]
P{rJG
' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
* Oyic3F operator<<和operator>>
^_)CQ%W? EUUj-.dEN 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。
kc/h]B 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.R biF &<.Z4GxS template < typename Left >
mxGvhkj struct value_return
o.}^6.h" {
u+th?KO` template < typename T >
|WubIj*\{ struct result_1
?ix0n,m {
QF[9Zn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
q w|M~vdm } ;
EzzzH(!j 3)42EM'9( template < typename T1, typename T2 >
-^\k+4; struct result_2
Jg;Hg[ {
i!YZF$| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+zz9u?2C` } ;
>JCSOI } ;
uTB;Bva @RbAC*Y]g ~~ )&? \N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>,hJ5-9 XD%?'uUQ_ 下面我们来剥离functor中的operator()
g<}EL[9[J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;#fB=[vl"; nb0<.ICF%R return l(t) op r(t)
5g/^wKhKG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K2:r7f return op l(t)
]DC]=F. return op l(t1, t2)
rv|k8 return l(t) op
"eh"'Z return l(t1, t2) op
j(Q$frI return l(t)[r(t)]
?uQ|?rk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.$v]Bxu :Q$3P+6 a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
f_.1)O'83 单目: return f(l(t), r(t));
gtjgC0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
fa5($jJ& 双目: return f(l(t));
hO{@!H$l return f(l(t1, t2));
)@SIFE 下面就是f的实现,以operator/为例
?_n.B=H`8 },[S 9I`p struct meta_divide
uvD6uIW< {
%,~; w0 template < typename T1, typename T2 >
JR7~|ov static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$.V(_
{
as
o8 return t1 / t2;
LFGu|]( }
,,BNUj/: } ;
lh?mN3-* 0FTiTrTn 这个工作可以让宏来做:
2Ni{wg" VFA1p)n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s/Q}fW$ex template < typename T1, typename T2 > \
-uO< ] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rhNdXYY> 以后可以直接用
K=`*cSU> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
PMXnupt 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
{} vl^b (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。。。)
JBb}{fo~ 1`2lTkg hn!$?Vo. 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
5:n&G[Md sPc\xY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\hNMTj#O class unary_op : public Rettype
>]C;sP {
-!;vX
@ Left l;
_;LHC;,:
public :
b2p<!? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DB?_E{y] <JZ=K5 template < typename T >
L=HL1Qe$G] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-6t#
?Dkc' {
rw+0<r3|K return FuncType::execute(l(t));
nR"k%$ }
.fD k5uo QfwGf,0p template < typename T1, typename T2 >
c%uhQ62 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
' P-K}Y {
9iS3.LCfX return FuncType::execute(l(t1, t2));
pLyX9C }
$8_*LR$ } ;
hc0VS3 k) $I1p"6 \?qXscq 同样还可以申明一个binary_op
|l)Oy#W TTy1a:V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X]y 3~|K class binary_op : public Rettype
`I
m;@_J {
6{+~B2Ef Left l;
=797;|B H Right r;
}[i35f[w public :
y)(SS8JR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{MYlW0)~ 4eIu@
";! template < typename T >
/I6?t=?< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hk,Q=}; {
?cg+RNI return FuncType::execute(l(t), r(t));
If4YqBG }
M6DyOe< G9VzVx#T# template < typename T1, typename T2 >
CqrmdWN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cRU. {
h)A+5^:^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
A]=?fyPh{' }
|ZRl.C/e } ;
hj4A&`2 9lA YCsX 9=JU&/! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\vm'D'9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c#{<|
. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
F1%'
zsv 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
7g&_`( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
OQ[>s(`*{ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
(<%i8xu2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
lbv, jS 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
k?xtZ,n{s 下面是修改过的unary_op
*FG@Dts^& _BW$?:)9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MX9q
)(: class unary_op
gB~SCl54 {
ASu9c2s Left l;
;=uHK'{ rx^pGVyg public :
eJy@N IOmIkx&`GP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4>5%SzZT\3 -,5g cD template < typename T >
x$s #';* struct result_1
_=}Y
lR {
H56e#:[$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qw_qGgbl } ;
_n{N3da %8 4<@f&n] template < typename T1, typename T2 >
'`3-X];p struct result_2
Ogjjjy84vM {
S2fw"1h*x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)Ba^Igb} } ;
I [e7Up MGmtA( template < typename T1, typename T2 >
c~C :"g.y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_Yh4[TT~/ {
~CM{?{z; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/n"A%6S }
J v)]7u ?94da4p template < typename T >
9Z+@i:_} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m9PcDhv {
"[#jq5>
: return OpClass::execute(lt(t));
F48`1+ }
N!Y'W)i16 <&+l;z } ;
Y[x ^59 crhck'?0 xaeY^"L 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
nh E!Pk 好啦,现在才真正完美了。
8^4X/n 现在在picker里面就可以这么添加了:
::M/s#-@ zBjqYqZ<+ template < typename Right >
h_A}i2/{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LRbevpZ, {
WO}JIExy return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
uF^+}Y ZT }
C ch1"j<k$ 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。
mIr{Wocx XhIgzaGVu ^ePSI|EW WVo%'DtF` Rw.
Uz& 十. bind
L)w& f 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
~F' $p 先来分析一下一段例子
\!YPht Jk1Up2#B 2nEj
X\BY int foo( int x, int y) { return x - y;}
_;@kS<\N bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|r
/}r,t} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
dmF<J>[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
O~t5qnu/} 我们来写个简单的。
0{B5C[PTG 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Stp?? 对于函数对象类的版本:
m' aakq U2Ur N?T template < typename Func >
eg,S(;VEt struct functor_trait
#
=322bnO {
2ag]p typedef typename Func::result_type result_type;
chiQ+ } ;
pCC0: 对于无参数函数的版本:
glv(`cQ I &m~ cBj< template < typename Ret >
mS);bs struct functor_trait < Ret ( * )() >
<~Y4JMr" {
|H@M- typedef Ret result_type;
Q 5jP`<zWU } ;
+HfjnEbtBs 对于单参数函数的版本:
?]7ITF (JM4W
"7' template < typename Ret, typename V1 >
`i.f4]r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@*c+`5)_ {
,3Wa~\/Q typedef Ret result_type;
7)a=B! 8M } ;
A+
f{j 对于双参数函数的版本:
@E==~ b 3s|tS2^4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-({\eL$n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
95H`-A {
$OUa3!U_! typedef Ret result_type;
f?{Y<M~] } ;
", |wG7N
K 等等。。。
V)0bLR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
HSUr qGh rJ6R! template < typename Func >
2R5]UR S struct func_return
HML6<U-eS {
,O-lDzcw template < typename T >
AOfQqGf struct result_1
da-3hM!u+ {
k?";$C}# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w6cPd' } ;
_ WSJg1 X0U6: template < typename T1, typename T2 >
L@2H>Lh35 struct result_2
s@q54 {
zcNV<tx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(nc fR } ;
[XQNgSy?z } ;
)kd)v4# %r>vZ/>a @TH \hr] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M)LdGN?$ BHK_=2WYz template < typename Func, typename aPicker >
vAVoFL class binder_1
UGN. ]#"# {
jAJkCCG Func fn;
O{dx+f aPicker pk;
{<]abO public :
:WxMv~e{U KS|$_-7u template < typename T >
Y0b.utR& struct result_1
<e=0J8V8,i {
wWm#[f],? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vx
,yz+yP } ;
$]T7Iwk gVD!.
template < typename T1, typename T2 >
$Z(zO;k. struct result_2
r*3;gyG.,# {
m.$Oo
Mu' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{-E{.7 } ;
Jz-f1mhQV o/[NUQSI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'Wi*[ xp39TiXJ* template < typename T >
V]<dh|x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lS,Hr3Lz {
c'(]n]a% return fn(pk(t));
J
L Z }
\Js9U|lY template < typename T1, typename T2 >
/!9949XV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t=pG6U {
pkT
a^I return fn(pk(t1, t2));
i@p?.%K{ }
d5i/: } ;
i'57| ;? F^w0TD8 Z2`e*c-[E 一目了然不是么?
MJD4#G 最后实现bind
JRNyvG>j Te.hXCFD SZ0Zi\W template < typename Func, typename aPicker >
s+CWyW@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E+01"G<Q {
lz>5bR' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
J7$=f~$ }
:wF(([&4p! }W YY5L8^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
}tJ:-!*2 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。
bVVa5? HP ZWr\v!4 十一. phoenix
@4Y>)wn&; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zc"]Cv( 7_{x '#7 for_each(v.begin(), v.end(),
+FJ
o!~1 (
a;lCr|* do_
> W0hrt?b [
;j(xrPNb cout << _1 << " , "
f{+8]VA ]
"W1 q}4_ .while_( -- _1),
=DqGm]tA cout << var( " \n " )
2AlLcfAW )
cAL&>T );
[oYe/<3 \myj Y 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:
P EbB0GL 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
KL|B| u operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8!T^KMfz 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kg-%:;y. |M0TG *Lufz-[1 template < typename Cond, typename Actor >
`t8e2?GH class do_while
>DV0!'jW {
QF^AnB Cond cd;
@ce4sSo Actor act;
/bw-* public :
S-L6KA{ template < typename T >
't>Qj7vh0 struct result_1
u&g} !Smc8 {
Onk~1ks:
typedef int result_type;
3NJ-.c@(p } ;
``O\'{o& m4%m0"Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
n
XQg(! i? a]v 5 template < typename T >
R
`'@$" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rc6Rk!^ {
tG{Vn +~/ do
36j.is {
1.>`h: act(t);
1%+0OmV& }
Llzowlf e while (cd(t));
co12\,aD return 0 ;
69L s"e }
^yb_aC w } ;
XM)|v | ,CvU#ab8$ `|v#x@s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A,iXiDb3pK 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。
w}E?FEe. 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。
1] kk 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。
a`{'u)@ 下面就是产生这个functor的类:
;1y\!f3#V~ z,NHH):~ O_:Q# template < typename Actor >
3C[ ;2 class do_while_actor
X)|%[aX}q {
q&wMp{ Actor act;
5jV]{ZV# public :
T xN5K`q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!YoKKG~_0 |UBJu `% template < typename Cond >
ROfmAc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.Kv@p jOr } ;
O}%=c\Pb <Q8bn?Z _}\&; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
: Z.mM5 最后,是那个do_
a RV!0?fS Psv-y )/=J=xw2 class do_while_invoker
Cz(Pj S {
R52!pB0[ public :
Vs"M Cqi template < typename Actor >
a:8@:d1T K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6suc0 {
jG/kT5S return do_while_actor < Actor > (act);
InDR\=o }
N7e^XUG } do_;
tF'67,~W vXf#gX!Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.5T7O_%FP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
X(1.Hjh 最后来说说怎么处理break和continue
?^7~|?v 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。
WRnUF[y+) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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