一. 什么是Lambda
cI\&&<>SlG 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
c#zx" ,K 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,
GZ1c~uAu /B!Ik:c} O77^.B U|~IJU3- class filler
qFE(H1hy {
FY9nVnIoI public :
h f{RI 4Jc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
VQ7A"&hh } ;
h $)4%Fy "Z]z9( LV8{c!" 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
P$v9 Ex+E66bE @(CJT-Ak h4E[\<? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G%MdZg&i HhB&vi ~m3Tq.sYrY 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,lFhLj7 MZvxcr{x |"+UCAU T4Io+b8$ 二. 战前分析
.23Yqr'zT 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。
aL|a2+P[`q 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
m't8\fo^w =JE5/ 1StaQUB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KkZS 6rD\ /* --------------------------------------------- */
2CRgOFR vector < int *> vp( 10 );
5}4>vEn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
WesEZ\V /* --------------------------------------------- */
~j yl sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o&RNpP* /* --------------------------------------------- */
Yan,Bt{YJ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
c,Yd#nokC /* --------------------------------------------- */
/DX6Hkkj % for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7g.3)1 /* --------------------------------------------- */
]6].l$%z# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'8c-V aa Ap!Y 3C rLE5fl5W q|QkJr< 看了之后,我们可以思考一些问题:
H{g&yo 1._1, _2是什么?
jg3T1ROL 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
|W*i'E 2._1 = 1是在做什么?
-d*je{c| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
zRFvWOxC\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
64l(ru< V5rW_X:]8 4||dc}I"E 三. 动工
=2/[n8pSsM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@i(;}rx cIg+^Tl \*\ )zj*r 0[R7HX-@ template < typename T >
}TG=ZVi class assignment
7 ;SI= {
/^':5"=o T value;
1? Im" public :
]L_h3Xz\X assignment( const T & v) : value(v) {}
%<h+_(\h template < typename T2 >
?dY|,_O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O[^u<*fi{ } ;
;mSJZYnT h`pXUnEZ }o7"2hht 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
a1gaB:w5n 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
H",q-.! DwIX\9 b|nh4g MXrh[QCU) class holder
,_I#+XiXY {
R_B`dP<"~Y public :
T*rx5*:o template < typename T >
7(B"3qF8| assignment < T > operator = ( const T & t) const
,m1F<Pdts {
yc.9CTxx return assignment < T > (t);
O_^t u?x }
rfYFS96 } ;
siD/`T& D}]u9jS1 52q<|MW% 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
;}4^WzmK^( Qb?eA static holder _1;
[)t1" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
M7\yEi"* l@`Do [ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&z?:s 而不用手动写一个函数对象。
G$-[(eu- !uSG 1j"y !b8.XGo EJ=ud9 四. 问题分析
TcOmBKps' 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。
LW*v/`@ 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。
XY!0yAK(! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Z^O_7I<5E 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3h`_Qv%g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F-PQ`@ZNW Q<T+t0G\O- 五. 问题1:一致性
Sq[LwJ 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?|
'oS= d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
u:M)JG ?C(3T KH struct holder
u_jhmKr~ {
C^*3nd3 //
+\U#:gmw template < typename T >
]La~Bh6;m T & operator ()( const T & r) const
=pd#U {
9z kRwrQ return (T & )r;
m#`1.5% }
Z\>mAtm } ;
!pxOhO.V _p;=]#+c& 这样的话assignment也必须相应改动:
T.pc3+B8N A^vvw~!d template < typename Left, typename Right >
0$=w8tP) class assignment
K(}g!iT)~ {
raJv$P Left l;
l$ufW| Right r;
!yD$fY public :
"wnN
0 p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&n~v;M template < typename T2 >
uYCWsw/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\k.W
F|~ } ;
$3]]<oH _*fOn@Vwo 同时,holder的operator=也需要改动:
Q/`W[Et Ot;)zft template < typename T >
Td5yRN! ? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[Zne19/ {
8c%_R23 return assignment < holder, T > ( * this , t);
s y>}2orj~ }
7f>~P_ w\y) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
{ep.So6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Kp>fOe'KW }~Ir& return l(rhs) = r;
65U&P5W 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Ogu";p( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p|Qn?^C: A,4Z{f83 template < typename Tp >
..Bf-)w class constant_t
s'/ZtH6>C {
c7A]\1 ~ const Tp t;
nQ#NW8*Fs public :
9k;%R5( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[r^WS;9n template < typename T >
=F09@C, const Tp & operator ()( const T & r) const
T
3<2ds {
6"yIk4u: return t;
v]y=+* A }
Qv]>L4PO } ;
),XDY_9K DFp">1@`PR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!q 9PO 下面就可以修改holder的operator=了
M8${&&[; Bdm05}c@u template < typename T >
`t>:i!s/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%xdyGAl: {
L[tq@[(IJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#N'bhs }
H18pVh aSIoq}c( 同时也要修改assignment的operator()
jD?*sd !:Ob3Mq\ template < typename T2 >
b1EY6'R2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%7
$X
* 现在代码看起来就很一致了。
byPqPSY \: R Akf< 六. 问题2:链式操作
_8e0vi!~2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nw0Tg= P 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。
84/#,X!=s 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。
0zE(:K 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。
?@QcKQ@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'#>(JN5\ ?8YbTn1f) template < typename T >
WNSEc% struct result_1
~0rvrDDg {
d
9]zB-A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;0-R"c)- } ;
I "HEXsSe zT ")!Df>' 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:
q^6l`JJ =g?k`vp template < typename T >
tk+4noA struct ref
\"b'Z2g {
AE=E"l1] typedef T & reference;
^GNL:D%6d } ;
cG{ template < typename T >
.f`KP!p. struct ref < T &>
r-,u)zf" {
ne%(`XY{Q] typedef T & reference;
EPU3Jban
} ;
r%%@~ \z rN'}IS@5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
XRi37|p h]&o)%{4 template < typename T >
!e}4>!L,(^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$`<-;kI {
. dJBv return l(t) = r(t);
<GSp%r }
D[`~=y( 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。
;#=y5Q4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Px&)kEQ sU/vXweky" 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
oG
c9
6B% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`o21f{1]X& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dg&GMo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GjbOc 最后的布局是:
0@RVM| Add
.dj}y
jd]f / \
9[h8Dy Divide 5
UTqKL*p523 / \
M6y|;lh''c _1 3
J7@Q;gcl: 似乎一切都解决了?不。
XI"IEwB 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。
lXXWQ= 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。
G$2Pny<! OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
*vT Abk$ z&z5EtFUTh template < typename Right >
{Rn*)D9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E5Lq-
Right & rt) const
[X kWPx` {
3U*4E?g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L;fz7?_j }
oSl}A,aQ( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
YD#L@:&gv 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。
6\? 2=dNX 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。
\W|ymV_Ki 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。
eF?jNO3 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。
t-SZBNb 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\-Vej 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:
c_Iq!MH F(w<YU%6 template < class Action >
+No Ve# class picker : public Action
#
S0N`V {
:0p$r
pJP public :
**c"}S6:mC picker( const Action & act) : Action(act) {}
]'Gz~Z%>F // all the operator overloaded
4wx{i6 } ;
,M
:j5
I p|[ 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。
n{=Ot^
"; 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:
WA5.qw ktM7L{Nz template < typename Right >
J\Tu=f) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
pxCQ=0k {
Gsy'':u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CDT;AdRw7 }
)U{\c2b $p*.[) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:bkmm,%O 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
gCbS$Pw Q1(4l?X@ template < typename T > struct picker_maker
C%#u2C2 {
VdGpreRPC typedef picker < constant_t < T > > result;
3teP6|K'g } ;
ViU5l*n; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|g"K7XfM4 {
{gzVbZ# typedef picker < T > result;
M3eFG@, } ;
v=DC3oh- N9~'\O$'7 下面总的结构就有了:
z~ua#(z1S 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。
f[?JLp
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。
SQ<{X/5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:.(A, 至此链式操作完美实现。
DH)E9HL 4jzjrG &d]@$4u$; 七. 问题3
9xeg,#1 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。
BN6cu9a >[Tt'.S!? template < typename T1, typename T2 >
ER;\Aes*? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vVSf'w {
yTf/]H]d return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
B &3sV+ }
AB<%GzW0( N|/gwcKe 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:
fnIF<Zt |O;vWn'U2 template < typename T1, typename T2 >
U[z2{\ struct result_2
>u]9(o7I {
#VxN [770 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6NQ`IC } ;
QQD7NN> 5uJ!)Q 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?
Bq,MTzxD 这个差事就留给了holder自己。
ZuKOscVS#T ULO_?4}B h-U]?De5\ template < int Order >
iDdR-T| class holder;
<v?2p{U% template <>
dJ>tM'G class holder < 1 >
VO /b&% {
V6B[eV$D public :
8t|?b template < typename T >
]$Q@4=fb struct result_1
'r1X6?dJ {
w=^~M[%w typedef T & result;
[WXcp1p
} ;
! 6R| template < typename T1, typename T2 >
'@5x=> struct result_2
uc LDl {
7|
`_5e typedef T1 & result;
l9n$cv^ } ;
($gmN 4 template < typename T >
%.8(R
& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{MUO25s02 {
UG]x CkDS return (T & )r;
vzF6e eaD }
M0hR]4T template < typename T1, typename T2 >
,V''?@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IDdu2HNu {
R<^E?FI
return (T1 & )r1;
fc4jbPp:M }
rddn"~lm1 } ;
HUbXJsSP 8E>2
6@. template <>
G]dHYxG class holder < 2 >
21] K7 {
C;ME"4,( public :
JB!*{{ template < typename T >
aHPx'R struct result_1
4-9cp=\PE {
"9Br)3 typedef T & result;
.tsXQf } ;
S+?*l4QK template < typename T1, typename T2 >
AP9\]qZ(7 struct result_2
|aj]]l[@S {
Y 2^y73&k typedef T2 & result;
kjr q;j: } ;
swMR+F#u* template < typename T >
@JOsG-VW~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ANR611-a {
X.rbJyKe return (T & )r;
S)"vyGv }
bHzZ4i template < typename T1, typename T2 >
CljEC1S# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9gZS)MZ {
[p)2!]y return (T2 & )r2;
S-brV\v7 }
8:]5H}Hi } ;
7j"B-k# dhuIVBp!!e MN>U jFA 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> >。
luz,z(
v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
7K!n'dAi6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_b
&Aa% t'C9; return l(i, j) = r(i, j);
7f~7vydZ} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(e3?--~b6 XLm@, A[ return ( int & )i;
">nFzg?Y return ( int & )j;
d"+ _`d=` 最后执行i = j;
,- _ReL 可见,参数被正确的选择了。
prxmDI O^R^Aw ^{g+HFTA@ Bv`3T Af2 >
!HC
? 八. 中期总结
w Qp{z 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:
<a2Kc ' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u_$Spbc]/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o2LUB)=R' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%5<t3H" tNW0 C] ;fv/s]X86I AOCiIPw
||4++84{ bvo
}b-]E 九. 简化
T9gQq
7(l 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。
JI92Dc*o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8SMa5a{ 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:
0y#TGM|0D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
dJZ
9mP!d +-*/&|^等
pB,@<\l % 2. 返回引用。
' :,p6 =,各种复合赋值等
m*TJ@gI*t 3. 返回固定类型。
=/HTe& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/?:]f 4. 原样返回。
C6,W7M[c operator,
=7U8`]WA 5. 返回解引用的类型。
=[^_x+x
hE operator*(单目)
VW9BQs2w 6. 返回地址。
&v_b7h operator&(单目)
e+O0l 7. 下表访问返回类型。
$RV'DQO operator[]
[Uu!:SZ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
cBnB(t% operator<<和operator>>
%g%#=a;]q N/mC,7Q 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。
y]E ?\03" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Hk;) l3oB "@E(}z'sM template < typename Left >
\9dC z; struct value_return
q P>Gre {
0@8EIQxK" template < typename T >
$+ ?A[{JG struct result_1
'B4j=K* {
BM]sW:-v typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'm+)n08[ } ;
d/:zO4v3 N{6Lvq[8 template < typename T1, typename T2 >
Flzl,3rW4 struct result_2
c>RS~/Y {
? k*s!YCZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
P$i?%P~ } ;
$ OMGo`z } ;
g4^df%)& mam2]St" I8 {2cM; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G>0S(M) =-dk@s 下面我们来剥离functor中的operator()
C vtG 首先operator里面的代码全是下面的形式:
u%=M4|7 ef=LPCi? return l(t) op r(t)
C0F#PXUy return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lvz&7Z b return op l(t)
29E9ZjSK return op l(t1, t2)
/a$RJ6t&3 return l(t) op
D=nuK25 return l(t1, t2) op
jz2W/EE`w return l(t)[r(t)]
')/yBH9mR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T7=~l)I =?f\o*J) 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
n1xN:A 单目: return f(l(t), r(t));
QviH+9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
czf|c 双目: return f(l(t));
S5Q$dAL return f(l(t1, t2));
T)ra>r<# 下面就是f的实现,以operator/为例
it~>)_7*P }pa@qZXh struct meta_divide
5h^U ]Y# {
1e>,QX template < typename T1, typename T2 >
dkC[Jt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^MesP:[2 {
Z`5v6"Na return t1 / t2;
?2;r#) }
Cu0N/hBT } ;
lk6*?EJ mzz77i
这个工作可以让宏来做:
c"3 a,& t/K<fy
6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
40}8EP k) template < typename T1, typename T2 > \
W,iSN} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~bCn%r2 以后可以直接用
E3\O?+h# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
RbJ,J)C> 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
5Y
4W:S (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。。。)
c_]$UM[7L QUp()B1 dIG(7~ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
I#D{6%~ qHfs*MBJ% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-bK# &o, class unary_op : public Rettype
qTnfiYG} {
MX 2UYZ& Left l;
50oNN+;=R public :
xQa[bvW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`RUr/|S :Xv3< rS< template < typename T >
6|m1z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q79)nhC F {
xNTO59Y-s return FuncType::execute(l(t));
g83!il\ }
yf! &3mseU template < typename T1, typename T2 >
Ud0%O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v6
DN:!& {
pO$`(+q[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
qx<`Kc4 }
W$@q
~/E } ;
^9o;=!D!9 Zr_{Z@IpU F8?&Ql/hdz 同样还可以申明一个binary_op
,b=&iDc `,4"[6S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y'-BKZv! class binary_op : public Rettype
ZGa>^k[: {
;uNcrv0J Left l;
Dg/&m*Yl Right r;
w*r.QzCu,5 public :
A"k6n\!n; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q[Hxy ^ q @.yL template < typename T >
"/6( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qv,|*bf {
{IJV(%E return FuncType::execute(l(t), r(t));
<0vQHND,3 }
dC_L~ }= x`w
4LF template < typename T1, typename T2 >
ZrnZ7,!@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[kgT"?w= {
3Ec5:Caz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4s~YqP{K }
uh%%MhTjv } ;
xA#B1qbw C',D" dl@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
s"p}>BjMIC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
I 6a{'c(P DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Ec[=~>;n{l 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-]R7[5C: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
oA}&o_Q% 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
3'Q H\t5 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*j2P#et 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
~!&WK,k6 下面是修改过的unary_op
6 DD^h:*> U2=5Nt5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K0yTHX?(. class unary_op
`#A&v {
ej4 7'#EY Left l;
(EIdw\ `{CaJ6. public :
K&
<|94_k >5#`j+8=q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[Oe$E5qv)] uO>$,s template < typename T >
HlBw:D(z:^ struct result_1
OljUK,I] {
kdmannM typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vUR{!`14 } ;
W`^'hka @>B#2t& template < typename T1, typename T2 >
G/J5 aj[ struct result_2
jn>3(GRGC$ {
=\AI92 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cP`f\\c } ;
}H!c9Y [MdVgJ9' template < typename T1, typename T2 >
*oL?R2#7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+^Eruv+F {
z 3fS+x:E{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IUAx*R }
j1*'yvGM e3"GC_*# template < typename T >
2aX|E4F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4 FW~Y {
m"<0sqD; return OpClass::execute(lt(t));
?<]BLkx }
z4b2t} [U]U *x } ;
H ifKa/}P8 |)* K#%j & V^Z 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
E'j>[C:U 好啦,现在才真正完美了。
S3EY9:^C 现在在picker里面就可以这么添加了:
F$ShhZgi "}!|V)K template < typename Right >
Urj8v2k picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
KPSFy< {
B\r2M`N5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I'HPy.PV }
G|Rsj{2' 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
u n\!K Qn(2UO!pD )=;GQ*<8Zs <qT[ -KhNsUQk 十. bind
B>rz<bPT 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
7DDd1"jE 先来分析一下一段例子
"XlNKBgM T$%r?p(s yhv(KI int foo( int x, int y) { return x - y;}
XLb
lVi@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.A<G$ db
? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bc=,$ 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。
v/*}M&vo 我们来写个简单的。
r*HbglB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`-fWNHs 对于函数对象类的版本:
:+NZW9_ 0gO_dyB template < typename Func >
n75)%-
struct functor_trait
TwlX'iI_; {
/4/'&tY typedef typename Func::result_type result_type;
3n;>k9{ } ;
,`PC^`0c}o 对于无参数函数的版本:
KBE3q) .a2b&}/.d template < typename Ret >
(VDY]Q) struct functor_trait < Ret ( * )() >
7]W6\Z {
2?P H|| typedef Ret result_type;
X-LCIT|1 } ;
Q2yD4>qy 对于单参数函数的版本:
WoM;) Q Ha~F&H|"O template < typename Ret, typename V1 >
W*S}^6ZT` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yN[aBYJx,M {
?M!Mb-C[ typedef Ret result_type;
p3r("\Za, } ;
dUN{@a\R0 对于双参数函数的版本:
b S-o86u z]_2lx2e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
U\*]cw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
mi[t1cN)= {
P.bxq50 typedef Ret result_type;
fg$#ZCi } ;
.3
>"qv 等等。。。
$7h]A$$Fv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@k=UB&?I Q$+6f,m#W template < typename Func >
@)#EZQi x struct func_return
W(pq_H' {
Q g~cYwX template < typename T >
}NjZfBQW` struct result_1
Cj%n?- {
'9{`Czc(Gb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y5c,O>T5Y } ;
QB
uX#bDV I(<9e"1O template < typename T1, typename T2 >
wE[gp+X~ struct result_2
P ~ :
N {
5P Zzaz< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QC,fyw\ } ;
GP>\3@> } ;
Mj&G5R~_ M*!WXQlud :V3z`}Rl 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(Bq^
D9 fmq''1u template < typename Func, typename aPicker >
lArKfs/ class binder_1
Gv[s86AP, {
GO?hB4 9T Func fn;
g,9&@g/ aPicker pk;
2FR+Z3&z public :
>.M>,m\ "1YwV~M5 template < typename T >
0~~yYo& struct result_1
C. BlB {
({ O~O5k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lD^c_b } ;
G9^xv +4$][3. template < typename T1, typename T2 >
FnKC|X struct result_2
b)@D@K"5 {
{dXTj 7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^@3,/dH1 t } ;
o%bf7)~s |
C^.[) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%x.du9 @@j:z;^| template < typename T >
0SfW:3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ta6>St7. {
),CKuq> return fn(pk(t));
Vm8@LA }
5 w(nttYH template < typename T1, typename T2 >
EK=
y!> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MVnN0K4 {
l$1NI#& return fn(pk(t1, t2));
3dSb!q0&N }
|p!($ } ;
99.F'Gz %&_^I* N8pV[\f 一目了然不是么?
; >>n#8` 最后实现bind
}K8e(i6z }toe'6 51JB,}dGH} template < typename Func, typename aPicker >
HdgNy \ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4(sHUWT {
mogmr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;p2b^q' }
I 1n,c d[ 'da
'WZG 2个以上参数的bind可以同理实现。
(8aj`> y 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。
r<vy6 /!2`pv 十一. phoenix
'B{FRK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5VP0Xa ~ 04jvrde8-O for_each(v.begin(), v.end(),
F$(ak;v} (
(M"rpG>L do_
l_/(J)|a [
'UUj(1
f cout << _1 << " , "
SOq:!Qt ]
'prHXzi(h .while_( -- _1),
;:j1FOj cout << var( " \n " )
EwX&Cj". )
vue^bn );
JC%&d1
DrKB;6 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
?"r=08 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
C<AW)|r_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Qw:!Rw,x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7]xDMu'^&f ')!X1A{ F^'$%XK V template < typename Cond, typename Actor >
Fu_I0z class do_while
eFG(2OVg}M {
'{UKO7 Cond cd;
dgF%&*Il]O Actor act;
xsB0LUt public :
Z.Yq)\it template < typename T >
V-}}?c1 F struct result_1
Cl`i|cF\ {
N"G aQ typedef int result_type;
P2a5<#_| } ;
NDP"
@ ,JE_aje7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(_zlCHB /j$=?Rp template < typename T >
u*G<? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l P3|h* {
ve
ysW(z do
(tX3?[ii {
iCF},W+ act(t);
T:$^1"\ }
h9)fXW while (cd(t));
= 'NV3by return 0 ;
k?14'X*7yu }
]alc%(= } ;
HCs^?s8Pp o,`"*][wd Lj3o-@\*j 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
din,yHu~ 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。
x%=CEe?6 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。
.how@>:P+ 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。
I_<XL< 下面就是产生这个functor的类:
=Z N
$) G8 ,r~+
9i0N template < typename Actor >
{h@\C|nF class do_while_actor
4w^o ! {
1IA1; Actor act;
IC0L&;En public :
Ai<
beUS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2'Dl$DH |#@7$#j template < typename Cond >
WR)=VE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-I|xW } ;
hy*{{f; JpC'(N ,Z@#( =f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
X_TjJmc 最后,是那个do_
m1X7zU Cy 5l6/5 !CGX \cvW class do_while_invoker
!4vb{AH {
^3$l!>me public :
8)X9abC template < typename Actor >
7Jf~Bn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6{y7e L3! {
-F ~DOG% return do_while_actor < Actor > (act);
N)X Tmh2v| }
/MF
7ZvN. } do_;
UCLM*`M q-JTGCFl 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&kg^g%% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~rb0G*R> 最后来说说怎么处理break和continue
ENTcTrTn 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。
n[3z_QI 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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