一. 什么是Lambda
/*mFP.en 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'=Ip5A{S / 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,
D]LFX/hlH o|Yn(xu- fF9;lWt &-=G9sb, class filler
2Mv)0%,c {
Wme1Uid public :
*_<SWTE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
TV$\v@\ = } ;
}+QhW]nO{F 6_ 33*/>=c E#&c]9QM75 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4F1.D9u r P<d[u 3thG*^C5 Q
KDb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c)n0D= 6@,'m
0&SrKn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r7wx?{~ 28 5KA
FUR0 hr$VVbOho ;c \zgs~"T 二. 战前分析
?fqkM 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。
*1 J#Mdd 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
->RF`SQu nEa'e5
lg Np5/lPb1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=%#$HQ= /* --------------------------------------------- */
b>>=d)R vector < int *> vp( 10 );
A{u\8-u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?*MV
^IY /* --------------------------------------------- */
,~ia$vI}R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"\R@lUx.Y /* --------------------------------------------- */
jmA{rD W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Cs6zv>SR /* --------------------------------------------- */
>uqS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L`VQ{|&3V /* --------------------------------------------- */
D,m&^P=%e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
X<@y*?D9D cr=FMfhB >8Yrmq jP6oJcZ 看了之后,我们可以思考一些问题:
VK@i#/jm 1._1, _2是什么?
k:HSB</} 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。
ys"mP*wD 2._1 = 1是在做什么?
eiNk]KXAYX 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
h#6 jUQ 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。
NIXc ib"tG (VF4FC V~gUMu4ot 三. 动工
ZF11v(n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H(*=9 Pc\4QvQ8 K:lT-*+S *t]&b ;=gE template < typename T >
v#YS`];B class assignment
Nf?,
_Rl {
l2KxZteXY0 T value;
Al-%j- j@- public :
*{p&Fy55 assignment( const T & v) : value(v) {}
JNA}EY^2I. template < typename T2 >
hvv>UC/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.of:#~ } ;
] l qFht <=GzK:4L /{#_Um0. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tV}ajs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(HX [bG` q.hc%s2? :QhEu%e "'p+qbT8 class holder
}s)&/~6 {
aK=3`q public :
4`'BaUU( template < typename T >
~D-OL*2 assignment < T > operator = ( const T & t) const
7.1E mJ {
@x>$_:] return assignment < T > (t);
S5[RSAbf*t }
^zluO } ;
N=?kEX
O Xe^=(| M A%2M]];%X 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
JI#Enh!Lv L|xen*O static holder _1;
a^)4q\E Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]bU'G$Qm&s x)qHeS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%dWFg<< | 而不用手动写一个函数对象。
~9>[ U%D g(}8n bTA `F`'b) Vh[o[ U 四. 问题分析
.)pRB7O3 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。
lIc9,|FL 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。
EvardUB) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~b<4>"7y. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X]^E:'E! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{*r$m>HpM <}'B-k9 五. 问题1:一致性
~ FrkLP 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
zxmI/]3+/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ch&]<#E>` XTXo xZ#w struct holder
iI Nu`>I {
`h{mj|~ //
M,!no template < typename T >
vz_g2.7l\ T & operator ()( const T & r) const
4JQ`&:?r {
ydFhw}1> return (T & )r;
3 BhA.o }
L-:L=
snO } ;
#=~1hk TOF62, 这样的话assignment也必须相应改动:
la{:RlW oZcwbo8 template < typename Left, typename Right >
]?^xc[ class assignment
6)2M/( {
|l \/ {F Left l;
lJ1xx }k{U Right r;
m~IWazj;A public :
b2-|e_x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~5dq5_ template < typename T2 >
jO
N}&/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+
d)~;I$ } ;
]f @LhC1x r@ *A 同时,holder的operator=也需要改动:
92ww[+RQ@ 1?$!y template < typename T >
2_~XjwKE assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Pisr&"A {
|}y}o:( return assignment < holder, T > ( * this , t);
dX}dO)%m{ }
YhK/pt43C ){|Lh( 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。
UNLNY,P/!) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0g uc00IN v 5ddb) return l(rhs) = r;
JkDZl?x5 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。
pXEVI6 } 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
${,eQ\ wmCV%g\.d: template < typename Tp >
;mKU>F<V class constant_t
Im1qWe {
>w# 3fTJ const Tp t;
g;Q^_4@ public :
-#M~NbI, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=QO[zke: template < typename T >
fv'P!+)t const Tp & operator ()( const T & r) const
b'"% {
/1
%0A return t;
-2Cf)>`v }
n|2-bRK- } ;
K T72D vX24W*7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
84\o7@$# 下面就可以修改holder的operator=了
`mTxtuid{ ^G<M+RF2J template < typename T >
!0+Ex
F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,/U9v~ {
!+ hgKZ] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vXZz=E
AH }
Z"KuS MpvA-- 同时也要修改assignment的operator()
!h(0b*FUJ UimZ/\r template < typename T2 >
~?+m=\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~i#xjD5 现在代码看起来就很一致了。
m;1e xa o*BI^4 六. 问题2:链式操作
CrQ&-!Eh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rmoEc]kt] 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。
^Exq=oV 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。
e(N <Mf 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。
u`nn{C4D" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jM<Ihmh| 7B :aJfxM template < typename T >
-^"?a]B struct result_1
?q&mI* j! {
," R_ve typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
LA0x6E+I } ;
OyZ>R~c'B dAt[i\S 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:
rqo<Xt` $^ 3 f}IzA template < typename T >
v> PHn69PU struct ref
e-t`\5b; {
dK$dQR# typedef T & reference;
}TLC b/+ } ;
bcs(# template < typename T >
_9
O' struct ref < T &>
bJ}+<## {
h /Nt92 typedef T & reference;
\H12~=p`B } ;
en": 8R D)yRJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
pU/.|Sh >GRuS\B template < typename T >
%c{)'X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
K.zs;^ {
Z:Am\7 I return l(t) = r(t);
KgSxF# }
j(2T,WM 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。
:]jtV~E\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_s,svQ8# (#lS?+w) 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
2Mp;/b! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
mD3#$E!A1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[8#l~
|U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
".IhV<R 最后的布局是:
.}s a2- Add
_aYQ(FO / \
!vw0Y,F& Divide 5
{\I\4P / \
[j39A`t7
o _1 3
zZ-*/THB@R 似乎一切都解决了?不。
*uR'eXW 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
cB^lSmu5 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Gx($q;8 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:
f5Oh# oef(i}8O@ template < typename Right >
M:E#}( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;{RQ+ZX'[ Right & rt) const
db|$7]!w {
AaVlNjB return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M-hnBt }
r9[J3t*({~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g;T`~
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
pz+#1=b] 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
?*=Jq 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7
pV3#fQ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
C.O-iBVe# 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
10(N|2'q 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
uQCS%|8C ]LjW,b" template < class Action >
r>\.b{wI class picker : public Action
SbY i|V,H {
cxV3Vrx@A public :
gO%3~f!vY# picker( const Action & act) : Action(act) {}
ko$R%W&T // all the operator overloaded
=8-e1R/ } ;
/DCUwg=0 T=vI'"w 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{0 D <" 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:
rcCMx"L= lx SGvvP4 template < typename Right >
cqDnZ`|6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
G(i/ @>l {
hE${eJQ| U return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nm..$QL }
Yhfk{ CI $v,_8{ ! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
xp=
]J UQ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
n7vi@^lf( V!p;ME template < typename T > struct picker_maker
p6p_B {
hI$an%Y( typedef picker < constant_t < T > > result;
A]1](VQ)4 } ;
o'G")o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<pCZ+Yv E" {
~9=g" v typedef picker < T > result;
oT
OMqR{" } ;
%0 S0"t 'tekne 下面总的结构就有了:
8I%1
`V 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。
>
ewcD{bt 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。
? T9-FGW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
p)`JVq,H/B 至此链式操作完美实现。
tP3Upw"U <?+\\Z!7 Ktoxl+I? 七. 问题3
L fhd02 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。
%VgR * JdE=!~\8 template < typename T1, typename T2 >
R/=yS7@{) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zrcSPh {
~_Aclm? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S[Et!gj: }
d}1R<Q;F tG'c79D\ 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:
!U@[lBW `J;_!~: template < typename T1, typename T2 >
!^w+<p struct result_2
>Tw|SK+3 {
cYK3>p
A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5bk5EE` } ;
x@yF|8 Zi^&x6y^ 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?
uXXwMc<p 这个差事就留给了holder自己。
|,o!O39}> 1r$q $\
W<t,Ivg template < int Order >
YkTEAI|i class holder;
h<[ o;E template <>
ws@;2?%A class holder < 1 >
"!2Fy-Y {
\\_Qv public :
."dmL= template < typename T >
p\Jz<dkN1 struct result_1
J*.qiUAgW {
koFY7;_<? typedef T & result;
f5AK@]4G } ;
{$b]K-B template < typename T1, typename T2 >
L0}"H
. struct result_2
#,Rmu {
~Os~pTo typedef T1 & result;
ip~PF5 } ;
?_IRO| template < typename T >
1Nv_;p.{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K*>lq|iu {
99vm7"5 hQ return (T & )r;
=F6J%$ }
t68h$u template < typename T1, typename T2 >
bX8Bn0#a+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+`zM^'^$ {
-3A#a_fu return (T1 & )r1;
&{99Owqg }
U)2\=%8 } ;
M '[.ay ,u/GA<'#M template <>
CtS*"c,j class holder < 2 >
nI&Tr_"tm {
+c?1\{M public :
XDU&Z2A template < typename T >
{2A/ @$? struct result_1
z>~Hc8*]3 {
?Yxk1Y4ig) typedef T & result;
7Q2"]f,$CQ } ;
\f.ceh;! template < typename T1, typename T2 >
bmFnsqo struct result_2
>J+hu;I5 {
)=#QTiJ typedef T2 & result;
?J|~G{yH } ;
zGF_ c9X template < typename T >
%R(1^lFI$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0@vSl%I+ {
r!'\$(m E return (T & )r;
Q
u{#4qToA }
1t6VS 3 template < typename T1, typename T2 >
5\lOZYHX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mJp)nF8r~ {
<GT&q <4w return (T2 & )r2;
-:&qNY:Vp }
/aP4'U8ov } ;
Y;G+jC8
N^H~VG&D( ewN!7 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> >。
zQ&`|kS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\:, dWLu 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Cwl#(;@ 0& 54xP return l(i, j) = r(i, j);
Hn+w1v&3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
rfku]A$ ?*){%eE return ( int & )i;
Q0s!]Dk return ( int & )j;
N;Wm{~Zhb 最后执行i = j;
8wMu^3r 可见,参数被正确的选择了。
,SNN[a D<78Tm
x sE{A~{a` {
<f]6 9q(*'rAm 八. 中期总结
>fNRwmi 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:
MIGcV9hf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Lj`MFZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6SJ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x 8|sdZFxo `KgIr,Q) HG{r\jh W{B)c?G] B@U;[cO& >,wm-4&E 九. 简化
nO.RB#I$F 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
d2Pqi* K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(
E;!.=% 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
~H`~&? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3Uw}!>`% +-*/&|^等
.Lbu[ 2. 返回引用。
c0h:Vqk- =,各种复合赋值等
dz3chy,3 3. 返回固定类型。
1w*DU9f 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
lC):$W 4. 原样返回。
;w--fqxVl operator,
lB3@jF 5. 返回解引用的类型。
]n _OQ)VO operator*(单目)
I@ "%iYL 6. 返回地址。
~?`V$G=?, operator&(单目)
qD0sD2 x 7. 下表访问返回类型。
fsRRnD operator[]
HuzHXn) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`tZ m operator<<和operator>>
csABfxib ay4E\=k OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
%\<SSp^n 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a$-:F$z ;c};N(2 template < typename Left >
zI1-l9 o struct value_return
rRgP/E#_ {
ksb.]P d. template < typename T >
*c<0cHv* struct result_1
N{rC#A3 {
8Evon&G59 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4K{<R!2I } ;
1HPYW7jk@" <e)5$Aj template < typename T1, typename T2 >
<?h` struct result_2
(^,4{;YQ5 {
u6tD5Y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!5FZxmUup } ;
y{{7)G } ;
Tp-<!^o4 KPW2e2{4@ j6@5"wx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0H;,~
WY &"G4yM 下面我们来剥离functor中的operator()
|1M+FBT$w 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vMT:j "'i" @CR return l(t) op r(t)
}fzv9$]$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(4ueO~jb$ return op l(t)
yhwwF
n\ return op l(t1, t2)
>d1gVBhk return l(t) op
VEUdw(-?s return l(t1, t2) op
[3&Y* W return l(t)[r(t)]
DSb/+8KT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'Ll,HgU; T;{M9W+ 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:
c^Y&4=>T 单目: return f(l(t), r(t));
wlvh DJ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e[`u: 双目: return f(l(t));
Qqju6} + return f(l(t1, t2));
E}&Z=+v} 下面就是f的实现,以operator/为例
F^knlv' kWkAfzf4a struct meta_divide
YTWlR]Tr6? {
~x}/>-d template < typename T1, typename T2 >
q].n1w[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
SY: gr {
YS7R8| return t1 / t2;
IG}`~% Z }
iobL6SUZ } ;
5 *w
a #a :W 这个工作可以让宏来做:
"otks\I< &2i3"9k #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7-*QF>w<a template < typename T1, typename T2 > \
IYb%f T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<|,0%bq)| 以后可以直接用
8
oK;Tzh DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
P8Nzz(JF 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
XnBpL6"T` (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。。。)
Ry5/O?QL `F)Q= eYJ6&).F 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
Y%1J[W 6L`{oSX! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q $wa<` class unary_op : public Rettype
_!m_s5{ {
N9lCbtn(0x Left l;
j9sK P]w public :
N001c)*7Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IO, kGUS i Eh
- template < typename T >
>%v w(pt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Woo2hg-ti {
Z33&FUU return FuncType::execute(l(t));
7.G1Q]6/ }
f{]eb1 Km)5;BQxg template < typename T1, typename T2 >
G'*_7HD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GQZLOjsop {
>o\s'i[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
fWr6f`de }
AYB
=iLa } ;
J?Y1G<& t")+L{ %&D,|Yl6 同样还可以申明一个binary_op
?2#!63[Kg h}vzZZ2, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pWU3?U class binary_op : public Rettype
[P'crV,m {
?zypF 5a Left l;
32DSZ0
Right r;
Sk*-B@!S public :
.*9+%FN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@PYCl T);eYC"@ template < typename T >
v^Vr^!3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XET'XJWF% {
8(.DI/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
;=&D_jGf]
}
>lD*:#o )kMA_\$, template < typename T1, typename T2 >
gnAM} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s n|q
EH {
qN hV zx return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
a!`b`r-4 }
6##}zfl } ;
D4CN%^? t>W^^'=E +Lq;0tRC 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
VxlK:*t` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q T16th[D DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
NT qtr=" 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。
aD2+9?m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3'
HtT 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。。。
{I/|7b>@r 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rZ.,\ X_ 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)
kh11Y1Q0d 下面是修改过的unary_op
w|~d3]BqT a6UW,n"n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6usy0g
D class unary_op
,I(PDlvtM {
ZcTxE]Y Left l;
#g ;][ _h@s)" public :
Hh/Z4`&yi 5if4eitS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]6W;~w% F vJJpPS template < typename T >
(}$~)f#s struct result_1
6mawcK:7 {
Je|D]w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IEi E6z]L( } ;
&VY(W{\eY (-V=&F_ template < typename T1, typename T2 >
r_sZw@lqJ struct result_2
*O`76+iZ|_ {
?;\xeFy! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(-lu#hJ`&r } ;
N8$MAW /xK5%cE>B template < typename T1, typename T2 >
O@.afk"{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D$sG1*@s- {
k+(UpO=/* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
S Z@ JzOA }
"82<}D^; wm3fd7T template < typename T >
AR<'Airi: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"IOu$? {
j( *;W}*^ return OpClass::execute(lt(t));
'IaI7on }
/}~;
b#t 9fWr{fx } ;
N9W\>hKaeh ELx?ph -9 m?Gb5=qo 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!&~8j7{ 好啦,现在才真正完美了。
?V6+o`bm 现在在picker里面就可以这么添加了:
QlbhQkn DYvi1X6 template < typename Right >
(#w8/@JxF picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Jm%hb, {
GJ >vL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.x$!Rc} }
(qE*z 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。
4:!KtpR[O #8N9@ 3@k;"pFa< x;RjLI 4h R:*I>cRs 十. bind
x6,kG 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。
1dhp/Qh 先来分析一下一段例子
By 3/vb)M5 5 =Os
sAr Zi+>#kDV int foo( int x, int y) { return x - y;}
cZ(7/Pl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
O/gBBTB bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sLx!Do$' 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
%4Nq T 我们来写个简单的。
RvL-SI%E 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
H}}]Gh.T 对于函数对象类的版本:
X&^8[," I,{9vew template < typename Func >
TQx''$j\ struct functor_trait
E'p5 {
>+v)^7c typedef typename Func::result_type result_type;
oa:GGW4Q } ;
AT^?PD_ 对于无参数函数的版本:
&i`\`6 q e+"rL] template < typename Ret >
opz.kP[e, struct functor_trait < Ret ( * )() >
H6<\7W89y {
uJ S+;H typedef Ret result_type;
}r&^*"
2= } ;
A9lnQCsJ 对于单参数函数的版本:
Sd]` I) xUYUOyV template < typename Ret, typename V1 >
1>W|vOv"Z? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6&% c {
'C6K\E typedef Ret result_type;
oB27Y&nO } ;
H<dOh5MFh 对于双参数函数的版本:
YaTJKgi"0 B\2<r5|QG template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$'}:nwq6x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+
M2|-C {
V@jR8zv|_ typedef Ret result_type;
)W&H{2No } ;
f=v+D0K$n 等等。。。
MVV9[f 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
A7.$soI\
.M_[tl template < typename Func >
CT6Ca, struct func_return
S#{e@ C {
M%f96XUM template < typename T >
i(q%EMf struct result_1
H*_:IfI! {
/H+j6*}r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a;AvY O } ;
}Vw"7 IfoeHAWX
template < typename T1, typename T2 >
ya]CxnKR3 struct result_2
A{Giz&p {
DSyfF&uC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4{rwNBj( } ;
Pj_2y)^? } ;
>JVZ@
PV
H \D BtU7"v ^8dJJ* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
D@tuu]%p @dAc2<4 template < typename Func, typename aPicker >
e:IUO1# class binder_1
R;6(2bTN6 {
6\(wU?m'/ Func fn;
%s~MfK.k aPicker pk;
[3++Q-rR= public :
ZbJzf]y:6 yG'5u p template < typename T >
Ip]-OVg struct result_1
8>G3KZ3 {
bH+p5Fd; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>
TG:}H(J } ;
W?8 |h 0_Tr>hz template < typename T1, typename T2 >
f.0~HnNg1 struct result_2
mM"!=' z {
`,ZsKxI typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M xUj7ae } ;
%-?HCjT FbQ"ZTN\;Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<#w0=W? O3#4B!J$E template < typename T >
A?8f 6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uW!',"0ER {
{:c*-+? return fn(pk(t));
P6*IR| }
yhQv $D,^f template < typename T1, typename T2 >
b|t` )BF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fkWuSGi {
G8OLx+!0e return fn(pk(t1, t2));
$O,$KAC }
2SEfEkk } ;
g@YJ#S (} AQ 3n=Lr zghUwW |K 一目了然不是么?
aoQK.7 最后实现bind
z
cN1i^
EY;C5P4 yWsV !Ub template < typename Func, typename aPicker >
1Qui.],c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PiXegh WH {
kL,bM.; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x/47e8/ }
GQ
ZEMy7 NK]X ="` 2个以上参数的bind可以同理实现。
aH'Sz'|E 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。
E[HXbj" :9q=o|T6D 十一. phoenix
# 4_'%~-e Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
zbZ0BD7e =@;uDu:Q for_each(v.begin(), v.end(),
]N}80*Rl (
g@hg u do_
Az[Yvu'< [
!vHUe*1a{ cout << _1 << " , "
?e9Acc`G5 ]
1 *'SP6g .while_( -- _1),
U)a}XRS cout << var( " \n " )
x|n2,3% )
.ICGGC`O );
p't>'?UH| |,L_d2lb 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:
!VU[=~ 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
+CtsD9PA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
jSp4eq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d:} aFP[ /10 I}3D \Fj$^I>C template < typename Cond, typename Actor >
Ss+e*e5Ht class do_while
(D F{l?4x- {
Fp..Sjh
6 Cond cd;
q:@$$}FjL Actor act;
%k
@ "* public :
%YLdie6c template < typename T >
.^8 x>~ struct result_1
$]EG|]"Ns {
6f/>o$ typedef int result_type;
|k3ZdM } ;
;=>4
'$8 wND0KiwH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.t|vwx !Vl>?U?AN template < typename T >
5xL%HX[S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ykc$B5* {
tK{2'e6x do
!7t,(Id8 {
FI{9k( act(t);
,5Jq
ZD }
&PWz4hZ while (cd(t));
?khwupdi return 0 ;
CS2AKa@` }
qwJeeax } ;
H/'tSb /H&: )MqF~[k<- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B]~#+rMK 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。
`G>
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。
cN_e0;*Ua 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。
\xJTsdd 下面就是产生这个functor的类:
&*iar+vr pfsRV] fl>*>)6pm template < typename Actor >
@/i{By^C class do_while_actor
cLR02 {
3OTq Actor act;
FC+K2Yf1=0 public :
~Q%C> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(cJb/|?3 GY 4?}T^s template < typename Cond >
MB;<F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
m~ :W$x1+ } ;
tep_g4CQR_ FM:ax{ ^;4nHH7z-, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MFO}E!9`q 最后,是那个do_
f@Mm{3&. i2`i5&* ,y@`= class do_while_invoker
aGvD {
<kIg>+ public :
v]+,kbT template < typename Actor >
}
_Yk.@J5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
SOQm>\U'i {
8 St`,Tq) return do_while_actor < Actor > (act);
+Z[(s! }
/~*U'.V } do_;
aY7kl xB"o
7, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k @'85A` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ym6zNb8
bQ 最后来说说怎么处理break和continue
B]oIFLED 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。
gn"_()8cT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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