一. 什么是Lambda
$1?X%8V 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JG<3,>@% 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,
pMB=iS<E 7P`1)juA9 (Z$6JNkz >o} ati class filler
s =5H.q%PV {
yhdG 93 public :
bvgD;:Aj void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2Y4&Sba^Y } ;
W<LaR,7 >ek%P;2w> od}x7RI%m 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
'YR5i^:t !p&'so^-W ? g{,MP5 cP2R24th for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&JlR70gdHi .zAafi0 JKT+ q*V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,j nRt%W Uu
X"AFy~\ >slN:dr0: (RmED\.]4 二. 战前分析
LgNNtZ&F 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
4:@|q:DR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
"r
V4[MVxt 0w['jh|, E)hinH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+=h!?<*C8 /* --------------------------------------------- */
>Y'yM4e* vector < int *> vp( 10 );
kV rT? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Mdrv/x{ /* --------------------------------------------- */
,&?q}M sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
tlERis /* --------------------------------------------- */
W[>Tq T63 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'c[LTpn4= /* --------------------------------------------- */
;0!Wd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9,5II0N L /* --------------------------------------------- */
/>[6uvy#Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4) iEj ijqdZ+ aTh%oBrtP k6-n.Rl01 看了之后,我们可以思考一些问题:
mF}k}0 1._1, _2是什么?
Zax]i,Bx 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
-b)zira 2._1 = 1是在做什么?
`7%eA9*.m 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
E@jl: -*E Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
NoAb}1uae
CDYx/yO uHro%UAd 三. 动工
~9 WJrRWB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ba9<(0` 1ysLZ;K ]XGn2U\ 9BD|uU;0 template < typename T >
}PIB b class assignment
(I[h.\% {
V&oT':%q T value;
TcLaWf!c5 public :
H8BO*8} assignment( const T & v) : value(v) {}
7oe@bS/Z template < typename T2 >
M y"!j,Up T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C9g~l}=$& } ;
9T,QWk '}`hY1v O4PdN? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:_\!t45 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
E9d i quGPk)c LEngZ~sV/ h!N&gZ[0 class holder
y]YS2^ {
wt.{Fqm public :
5652'p template < typename T >
&/hr-5k assignment < T > operator = ( const T & t) const
3:8nwt {
4Eh BpTg
return assignment < T > (t);
:$cSQ(q9a }
,c7u } ;
khN:+V| KvJP(!{ u4#~
i0@ 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:
yFU2'pB NVA`t]gn static holder _1;
/-K dCp~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y5Wqu9C\Io 0"<;You for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%c&Ah 而不用手动写一个函数对象。
CAFE}| aH PSnB& 'oiD#\t4 ,6orB}w?z 四. 问题分析
Sp~Gv>uMK 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。
FX|lhwmc( 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。
KpbZnW}g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=7]Q6h@X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8X
?GY8W: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KYRm
Ui# ,Z*3,/a 五. 问题1:一致性
X|damI% 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?|
!Zyx$2K 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y|+~>'^JR p]V-< struct holder
K!D_PxV {
`/wq3+ ? //
G\:psx/ template < typename T >
M*~v'L_sI T & operator ()( const T & r) const
H8<7# {
:&1=8^B Y return (T & )r;
rGn5QV }
%hQMC'c } ;
;x3 ]4^ J<($L}T*$ 这样的话assignment也必须相应改动:
nhQ44qRgQ `^&15?Wk template < typename Left, typename Right >
Bsu=^z class assignment
! F;<xgw {
D=82$$ Left l;
RdvPsv}D Right r;
\ +?,c\x public :
Wq{d8|)1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{80oRD2=Q template < typename T2 >
r8
Zyld_@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
43u PH1
) } ;
-l40)^ E} PK2Rj% 同时,holder的operator=也需要改动:
pRiH,:\ Xv-1PY':pA template < typename T >
UE&C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v`_i1h9p{ {
.e FOfV) return assignment < holder, T > ( * this , t);
JhhUg }
YM`:L #GY&$8.u* 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。
p(H)WD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"BLv4s|y7L "%}Gy>; return l(rhs) = r;
Wlr&g
xZ 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。
XAQ\OX# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N
o_$!)J. ^z *):e template < typename Tp >
5!SoN}$ class constant_t
0279g {
2Z/][?Jj{ const Tp t;
\f /! public :
rF8W(E_= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}1a <{& template < typename T >
?`N57'iPb const Tp & operator ()( const T & r) const
<=)D=Ax/_[ {
3XAp Y' return t;
\tiUEE|k }
Qc&-\kQ:$u } ;
4]DAh 3WO#^}t 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Nl$gU3kL 下面就可以修改holder的operator=了
L@1,7@
H}) Dcg3 template < typename T >
D4=..; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
x9x#'H3 {
2Y E;m& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ba(arGZ+{ }
>-_:*/66! OYszW]UMg 同时也要修改assignment的operator()
XD$% fV.A=*1l# template < typename T2 >
4|zdXS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L;1$xI8tx 现在代码看起来就很一致了。
u%6Irdx Z/89&Uy`h 六. 问题2:链式操作
[K/O5_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
NCowt|#t 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。
YVQ_tCC_! 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。
4
[R8(U[g 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。
TIcd
_>TW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ZQ,fm`y\ dWsT Jyx~ template < typename T >
E^Q@9C<!d struct result_1
j!zA+hF( {
g,t3OnxS? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0[n c7)sW } ;
JCcN>DtP 2-vJv+- 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:
~t'#n V $$haVY& template < typename T >
zAeGkP ~K struct ref
`ir&]jh.A {
L#
`lQ"`K typedef T & reference;
,N;))3 } ;
l^DINZU@ template < typename T >
>.DF"]XM struct ref < T &>
+R|U4`12 {
Vk MinE typedef T & reference;
l,*yEkU } ;
JP{UgcaF 5SoZ$,a<e 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q+YuVQ-fx SQq6X63 \ template < typename T >
1^Kj8*O8e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Yw6DJY {
6B7< return l(t) = r(t);
Uby,Tu }
<U@P=G<t 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。
$7Jfb<y 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nkCecwzr- *ZGX-+{ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
N=OS\pz _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cU7rq j_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Yta1` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-Qg
2qN2{ 最后的布局是:
|0tg:\. Add
Cw
1 9y / \
7m@
)Lv Divide 5
Ihdu1]~R{ / \
V -q%r _1 3
E|pk. 似乎一切都解决了?不。
VLf
g[*k 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
`@h:_d 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
m_c O<LB OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
U{7 3Xax X Y~;)<s_ template < typename Right >
.qSBh
hH\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"Kyifw? Right & rt) const
?QGmoQ) {
%0vTA_W return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;(K }
)8[ym/m 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q\a[S* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
o[o:A|n 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
7N>oY$&) 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。
M{]e5+ 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。
{I`B[,* 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?
Xc\*9XV: 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:
kt:)W])V plK=D#) template < class Action >
+AB6lv class picker : public Action
rFhW^fP/ {
3AK(dC[ri public :
?$3r5sx picker( const Action & act) : Action(act) {}
w|=gSC-o // all the operator overloaded
N6h1|_o } ;
6MuWlCKF8 +W6Hva. 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。
,*7H|de7 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:
HzE1r+3Q@ WNhbXyp_ template < typename Right >
vK(I3db! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^"1TPd| {
cFLd)mt/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4GVNw!V }
T'8RkDI}- YZibi Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
X6xx2v%D 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。
[Gh"ojt]w qh-[L template < typename T > struct picker_maker
Qu`n& {
rnu
e(t typedef picker < constant_t < T > > result;
k_!+V`Ro# } ;
~wTX>qV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
I0DM=V>; {
hm3jpWi8 typedef picker < T > result;
r=qLaPG } ;
kBbl+1{H U h.Sc:trA 下面总的结构就有了:
9mQ#L<Ps 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。
vXb: 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。
$&IpX M] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
z5 Bi=~=# 至此链式操作完美实现。
_Fizgs \83sSw
a"QU:<-v 七. 问题3
k^^:;OR 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
uArR\k(
MHo1 lrZa+ template < typename T1, typename T2 >
[h4o7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k5@d! }#c {
8a9RML}G< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=<{ RX8 }
%w7m\nw@ ZW*n /#GUC 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
JvkL37^n: u?kD)5Nk template < typename T1, typename T2 >
!qA8Zky_ struct result_2
a=+T95ulDy {
khAqYu") typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
NhA#bn9y? } ;
v)):$s?WB Wt J{ 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?
gLIT;BK 这个差事就留给了holder自己。
Fd7*]a G
AQ
'Ti1! 8.?E[~ template < int Order >
oEu>}JD class holder;
h>wcT VF template <>
m"Qq{p|' class holder < 1 >
m"4B!S&Fc( {
s*Ih_Ag=: public :
PKA }zZ template < typename T >
r~8;kcu7 struct result_1
DZe}y^F {
8Bpip typedef T & result;
.^[_V } ;
.$Bwb/a template < typename T1, typename T2 >
tWY2o3j struct result_2
o9Sn*p-. {
(KTnJZ typedef T1 & result;
ioV_oR9I } ;
-(>qu.[8= template < typename T >
xhw-2dl*H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?z/Vgk+9| {
`tE^jqrke5 return (T & )r;
gi]ZG }
bU`=* template < typename T1, typename T2 >
v7IzDz6gF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SMoz:J*Q( {
f-g1[!"F return (T1 & )r1;
X
\f[ }
@u)
'yS } ;
3bs4mCq 7
({=* template <>
xNpg{cQ= class holder < 2 >
Bf]$X>d {
sG,+
public :
[$a<b/4 template < typename T >
5|w&dM struct result_1
G#[*|+f8 {
alm-
r-Kb3 typedef T & result;
8$vK5Dnn8 } ;
`qiQ$kz template < typename T1, typename T2 >
gUVn;_ struct result_2
&Y7C0v {
(9$"#o typedef T2 & result;
0mexF@ } ;
'{f=hE_/ template < typename T >
e*]r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/N)5
3!LT {
],lV}Mlg* return (T & )r;
z^W$%G }
Lw*]EG|? template < typename T1, typename T2 >
?znSx}t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`cr(wdvI {
[pgZbOIN37 return (T2 & )r2;
] hE="z=n }
4nkE IZ } ;
v27Ja .tA 7@~tVxB; R1ktj 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
fSA)G$b] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I,O#X)O|i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/#S>sOg2xq PlCc8Zy return l(i, j) = r(i, j);
~`eHHgX 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}/e`v6 N4UM82N return ( int & )i;
v6uxxsI>Hm return ( int & )j;
;(6P6@+o 最后执行i = j;
*P2[qhP2 可见,参数被正确的选择了。
|n6Eg9 x&=9P e( 8#LJ* o ~kKrDLW+ x#8w6@iPQ 八. 中期总结
hI|)u4q 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:
$'"8QOnJ?k 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~]uZy=P? 5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"5!BU& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.g% Y@r)=5 vtxvS3
|L:Cn J zAScRg$:? >V;,#5F_ qv+R:YYOq 九. 简化
{CUk1+ 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。
UUtbD&\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<I=$ry6 8 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
cHD%{xlb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-_8*41 +-*/&|^等
?o[L7JI 2. 返回引用。
lDc;__}Ws =,各种复合赋值等
. (`3JQ2s 3. 返回固定类型。
lCb+{OB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p!W[X%`) 4. 原样返回。
z?ucIsbR operator,
y' x F0 5. 返回解引用的类型。
"x*-PFT operator*(单目)
,&]MOe4@> 6. 返回地址。
'2^
Yw operator&(单目)
w+AuMc 7. 下表访问返回类型。
jqcz\n d operator[]
Yx)o:#2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3]LN;s]ac operator<<和operator>>
JW+*d`8Z[ (> "QVxr 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。
ZX.TqvK/r 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XZph%j0o sbsu(Sz+ template < typename Left >
%:u[MBe , struct value_return
$Ua56Y {
i|$z'HK;+ template < typename T >
t#~?{i@m struct result_1
F@vbSFv)/ {
Cmd329AH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Rp.W,)i } ;
eaZQ2 7'w0 template < typename T1, typename T2 >
Q/^A #l[ struct result_2
sic$uT {
N:BL=}V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
KSqTY>%fnv } ;
| {P|. } ;
F=wRkU ?y7w} W >Hwc,j
q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tIZ~^*' :@. ; 下面我们来剥离functor中的operator()
WS0JS' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
TT}]wZ T] | d5E return l(t) op r(t)
+]!lS7nsW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\2!!L=&4G return op l(t)
;#anZC; return op l(t1, t2)
8L{u}|{ return l(t) op
h/ep`-YaH return l(t1, t2) op
Je7RrCz return l(t)[r(t)]
3fkk
[U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t@B(+ mh`|=M]8E 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:
Dgi~rr1`'s 单目: return f(l(t), r(t));
#}yTDBt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8 %Sb+w07 双目: return f(l(t));
Y& {|Sw7? return f(l(t1, t2));
,E*R,'w
下面就是f的实现,以operator/为例
T{Zwm!s v%91k struct meta_divide
B@K[3 {
(Wj2?k/] template < typename T1, typename T2 >
-G`.y? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Dz&+PES_k {
jPJAWXB4a return t1 / t2;
Fwfo2 }
*y7 $xa4 } ;
Z[L5 ; H5xzD9K;/C 这个工作可以让宏来做:
x0+glQrNN LI
W*4r! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*e4TSqC| template < typename T1, typename T2 > \
"QY1.:o<( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9]yW_]P 以后可以直接用
CjZ2z%||= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%'ZN`XftG 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
AXW!]=?X (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
n Wgv~{,x D3]BTkMMS; HD-Erop 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
XD%wj 46XN3r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
284zmZZ class unary_op : public Rettype
96Zd M= {
ltA/ Left l;
A"l{?;~ public :
"yh Pm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~"dhu]^ ?J&)W,~ template < typename T >
t_c?Wp~tH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;e{5)@h$ {
K{DAOQ.z return FuncType::execute(l(t));
Y;Y1+jt }
TSto9$}* .[j%sGdKl template < typename T1, typename T2 >
v '9m7$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AK/:I>M {
wK*PD&nN return FuncType::execute(l(t1, t2));
oY3>UZ5\ }
8T5k-HwE } ;
%a8&W #Z9L_gDp Ap<J'?~y 同样还可以申明一个binary_op
[]}N Cvn$]bt/s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2p< Aj! class binary_op : public Rettype
?2`$3[ET- {
aiux^V Left l;
[.cq{6- Right r;
O%JSViPw public :
5h^[^*A? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ti_u!kNv bkv/I{C>? template < typename T >
\ TL82H@D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k0ItG?Cv {
*\ECf.7jz return FuncType::execute(l(t), r(t));
ExrY>*v }
P6Xp<^%E w|Qd` template < typename T1, typename T2 >
;}4k{{K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
36A;!1 {
EXbTCT}`x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p\D >z(" }
nNR:cGfG } ;
3M
N 8hB.fau 80&D"" 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
=cp;Q,t'9L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#7W.s!#}Dd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2d&^Sp&11 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。
0XIxwc0Iw 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I'InZ0J2 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。。。
W"qL-KW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O
E|+R4M 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)
B,y3]
g6u 下面是修改过的unary_op
-!R
l(if &?T ${*~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/hci\-8N~ class unary_op
?5~!i9pY {
s]x2DH+_ Left l;
j|4tiv> |- OHve4A public :
Xj,j0 e_.~n<= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(02g#A` EfSMFPM
template < typename T >
Oz>io\P94 struct result_1
^!uO(B& {
2"M_sL typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t2.juoI( } ;
@ ;J|xkJ #313
(PWH template < typename T1, typename T2 >
k?-S`o%Q struct result_2
@:gl:mc {
^[TOZXL`: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*k6$ } ;
(Y;'[. P>W8V+l![ template < typename T1, typename T2 >
i'HST|!j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uI9lK {
+Ag#B* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k2uBaj] }
e7|d=[kW 0UjyMEiK template < typename T >
Q)dT(Td9~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H%T3Pc {
)"~=7)~<^ return OpClass::execute(lt(t));
V"g~q?@F }
R `Q?J[e u'Pn(A@1R } ;
jl@K!=q /MxCvEE Te}IMi: 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
hDbHSZ 好啦,现在才真正完美了。
k>-'AWH^v 现在在picker里面就可以这么添加了:
\S5V}!_ buc*rtHfA template < typename Right >
|wJ),h8/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i ~P91 {
cJV!>0ua return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
44|03Ty }
6\mC$: F 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
2w7@u/OC' 9BurjG1k? KM@`YV_"g yh$ ~*UV ?a8nz, zb 十. bind
|nfH-JytV 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。
Nc:U4 先来分析一下一段例子
NIL^UN} qIk
)'!Vk ]o!&2:'N` int foo( int x, int y) { return x - y;}
`7$Oh{67 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,gx$U@0Z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I')x]edU 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。
cnYYs d{ 我们来写个简单的。
C}bPv+t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{{GHzW 对于函数对象类的版本:
LVWxd}0 yOM
-;h template < typename Func >
h!~|6nj struct functor_trait
p+5#dbyr {
+E `063 typedef typename Func::result_type result_type;
Z%A<#% } ;
ua!D-0 对于无参数函数的版本:
%pM :{Z ?({Pc F/ template < typename Ret >
v@]6<e$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
)/
n29] {
"
gwm23Rpj typedef Ret result_type;
oRV]p } ;
l.yJA>\24I 对于单参数函数的版本:
Hv+:fr" [lrmuf
template < typename Ret, typename V1 >
%PSz o8.l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L5TNsLx ( {
'1qAZkz typedef Ret result_type;
&<#/&Pq/i } ;
$)Jc-V
6E 对于双参数函数的版本:
kKNk2!z`M &0FpP&Z( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z,(%v.d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0FN~$+t)H {
mp muziH typedef Ret result_type;
8o%E&Jg: } ;
M_|M&lR> 等等。。。
)moo?Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Py}!C@e M55e= template < typename Func >
l6yB_M struct func_return
`W
D*Q-&n {
@m }rQT template < typename T >
5IwX\ struct result_1
`*|LI {
H@Kl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(4E.Li<O } ;
2OA8
R} ^ON-# template < typename T1, typename T2 >
]i9H_K struct result_2
CvgPIrl {
HFpjNR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k
QB 1=c } ;
*_}IeNc } ;
LS*{]@8q Sj,4=a m3h2/}%9` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1"*Nb5s ~Q3WBOjn template < typename Func, typename aPicker >
}6yxt9 class binder_1
q{jk.:;' {
qQ2 Func fn;
:XNK-A W aPicker pk;
4'd;'SvF public :
}A)^XZ/ +5N^TnBtBL template < typename T >
KzxW?Ji$S struct result_1
mkKRC; {
ZA 99vO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
oX%PsS } ;
gs^UR6
D, Cnb[t[hk+j template < typename T1, typename T2 >
@$K![]oD struct result_2
;7B2~zL {
l{B<"+8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R.^Bxi-UG: } ;
P\ Pc/[
Z7 ~2;&pZ$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,.1&Ff)S (2hk < template < typename T >
WzNG<rG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N6-2*ES {
Ae,2Xi return fn(pk(t));
?];~N5<' }
ORFr7a'K template < typename T1, typename T2 >
!>"INmz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f@,hO5h(_| {
a78;\{&L' return fn(pk(t1, t2));
&@`H^8 }
3P=Eb!qtdD } ;
ba8-XA_~U =1uj1.h )dzjz%B) 一目了然不是么?
HfZ (U5~ 最后实现bind
J~nJpUyP* $!
fz~ AVdd?Ew template < typename Func, typename aPicker >
r5X BcG(2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
c@"i? {
X(0:zb,#G* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
h}c6+@w&- }
@$N*lrM2 2={K-s20 2个以上参数的bind可以同理实现。
q%)*,I< 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。
PgGrk5; H/ B^N,oi 十一. phoenix
CC]@`R5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Is#v6:#^ m+G0<E% for_each(v.begin(), v.end(),
9\W5 (
~-o^eI4_ do_
sOrY^cY; [
XEe+&VQmY cout << _1 << " , "
k(w9vt0? ]
RvgAI`T7$ .while_( -- _1),
=*U%j cout << var( " \n " )
mF$jC:Tb )
d/-0B<ts );
@)!1#^(}% #L)4| 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
7\|NYT4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
GoZJDE3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
JUUF^/J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Qnu&GBM c] :J/'vc c^q O@%s template < typename Cond, typename Actor >
VN55!l'OV class do_while
rg]A_(3Bb {
II f >z_m Cond cd;
]#Z$jq{, Actor act;
Q& unA3 public :
bvxxE/?Ni template < typename T >
_sD]Viqc struct result_1
3M>FU4Ug2 {
pdXgr)Uv typedef int result_type;
lhvZ*[[<) } ;
jP{]LJ2.6\ <:_]Yl do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l{7Dv1[Ss u/c~PxC template < typename T >
y<gYf -E+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c )P%O {
4OESsN$O do
8^ ZM U{ {
3=eGS act(t);
My43\p }
xQ(KmP2hl while (cd(t));
dpOL1rrE return 0 ;
~d<`L[ }
iLQt9Hyk } ;
HS7
G_ r^Rcjyc1 =;-ju@d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
V
IRv 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
5a/
A_..+I 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
AFF>r#e 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
}5c'ui!3H 下面就是产生这个functor的类:
eVNBhR}HS t1_y1!uQ 7^Q$pT> template < typename Actor >
R~mMGz class do_while_actor
AK\g-]8
{
_ZE$\5>- Actor act;
E9+O\"e9 public :
~.y4
,- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ph!NYi, CIs1*:Q9 template < typename Cond >
t2%bHIG} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\crb&EgID } ;
JbD)}(G; Vm%ux>} kjYO0!C 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!6i 最后,是那个do_
fw~%^* [T?6~^m= :^.8 7>V7 class do_while_invoker
j$ i8@] {
HFCFEamBMP public :
=.2cZwxX$ template < typename Actor >
{m*J95[
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'H-YFB$l {
t6>Qe return do_while_actor < Actor > (act);
g7q]Vj }
d4=u`2w } do_;
.Y Frb+6 ofhZ@3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`uJ l<kHI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
L\'qAfR Z 最后来说说怎么处理break和continue
VH1c)FI 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。
$TW+LWb 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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