一. 什么是Lambda
*6` ^8Y\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T&dNjx 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,
v#&;z_I+ Y4 z ElUFne= qsW&kW~ class filler
~deS* {
'1LN)Yw public :
wg%Z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^UJIDg7zS } ;
=o~+R\1ux+ yO7y`;Q(sF DdI%TU K, 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:
En9J7es_ X-((
[A 81x/bx@L% :XFQ}Cl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
LF!KP \O"H#gt y,`n9[$K\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=K} Pfh X}(X\rp [-VH%OM j!i*& 二. 战前分析
IF6$@Q 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。
8|)!E`TKSV 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
g$Y]{VM.J :?zq! G{fPQ= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]vz6DJs /* --------------------------------------------- */
nc:/GxP vector < int *> vp( 10 );
g 4=1['wW transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
t;VMtIW+E /* --------------------------------------------- */
7V::P_aUY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xIm2t~io /* --------------------------------------------- */
'yX\y
6I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X,l7>>L{g /* --------------------------------------------- */
xbhHP2F| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8A&N+sT /* --------------------------------------------- */
b'+Wf#.]f0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
C]mp< i=#\`"/ BedL `[, WLXt@dK*u 看了之后,我们可以思考一些问题:
XLpn3sX$ 1._1, _2是什么?
siCi+Y 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。
*uRDB9#9, 2._1 = 1是在做什么?
##Pzc~xSn 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。
#M!$CGi ( Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
^-PYP:* "r@#3T$ A"M;kzAfHM 三. 动工
z_xy*Iif 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9_5>MmiB 5A`>3w{3n 0Sd>*nC ASoBa&vX template < typename T >
p1niS:}j class assignment
W?zj^y[w {
j:1N&7<FU T value;
02;'"EmP$ public :
YX,;z/Jw2 assignment( const T & v) : value(v) {}
>l)x~Bkf$j template < typename T2 >
33lh~+C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,^c-}`!K } ;
Uz_ob9l<#H D.{vuftu ==?wG!v2 h 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
HLDv{G'7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\[{8E}_"^ ;}Lf 5,MM`:{{ yO7H!}y_ class holder
:!Q(v(M {
JJ) public :
VO:
template < typename T >
Cj~e` VRhk assignment < T > operator = ( const T & t) const
W895@ {
>Vq07R return assignment < T > (t);
/'DAB** }
+sn0bi/rG } ;
xM<aQf\j OCdX'HN5Y 3n7>qZ.d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
d1g7:s9$0 H?r~% bh static holder _1;
*y<eK0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
h#UPU7; Z<d=v3q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\\R<HuTY 而不用手动写一个函数对象。
{f4jE#a>v 8~,zv_Pl 4>d]0=x 09vVCM;DY 四. 问题分析
a+v.(mCG 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
sSKD" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
KS5a8'U 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ehr\lcS< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8hww({S2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
30I-E._F u8?$W%eW 五. 问题1:一致性
g ;
-3 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Jb> X$|N'% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Xbx=h^S Y]6dYq{k struct holder
cCiDe`T\F {
t3.;qDy //
RRyD<7s1 template < typename T >
%F150$(D T & operator ()( const T & r) const
\>oy2{=;' {
+}udIi3:l return (T & )r;
T"H"m4{' }
GE]
QRKf } ;
N\]-/$ z 9UteD@* 这样的话assignment也必须相应改动:
<6.`(isph X^&--@l}T! template < typename Left, typename Right >
f\$_^dV class assignment
cY!Pv {
HI:1Voy Left l;
N6BOUU] Right r;
WS4DzuZZ public :
W+GBSl assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(0y!{ (a template < typename T2 >
D5Rp<PBq, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>u0XV "g$ } ;
} @3q;u ) \goiW;b 同时,holder的operator=也需要改动:
Zonn d7X7_ template < typename T >
mg._ c assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PS!or!m {
(8ct'Q ; return assignment < holder, T > ( * this , t);
PVxu8n }
~S~+'V,d @6!Myez' 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。
ryzNM3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|DsT $~D Dh}d-m_5 return l(rhs) = r;
Uv<nJM 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
:>ca).cjac 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b O}&i3.L; k]-Q3V template < typename Tp >
_I,GH{lh I class constant_t
l%0-W {
Y0Tw:1a const Tp t;
uTO%O}D N public :
M;AvOk|& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T_wh)B4xW template < typename T >
)iC@n8f7o const Tp & operator ()( const T & r) const
m%;LJ~R {
7&jq = return t;
3 TV4|&W; }
D\J.6W } ;
x<w-j[{k_K 6e.l#
c!1} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l*CCnqE 下面就可以修改holder的operator=了
h{\S '8 ($UUgjv F template < typename T >
>^,?0HP assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iM1E**WCtv {
f*xv#G return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
KT(v'KE 1 }
w4Hq|N1-Y C*RPSk 同时也要修改assignment的operator()
e `JWY9% ~-sG&u> template < typename T2 >
e*I92 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
iW9 现在代码看起来就很一致了。
5TeGdfu @ rkdA4'66w 六. 问题2:链式操作
M djxTr^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N<KsQsy= 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。
`|92!Ej 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。
[T[]U 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。
,|#biT-<T 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@0tX,Z9 i3L2N~:V template < typename T >
;jPiD`Kyv struct result_1
f}.t {
H|`D3z.c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V4n;N } ;
~(Q#G"t d mTZEO 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:
<wd;W;B ?} E
M, template < typename T >
-i91nMi] struct ref
#Lk~{ {
33~8@]b typedef T & reference;
z'O+B} } ;
k1P'Q&Na template < typename T >
]j*uD317 struct ref < T &>
kPA g* {
rY@9nQ\>g typedef T & reference;
4}*.0'Hz } ;
9`^(M^|c k`z]l;: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]|K6Z>V &?xtmg<d template < typename T >
f4f)9n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f?16%Rk< {
(m2_Eh; return l(t) = r(t);
Gv#bd05X }
2o1WXE %$ 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。
H _| re 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KCp9P2kv. x",ktE>9 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
+T,A^(&t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
CQ{{J{pU" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Vvfd?G" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
zyP/'X_~: 最后的布局是:
_sL;E<)y( Add
U(OkTJxv+ / \
tt6GtYrC 1 Divide 5
+nB0O/m'U / \
7>0/$i#'Vl _1 3
x]R0zol 似乎一切都解决了?不。
]!jfrj 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
{(tR<z) 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
+n%8*F& OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Oc.8d< FGm!|iI template < typename Right >
hOFvM&$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>r}?v3QW Right & rt) const
}!|$;3t+c {
>@-.rkd( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J!3;\ }
hl)jE
06 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XW^Pz( XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
_[l&{, 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Z>X]'q03 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
uz20pun4B 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
z_A\\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
v:9'k~4) 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
LN5q_ZvR ,K30.E template < class Action >
OJM2t`}_t class picker : public Action
&5B/>ag1! {
Are0Nj&? public :
\CS4aIp picker( const Action & act) : Action(act) {}
n!Y}D:6c6 // all the operator overloaded
xbHI4A"Z } ;
hKnV=Ha( !tx.2m*5 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
gv(MX
;B# 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
FlrY Xau bwszfPM template < typename Right >
]n:R#55A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i3$G)W {
MhD=\Lpj\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z 9WeOs }
+Ll29Buyi "Wb KhE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'L{pS-+6 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。
uGYH4
OI6m>XH? template < typename T > struct picker_maker
t!B,%,Dp {
^\\9B-MvY typedef picker < constant_t < T > > result;
=`CK`x } ;
#i.BOQxS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K_.|FEV {
*;F<Q!i&v typedef picker < T > result;
LFYSur8 } ;
s%5XBI ,u-9e4 下面总的结构就有了:
]'hel#L;l 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。
mGmZ}H'{ 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。
4V
mUTMY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
zx+}>(U\U 至此链式操作完美实现。
^6Yt2Bhs f3.oc9G I9#l2<DYlX 七. 问题3
<'hoN/g 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。
P^lzbWj^ Li 9$N"2 template < typename T1, typename T2 >
zQu9LN ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#%#N.tB5 {
I\[z(CHg@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)g]A
'A= }
V<PH5'^$j j*GS')Cm 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:
KO"+"1 . A4KkX template < typename T1, typename T2 >
OekE]`~w struct result_2
'bg'^PN>z {
C?<-`$0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
y Tk1 } ;
z 61F q e9QjRx 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
G"6XJYoI 这个差事就留给了holder自己。
Vk[M .=J `v2Xp3o4f yi(IIW template < int Order >
EEx:Xk%5hX class holder;
ztp2j%' template <>
@s,kx.S class holder < 1 >
''z]o#=^9 {
K(Tej W# public :
Q0ba;KPm template < typename T >
X_,R!$wbg: struct result_1
(FGHt/! {
V<ilv< typedef T & result;
S5UQ
} ;
GE !p template < typename T1, typename T2 >
W}%[i+ struct result_2
6%wlz%Fp {
"t-9q typedef T1 & result;
W!+=`[Ff } ;
r;wm`(e template < typename T >
Z:2%gU&W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)?6%d {
={o)82LV return (T & )r;
lB#7j }
5as5{"l template < typename T1, typename T2 >
'cc{sjG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Np$ue
}yr {
l2Rnyb<;; return (T1 & )r1;
it-2]Nw }
IQ
xi@7%& } ;
D)Jac@,0 <P]%{msGH template <>
O+[s4] class holder < 2 >
4#ikdjB; {
}` <DKO/ public :
>>8{N)c5E template < typename T >
?<Mx* l struct result_1
nm%7 e!{m {
Re*~C: typedef T & result;
4 DV,f2:R4 } ;
;(K"w* template < typename T1, typename T2 >
,<s:*
k struct result_2
aH_FBY {
k_gl$`A typedef T2 & result;
79h'sp6; } ;
T?tZ?!6 template < typename T >
la^K|!| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mDuS-2G=D {
LE?sAN return (T & )r;
[b~+VeP+p4 }
8cURYg6v template < typename T1, typename T2 >
]A1'+!1$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~I~lb/ {
F9A5}/\ return (T2 & )r2;
=&DuQvN, }
sJ5#T iX } ;
%D%
Ok7s}) +NeoGnj >?ec"P%vS/ 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> >。
{L7+lz 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o/=61K8D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Qx_N,1>S TnQW~_: return l(i, j) = r(i, j);
Wy /5Qw~s 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(io[O?te 10N0?K" return ( int & )i;
,zZ@QW5 return ( int & )j;
^a1k"|E?f 最后执行i = j;
z2#k/3%o= 可见,参数被正确的选择了。
z$M-UxY 9eR";Wm]) 'rVB2
`z- Id8e%) DwWm(8&6;} 八. 中期总结
*V[I&dKq 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
z>'vS+axV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pkTVQdtRG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b%d, X-3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`v'yGsIV lc]cs D @iBmOt>3 g(G$*#}o8A SN[ar&I P5GV9SA 九. 简化
Rh)%; 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。
f6PYB&<1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
J.O{+{&cd 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:
KJs`[,;< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Kb'4W-&u! +-*/&|^等
+HgyM0LFg 2. 返回引用。
^SM5oK =,各种复合赋值等
{Eqx'j 3. 返回固定类型。
r- Y7wM`TZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+k/=L9#e 4. 原样返回。
wbg?IvY[ operator,
K1&t>2=% 5. 返回解引用的类型。
V=YDqof operator*(单目)
gN*b~&G 6. 返回地址。
SA%)xGRW operator&(单目)
rMw$T=Oi 7. 下表访问返回类型。
k"m+i operator[]
t%@u)b p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Zb'a+8[ operator<<和operator>>
H;ujB \+ j8^zE,Z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
m8+
EMBl 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}?HWUAL\ A-rj: k! template < typename Left >
Z&7Yl(| struct value_return
!Fs<r)j {
,8cVv->u/ template < typename T >
Y@ vC!C struct result_1
~aXJ5sY"f& {
,F+,A].wG typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>\3N#S"PF } ;
O[p c$Pi P:5vS:s? template < typename T1, typename T2 >
'QTa<Z)E struct result_2
~(=5`9 {
1qp"D_h typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*r7%'K{C } ;
6]4=8! J } ;
8m#y>` $I<\Yuy-M9 D u_;!E 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yQ&C]{>TS Ht@5@(W]I 下面我们来剥离functor中的operator()
*qxv"PptX 首先operator里面的代码全是下面的形式:
W*,$0 t *?>52 -&b return l(t) op r(t)
ih|&q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,vBB". LY' return op l(t)
zz8NBO return op l(t1, t2)
z(#dL>d$' return l(t) op
:8N{;aui return l(t1, t2) op
/J(~NGT return l(t)[r(t)]
:?>yi7w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&'?Hh( - rI4_Dl 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:
M-e|$'4u 单目: return f(l(t), r(t));
Z4m+GFY return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=c%gV]>G 双目: return f(l(t));
#RKd>ig% return f(l(t1, t2));
mcs!A/]< 下面就是f的实现,以operator/为例
m\_v{1g ' t^ r2N/ struct meta_divide
Ri*mu*r\} {
=Ew77 template < typename T1, typename T2 >
n;QFy5HB8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QT|\TplJt {
8~O0P= return t1 / t2;
pr1kYMrqri }
l7Wdbx5x0 } ;
oxJAI4{y
4 J<&?Hb*| 这个工作可以让宏来做:
omT^jh r?pN-x$M= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3-)R' template < typename T1, typename T2 > \
gf^y3F[\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c(!pcB8 以后可以直接用
b=SCyGxlZ5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q2;CvoF 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
.k%/JF91n (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。。。)
98vn"=3 o)'06FF\$ D4?cnwU 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+ZAF v"<M
~9T) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H8m[:K]_H class unary_op : public Rettype
R{6M(!x {
} V"A;5j` Left l;
WE+Szg(4x public :
/4upw`35]
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c @KNyBy2 >GmO8dK template < typename T >
&4*f28 s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<y#@v G {
N37CAbw0 return FuncType::execute(l(t));
U?
;Q\=> }
#E#@6ZomT fVi[mH0=+ template < typename T1, typename T2 >
MOm+t]vq1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z9v70
q {
vOl3utu7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
+=*ND<$n/E }
//bQD>NBO } ;
Fw^^sB b27t-p8 Rhw+~gd*F 同样还可以申明一个binary_op
s~c cx"HH KbH|'/w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6B}V{2 class binary_op : public Rettype
G}aM~, v {
Dw,LB>Eq, Left l;
n>)h9q S Right r;
v7f[$s$m public :
hb>uHUb& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m]}EVa_I`/ pezfB{x? template < typename T >
{J/+KK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7'ws: #pC {
OUN"'p%% return FuncType::execute(l(t), r(t));
yvnvI y }
!P6?nS ;Q[E>j?w= template < typename T1, typename T2 >
q3|SZoN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qz$Wp* {
TZdJq return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!yz3:Yzu }
?iL-2I3* } ;
EH'eyC-B< ^__P;Gr` H)rJ>L 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
:]LW,Eql 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
HaF&ooI5+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!lp7}[k<y 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。
q35=_'\W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
g<:TsP'| 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。。。
N1U.1~U 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'Hu+8,xA 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)
%Siw> 下面是修改过的unary_op
MYVb ! SUL\|z`5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
oq(W| class unary_op
nd5.Py$ {
2\F'So Left l;
>VG*La'c q}(f9 public :
8A'SMJi 8sq0 BH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
upq3)t_ T`c:16I template < typename T >
8 v da" struct result_1
aLwEz}-
{
EWWCh0
{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JZqJ& } ;
oMNBK/X_ {<cgeH template < typename T1, typename T2 >
KSUhB struct result_2
~x J#NC+ {
CU/Id`"tW typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
eGWwPSIp } ;
V0_^==Vs d^"|ESQEU template < typename T1, typename T2 >
NYR:dH]N~d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&C#?&AQ {
$M1;d1e6' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
F#RtU :R }
qporH]J-E Ze?H template < typename T >
[5GzY`/m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dX-j3lM:# {
FQ/z,it_i return OpClass::execute(lt(t));
i{r[zA]$ }
Z,>owoP4 (T.j3@Ko } ;
ixqvX4vv,B |WgFLF~k &7eN
EA 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
6?/f$,v 好啦,现在才真正完美了。
=$_kkVQ$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
p;mV?B?oAQ BNixp[Hc template < typename Right >
D$`$4mX@hP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_znpzr9H {
e_FoNT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
XFi9qL^ }
2l~qzT- 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
pQ8f$I#v =
jTC+0u .la_u8A] w(Q{;RNM; }RQHsS 十. bind
1WI^RlWd( 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。
3X9 先来分析一下一段例子
G(1_P1 `b_n\pf] /K<>OyR? int foo( int x, int y) { return x - y;}
iS`ok bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6s$h _$[X bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:S+Bu*OyH 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。
0.B'Bvn=s2 我们来写个简单的。
m4R:KjN* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$-39O3 对于函数对象类的版本:
^+Vf*YY
8 /^`do3a} template < typename Func >
LXRIo2ynuw struct functor_trait
o3le[6C/8= {
A=np?wc typedef typename Func::result_type result_type;
)\{]4[9N } ;
`Zci< 对于无参数函数的版本:
v\5`n@}4 [MeFj!( template < typename Ret >
JE;!~= struct functor_trait < Ret ( * )() >
#_: %Yd {
A!a.,{fZ typedef Ret result_type;
Xzqx8Kd } ;
mC'<Ov<eJ 对于单参数函数的版本:
v/,,z+%- "[CR5q9Pr template < typename Ret, typename V1 >
Q776cj^L struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W}WDj: {
^,Ft7 JAn typedef Ret result_type;
:7s2M } ;
B06W(y,3Q> 对于双参数函数的版本:
1:q`KkJx nDz.61$[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,
ksr%gR+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9ol&p> {
9]g`VD6<v typedef Ret result_type;
6N/6WrQEeg } ;
6vg` 8 等等。。。
iVb7>d9} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/7WdG)' `_3Gb template < typename Func >
?4_ME3$t struct func_return
t*Z4&Sy^ {
.F0Q<s9 template < typename T >
26=G%F6 struct result_1
} ;d= {
Z 3-=TN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|zy` ]p9 } ;
-E.fo._L5 Rvd'uIJ template < typename T1, typename T2 >
(:RYd6i struct result_2
3O|2Z~>3 {
Bsj^R\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QGnUPiD^ } ;
352RJC } ;
;/!o0:m^I ".kH5(: eo&G@zwN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$kxu- j$P`/-N template < typename Func, typename aPicker >
$@~sO0q class binder_1
L$@qEsO {
$Q= S`z= Func fn;
^g"% :4zO aPicker pk;
ZSLvr-,D public :
*EFuK8 ; $ou/ Fn template < typename T >
e1ExB# struct result_1
`X(H,Q}*; {
)c<[@::i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QvlVjDIy } ;
yL23Nqe j/1f|x template < typename T1, typename T2 >
D=M'g}l struct result_2
(bD#PQXzm {
?BU?c:"f typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oKPG0iM: } ;
@u:q#b +)_#j/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jPs{Mr< 6h1pPx7zU template < typename T >
]<u%jTQREd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8`Tj *7Y= {
ksyQ_4^SO return fn(pk(t));
pV$A?b"?* }
7s0pH+ template < typename T1, typename T2 >
)g ?'Nz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'T]Ok\ {
%<MI]D return fn(pk(t1, t2));
HE+D]7^ }
PVrNS7 Rk/ } ;
q,=YKw)* "J2v8c &
z5:v-G? 一目了然不是么?
dA0o{[o= 最后实现bind
fjm3X$tR Y0ACJ?| 1+xi1w}3a template < typename Func, typename aPicker >
[=>[ 2Ty picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4H`B]Zt7 {
HC|
]Au return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
P8 R^46 }
VYQ]?XF3i 5L,q,kVS 2个以上参数的bind可以同理实现。
S~^]ib0 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/&5:v%L (w
Q,($@ 十一. phoenix
^j2z\yo Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
H:mcex Li\b,_C for_each(v.begin(), v.end(),
jOL=vG (
fH%C&xj'& do_
,W>-MPJn[8 [
G~/*!?&z cout << _1 << " , "
1{G@'#( ]
k.\4<} .while_( -- _1),
R4S))EHg cout << var( " \n " )
UK.=Y9 )
}S}%4c> );
jm[f|4\ YOtzja]~ 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:
1vCVTuRF 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
9!6u Yf+ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|wuN`;gc" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<4N E)!# Q;kl-upn~8 a,e;(/#\7 template < typename Cond, typename Actor >
U :8cz=# class do_while
"|/q4JN)7d {
/1.gv~`+ Cond cd;
Kj:'Ei7 Actor act;
NFI~vkk'G public :
7Kti&T template < typename T >
a)!R4 struct result_1
LWV^'B_X- {
'r}y{`3M typedef int result_type;
G_xql_QR } ;
H`7T;`Yb UFeQ%oRa8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}U**)" )a$sx} template < typename T >
H:o=gP60] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/km0[M {
LtK,_j do
h2
>a_0" {
1JZhcfG act(t);
_;:B@Z }
^vTp.7o~5 while (cd(t));
.xtam 8@ return 0 ;
0I*{CVTQj }
Nb\B*=4AR } ;
2 y&k f5'vjWJ30 N'?#g`*KW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K\5/ ||gi 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ge%tj O 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
m21H68y 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
4cDe'9
LA 下面就是产生这个functor的类:
x'V:qv*O ][>-r&V L"(
{6H template < typename Actor >
ZJHaY09N class do_while_actor
v5*JBW+c* {
t5EYu* Actor act;
[\=1|t5n~ public :
}q:4Zh'l! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(1%A@4 H~W=#Cx template < typename Cond >
GsIqUM#R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
JY$;m3h } ;
yRt7&,}zL H)5" <=] ?F|F~A8dr 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5zH_yZ@+ 最后,是那个do_
3/8<dc Y5<W"[B! :%IB34e class do_while_invoker
^-(DokdBn {
8#RL2)7Uy` public :
`|4k>5k template < typename Actor >
`Cz_^>]|= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
KR>o 2 {
:71St' return do_while_actor < Actor > (act);
[f=Y*=u9, }
n"nfEA3{` } do_;
"FLiSz%ME K/8TwB?I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4 Z&KR<2Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
seZb;0 最后来说说怎么处理break和continue
mH )i 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。
Lg|]|,%e 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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