一. 什么是Lambda
7^Onq0ym T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b: %>TPT 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,
/h2`?~k+ O4$:
xjs `hH1rw@7< =}c~BHT class filler
SKG_P)TnO {
P$4?-AZ public :
_TX.}167;- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|y'q`cY } ;
VCc4nn# U}Hmzb M>I}^Zp! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
5jjJQ' >)S
a#w; Vl9\&EL e[e2X<&0RT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yobi$mnsy!
2EE#60 =
)(; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FP9ZOo og l_f"}l oN _%oc {I2j Lc 二. 战前分析
kc"U)> 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。
\*_a#4a 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
t5e(9Yhj *2@q=R-1 <,cD EN7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8@$QN4^u^ /* --------------------------------------------- */
lXz<jt@5 vector < int *> vp( 10 );
cIgFSwQ4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X)uT-F y /* --------------------------------------------- */
DDkOg] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
MCYrsgg} /* --------------------------------------------- */
R6AZIN: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d0N7aacY /* --------------------------------------------- */
sk],_ l< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/D~
,X48+ /* --------------------------------------------- */
#vS>^OyP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3d,|26I 7f iWtWT1n8n (iS94}-) kF\QO
[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
%gf8'Q 1._1, _2是什么?
f'%}{l: ss 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\j K?R
6 2._1 = 1是在做什么?
t~bjD V^` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
e| kYu[^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
v1)jZ.: a{u)~:/G w93yhV? 三. 动工
].1R~7b 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^|gN?:fA} 4s$))x9p da2BQ; !A<?nz
Uv template < typename T >
wPG3Ap8L class assignment
!J6k\$r {
"+HZ~:~f T value;
4z$eT public :
7tt&/k?Q assignment( const T & v) : value(v) {}
#D}NT*w/ template < typename T2 >
rP>5OLP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^Nc\D7( l } ;
xwz2N5 8ztY_"]3p u37+B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5B@&]-'~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B6ys5eQ fC81(5 Li7/pUq>}! LL:B
H,[ class holder
-aec1+o {
8cW]jm public :
k-w._E
< template < typename T >
fM8 :Nt$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
cZHlW|$R {
7,
O_'T & return assignment < T > (t);
^LnCxA&QH }
:KW } ;
&0N 3 p Pw+cpM8< ;%Z)$+Z_)< 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:
58=fT1
B b
~F85U2 static holder _1;
o 0fsM;K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
R2r0'Yx q`qbaX\J3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|~uCLf> 而不用手动写一个函数对象。
ZgzrA&6 *!B,|]wq= :]?I| .a 7@06x+! 四. 问题分析
Aw >DZ2 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。
!$&K~>` 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。
U?.VY@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n.Ekpq\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$e0sa=/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
AC
3 ;i t&-7AjS5 五. 问题1:一致性
fkYa 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ZfIQ Fh> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
g9
g
&] HQ4o^ WC struct holder
Wny{qj)= {
?HU(0Vgn' //
iao_w'tJ template < typename T >
Y2Y/laD T & operator ()( const T & r) const
?L7z\b"_~ {
q?JP\_o: return (T & )r;
DQwbr\xy\ }
Xo$(zGb } ;
^F_c' ?|{P]i?)' 这样的话assignment也必须相应改动:
"-\I?k .`iOWCS template < typename Left, typename Right >
2}hEBw68 class assignment
HjL+Wg {
.hn"NXy Left l;
\vpUl Right r;
(LQ*U3J]_ public :
!.kj-==s{7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_PQQ&e)E template < typename T2 >
PYW~x@]k%, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{QJJw}!# } ;
td{$c6 V\4'Hd 同时,holder的operator=也需要改动:
'V } -0 Z+FJ cvYx template < typename T >
[N.4i"
Cd assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
FzW7MW>\x {
b$%W<D return assignment < holder, T > ( * this , t);
l2z@t3{ }
ig jr=e Pv/$;R% 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Qp]V~s( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
arRbq!mO 51l : return l(rhs) = r;
kwWDGA?zFB 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
S0du,A~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qy/xJ>: f D2.Zh template < typename Tp >
eUQrn>`
class constant_t
PkMN@JS {
`Z0FQ( r_ const Tp t;
sYYNT* public :
z'j4^Xz?%$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H
$XO]\ template < typename T >
bRfac/:} const Tp & operator ()( const T & r) const
o4\\q66K {
9J$N5 return t;
lE'2\kxI? }
Y'mtMLfMc } ;
K>N\U@@8i 0EKi?vP@y7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}k~ih?E^s 下面就可以修改holder的operator=了
;M1# M: U]ynnw4 template < typename T >
}&F|u0@b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
mA@FJK_
{
?^n),mR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
6g576 }
+<a-;e{ _<qe= hie! 同时也要修改assignment的operator()
#~BsI/m =+DfIO template < typename T2 >
#p*D.We T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
DS%~'S 现在代码看起来就很一致了。
[0qe ?aI e];lDa#4-Y 六. 问题2:链式操作
)[+82~F 现在让我们来看看如何处理链式操作。
";yey ] 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。
u0zF:: 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。
tp*.'p-SI 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。
:m]H?vq] \ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
OD]`oJ| .o8Sy2PaV template < typename T >
?I{L^j^#4 struct result_1
9sG]Q[:.] {
N?`V;`[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>J*x` a3Q } ;
ct`j7[ rP|~d}+I 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:
%D1 |0v8} Swa0TiT( template < typename T >
4Oo{\&( struct ref
z?dd5.k {
`i`+yh>pc# typedef T & reference;
@<(4J
} ;
$>Qq 7 template < typename T >
g&z8t;@ struct ref < T &>
,4:=n$e 0 {
' Dp;fEU$ typedef T & reference;
o=J-Ju } ;
z36wWdRa6 d^MRu#] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'b)qP| DK)T2{: template < typename T >
:aQ.:b(n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Rjp7H {
%5RR<[_/; return l(t) = r(t);
76H>ST@G| }
>Q$ph= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
|;:g7eb 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V56WgOBxz Yw] 7@ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
v{d$DZUs _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ps!umV _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
NNt
n +5 调用divide的对象返回一个add对象。
i/j53towe 最后的布局是:
CRBj> Add
0vETg'r / \
vjjVZ Divide 5
FFa =/XB" / \
TZ *>MySiF _1 3
}@eIO| 似乎一切都解决了?不。
:*f 2Bn 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。
@}=(4% 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。
hw$!LTB2 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
d~1uK-L]* b9-IrR4h template < typename Right >
nr2 Q[9~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_Jy7` 4B. Right & rt) const
)fHr]#v {
N=AHS return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Kv<f<>|L }
F+"_] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}}"pQ!Z XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
GLgf%A`5/_ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
G4uG" 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
|lt]9>| 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
,AmwsXN"F 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
>`r3@|UY 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
0:f]&Ng AdVc1v&> template < class Action >
fWZ( class picker : public Action
,jOJ\WXP {
8[;vC$ public :
,DZvBS picker( const Action & act) : Action(act) {}
v\GVy[Qyv // all the operator overloaded
H4s~=iB } ;
gVrQAcJj >))CXGE 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。
t;BUZE_!0c 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:
-8xf}v~u w9{C"K?u= template < typename Right >
As< B8e] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+x(#e'6p {
R*:>h8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[% C,&h5 }
RN[I%^$" SRwD`FF Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#8|LPfA 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
T5
(|{- tLBtE!J$[ template < typename T > struct picker_maker
=A.$~9P {
z%OKv[/N typedef picker < constant_t < T > > result;
@^xtxtjzux } ;
4);_f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%8,$ILN {
" !~o typedef picker < T > result;
&E_a0*)e } ;
)P$|9<_q7x tO&ffZP8$ 下面总的结构就有了:
v8)"skVnFG 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。
h:nybLw? 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。
fC[za,PXaE picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
EHk\Q\ 至此链式操作完美实现。
Gq^vto N ~{N Nf Y lG}#K^q 七. 问题3
B1V{3 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。
-}#HaL#'K ")T\_ME template < typename T1, typename T2 >
z5kAf~A ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$iu[-my_ {
.!x&d4;,q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{%f{U"m }
X` zWw_i m[^lu1\wn 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
qOwql(vX /'+>/ template < typename T1, typename T2 >
|^6{3a struct result_2
EU$.{C_O( {
Ks-$:~?5": typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t:2v`uk } ;
u=
NLR\ .\n` 4A1z 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
+n)n6}S 这个差事就留给了holder自己。
T.4&P#a1 @1MnJP "9wD|wsz template < int Order >
p+;& Gg54 class holder;
%{@Q7 template <>
98>GHl'lM class holder < 1 >
T$I_nxh[)L {
xG9Sk public :
6qWUo3 template < typename T >
;]u9o}[
2 struct result_1
VPe0\?!d {
FEaT}/h; typedef T & result;
?, S/>SP } ;
DN*5q9. template < typename T1, typename T2 >
l3>S{ struct result_2
CMXF[X)% {
AcC &Q:g typedef T1 & result;
aQCu3T } ;
ieFl4hh[G template < typename T >
o4);5~1l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.T|
}rB<c {
0zaK&]oY0 return (T & )r;
A&Y5z[p }
T5(S2^)o template < typename T1, typename T2 >
iwotEl0*{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,`@pi@<"# {
7?$?Yu return (T1 & )r1;
j/FLEsU!R }
={qcDgn~C } ;
eU[g@Pq:Y o*S_" template <>
\^x{NV@v42 class holder < 2 >
xN 1P# {
O
G`8::S public :
,/42^|=Z6O template < typename T >
/Mqhx_)>A struct result_1
`(e :H {
K^Awf6% typedef T & result;
0l!#u`cCI } ;
Cn{Hk)6 template < typename T1, typename T2 >
l":W@R struct result_2
c3$T3Lu1 {
mj~:MCC typedef T2 & result;
LeKovt% } ;
&*C5Nnlv template < typename T >
M]x>u@JH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x:|Y)Dn\ {
XKoY!Y\ return (T & )r;
*'%V}R[> }
&Y]':gJ template < typename T1, typename T2 >
]&cnc8tC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i5 '&u: {
j~CnMKN return (T2 & )r2;
(|gQ
i{8 }
)@PnpC%H } ;
L, JQ\!c =!q%
1 mP JMb_00r 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> >。
oQ$yr^M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p0+^wXi) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
RB 5SK#z v pI9TG return l(i, j) = r(i, j);
Dw-d`8* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
vgz`+Zj*S "y1Iu return ( int & )i;
|=?#Xbxz return ( int & )j;
NAbVH{*\U 最后执行i = j;
dbI>\khI 可见,参数被正确的选择了。
.tngN<f ~zVxprEf_
hAGHb+: YH&=cI@ 'xwCeZcg 八. 中期总结
1U 6B$(V^i 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:
7]ieBUfS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0> f!S` * 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h9vcN#22D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@:lM|2: nM,:f)z iI3:<j
l J2UQq 7-y q7R]!zk gFDnt 九. 简化
]%Q!%uTh 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。
k6G
_c;V 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
T]#V 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
<`H0i*|Ued 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ll:UIxx +-*/&|^等
9d(\/
7 2. 返回引用。
h^M_yz-f =,各种复合赋值等
bGRt 3. 返回固定类型。
qQ@| Cj 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9U8M|W|d 4. 原样返回。
S,Y|;p<+^ operator,
x7j#@C 5. 返回解引用的类型。
%)ho<z:7U operator*(单目)
K,b
M9>} 6. 返回地址。
3DU1c?M: operator&(单目)
Ndmt$(b 7. 下表访问返回类型。
Fn4v/)*H operator[]
2*#|t: (c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f5jl$H. operator<<和operator>>
JF~i.+{h u-_r2U 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。
Hbm 4oYN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_;lw,;ftA $( hT{C,K template < typename Left >
$] 6u#5 struct value_return
@MW@mP)# {
+-9vrEB template < typename T >
g=*jKSZ struct result_1
5&]5*;Bv J {
mH*ldf;J;= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=ily=j"hK } ;
20:F$d Lvk}% ,S8t template < typename T1, typename T2 >
*$f=`sj struct result_2
D3pz69W {
kfy!T rf typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6Q.S } ;
.l}Ap7@ } ;
H4/wO _|k$[^ln^ ZsmOn#`=^} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
PEMkx"h + 9 {4yC9Oz> 下面我们来剥离functor中的operator()
\kADh?phV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
sNf& "C!; fXD+ return l(t) op r(t)
KA3U W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
d}
>Po%r: return op l(t)
bIQ,=EA1
return op l(t1, t2)
q+P@2FL return l(t) op
.)Tj}Im2p return l(t1, t2) op
q"2QNF' return l(t)[r(t)]
v.0qE}'
| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
MKK ^-T g \mE 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:
,
X5.|9 单目: return f(l(t), r(t));
@W,jy$U return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`~1!nfFD 双目: return f(l(t));
yR}.Xq/ return f(l(t1, t2));
V<ESjK8 下面就是f的实现,以operator/为例
XLh)$rZ b)wcGBS struct meta_divide
2u{~35 {
w)btv{* template < typename T1, typename T2 >
k"wQ9=HP7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
:]3X Ez {
Vl^(K_`( return t1 / t2;
!_I1=yi }
2TK \pfD } ;
%?~'A59 &@=Jm
/5 这个工作可以让宏来做:
|vI*S5kn6A QM$UxWo- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZOK!SBn^? template < typename T1, typename T2 > \
PyeNu3Il4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6[bopin 以后可以直接用
CH++3i2& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*TOd Iq&z 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
.i0K-B (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
8%rD/b6` hpdI5 A40DbD\^ad 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>e]g T (;NJ<x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ChBf:`e class unary_op : public Rettype
,H7X_KbFD4 {
oFk2y ^>u Left l;
"N4^ ^~s public :
XF`2*:7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P^Hgm h]7_
N, template < typename T >
c:Ua\$)u3, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2+]5}'M {
,EqQU| return FuncType::execute(l(t));
*v<f#hB" }
HU0.)tD #G9
W65 f template < typename T1, typename T2 >
GwWK'F'2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d0J/"< {
!j~wAdHk return FuncType::execute(l(t1, t2));
.)E#*kLWR }
L!f~Am:# } ;
vHaM yA- S"bN9?;#u nz 10/nw 同样还可以申明一个binary_op
.1QGNW ,0'GHQWz$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LKN7Lkl class binary_op : public Rettype
@2(u=E: ^ {
)"x6V""Rb Left l;
"M%R{pGA7 Right r;
!Vpi1N\ public :
;`AB- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U32$9" 7H
H template < typename T >
~E}kwF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%0\@\fC41 {
Sv =YI return FuncType::execute(l(t), r(t));
6@]o,O }
$q!A1Fgk0 (Tx_`rO4VY template < typename T1, typename T2 >
0aT:Gy; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m:BzIcW<\ {
]2zM~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~ !uX"F8Xl }
`$a!CJu, } ;
rzY)vC+ZT aIgexi, KpN]9d 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
0nc(2Bi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&YFe"C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>N&{DJmD 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。
#.8v[TkKq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
lKbWQ> 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。。。
)x-b+SC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
s,R:D). 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)
T CT8OU| 下面是修改过的unary_op
74^v('-2 =By@%ioIGG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n"iS[uj, class unary_op
<Bo\a3Z {
b'4a;k!rS Left l;
@&T' h}|: {7y;s public :
]($ \7+ !ooi.Oz*Tu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'}agi.z w4L()eP#?= template < typename T >
hcVu`B n struct result_1
(bm^R-SbB {
MqJTRBs% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Zo UeLU } ;
B*/!s7 c. DG&'x;K"$ template < typename T1, typename T2 >
@Y0ZW't struct result_2
xMbgBx4+ {
.!1[I{KU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3f=ZNJ> } ;
sY<UJlDKT r8"2C# template < typename T1, typename T2 >
=gF035 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]p|?S[!= {
|q3X#s72 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[kg^S`gc# }
qV=:2m10x ):N#X<b': template < typename T >
la;*> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d&3"?2IQ {
[aSuEu?mC return OpClass::execute(lt(t));
@x `X|>& }
y;o - @] 2ZxhV4\ } ;
1zRYd`IPoq l]G
iz& 628iN%[- 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
#WjQ'c: 好啦,现在才真正完美了。
$ :I{
现在在picker里面就可以这么添加了:
?j&hG|W9<z <zCWLj3 template < typename Right >
6B]=\H picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|!FQQ(1b {
l/3=o}8q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^cZ< .d2 }
##mZ97>$ 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。
RKLE@h7[? 3$hIc) s.4+5rE 5mamWPw L#SW! 十. bind
+'8a>K^ 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。
cr;:5D%_ 先来分析一下一段例子
Kyx9_2 fXWy9 #M F'M X9P int foo( int x, int y) { return x - y;}
4prJ!k bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(uX?XX^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{.Qv1oOa 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。
4T@+gy^. 我们来写个简单的。
a~Dk@>+P> 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'+4 对于函数对象类的版本:
/KvJjt'8 _Q:z -si template < typename Func >
OUWK struct functor_trait
YPx+9^) {
DpggZ|J typedef typename Func::result_type result_type;
)bM,>x } ;
KBM*7raA 对于无参数函数的版本:
N3$1f$` 3li$)S1z template < typename Ret >
CUJq [ struct functor_trait < Ret ( * )() >
% PzkV s {
~!ooIwNNz typedef Ret result_type;
Jqb~RP~ } ;
, >aa2 对于单参数函数的版本:
D?#l8 A6[FH\f template < typename Ret, typename V1 >
3IRur,|' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
* WV=X p {
.xqi7vVHZ typedef Ret result_type;
nA0%M1a } ;
.@fA_8 对于双参数函数的版本:
mrr]{K %|JiFDjp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W,EIBgR(R5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Yuw:W:wY {
?j8!3NCl} typedef Ret result_type;
s,r|p@^ } ;
GXxI=,L8F 等等。。。
~~Bks{"BS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
cFc(HADM`r (rFiHv5 template < typename Func >
6D
Xja_lp struct func_return
S'5 )K {
/e"iYF template < typename T >
WzstO}?P( struct result_1
@'>RGaPV {
]y.V#,6e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|!]
"y< } ;
#f"eZAQ { Nl[&rZ-& template < typename T1, typename T2 >
|K_%]1*riC struct result_2
0Xb\w^ {
l<XYDb~op typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ntLEk fK{ } ;
|dQz(z&6{5 } ;
!-tw _{c_z*rM8 ?fH1?Z\'K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cO7ii~&%! @\nQ{\^; template < typename Func, typename aPicker >
:+6W%B class binder_1
q83^?0WD {
]=t}8H Func fn;
u
`/V1 aPicker pk;
UhqTn$=fb public :
27 XM&ZrZ ;4!H- qZ template < typename T >
MlYm\x8{M struct result_1
(1|wM+)" {
8!|vp7/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C W#:' } ;
Hy4;i^Ik < +z nlf- template < typename T1, typename T2 >
F oC
$X struct result_2
|;NfH|43; {
WYb}SI(E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}Q4Vy } ;
?|kbIZP( @*|VWHR binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g;=VuQuP| xI{fd1 template < typename T >
t3<8n;'y: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l,l qhq\ {
\{`^Q+< return fn(pk(t));
qK7:[\T|?T }
.Pj<Pe template < typename T1, typename T2 >
!O%!A<3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%:'G={G`QH {
yVnG+R& return fn(pk(t1, t2));
!*Is0`` }
k*?T^<c3 } ;
D&pn@6bB @Pk<3.S0 B>c$AS\5y 一目了然不是么?
/V 09Na,N 最后实现bind
&u[{V R: ;Tnid7:S `$Rgn3 template < typename Func, typename aPicker >
HghdTs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jz_Y|"{`v {
^P@:CBO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'UhHcMh: }
Fn.JtIu ;+XrCy!.)L 2个以上参数的bind可以同理实现。
J@:Q( 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。
B?i#m^S WfaMu|
L 十一. phoenix
9[zxq`qT}+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A0Nx? 2|^@=.4\ for_each(v.begin(), v.end(),
pDlrK&;\z (
BL 1KM2] do_
'>t&fzD0 [
iH4LZ cout << _1 << " , "
iV/I909*'' ]
JD#q6&| .while_( -- _1),
JrOxnxd^ cout << var( " \n " )
j yD3Sa3 )
z.8 nYL5^} );
WGn=3(4 $,@}%NlHc 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
N-QS/*C.~ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Qpv#&nfUi6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B zS4:e< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E;CM"Y* qZ^
PC- 'wEQvCS template < typename Cond, typename Actor >
<z\SKR[ class do_while
|Jn|GnM {
Is4,QnY_[ Cond cd;
g0j)k6<6(Y Actor act;
*"WP*A\1 public :
|:5O|m ' template < typename T >
I`{*QU struct result_1
q~
aFV<Q {
nSyLt6zn\ typedef int result_type;
xH\\#4/ } ;
L0"|4= 0\XWdTj{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
eZOR{|z 7*uN[g#p template < typename T >
%urvX$r4K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\85%d0@3 {
}y6@YfV${ do
'r 7[9[ {
5(ZOm|3ix act(t);
kVQm|frUz }
Ztmh z_u7 while (cd(t));
G^t)^iI"' return 0 ;
Uap0O2n }
_jG|kjFTc } ;
buX(mj:& pF8$83S J[:#(c&c!1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^(^P#EEG 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。
m@XX2l9:9 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。
ISC>]` 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。
`[5xncZ- 下面就是产生这个functor的类:
|1!fuB A tV(iC~/ -:%QoRCy template < typename Actor >
((A@VcX class do_while_actor
0a89<yX {
"O>~osj Actor act;
g)czJ=T2 public :
"b`#RohCi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
dh`s^D6Q> [T_[QU:A template < typename Cond >
aeUgr! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6d]4
%Q T } ;
HSNj ;SU<T^a ?h4[yp=w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%cn1d>M+I 最后,是那个do_
6"G(Iq'2t3 "L]v:lg3 &*OwoTgk+ class do_while_invoker
: ir#7/ {
%U{sn\V public :
E~}H,*) template < typename Actor >
$a~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
N9 M}H# {
TNqL ')f return do_while_actor < Actor > (act);
DGGySO6=$e }
5go)D+6s } do_;
I[&x-}w 8(4!x$,Z5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.5;
JnJI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Pr}
l
y 最后来说说怎么处理break和continue
[8za=B/ 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。
kEq~M10 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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