一. 什么是Lambda
%O" Whe 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
US"g>WLwJ 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,
-T{2R:\{ B@i%B+qCLv "-dA\,G |3!) class filler
$qdynKK {
m*N8!1Ot public :
nK?S2/o#A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lN,a+S/' } ;
K/f-9hE F 7(h@5 YW/V}C'> 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
EA8plQ~GtE RtHai[j =RRv&
"2r ~M} K]Li for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
LPu*Lkx K[OOI~"C M|%bxG^l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
nQ+5jGP1 O_4B>
)zd jaKW[@< <4vCx 二. 战前分析
jK*d 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
~S;-sxoO0l 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Q>Z~={" E&y)`>Nq{ M."/"hV`- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
([>__c/Nd /* --------------------------------------------- */
Y)pop:y t vector < int *> vp( 10 );
]j6pd*H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.<z7$lz\ /* --------------------------------------------- */
_u$DcA8B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"B
(?|r% /* --------------------------------------------- */
&;P\e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
u^{p'a' /* --------------------------------------------- */
KRT&]2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fd>{UyU /* --------------------------------------------- */
pFNU~y'Kf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
NiW9/(;xB >uq0}HB$a \OFmd!Cz ~Hub\kn 看了之后,我们可以思考一些问题:
f)z(9JJL 1._1, _2是什么?
E wFq1~ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
W$NFk( 2._1 = 1是在做什么?
Aixe?A_x 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。
6?<lS.s 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。
Y!_c/ !Tx $9Bzq_! i({\fb|0 三. 动工
ny1O- `!1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
md'wre3 0{bl^#$f 63Gq5dF +ynhN\S$/ template < typename T >
HB5-B XBU class assignment
* BR#^Wt {
} f&=} T value;
a?r$E.W'& public :
r2.w4RMFua assignment( const T & v) : value(v) {}
Qr~!YPK\ template < typename T2 >
qwj7CIc( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
jF}kV%E } ;
g%S/)R,,ct *(q?O_3,b SF-"3M 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
nTr]NBR 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
M3@qhEf?vk X5J )1rL j;_ ?i#x13 class holder
`j)56bR {
<%uEWb) public :
?VE'!DW template < typename T >
o(Z~J}l({ assignment < T > operator = ( const T & t) const
cw
2!V@ {
54>0Dv??H return assignment < T > (t);
HOWpTu( }
r1%{\< } ;
N'EZJoH U- 1UWq ;2`6eyr 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:
dB4ifeT] Fd<Ouyxqe static holder _1;
mL`8COA Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
p$1 'e,G "ufSHrZv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MT>(d*0s 而不用手动写一个函数对象。
Bx|W#:3e ,Owk;MV@ #n|5ng|CJ =oL:|$Pj 四. 问题分析
=&UE67eK, 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。
WcKDerc 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。
qX-5/;n 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`I wZVz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ii[U% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9 CZ@IFS Y"8@\73(R 五. 问题1:一致性
MjC<N[WO>N 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?|
TCyev[( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_yN5sLLyb d>)=| struct holder
ZXYyG`3+ {
|f$+|9Q? //
%pjeA[-m# template < typename T >
IL.bwtpQD T & operator ()( const T & r) const
SEzjc ~@3 {
j`.&4.7+ return (T & )r;
#
f-hI }
}a5TY("d9H } ;
*'8q?R?7g ~\NQkaBkY 这样的话assignment也必须相应改动:
|Vz)!M ]`x+wWe template < typename Left, typename Right >
1K@ieVc class assignment
\os"w " {
lF/
Xs Left l;
Qv~@ Right r;
-9{N7H public :
4lX_2QT]E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
unn2I|XH template < typename T2 >
2H9hN4N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
d<j`=QH } ;
O8\f]!O(
B(s^(__] 同时,holder的operator=也需要改动:
8TB|Y X+A@//,7 template < typename T >
8h=m()Eu assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>e6 OlIW {
]h`*w return assignment < holder, T > ( * this , t);
aIa<, }
'12*'Q+{+ =L#&`s@)_ 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。
>uYQt~s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8493Sw $)ka1L"N return l(rhs) = r;
I[K4/91 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
ZXb{-b?[` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s;oe Qa}TB hv#$Zo< template < typename Tp >
nrev!h class constant_t
aB;f*x {
s1cu5eCt const Tp t;
LhAW|]; public :
`O2P&!9& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yD& Y`f# template < typename T >
zC)JOykI% const Tp & operator ()( const T & r) const
(,o@/ -o {
|T"vF`Kr(> return t;
!^F_7u@Q }
Iv } ;
.gC.T`/m | VaJ70\o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3^
UoK 下面就可以修改holder的operator=了
P/ 6$TgQ e'$[PF template < typename T >
qQ)1+^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
T$u'+*
Xx {
Ip7#${f5M return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n^{h@u }
n!Y_SPg
80Hi v 同时也要修改assignment的operator()
g!_#$az3 %JSRC<,a template < typename T2 >
O(%6/r`L,k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}Em{?Hqy 现在代码看起来就很一致了。
00i MU Ddq*}Pf0K 六. 问题2:链式操作
Dmi.@. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ZHZxr 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
, 2#Q> 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
b6k_u9m^E 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
)s:kQ~+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|0}Xb|+ h&L-G j template < typename T >
)_C>hWvo_ struct result_1
8k:^( kByF {
7P(o!%H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o S%(~])\ } ;
1-^D2B[- rAHP5dx: 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
p({@t=L3g GO2q"a template < typename T >
1QA/ !2E struct ref
C@ q#s {
fh)eL<I typedef T & reference;
]s5e[iS } ;
XZ.D<T" template < typename T >
oh$"?N7n1 struct ref < T &>
:^`j:B {
n6Uh%rO7S| typedef T & reference;
c3l(,5DtH } ;
fgL"\d} ,sc#l<v 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xV+\R/)x
?K pDEH~\ template < typename T >
46)[F0,$r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C TG^lms {
V2?{ebx` return l(t) = r(t);
yc]_ ?S>9 }
nHbi{,3 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
T=pP 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_J\zj ejR$N!LL 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
XQ[\K6X5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
] H;E(1iU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@BnK C&{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7Z:HwZ 最后的布局是:
~b#<HG\,, Add
t*Ro2QZ / \
f2gh|p` Divide 5
rz|Sjtq / \
]7k:3"wH _1 3
~ u1~% 似乎一切都解决了?不。
<Tgubv+J 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。
uZ_?x~V/ 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。
H74'I} 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:
<?KgzIq2 ~DxuLk6
s template < typename Right >
sdCG}..` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V}<<?_ Right & rt) const
fFbJE]jW {
c%,ky$'18 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)Rbt0 }
S9l po_!z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{}'Jr1 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。
\2El>> 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。
r%=a :GdAg 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。
AFsieJ 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。
rusM]Z 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?
E%E`\mFD 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:
"&D0Sd@[? |wb_im template < class Action >
ts[8;<YD class picker : public Action
7\$}|b[9 {
,ynN801\m public :
+fozE? picker( const Action & act) : Action(act) {}
T7ShE-X // all the operator overloaded
In%FOPO } ;
fuHNsrNlm #+6j-^<_6 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。
7W},5c 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:
n=d#Fm0< d<ES template < typename Right >
x%$6l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=HMCNl
{
o\W>$$EXD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3VMaD@nYa }
_]'kw [ U<XfO'XJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GfP' 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。
?6vGE~MuR En-=z`j
G template < typename T > struct picker_maker
Y=sv
{
F\;l) typedef picker < constant_t < T > > result;
T<nK/lp1t } ;
Z[z" v template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kd&~_=Q {
#]i^L;u1A typedef picker < T > result;
jZ5ac=D&I } ;
\Qnr0t@0 2|exY>`w 下面总的结构就有了:
m|?1HCRXRI 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。
V0,5c`H c 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。
/;q3Q# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;H%'K 至此链式操作完美实现。
,{iMF
(Nj po]<sB Gz\wmH&rVz 七. 问题3
=Ldf#8J 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|0SA=?k" #>CWee; template < typename T1, typename T2 >
%|/\Qu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d\A7}_r*x {
~Odclrs return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&BKnJ{,H }
U[yA`7Zs} gQhYM7NP{5 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:
c2GTN " 60|m3|0o template < typename T1, typename T2 >
^N ;TCn struct result_2
th"Aatmp {
kp?_ir typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o"N\l{ #s } ;
Ek06=2i bTYR=^9 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 rQ,J 这个差事就留给了holder自己。
Rdj3dg'< J+Y?'"r Mp5Z=2l5 template < int Order >
.Q</0*sp class holder;
IA=\c template <>
=y?Aeqq\fl class holder < 1 >
p*zTuB~e < {
@1k-h;`, public :
A$P Oc< template < typename T >
a(-t"OL\ struct result_1
6]!Jo)BF {
N^[MeG,8 typedef T & result;
$RRh}w\0^ } ;
vl s+E o] template < typename T1, typename T2 >
(S=CxK struct result_2
ffOV7Dxy {
'UCClj;?K typedef T1 & result;
gz:US77 } ;
{c
$8?6 template < typename T >
|9m*?7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]REF1<)4z {
M6Ik 'r"M return (T & )r;
'OhGSs| }
b9Eb" template < typename T1, typename T2 >
! v%%_sRV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+WxD=|p; {
7/=r- return (T1 & )r1;
[m<8SOMG( }
C1YH\X(r } ;
^m.%FIwR 4Dd]:2|D template <>
/GNm>NSK class holder < 2 >
O+DYh=m*p {
T!&VT; public :
PC,I"l template < typename T >
1NN#-U struct result_1
&6\E'bBt {
y?*Y=," typedef T & result;
'2p,0Bk9i } ;
*'@T+$3s template < typename T1, typename T2 >
? a*yK8S struct result_2
D|C!KF ( {
)h%tEY$AJ typedef T2 & result;
Lp{uA4:=K } ;
!|,djo!N template < typename T >
*u>[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<{HV|B7 {
5G#2#Al(F
return (T & )r;
~f8:sDJ }
P>]*pD template < typename T1, typename T2 >
I<&) P#" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y 5Kr<cF^ {
@7?L+.r$9 return (T2 & )r2;
nG|
NRp }
|)ALJJ=+ } ;
3qp\jh=FE ^7`gf vri<R8 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Hq <!& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
l8DZ2cw] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
R36A_ :u?L
y[x return l(i, j) = r(i, j);
O
0P4uq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
baR*4{] ?*f2P T?` return ( int & )i;
5W_Rg:J{P return ( int & )j;
\q|<\~A 最后执行i = j;
{k<mN
Y 可见,参数被正确的选择了。
>
a 8'MK A9y3B^\* [_tBv" z mw${3j~& R6irL!akAd 八. 中期总结
HAcC& s8 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:
g % 8@pjk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
f5t/=/6>F 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>Cglhsb:N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Fau24-g MB?762Q lM%3 ?~?Q& KN\tRE T5TAkEVl +78cQqDY! 九. 简化
vq5o?$:- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
-h&KC{Xab 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rhwjsC6 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
GaOM|F'> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p,S/-ph +-*/&|^等
U;Q?Rh-W 2. 返回引用。
Z2I2 [pA =,各种复合赋值等
G9ra;.
3. 返回固定类型。
{60U6n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4Mv] z^ 4. 原样返回。
hyC]{E operator,
2?(dS 5. 返回解引用的类型。
5}'W8gV? operator*(单目)
Nb/Z + 6. 返回地址。
~d=Y98'xS operator&(单目)
a`; nB E 7. 下表访问返回类型。
^[hx`Rh`t operator[]
03dmHg.E!E 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&^K,"a{ operator<<和operator>>
t`"pn<
y9Q.TL>=[ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
te#Wv9x 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2Afg.-7EP zXv2plw( template < typename Left >
,-5|qko= struct value_return
!s[[X5 {
iiTt{ab\Y template < typename T >
/
#D R| struct result_1
sk~inIj- {
63pd W/\j typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p2(Z(V7* } ;
L<ET"&b;4 LZ1)zoJ template < typename T1, typename T2 >
/n8\^4{fP{ struct result_2
Kr@6m80E5 {
=$F<Ac;& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8@d@T V!n& } ;
V*F |Yo: } ;
C5EaP%s #-bz$w#* |aS272' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G57c 8}\4 G9r~O#=gy 下面我们来剥离functor中的operator()
d&t,^Hj 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Fz@9
@ $3^Cp_p6 return l(t) op r(t)
MW|:'D` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D Ax1 return op l(t)
|sPUb;&~ return op l(t1, t2)
v1\/ dQK return l(t) op
C?t!Uvs return l(t1, t2) op
Apc!!*7 return l(t)[r(t)]
. MH;u3U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)i$KrN6 ({WV<T& 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:
4~z-&>% 单目: return f(l(t), r(t));
H[U"eS." return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
NWII?X#T} 双目: return f(l(t));
F4=V*/7 return f(l(t1, t2));
>|g(/@IO 下面就是f的实现,以operator/为例
?dAy_|
zD EEj.Kch}4 struct meta_divide
:r}C&3 {
)H[Pz.'ah0 template < typename T1, typename T2 >
?CE&F<?#@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@*-t.b2k {
;><m[ l6 return t1 / t2;
aQglA }
s-JS[ } ;
lHc9D yUEvva 这个工作可以让宏来做:
nXfdf- ;_p!20.( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2[g kDZ template < typename T1, typename T2 > \
f}w_]l#[G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K aNO&%qX 以后可以直接用
@k-iy-|3) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aS, 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
"43F.!P (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。。。)
<,,X\>B >IJX=24Rc \"6?*L|] 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
C!W0L`r >- U+o.o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I9*BTT] class unary_op : public Rettype
nt$q< 57 {
!uqp?L^; Left l;
5+a5pC public :
>Xw0i\G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C{OkbE"Vym s%^@@Dk template < typename T >
e@7UL|12 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
du_~P"[ {
N."x@mV return FuncType::execute(l(t));
Ih)4.lLcKn }
z8cefD9F 40} 7O<9* template < typename T1, typename T2 >
4OFv#$[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-9(pOwN
|m {
kbZpi`w return FuncType::execute(l(t1, t2));
]Wtg.y6; }
I %|;M%B } ;
in `|.# bL/DjsZ@ &1ZUMc 同样还可以申明一个binary_op
oqbhb1D1< >35W{d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H`1q8}m class binary_op : public Rettype
=:'\wx
X {
k{D0& Left l;
st)qw]Dn;Y Right r;
l"/E,X public :
m}6Jdt'| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-`UOqjb]3 "v/Yw'!
) template < typename T >
P|t2%:_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jc HyRR1R {
lcK4 Uq\q return FuncType::execute(l(t), r(t));
0[E\h }
~bsdy2&/q ^G4@cR.An template < typename T1, typename T2 >
z `jLKPP!= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f4$sH/ 2#v {
3:T~$M`] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
934@Z(aUH }
Hb0_QT~ } ;
aNP\Q23D "r1
!hfIYf 2}15FXgN 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
'3?-o|v@D 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nf1O8FwRb DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wV-9T*QrM 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。
<!F".9c@A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8*Ty`G&v 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。。。
oxL)Jx\c9A 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[}yPy))A 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)
}46Zfg\T6n 下面是修改过的unary_op
oX7_v_:J\R oRZe?h^r# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5+yy:#J] class unary_op
'I$kDM mwh {
\>x1#Vr>#V Left l;
aJ}hlM> Iw?*y.z| public :
Q]e]\J &OA6Zw/A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(I/iD.A ]-_ ma template < typename T >
"z*.Bk struct result_1
?TJ4L/"(k6 {
sDAP'& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E1SWZ&'; } ;
bo1J'pU sf/m@425 template < typename T1, typename T2 >
TbLU[(m-n struct result_2
~'F.tB {
H3 -?cy typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e=3C*+lq\ } ;
?d+ri X ]W)D
S template < typename T1, typename T2 >
hV:++g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"!CVm{7[ {
K+"3He return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;A4j_8\[ }
:zY;eJK m gu:vf/ template < typename T >
F{^\vFp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y`d@4*FN$ {
'#SZ|Rr6tX return OpClass::execute(lt(t));
JI
cm$ }
[XttT (H"{r } ;
q*94vo- $41<ldJ "?<(-,T 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
/GX>L) 好啦,现在才真正完美了。
^4NRmlb 现在在picker里面就可以这么添加了:
.)=*Yr M :aBm,q9i:} template < typename Right >
TQb@szp:| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rIb~@cR) {
y4l-o return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H4sW%nZ0 }
m(o`; 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
{ ^^5FE)% OQ4Pk/-' E0/>E #-PMREgO u})*6 l. 十. bind
mln4Vl(l2M 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
WrcmC$ff 先来分析一下一段例子
#d*0
)w RyU8{-q 5*+DN
U@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
q*5L", bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7VG*Wu bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
LT>_Y`5> 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。
hW'b'x< 我们来写个简单的。
v\CBw" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
."gq[0_YS 对于函数对象类的版本:
j}d):3! DaJ,(DJY template < typename Func >
wEwRW struct functor_trait
$${3I4 {
dQ~GE}[ typedef typename Func::result_type result_type;
cvo+{u$s } ;
dNY'uv&Y 对于无参数函数的版本:
Thu_`QP^ U;IGV~oT template < typename Ret >
$MGKGWx@E struct functor_trait < Ret ( * )() >
,X1M!' {
(X-(
WMsqQ typedef Ret result_type;
rk4KAX_[ } ;
;Z`a[\i': 对于单参数函数的版本:
:3XvHL0rx _'17C/ template < typename Ret, typename V1 >
}st~$JsV1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uD?RL~M {
~k-' typedef Ret result_type;
%rJDpB{ } ;
@*~yVV!5 对于双参数函数的版本:
A,t g268 J[r_ag template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4H;7GNu struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
GD)paTwO< {
D
"5|\ typedef Ret result_type;
$]xH"Z%" } ;
`xHpL8i$5 等等。。。
EC0B6!C&7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
s8[( jA;b2A]G template < typename Func >
ezbk@no struct func_return
^|6#Vx {
YpXd5;' template < typename T >
`GBJa k struct result_1
,jeHL@>w[ {
74:( -vS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\m}a%/ } ;
<}A6 )=T \)wVO*9*0 template < typename T1, typename T2 >
v;5-1 struct result_2
Q]GS#n {
kjp~:Bg_( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5de1r B| } ;
@BjB
Mi, } ;
9eq)WI/ +X+R8 h*D -Vo 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BTj1C H_3WxfO template < typename Func, typename aPicker >
;<[!;8 class binder_1
":
BZZ\! {
R!7--]Wcg Func fn;
<dE~z] P aPicker pk;
2]Cn<zJ public :
[ ^\{>m7 T+~&jC:{ template < typename T >
H1%o)'Kut4 struct result_1
[h-NX {
jg'"?KSU~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f. >[ J } ;
T"3LO[j+ bv(+$YR template < typename T1, typename T2 >
0%,W5w struct result_2
YfZ5Q}*1O+ {
ib
'l:GM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z1,#ma}. } ;
m(:R (K(je S1)g\Lv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MIl\Bn ]j,o!|rx7 template < typename T >
g8&& W_BI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7Dl^5q.| {
'Kkp!eZQ~ return fn(pk(t));
I]5){Q"S }
|0uqW1 template < typename T1, typename T2 >
<_pLmYI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@XL49D12c {
zA$ Y@f return fn(pk(t1, t2));
Y>FLc* h }
:.l\lj0Yf } ;
c[X6!_ ]
s 2ec DwFvM0O6\ 一目了然不是么?
)>b1%x} = 最后实现bind
5N6R%2,A jt323hHth fM:bXR2Y' template < typename Func, typename aPicker >
kO^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2,B^OZmw {
pX>wMc+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Ekrpg^3qp" }
W^ask[46R o](ORS$~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
!IC
.0I` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
H&F2[ j$T xDekC~Zq 十一. phoenix
Bqa_l| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@W(,|xES Sjwwc6_c for_each(v.begin(), v.end(),
_}']h^@Z (
Gv 8Z do_
/i Xl]< [
F$JA
IL{W cout << _1 << " , "
%Gu=Dkz ]
RiZ}cd .while_( -- _1),
hZUS#75M5 cout << var( " \n " )
jL4"FTcE]3 )
RN1KM );
hhylsm #\Q)7pgi. 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:
W0U|XX!& 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
F/A)2 H_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u|EJ)dT? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4U)%JK.ta $1)NYsSH/H Sqmjf@o$> template < typename Cond, typename Actor >
Y%]g,mG class do_while
6~s{HI! {
c(?O E'
"Z Cond cd;
?&1%&?cg9 Actor act;
EOqV5$+ public :
sZqi)lo-s template < typename T >
G~*R6x2g struct result_1
YWi Y[ {
CSm(yB{|pC typedef int result_type;
\4 t;{_ } ;
Xe/7rhov 95D(0qv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lu1T+@t d]=>U^K template < typename T >
#&{)`+!" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u6\W"LW {
\vj xCkg{ do
=PLy^% {
;4oKF7]
act(t);
a,M/i&.e` }
t`\l+L while (cd(t));
o1]1I9 return 0 ;
-M[BC~!0; }
S |@
Y ! } ;
;Oqbfl#% 1EV0Y]T1 Dp@m"_1`+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>6;RTN/P2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
)@.ODW;` 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
E/ku VZX 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
iqXsDgkr 下面就是产生这个functor的类:
1BzU-Ma WPu%{/[ z5[Qh<M template < typename Actor >
5M3)7 class do_while_actor
i2Gh!5]f {
H{d/%}7[v Actor act;
U.WMu% public :
k}{K7,DM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n^epC>a" b (G"/C7q template < typename Cond >
[vCZD8"Y8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U:IeMf-; } ;
I)G.tJZ
e "r{
^Y?? z]i/hU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
m%OX<
T! 最后,是那个do_
#xrE^Txh
@|~D?&<\ `jDmbD
+= class do_while_invoker
;wr]_@<~ {
lCK:5$
z0 public :
(]<G)+* template < typename Actor >
SY2((!n._ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R&}{_1dj8 {
Z:MU5(Te return do_while_actor < Actor > (act);
=(5}0}j }
|:`gjl_Nf } do_;
RAEiIf!3 TUO#6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Zxv{qbF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
oX1{~lDJl 最后来说说怎么处理break和continue
opxPK=kJ 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。
ga91#NWgK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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