一. 什么是Lambda
muLTYgaM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
VrG |/2 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,
*9PQJeyR 6 s/O\A fr7/%{s }9JPSl28Jr class filler
}HzZj;O^2> {
a &j?"o public :
'AoH2 | void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1vr/|RWW } ;
+oa]v1/W &DV'%h>i= 9cQSS'`F 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:
{rDZKy^f uo^>95lkv )_ y{^kn3^ V l%k: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
aap:~F{]X i8]r}a !WmpnPr1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w@4+&v>O @9L9c k dqH36&< @NF8?>! 二. 战前分析
f{J7a1 `_ 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。
"(5}=T@, 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
>;Bhl|r~z F&\o1g-L {XAKf_Cg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H0S7k`. /* --------------------------------------------- */
VQCPgs vector < int *> vp( 10 );
x+&&[>-P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Jg:'gF]jt /* --------------------------------------------- */
q&.!*rPD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xFJ>s-g* /* --------------------------------------------- */
J' ;tpr int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a;(:iMCi /* --------------------------------------------- */
>3JOQ;:d8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DI\^+P /* --------------------------------------------- */
= 2k+/0ZbP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1VeCAx[e otOl7XF Ldu!uihx N\u-8nE5 看了之后,我们可以思考一些问题:
_VJb i,V 1._1, _2是什么?
-%A6eRShk 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。
&&JMw6
&[` 2._1 = 1是在做什么?
<:p&P 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。
4xlsdq8`t 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。
&HE8O}<> REJ}T: .F]6uXd 三. 动工
HZm44y$/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[x&&N*>N 1Dbe0u t :_7O7 w NPZ[V: template < typename T >
|(/"IS] class assignment
F"q3p4-<> {
1)%o:Xy o T value;
9}4L8?2 public :
qIk6S6 assignment( const T & v) : value(v) {}
i|<*EXB" template < typename T2 >
:KFhryN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4]cOTXk9C } ;
3K'3Xp@A T]:5y_4?[ `s+qz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6x{B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
aRV<y8{9 2XE4w# [j H;^6%HV1 mr*zl* class holder
\+,jM6l}- {
BKIt,7j public :
n4:WM+f4 template < typename T >
2}`OjVS assignment < T > operator = ( const T & t) const
rnW i<Se {
XdB8Oj~~ return assignment < T > (t);
d#(xP2 }
'
ft
| } ;
>Nov9<p R(:q^? )a.U|[:y[+ 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:
.8,lhcpY !,\]> c static holder _1;
N=wB1gJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&W ~,q( XW19hG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<%!@cE+y 而不用手动写一个函数对象。
;%U`P8b! :!R+/5a ,e;(\t: 3
-5^$-7_ 四. 问题分析
67#;.}4a 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
";jhj:Xj 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7~IAgjo,@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ICGBU>Db 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
FNUue 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|ey6Czm 7==Uoy*O 五. 问题1:一致性
4g6d6~098; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
`'g%z: ~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
DukCXyB*l ?(mlt"tPk struct holder
K(_nfE{ {
-JcfP+{wS //
;}r#08I template < typename T >
)37|rB E T & operator ()( const T & r) const
C9~CP8 {
LTi0,03l< return (T & )r;
LOp<c<+aW }
_/KN98+ } ;
P'g$F<~V !#>{..}}3
这样的话assignment也必须相应改动:
_xbVAI4 3D\I#g template < typename Left, typename Right >
lc*<UZR class assignment
aK,G6y {
P2lj#aQLS Left l;
:imp~~L; Right r;
wp} PQw: public :
rHP5;j<] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
chxO*G template < typename T2 >
,l~i|_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$oh}!Smt } ;
iLgWzA Yw./V0Z{@ 同时,holder的operator=也需要改动:
Wz9 }glr Jz3u r)| template < typename T >
ab6KK$s assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r=u>TA$ {
OJ&~uV >2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
]mYY1%H8M }
<zrGPwk UE*M\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。
hH%@8'1v 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2jA-y!(e JEj.D=@[ return l(rhs) = r;
D;m>9{= 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。
|o6B:NH,rg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
58WL8xu ?&"-y)FG template < typename Tp >
Td?a=yu:J class constant_t
\= i>}Sg {
@*!8 const Tp t;
?oP<sGp public :
z7> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KYMz template < typename T >
SxH b76 ; const Tp & operator ()( const T & r) const
PY~cu@'k{ {
$o5<#g"/T return t;
tK0?9M.) }
|s=)*DZv } ;
u|i.6:/= fmFh.m.+N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6/ F]ncwG 下面就可以修改holder的operator=了
aNw8][ Y=\;$:L[ template < typename T >
jgbE@IA@!' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cjp
H
hoW {
n-0RA~5z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q`'w)aV }
g"^<LX- 6Xbo:# 同时也要修改assignment的operator()
$SA8$!: {p-&8- template < typename T2 >
=UT*1-yhR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
d%8hWlffz 现在代码看起来就很一致了。
0escp~\Z !-)Hog5\ 六. 问题2:链式操作
9+_SG/@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-ich N/U]s 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。
gWL'Fl}H 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。
]+Ik/+Nz 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。
N8_
c%6GE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rK7m( 4:WN-[xX template < typename T >
3%p^>D\ struct result_1
4At{(fwW {
|Q[[WHqj2f typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t&*X~(Yb! } ;
-YPUrU[) :/A3l=}iV 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:
EA) K"C B=8],_ template < typename T >
h0_od/D1r struct ref
oF7o"NHaWa {
,*!HN
& typedef T & reference;
S&^i*R4] } ;
Xz4T_-X8d template < typename T >
E>NRC\^@ struct ref < T &>
kLtm_ {
3\JEp,5
typedef T & reference;
Xt& rYv } ;
dn!#c= .?|pv}V 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
! ,WO]Ov jbZ%Y0km% template < typename T >
*.qm+#8W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$q%r}Cdg {
^}8qPBz return l(t) = r(t);
;n`SF~CU }
l3[2b
Qx 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。
2)cq!Zv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
bh
V.uBH #2{H!jr 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
i-Er|u; W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1g<jr. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
V'alzw7# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8=\}#F 最后的布局是:
,sF49CD Add
Q#M@!& / \
_3YZz$07 Divide 5
v{tw ;Z# / \
~*NG~Kn"s _1 3
#s%_ L 似乎一切都解决了?不。
&pCa{p 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。
jAXKp
b 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。
J;8M._ 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:
:Q]P=-Y8 $DS|jnpV template < typename Right >
meJ%mY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Pnl+.? Right & rt) const
xs?Ska,N {
rlMahY"C return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aq,Ab~V] }
~[a6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
v_G1YC7TU XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1xBgb/+ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
GoSdo 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
f
N_8HP6& 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
rD_\NgVAs 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1/\JJ\ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
}%)]b*3 V$o]}| template < class Action >
k7ye,_&> class picker : public Action
9 ^+8b9y {
{(#2G, public :
z}.Q~4 f0D picker( const Action & act) : Action(act) {}
>8;EeRvI // all the operator overloaded
>>nOS] UL } ;
Nl$b;~u r{mj[N'@ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
kD*r@s]= 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
.30eO_msK 1buVV]*~ template < typename Right >
tXXnHEz picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]Y;5U {
*TyLB&<t return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2pQ29 }
l~(A(1 " i!Xiy~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
cZR9rnZT 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
, ;$SRQ. y
<] x template < typename T > struct picker_maker
qe[P'\]L {
H3#rFO"C* typedef picker < constant_t < T > > result;
W6^YFN } ;
o$q})! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Gov]^?^D- {
$ VTk0J-W typedef picker < T > result;
u;G-46 } ;
2QIx~Er Ci9]#)"c 下面总的结构就有了:
%n B}Hq ; 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。
hEhvA6f, 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。
<rI8O;\H picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
C.`!?CW 至此链式操作完美实现。
*N65B# r7FFZNs! ^!A@:}t> 七. 问题3
89Ch'D 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。
ioT+,li wG LSei-s template < typename T1, typename T2 >
CbW>yr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uz;zmK {
a8}!9kL return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K#;EjR4H }
AGGNJ4m :meq4!g{1 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:
#Y<QEGb( zBjbH= template < typename T1, typename T2 >
|V-)3#c struct result_2
H: rrY {
/LC!|-1E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O>,Rsj!e } ;
|C`.m| H^fErl 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?
E}lNb
这个差事就留给了holder自己。
A}W}H;8x v|IG
G'r _1ax6MwX template < int Order >
>NJ`*M class holder;
$s<bKju template <>
ana?;NvC class holder < 1 >
.azA1@V| {
WfH4*e public :
~y" ^t@!E template < typename T >
!SAR/sdXf struct result_1
P$i d? {
5Y#~+Im=[@ typedef T & result;
1kczlTF } ;
d>hLnz1O template < typename T1, typename T2 >
9jf2b struct result_2
<sor;;T {
snvixbN typedef T1 & result;
|PutTcjQ } ;
~JX+4~qT template < typename T >
cz;gz4d8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
I?X!v6 {
aX}:O return (T & )r;
glUf.:] }
eb=#{ template < typename T1, typename T2 >
X;QhK] Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wPQRm[O| {
q3e^vMK" return (T1 & )r1;
:\69N/uw` }
}0
b[/ZwQ } ;
J_N`D+m U}:e- template <>
Bs;.oK5!n@ class holder < 2 >
hZ~\Z
S7 {
!9g>/9h public :
j6#RV@ p` template < typename T >
LgJUMR8vUO struct result_1
%y[
t+)!E {
ByivV2qd{ typedef T & result;
56!/E5qgW } ;
IgNL1KRD template < typename T1, typename T2 >
dFzlcKFFD struct result_2
M&ec%<lM {
A[Pz&\@ typedef T2 & result;
w<jlE8u } ;
@Rs3i;"W template < typename T >
=x-@-\m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
50HRgoP5Y {
pa2cM%48 return (T & )r;
*,#T&M7D }
[*z`p;n2D template < typename T1, typename T2 >
o}6d[G> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VhX~sJ1%Gp {
o\-: return (T2 & )r2;
:FWo,fq?:{ }
Kn4x_9 } ;
c5AEn -Q a[A*9%a X%]m^[6 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> >。
We:b1sZR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-=VGXd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tY0C& u2 e> Q_&6L return l(i, j) = r(i, j);
b^C2<' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'G8.)eTA' [.LbX`K: return ( int & )i;
n81z0lnr return ( int & )j;
[O\[,E"K 最后执行i = j;
#7"*Pxb#A 可见,参数被正确的选择了。
65AG#O5R ofHe8a8 4t< mX rh$q] +5oK91o[y 八. 中期总结
AA~6r[*~ 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:
xZ(f_Oy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&C6Z{.3V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~ -zch=+u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
wC>Xu.Z: |z] --h $i.)1.x <ecif_a=m m
j@{hGP } 0x'm 九. 简化
!R"iV^?V 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
>Qold7
M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
yp\sJc` 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
V>:ubl8j0l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-Gn0TA2/C +-*/&|^等
uBqZ62{G 2. 返回引用。
VtzX I2.2 =,各种复合赋值等
4pC.mRu
0 3. 返回固定类型。
>Z&Y!w'A|u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*\T
]Z&E" 4. 原样返回。
FCPiU3 operator,
(|_N2R! 5. 返回解引用的类型。
fLR\@f operator*(单目)
tC4 7P[b 6. 返回地址。
a@}A;y'd operator&(单目)
%VmHw~xyF: 7. 下表访问返回类型。
0
V3`rK operator[]
e
QGhX( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t%Hy#z1W_ operator<<和operator>>
\SQ wIM N_eZz#); OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*g~\lFX,u 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GMJ</xG p7eRAQ\' template < typename Left >
e9@7GaL`"S struct value_return
8nQjD<- {
0VBbSn}Z< template < typename T >
jce^Xf struct result_1
v5`Q7ZZ {
^*A8 NdaB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ncCgc5uP } ;
A0`#n|(Ad! SxWK@)tP template < typename T1, typename T2 >
W*/0[|n* struct result_2
J8:f9a:|M {
wR*>9LjeG typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
b$k|D)_| } ;
^oT!%"\ } ;
C)8>_PY[M [6{o13mCWE r~U/t~V=D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Mz#<Vm4 +?[,{WtV 下面我们来剥离functor中的operator()
fBRU4q=^T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
B`i5lD q#!]5 return l(t) op r(t)
k7\
,No} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@$ggPrs return op l(t)
AHl1{*
[ return op l(t1, t2)
[d}AlG! return l(t) op
(M,IgSn9 return l(t1, t2) op
Vp~c$y+ return l(t)[r(t)]
oP 4z> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
">D7wX,.> WjVj@oC 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:
mf\eg`'4? 单目: return f(l(t), r(t));
GfMCHs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TqN4OkCm/ 双目: return f(l(t));
vk]vtjf&% return f(l(t1, t2));
G.[,P~yy. 下面就是f的实现,以operator/为例
i6y$P6s @ky<5r*JU( struct meta_divide
]H_|E {
TEY n^/n~ template < typename T1, typename T2 >
{'e%Hx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T_=iJ: Q {
? j8S.d~ return t1 / t2;
z6+D=< }
gV\{Qoj } ;
Yl#|+xYA5[ 1{pU:/_W 这个工作可以让宏来做:
#y:,owo3I m_pqU(sP #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
- IF3'VG template < typename T1, typename T2 > \
nnol)|C{5Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dqu+-43I| 以后可以直接用
yl'@p5n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(yB)rBh>n 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
xG|T_|? (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
J jp)%c#_ 'gQ0=6(\ K6s%=.Zi( 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
|>U:Pb( 0`D`
Je<t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
01^+HEbm class unary_op : public Rettype
2V6kCy@V {
eK)R=M@i Left l;
mIy|]e`SJ public :
b)1v:X4Bv= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^+'[:rE qVDf98 template < typename T >
zA
g.,dA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
].e4a;pt {
!/;/ X\d return FuncType::execute(l(t));
&?)?
w-$p }
>ukn< 4,)EG1 template < typename T1, typename T2 >
"ytPS~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QO&{Jx.^[ {
=]swhF+l- return FuncType::execute(l(t1, t2));
, A@uSfC( }
5zf bI } ;
4
[K"e{W3 'Jl |-RUd <jwQ&fm)/R 同样还可以申明一个binary_op
"7X[@xX@ {k"t`uo_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ah9P
C7[ class binary_op : public Rettype
uihU)]+@t/ {
7kDqgod^A Left l;
g;n6hXq4 Right r;
kQt#^pO) public :
><Awk~KR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3<%ci&B ^_rBEyz@ template < typename T >
Nm.G,6<J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yPXa {
c`E0sgp return FuncType::execute(l(t), r(t));
aB*'DDlx"r }
wdo(K.m 99G'`NO template < typename T1, typename T2 >
gL(_!mcwu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LjEG1$F> {
, R;k>'. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:Q-QY)hH }
=lOdg3#\a } ;
qe3d,! bK69Rb@\A k+5l
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
BV-(`#~:y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
s'4%ZE2Dr DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D<wz%* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
p-o8Ctc?V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V7}]39m(s 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
=73aME} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h%UM<TZ]" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
qe<xH#6 下面是修改过的unary_op
&)ED||r, E gD$A!6N8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\'9(zb vz9 class unary_op
uy'qIq {
Q*54!^l+_r Left l;
#i'wDvhol vKFEA7 public :
~LF1$Cai rf=oH
} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N eC]MW 9@^N*
E+ template < typename T >
;BmPP, struct result_1
\`oP\|Z {
Is[n7Q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{TVQ]G%'b } ;
Memb`3 \f-@L;8# template < typename T1, typename T2 >
<Eu/f`8 struct result_2
JH+uBZh6 {
m88(f2Ch typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pJo#7rxd6 } ;
[O@U@bD9 me
YSW template < typename T1, typename T2 >
U_C[9Z'P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O[j$n {
H.]p\UY9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
's\rQ-TV }
%%+@s h )% e template < typename T >
P/,ezVb= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FG5YZrONx {
oEJxey]B7 return OpClass::execute(lt(t));
O^DLp/vM }
=:=s sUk&NM%> } ;
=J0r,dR otmyI;v 7< f64}#E|w 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
4K0Fc^- 好啦,现在才真正完美了。
?W\KIp\Kn 现在在picker里面就可以这么添加了:
?`3G5at)9f Q6$^lRNOpk template < typename Right >
y3Ul}mVhA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
wJg&OQc9 {
,Yu2K` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PnJA'@x }
@g]>D 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。
7?]wAH89 *(o^w'5 TeHxqWx 4hWFgk <Q@{6 十. bind
?8ady%
.ls 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。
rI'kZ0& 先来分析一下一段例子
,veo/k<"r8 bW2Msv/H :a*F>S! int foo( int x, int y) { return x - y;}
LM*m>n* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:Tdl84 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,!bcm 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。
5|g#>sx>`q 我们来写个简单的。
hY/i)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:
!|-:"hE1h 对于函数对象类的版本:
g+QNIM> J:dNV<A^ template < typename Func >
b8h6fB:2 struct functor_trait
(AT)w/ {
kPYQcOK8 typedef typename Func::result_type result_type;
RY9Ur } ;
X<uH [ 对于无参数函数的版本:
@#::C@V] @5\/L6SRfL template < typename Ret >
fl71{jJ_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
,ik\MSS {
s@K #M typedef Ret result_type;
RJE<1!{ } ;
[(iJj3s! 对于单参数函数的版本:
Tl
S904' U(\ ^!S1 template < typename Ret, typename V1 >
l-q.VY2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/jN&VpDG {
zJTSg typedef Ret result_type;
Dw&_6\F@ } ;
G\Q0{4w8 对于双参数函数的版本:
Mo&Po9 kjRL|qx`a; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*W<|5<<u@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#IxCI)!I{[ {
$`txU5#vs typedef Ret result_type;
#4{9l
SbU } ;
+.|8W !h`1 等等。。。
lt|UehJF 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ePY69!pO5e ol@LLT_m template < typename Func >
TN.&FDqC9 struct func_return
N=;VS- {
N Bpf template < typename T >
iYz!:TxP struct result_1
ILT.yxV {
5uD'Kd$H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J-Wphc!m } ;
3ms{gZbw AjMx \'(C template < typename T1, typename T2 >
S*a_ struct result_2
q6zKyOE {
h9j/mUwV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oT[8Iu } ;
z/t+t_y } ;
ym6gj#2m QE~#eo wIK&EGQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[ FNA: X-J<gI(Y template < typename Func, typename aPicker >
Ng1uJa[k!d class binder_1
XkuZ2( {
yWZ%|K~$ Func fn;
qb$f ,E[ aPicker pk;
Cs8e("w public :
^
,yh384 \bumB<w(] template < typename T >
aDE)Nf} struct result_1
bId@V[9 {
,XmyC7y< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S`&YY89{& } ;
5:~BGK&{Y m'ykDK\B template < typename T1, typename T2 >
*m`KY)b=l struct result_2
Auf2JH~ {
jl~?I*Gr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^n8r mh_% } ;
NRZ>03w 3qBZzM
O* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@M ]7',2" yf7$m_$C' template < typename T >
oN
" /w~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d`&F {
,MdK "Qa> return fn(pk(t));
ET}Dh3A }
4^Ghn template < typename T1, typename T2 >
:s`\jJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}dO^q-t$3 {
ay,E!G&H return fn(pk(t1, t2));
s7}46\/U }
RNn5,W } ;
s6J`i&uu 8^%Nl `_2B isR|K9qf^ 一目了然不是么?
'{xPdN 最后实现bind
$E]WU?U 7iBN!"G0 h$~\to$C template < typename Func, typename aPicker >
?\NWKp picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#Jqa_$\. {
o `N /w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&o$Pwk\p/ }
cN\Fgbt {expx<+4F 2个以上参数的bind可以同理实现。
QSq0{ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
v\:P_J m'P,:S)= 十一. phoenix
{ |[n>k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
aZ{]t:] #0;ULZ99aH for_each(v.begin(), v.end(),
yxz"9PE/P (
f]Q`8nU do_
PhOtSml0 [
y,QJy=? cout << _1 << " , "
:gJ?3LwTf ]
I@<\DltPi .while_( -- _1),
Z&E!m cout << var( " \n " )
.#[== )
bI"_hvcFp );
\ tx4bV# 3/q)%Z^= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
).b,KSi 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
#N'W+M / operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1f zHmD 那么我们就照着这个思路来实现吧:
l4+Bs!i` t}]R0O.s qoXncdDHZ template < typename Cond, typename Actor >
HM(S}> class do_while
Gn8'h
TM {
n6Qsug$z Cond cd;
#[C=LGi Actor act;
_rU%DL? public :
')mR87 template < typename T >
K7CrRT3>6 struct result_1
n$O[yRMI[ {
C[xY 0<^B typedef int result_type;
,=@%XMS } ;
?|;q=p`t- vRQ7=N{3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
',Q|g^rF] y:R!E *.L' template < typename T >
86AZ)UP2D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7}2Aq {
B<" `<oG@| do
BrO" _ {
Dxlpo!
?# act(t);
gx',~ }
j aEUz5 while (cd(t));
@jxAU7! return 0 ;
hvO }
lEWF~L5=: } ;
muJR~4 88l\8k4r RMvq\J}w! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2`;&Uwt 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。
Z=&cBv4Fs 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。
f6r~Ycf,f 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。
$ rU"Krf67 下面就是产生这个functor的类:
Fb0r(vQ^ zG. \xmp 3\B28m template < typename Actor >
4ru-qF class do_while_actor
;qN;oSK {
cfP9b8JG Actor act;
e#t7 public :
!Enq2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3~o#1*-> (/a#1Pd& template < typename Cond >
%Y:"5fH picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0Kytg\p} } ;
lIUaGz| 2]}4)_&d<e s1GR!*z> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N a$eeM 最后,是那个do_
$"P[nNW3 DQ*T2*L .;$Ub[ class do_while_invoker
kR,ry:J- {
rd:WF(] public :
^kO+NH40 template < typename Actor >
+>}LT_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
``?79 MJ5 {
Nm7YH@x*o return do_while_actor < Actor > (act);
Z)^1~!w0 }
l{o,"P" } do_;
$~+(si2 a-bj! Rs 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Pb`Uxv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
NZoNsNu*C. 最后来说说怎么处理break和continue
6D&{+; 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。
/f}!G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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