一. 什么是Lambda
=F}e>D
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2=l!b/m 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,
oWUDTio#[ {m%X\s;ni XP-4=0 zd "ci<W_lx class filler
'Kj8X{BSFb {
S[ ,r.+ public :
C&'Y@GE5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{XNu4d9w( } ;
8Cr?0Z jTx,5s- [Pt5c6 L: 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:
V-w[\u ynN[N(m# 1xo<V5 prY9SQd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]X)EO49 ^$y_~z3o#7 BE}qwP^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
lA<IcW W$Bx?}x($ P( W8XC o;JBe"1 二. 战前分析
I
-obfyije 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。
jjm-%W@ 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
u[oYVpe)IG &7X0 ;< >:`Y]6z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q=9S?p
M /* --------------------------------------------- */
.0q %A1H vector < int *> vp( 10 );
y*6r&989 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:L FwJ /* --------------------------------------------- */
|C S[>0mV! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<u"#Jw/VP /* --------------------------------------------- */
yREO;m|o int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n6nwda /* --------------------------------------------- */
c"J(? 1O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%;PPu$8K9 /* --------------------------------------------- */
W3K"5E0ck for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YAZ=-@]`\ R#bg{| o=_4v^ <..%@]+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
f|FQd3o) 1._1, _2是什么?
_wf"E(c3D 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。
9bXU!l[ 2._1 = 1是在做什么?
}~-)31e'` 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。
\'"q6y 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。
-zz9k=q ][bz5aV _ #l b\ 三. 动工
);;UNO21+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z-H Kdv!d u6jJf@!ws (s{%XB:K s:cS 9A8 template < typename T >
0tB9X9 :, class assignment
Zk}e?Grc {
?#D@e5Wf T value;
Z#;ieI\ public :
$X~=M_W assignment( const T & v) : value(v) {}
=W ! m` template < typename T2 >
lLtC9: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^O\tN\g;c } ;
aM.l+DP foE2rV/Y :ykZ7X& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=OO_TPEZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kZGhE2np /IV:JVT x)vYc36H ,bmTBZV class holder
a$t [}D2 {
_I|wp<R public :
S_2I8G^A template < typename T >
e@^}y4
C assignment < T > operator = ( const T & t) const
uNhAfZ {
-3_kS/ return assignment < T > (t);
eB$v'9S8/ }
.FHOOw1r= } ;
",8h>eEWK #0Oqw=F V|? 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:
F<-Pbtw n7<<}wcV static holder _1;
"TjR]jnV( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/'VCJjzZ ocgbBE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~T4=Id 而不用手动写一个函数对象。
Z/x<U.B *bRH,u o~>p=5t {/0,lic 四. 问题分析
<O\z`aA'q 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。
FT(EH 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。
[V jd)% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vlj|[joXw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4?yc/F=kI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;- ]f4O8 ^2^ptQj 五. 问题1:一致性
B4|%E$1+ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
U;V. +onv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[sKdIw_ #{
Uk4 struct holder
Q}fAAZ&7h {
q}\\p //
GF/p|I D template < typename T >
UN>hJN;c T & operator ()( const T & r) const
zRE7 w: {
Z p__ return (T & )r;
acGmRP9g }
wH${q@z _ } ;
06Hn:IT18 3&?Tc|F+ 这样的话assignment也必须相应改动:
y:|7.f Bxa],inuZ template < typename Left, typename Right >
?4lAL class assignment
*10e)rzM {
SV\x2^Ea0 Left l;
s`
9zW, Right r;
*!s4#|h public :
z~VA#8> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-O_UpjR; template < typename T2 >
!w)Mm P Xb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"!Qhk3* } ;
mML^kgy\N U<6k!Y9ny 同时,holder的operator=也需要改动:
dl":?D4H 'g=yJ template < typename T >
RD_;us@&&* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-dvDAs{X {
QOF;j#H^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
M3t_!HP}! }
f`IgfJN "rKIXy 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。
!<YRocQY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
quKD\hL$ uRL3v01?H0 return l(rhs) = r;
AV2q* 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。
5r+0^UAO:J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y?5yzD: VUnEI oKM template < typename Tp >
e:,.-Kvzp` class constant_t
x1}q!)e {
q;>BltU const Tp t;
d#b{4zF" public :
q?^0
o\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q!H3JL template < typename T >
#/tdZ0 const Tp & operator ()( const T & r) const
fFd9D=EW. {
j qdI=!H return t;
?\O+#U%W }
y\S7oD(OR } ;
5~44R@` )Xh_q3= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5PPy+36<~ 下面就可以修改holder的operator=了
eY(usK KOmP-q=6 template < typename T >
,X$Avdc2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6Ss{+MF|v {
}agl:~C return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
g-:)}8d6 }
kK1qFe?] ~NcJLU!au 同时也要修改assignment的operator()
NuooA cdfll+ template < typename T2 >
xBZ9|2Y s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Fd\XDc[g 现在代码看起来就很一致了。
NF1D8uI GVfu_z? 六. 问题2:链式操作
- dOT/%Ux 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L$Leo6<3a 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。
]8_h9ziz 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。
z67=v9+7 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。
fhY[I0;}$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3H%HJS _5K_YhT template < typename T >
k,@J& struct result_1
={b
]
{
O\LW
8\M typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=k*0O_ } ;
&S3W/lQs |O)deiJRy 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:
"~(&5M\8` <bx9;1C>zd template < typename T >
<?zTnue struct ref
h/fCCfO, {
kr*c?^b typedef T & reference;
_ <;Q=?'* } ;
vaf9b}FL template < typename T >
YT5>pM-% struct ref < T &>
4'd{H
Rs {
#LN
I&5 typedef T & reference;
\i,cL)HM } ;
rq1kj 8%2 &V?q d{39 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ij#a 1 :Yt2] template < typename T >
!1RV[b.8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p\{+l;` {
X]yERaJ,i return l(t) = r(t);
87K)qsv8 }
ZmULy;{<) 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。
`Q&]dE= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&1p8#i bNROXiX 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
,OKM\N, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
yo*iv+l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/,Rca1W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
nFfCw%T? 最后的布局是:
}91mQ`3 Add
Qsntf.fT / \
P*PL6UQ Divide 5
f^)uK+:. / \
+2zuIW. _1 3
Ib2 @Wi 似乎一切都解决了?不。
KCk?)Qv 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。
S(J\<)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。
mei_aN7zW 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:
RGO:p]t| A&P1M6Of template < typename Right >
U R@BSK' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r}\h\ { Right & rt) const
Is@a,k {
&'7"i~pC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~+#--BhV }
?*'$(}r3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,8IAhQa XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
qP"JNswI_ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
4*vas]
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
be:phS4vz 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
-L9R&r#_e 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
8'lhp2#h 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
DLYZsWA, nr>{ uTa template < class Action >
@LKG\zYBu class picker : public Action
_g 4/% {
<8)s public :
F36ViN\b picker( const Action & act) : Action(act) {}
yb{Q, Dz // all the operator overloaded
I/Jp,~JT* } ;
r%l%yCH mY`]33??v Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
HqdJdWl#" 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
{(OIu]: e5ru:#P.p template < typename Right >
*>'2$me= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cHL]y0> {
sJb)HQ,7x return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
DAnb.0 }
[tqO}D jRG\C=&(x Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$W$# CTM 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。
ZB[(Tv1 T@|l@xm~L template < typename T > struct picker_maker
;:Z=%R$wJ {
^ L^F=q x typedef picker < constant_t < T > > result;
Ao":9r[V } ;
)M'UASB;8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~"0@u {
-2&i)S0R typedef picker < T > result;
mhk/>+hF } ;
3fxNV< _E6}XNS 下面总的结构就有了:
o}=. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ufCqvv>' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
u:k:C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Mjj}E
>& 至此链式操作完美实现。
`x}
Dk<HF 3}4p_}f/[4 zq;DIWPIoJ 七. 问题3
&G/|lv>j 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
u<]mv XocsSs template < typename T1, typename T2 >
f>r3$WKj ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rer|k<k;]G {
voV:H[RD9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-+}5ma }
&$c5~9p\B o-~~,n\ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
nMGrG |rFR8srPG template < typename T1, typename T2 >
-2\ZzK0tM struct result_2
/zG+] {
gcg>Gjp typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YZGS-+ } ;
2L2 VVO 1n'$Ji7 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?
#SQvXMT 这个差事就留给了holder自己。
{y-2 1TNz&=e tqf&N0*
template < int Order >
i-,D_ class holder;
d=XpO*v,[ template <>
dC`tN5 class holder < 1 >
_1sMY hI {
L)F1NuR public :
'j,oIqx template < typename T >
+2DE/wE]e+ struct result_1
BWUt{,?KU {
j1YH9T#|D typedef T & result;
a@#Q:O)4 } ;
]U,CKJF%/ template < typename T1, typename T2 >
x_==Ss struct result_2
)nwZ/&@ {
qL|
5-(P typedef T1 & result;
B6bOEPQ } ;
H`m:X,6} template < typename T >
oYz!O]j;a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tAqA^f*{ {
x(PKFn return (T & )r;
3ai (x1% }
QCOLC2I template < typename T1, typename T2 >
ja[OcR-tX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Vkr`17`G {
'{[!j6wt\ return (T1 & )r1;
y" ^yYO }
Di*]ab } ;
|gnAqkW0 u#`+[AC` template <>
ljPq2v ] class holder < 2 >
6&89~W{
{
3;*z3;#} public :
?7#7: template < typename T >
6b?`:$Cw3) struct result_1
<EMkD1e {
]9jZndgC typedef T & result;
__!m*!sd } ;
Y@Y`gF6F template < typename T1, typename T2 >
Ic'Q5kfM struct result_2
R]u
(l+` {
} ^"0T-ua typedef T2 & result;
P##Z[$IJ3 } ;
{odA[H template < typename T >
D?e"U_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&p5&=zV} {
|;P^clS3 return (T & )r;
{Eu'v$c! }
.o}%~g <d template < typename T1, typename T2 >
flG=9~qcGQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A 4j<\xL {
vMhYpt?7\ return (T2 & )r2;
bGN
5 4{f }
cw;co@!$ } ;
`<^*jB@P Z,WubX< P@gtdi(Q 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> >。
o/cr{>"N 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jYWw.g< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vM`7s[oAK 'M8aW!~ return l(i, j) = r(i, j);
1Bg_FPu 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
EKuSnlTXba _gW{gLYyJ return ( int & )i;
h4(JUio return ( int & )j;
p<KIF>rf| 最后执行i = j;
-`7$Qu2 可见,参数被正确的选择了。
zDDK rB%y6P B 3OP.12^ JrDHRIkgm 0|XKd24BN 八. 中期总结
+TN^NE 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
5 y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+tt9R_S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-U-P}6^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5ZK&fKeCF jl}$HEI5m} 3qi_]*dD b,@aqu sDC*J\X B
+Aj*\Y. 九. 简化
S~)w\(r 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。
m`6VKp{YD 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*C6 D3y 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:
oM,- VUr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8IGt4UF&? +-*/&|^等
bik*ZC?E 2. 返回引用。
7I}P*%(f =,各种复合赋值等
&yIGr`; 3. 返回固定类型。
!tNd\}@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zO~9zlik 4. 原样返回。
?j{C*|yHO operator,
j~`\XX{> 5. 返回解引用的类型。
WeMAe
w/d operator*(单目)
:243 H 6. 返回地址。
`rb>K operator&(单目)
0$HmY2
Men 7. 下表访问返回类型。
B4g8
~f operator[]
\9:wfLF8! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
GABQUmtH operator<<和operator>>
YF[f Z O1P=#l iYX 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。
>#(n"RCHf 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$t/rOo9cV S%mfs!E> template < typename Left >
nFM@@oA struct value_return
'#\1uXM1U? {
@ -:]P8 template < typename T >
^,8R,S\}$ struct result_1
T!2=*~A {
}#`:Qb \U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@jy41eIo } ;
OB-Q /?0 o[\HOe~; template < typename T1, typename T2 >
G64Fx*` struct result_2
kH948<fk3 {
@T-p2#& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1X1 NtS@ } ;
ZcE_f>KV } ;
,h]o> `#mK*Buem} &1|?BZv 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!Ng=Yk>3 Ms^dRe) 下面我们来剥离functor中的operator()
TbvtqM 0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
B4Y(?JTx Q \hY7Xq' return l(t) op r(t)
P9Q~r<7n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v-b0\_ return op l(t)
B%s7bS return op l(t1, t2)
]< l6s return l(t) op
&a0r%L()X return l(t1, t2) op
IM@tN L return l(t)[r(t)]
,:Z^$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b*kfWG-6t LNYKm~cN 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:
*/qtzt 单目: return f(l(t), r(t));
~uWOdm-"[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
A7_4.VH 双目: return f(l(t));
%r\n%$@_ return f(l(t1, t2));
=T?}Nt 下面就是f的实现,以operator/为例
-fI`3# b}^S.;vNj struct meta_divide
F9"w6;hh {
#N(= 3Cj template < typename T1, typename T2 >
uF|3/x= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LkruL_E> {
=ac_,]z return t1 / t2;
p9!"O }
f"[J"j8 } ;
7cP@jj tc;'oMUP 这个工作可以让宏来做:
pIV-kI:w a]17qMl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z
/KK)u(q template < typename T1, typename T2 > \
Ks^6.) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]B"'}%>ez 以后可以直接用
t.8 GT&p DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GG064zPq7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
mYN7kYR}<` (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
N[]Hc hd\gH^wk
:K`ESq!8u 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>WJf=F`_H ;h6v@)#GX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q\Q{sv_ class unary_op : public Rettype
_R'Fco {
/tV/85r Left l;
O<PO^pi public :
KH)D08 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Hgeg@RP
Q =L%DX#8 template < typename T >
=ph&sn$;L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nk=JBIsKv {
WARb"8Kg return FuncType::execute(l(t));
ZUz ^!d }
m }a|FS f.aSKQD template < typename T1, typename T2 >
XBd>tdEP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8h3=b[ {
[Vd[- return FuncType::execute(l(t1, t2));
$vHU$lZ/W }
U4m9e|/H;z } ;
lzw3= H &PkLp4mQ }kw/W#)J 同样还可以申明一个binary_op
A+y IG(?xf\C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/9o!*K class binary_op : public Rettype
jV.g}F+1m {
u` oq(?| Left l;
-.g|l\ Right r;
W_m"ySQs public :
Hzrtlet binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fLV"T_rk y=In?QN{6* template < typename T >
z0|&W&&D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k>t)g-,2 {
kYzC#.|1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
8ElKD{.BU8 }
pO8ePc@=D h~C.VJWl template < typename T1, typename T2 >
J_>w 3uY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-n'F v@U {
C3G)'\yL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hp{OL< 2M }
8q1wHZ } ;
Wrr cx( :4^\3~i1X P2nft2/eu? 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
Ed9Z9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}I@L}f5N DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)DYI
. 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。
"t^URp3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k`GA\&zt 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。。。
J9K3s_SN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Fg Lrb# 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)
_EF&A-kX|u 下面是修改过的unary_op
Oy 2+b1{ j5
g# M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+ >cBVx6 class unary_op
N}\[Gr {
q>w)"Dd Left l;
cBo{/Tn: }K8/-d6 public :
e"
]2=5g %cE2s` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^<LY4^ R\XKMF3mN3 template < typename T >
e^lWR] v struct result_1
]v#r4Ert {
c1%H4j4/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CRbdAqofV } ;
fX
jG5Tv w
'3#&k+ template < typename T1, typename T2 >
gKOOHUCb struct result_2
,;M4jc{ {
!"+'A)Nve typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LN_xq&. } ;
F@R1:M9* 3s"0SLS4 template < typename T1, typename T2 >
PvGDTYcKp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Jvun?J
m {
tDr#H!2
3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K-&V,MI }
JWA@+u*k `# sTmC) template < typename T >
F4Y@
B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%T7nO %p {
5s{ABJ\@V return OpClass::execute(lt(t));
0euuT@_$ }
)"+(butI& !?^b[
nC% } ;
2>*%q%81 e[Abp~@M1 D~o$GW% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
N41 R 好啦,现在才真正完美了。
<L&m4O#| 现在在picker里面就可以这么添加了:
y<b{Ji e ,RN:^5 p template < typename Right >
"QvmqI> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
QMEcQV> {
(|wz7AY2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7} jWBK }
!ZU2{ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
c$wsH25KH8 r[?1 h[Gg}N! b,KcBQ. *!^<m0 十. bind
X*,Kb(3 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。
=!m}xdTP 先来分析一下一段例子
c^`]`xiX %7O?JI[ uIU5.\"s int foo( int x, int y) { return x - y;}
ki>~H!zB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xnE|Umz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
HNL42\Kz! 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。
f{0F|w<gf 我们来写个简单的。
1,5E`J 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=_mNG>R) 对于函数对象类的版本:
@(C1_ GElvz'S~ template < typename Func >
UU8pz{/ struct functor_trait
U?.9D {
^fz+41lE\ typedef typename Func::result_type result_type;
L],f3< } ;
S(:l+JP 对于无参数函数的版本:
t20PP4FWM >[6{LAe~hp template < typename Ret >
?bw4~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
hVUP4 A {
`-3o+ID\ typedef Ret result_type;
-X+H2G } ;
wb Iq&>p 对于单参数函数的版本:
kF>o.uSV xooY'El*# template < typename Ret, typename V1 >
yUPIY:0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
jjM{] {
aTBR|US typedef Ret result_type;
,C {*s$ } ;
q64k7<C, 对于双参数函数的版本:
16SOIT /s];{m|>
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>&!RWH9*q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vy,&N^P {
$)H@|<K typedef Ret result_type;
dJ?XPo"Cm= } ;
y<C<_2 等等。。。
cQ:"-!ff 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<W]g2>9o9 ];%0qb template < typename Func >
Tlj:%yK2 struct func_return
fm~kM
J {
7RDDdF E! template < typename T >
eiJ2NwR\w struct result_1
wM_c48|d {
N8`?t5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z0De!?ALV\ } ;
2DD:~Tbi 7 h y&-< template < typename T1, typename T2 >
rxO2QQ%V struct result_2
_Jv
9F8v {
&Z?ut*%S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6oSQQhge } ;
h d~$WV0# } ;
m5G \}8| 2&Nb $BmmNn# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-*2Mf Mh &_5tqh template < typename Func, typename aPicker >
-CH`> class binder_1
n41@iK2l {
wW?,;B'74 Func fn;
XBQ\_2> aPicker pk;
#"fJa:IYG7 public :
ob_I]~^I?| /=uMk]h template < typename T >
Vx_rc%' struct result_1
f.GETw {
a{Esw` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;IK[Y{W/ } ;
Jx#k,Z4 0ult7s} template < typename T1, typename T2 >
/J)l /oI struct result_2
Jw~( G9G {
``ekR6[ 8c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*Ywpz^2?: } ;
T!W~n
ZC sS
TPMh binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
aAu>Tn86D. -yDs<
Xl template < typename T >
r3rxC& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yk2 !8 {
97!>%d[0 return fn(pk(t));
U}Hwto`R }
x ]5@>5 template < typename T1, typename T2 >
]\RRqLDzkg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FZiW|G {
A|}l)!% return fn(pk(t1, t2));
'2zL.:~ }
x( mE<UQN } ;
*]J dHO 7t9c7HLuj/ gqib:q;r 一目了然不是么?
W\f9jfD 最后实现bind
avp;*G} dMx4ykrR 4;`Bj:. template < typename Func, typename aPicker >
j\RpO'+} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Pag63njg? {
a'\By?V]
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
')S;[= v }
vFrt|JC_{ acd:r%y 2个以上参数的bind可以同理实现。
1r r@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
mmw^{MK! Q
'(ihUq*k 十一. phoenix
+&KQ28r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*s}|Hy o
A*G for_each(v.begin(), v.end(),
g=}v>[k E (
J` {6l do_
[=*E+Oc [
Bqws!RM'&@ cout << _1 << " , "
rg(lCL&:S ]
Uh.Zi3X6}6 .while_( -- _1),
!k$}Kj)I cout << var( " \n " )
vtJV"h?e"3 )
N12:{U );
bt+,0\Vg5 _nT{g 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:
3-40'$lE 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+w|9x.&W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
V's:>; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
XC15 K@K VVWM9x q&'Lbxc>c template < typename Cond, typename Actor >
/.5;in class do_while
k6IG+:s {
V[pvJ( Cond cd;
A CNfS9M_w Actor act;
2=PBxDs; public :
ghk5rl$ template < typename T >
RK9>dkW struct result_1
O}Ui`eWU {
[_y@M
] typedef int result_type;
]6tkEyuq } ;
tqOi
x/ Ccfwax+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~!%0Z9>ap iZ[tHw|| template < typename T >
Q"a2.9Eo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UkR3}{i {
guN4-gGDr< do
9CUimZ {
#:3r4J%+~ act(t);
%IpSK 0<Sp }
<2 while (cd(t));
?BCy J return 0 ;
MBk"KF }
#`GbHxd } ;
}wt%1v-10U >e5zrgV o}8{Bh^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
r
-f 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。
0rMqWP 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。
.")b?#K 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。
PB~_I= 下面就是产生这个functor的类:
&yH#s
8^8 nR5bs;gk" ]>:^d%n,} template < typename Actor >
;np_%?is class do_while_actor
L9IGK< {
[j6~}zu@ Actor act;
||TtNH public :
[h}K$q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vW.%[] {ctwo X[; template < typename Cond >
.+#Lx;}) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
F 1|zXg) } ;
Ph7pd KS!yT_O ui.'^F< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;?9A(q_Z 最后,是那个do_
7#4%\f+'t "!&B4 0*(K DDv class do_while_invoker
@vH2Vydu {
#0MK(Ut/ public :
`6 Y33bQ template < typename Actor >
xcSR{IZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>7-y#SkXdo {
SR*Gqx return do_while_actor < Actor > (act);
QJ4AL3
^6 }
HY;oy( } do_;
6c\DJD :zL 393( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hjY0w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x72G^`Wv 最后来说说怎么处理break和continue
?M&4pO&Y 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。
nlfPg-78B+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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