一. 什么是Lambda
7OB%A& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
bf& }8I$ 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,
l B1# Lp_$?MCD. EQ4#fAM) gfi
AK% class filler
c\At0.QCA {
$tI]rU public :
_`H.h6h void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/QQ8.8=5 } ;
U4Z[!s$ n5|l|#c$N m9Ax\lf 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
>*I N ^$!987" (ab{F5 l71gf.4g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$[g_=Z g?B3!,!9 3{KR
{B#L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qz 9tr bp#:UUO%S P.djd$# 98fu>>*G{ 二. 战前分析
6xoq;=o 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。
~4\,&HH 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
Z?oG*G: 9Y/L?km_( K%MW6y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P-CB;\ /* --------------------------------------------- */
V }>n vector < int *> vp( 10 );
'CXRG$D transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
UNDi_6Dy /* --------------------------------------------- */
9XX>A* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Gih[i\%Q /* --------------------------------------------- */
+Ng0WS_0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3NIUW!gr /* --------------------------------------------- */
,`32!i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,Ol ( piR /* --------------------------------------------- */
`Gd$:qV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o%[U Q$ri=uB;+ ;;Ds )4R:)-"f 看了之后,我们可以思考一些问题:
A5fwAB 1._1, _2是什么?
T@[! A); 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
y{d^?(- 2._1 = 1是在做什么?
Z{R[Wx 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
S[,8TErz Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
GKiukX$' cCY/gEv :jEPu3E: 三. 动工
8i}<
k$S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%zeATM[` PUdM[-zjh -x`G2i }LP!)|E template < typename T >
ZH ,4oF class assignment
@kFu*" {
}-@4vl
x$ T value;
,xI%A,
(,; public :
_:`!DIz~9} assignment( const T & v) : value(v) {}
{/<6v. v template < typename T2 >
T]T;$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O
5Nb } ;
Pw0Ci vuQ%dDxI SC &~s$P; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
BxK^?b[E8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,`A?!.K$ B>y9fI $ (=~r`O+1 ,TJD$^ class holder
zTbVp8\pI {
M$Zo.Bl$( public :
.lgPFr6X template < typename T >
TXXy\$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
8ho[I] {
efP&xk return assignment < T > (t);
3q:n'PC)C }
evA/+F,& } ;
Ez~'^s@ 7Q w|! dsx]/49< 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
WKz>
!E% '_k+WH& static holder _1;
=qy=-j] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?E%ELs_Dl ENF"c$R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^ci3F<?Q= 而不用手动写一个函数对象。
.`<@m]m- hN2:d1f0 2Qp Hvsl_ %1 vsN-O}8 四. 问题分析
ps
.]N
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。
-x8nQ%X 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。
#GDe08rOw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|tR
OL9b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mkh"Kb*{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
C98]9 iy.2A!f^. 五. 问题1:一致性
$N:Vo(* 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
;$Y4xM`=m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
I):!`R., ~_s?k3cd struct holder
~8"8w(CG*I {
P&m\1W( //
bl_H4 template < typename T >
#P]#9Ty: T & operator ()( const T & r) const
?pgG,=? {
aLJ(?8M@ return (T & )r;
A;\7|'4 }
%AOja+ } ;
|#1(Z-} B+^(ktZp@ 这样的话assignment也必须相应改动:
&E xYXI H$G0`LP0/a template < typename Left, typename Right >
yaq'Lt` class assignment
[,2|Flf
e {
upj]6f"( Left l;
f2,jh}4 Right r;
3~nnCR[R public :
h?bb/T+' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6s0_#wZC template < typename T2 >
s'kDk2r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~T) Q$ } ;
\:'%9 x Q{B}ef 同时,holder的operator=也需要改动:
@as"JAN r}uz7}z %" template < typename T >
JK.ZdY% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wdUBg*X8 {
-V: "l return assignment < holder, T > ( * this , t);
E;<l(.Ar }
*N{emwIq 35tu>^_#V 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。
+la2n(CAK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{uGP&cS~( _/wV;h~R return l(rhs) = r;
4lBU#V7 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。
%/9
EORdeH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ID#I`}h.k J!:SPQ template < typename Tp >
L[=a/|)TBV class constant_t
#!)n
{h+ {
-eX5z const Tp t;
-WYAN:s public :
26xXl|I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UKM2AZ0lb template < typename T >
d>{nQF;c const Tp & operator ()( const T & r) const
n> ^[T[.S {
WJ_IuX51' return t;
?(R]9.5S }
-%L6#4m4o } ;
-&<Whhs.@ 92^w8Z. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g55`A`5%C 下面就可以修改holder的operator=了
WD1G&5XP "_`F\DGAZu template < typename T >
R9B&dvG assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
% rxO_ {
?:w1je7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4Z/f@ZD }
_)\c&.p]f d9q(xZ5 同时也要修改assignment的operator()
gCxAG .-<k>9S7_ template < typename T2 >
*V+j%^91} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
aXL{TD:] 现在代码看起来就很一致了。
x:QgjK yV"ZRrjO'Z 六. 问题2:链式操作
gH G 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nB!&Zq 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。
%?m$`9yU 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ca>Z7qT! 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Z.M,NR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9k 6r_G" 0C>%LJ8r template < typename T >
`(3/$% struct result_1
I6Ce_|n
?k {
e/^=U7:io typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-e8}Pm
" } ;
ak;*W l\s U 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:
46 PoM ;v$4$D]L template < typename T >
Yboiwy,n struct ref
|<GDUwC_; {
=J ym%m typedef T & reference;
OD5m9XS } ;
DS)RX.k_# template < typename T >
lhkwWbB struct ref < T &>
%%4t~XC# {
TsGE cxIg typedef T & reference;
y>aZXa } ;
IEzaK M6}3wM*4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>>5NX"{ =|YxDas template < typename T >
8:/e
GM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9F*+YG! {
QI3Nc8t_2 return l(t) = r(t);
('hEr~& }
xa
pq*oj 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。
f4PIoZ e 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2^l[(N lHhUC16> 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
r}jGUe}d _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Yx>"bv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nTz6LVF +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,Y>Bex_v 最后的布局是:
uECsh2Uin Add
b%S62(qP / \
%,k][V Divide 5
E,f>1meN= / \
\
5,MyB2/` _1 3
Y14W?|KOB 似乎一切都解决了?不。
6%VV,$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。
:"!9_p(,, 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。
d:i;z9b@to 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:
f0BdXsV#g b/Xbs0q template < typename Right >
$VxA0
=ad assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^tCd L@$AS Right & rt) const
Z%x\~)~ {
?2g`8["> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V.{H9n]IO }
m]cHF.:5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
oI#a_/w 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。
q=9`06 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。
Bdu&V*0g 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。
>~Qr 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。
H
Tz 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{n:J3_X^d 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:
E]6z8juO6 nM0[P6p template < class Action >
jr`Es s class picker : public Action
kWrp1` {
hsw9(D>jp public :
Q"7Gy< picker( const Action & act) : Action(act) {}
(k|_J42[ // all the operator overloaded
zH*KYB } ;
L*x[?x;)@ nQ/E5y
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。
EMc;^ d 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:
A|@_}h"WG <3j"&i]Tm* template < typename Right >
hnznp1[#@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:hI@AA>g {
Dxk+P!!K return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Zx d~c]n }
V._(q^ {N#KkYH{" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=?-ye!w 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。
Hp(D);0+) |qoKO:B4-[ template < typename T > struct picker_maker
SM^-Z|d? {
yA3wtm/? typedef picker < constant_t < T > > result;
Tdc3_<1 } ;
_Um d template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
XJIv1s\g {
`w.AQ?p@ typedef picker < T > result;
@l0|*lo% } ;
3<=G?of x+G0J8cW 下面总的结构就有了:
EutP\K_Y 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。
9Mgq1Z 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。
-uH#VP{0M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8+Bu+|c%f 至此链式操作完美实现。
@+WQ ^ aIXdV2QS U-^[lWn[@4 七. 问题3
)aX2jSp 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。
8#&q$kE Zx$ol;Yd template < typename T1, typename T2 >
l)-Mq@V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]1gx#y 2 {
.{S8f#p9T return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P%MfCpyj }
I_q~*/<h z7-k`(l4 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:
BQ jK8c< v0 Ir#B,[H template < typename T1, typename T2 >
J/6`oh?,Q struct result_2
ayBRWT0 {
zT ZVehEe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
nPUqMn' } ;
5#E |R OD=!&LM 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`>og^7g 这个差事就留给了holder自己。
qSx(X!YS [/_+>M .O0O-VD+a template < int Order >
vOgC>_x7 class holder;
.4l/_4,s_ template <>
9,]5v+ class holder < 1 >
X#w%>al {
,pBh`av public :
tMj1~
R template < typename T >
Q# ?wXX47 struct result_1
QjPj[c {
ggb|Ew typedef T & result;
drq hQ } ;
~}DQT>7$ template < typename T1, typename T2 >
,1/}^f6 struct result_2
@InZ<AW>| {
rx :z#"?I typedef T1 & result;
8p1ziz`4>$ } ;
l|V;Ys5f template < typename T >
W@\ (nfD2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OJb*VtZz5R {
23DJV);g8 return (T & )r;
5f:DN\ ] }
K^t?gt@k} template < typename T1, typename T2 >
pe&UQ C^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VK3it3FI>3 {
Wd(86idnc return (T1 & )r1;
as"N=\N }
)$x_!=@1 } ;
#:ns64| s4T}Bsr template <>
_U)%kY8 class holder < 2 >
uM(UO,X {
Cpx+qQt0 public :
xU9@$am template < typename T >
1QJBb \ struct result_1
,,=apyr#& {
V7t!?xOL typedef T & result;
bb=uF1 } ;
/2NSZO template < typename T1, typename T2 >
~y0R'oi struct result_2
CL7Nr@ {
/owO@~G typedef T2 & result;
?n'OF pd } ;
kB\kpW template < typename T >
vH?9\3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2RppP?M! {
keqcV23k return (T & )r;
qs=tJ^<<o }
XrN- 2HTV template < typename T1, typename T2 >
fUcLfnr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@C.GKeM* {
+2T!z= return (T2 & )r2;
N?23 m`3 }
>xd<YwXZ } ;
E20 :uZ7\ RIhOR8)
E8-53"m 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> >。
LD55n%|0`H 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F=&;Y@t 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
XT||M)# `Q9+k< return l(i, j) = r(i, j);
)mkS5j`5\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wq72%e H=.K return ( int & )i;
=,Ttw> return ( int & )j;
W(@>?$& 最后执行i = j;
N8+P 可见,参数被正确的选择了。
eoJ]4-WFq %D^bahf AMk~dzNt /PC` 0/b J E)J<9gf 八. 中期总结
7c::Qf[| 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
k|#Zy, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}[,3yfiX 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
B| Q6! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
){tPP$-i= 2X_ >vIlEm k!13=Gh v*L
'{3f lO&cCV; ylkqhs& 九. 简化
#>q[oie1e 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。
l;5`0N?QO 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"/y|VTV" 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'pim 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>a9l>9fyY +-*/&|^等
#PH#2/[ 2. 返回引用。
tDU}rI8? =,各种复合赋值等
;KS`,<^- 3. 返回固定类型。
1(pjVz& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hfh.eL 4. 原样返回。
L?.7\a@ operator,
m >hovikY* 5. 返回解引用的类型。
#Gp
M22d'( operator*(单目)
J=P;W2L 6. 返回地址。
u#VweXyU operator&(单目)
Mz}i[|U\ 7. 下表访问返回类型。
/Tcb\:`9 operator[]
q]+)c2M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]
?9t - operator<<和operator>>
%/md"S &%}6q]e 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。
@e={Wy+Vm( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R
^^1/% z0;9SZ9 template < typename Left >
W60Q3 struct value_return
*G9
[j$ {
/evaTQPz template < typename T >
x57'Cg \ struct result_1
Q~h6J* {
<]c#)xg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tnNZ`]qY } ;
W'd/dKUx 6s&qZ+v- template < typename T1, typename T2 >
o6:45 struct result_2
:;<\5Oy
^ {
GP Ix@k typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^xmZ|f- } ;
L[1d&d!p } ;
fls#LcI9>6 b%<16 4i &1oaZY w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4 ;^g MI9 F"Uh/EO< 下面我们来剥离functor中的operator()
2h5tBEOX.s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0&f\7z P~o@9RV- return l(t) op r(t)
H
kSL5@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ko]QCLL return op l(t)
>@z d\}@W return op l(t1, t2)
i+U@\:= return l(t) op
6xyY+ return l(t1, t2) op
|x*{fXdMhr return l(t)[r(t)]
dG"K/| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3.B4(9:>, qjJ{+Rz2 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:
i1tVdbC] 单目: return f(l(t), r(t));
7N!tp,? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
T4Xtuu1 双目: return f(l(t));
}7-7t{G return f(l(t1, t2));
QCVsVG!sN 下面就是f的实现,以operator/为例
-*rHB&e zoJ_=- *s struct meta_divide
U.HoFf+HN {
{qJHL;mP:8 template < typename T1, typename T2 >
j
l}!T[5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B:B8"ODV {
qPL^zM+ return t1 / t2;
(s5< }
<Z2(qZ^Z } ;
s*aH`M7^0
f37ji 这个工作可以让宏来做:
)!'Fa_$ e V h
Z=,m #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
J'I1,5( template < typename T1, typename T2 > \
oNiToFbQu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TP{>O%b 以后可以直接用
:D<:N*9i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x:!C(Ep) 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
}pbBo2 (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。。。)
1M7\:te* c1pq]mz|z 9`)w@-~~ 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
%'RI3gy N$N;Sw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Wv6z%r< class unary_op : public Rettype
'LJ %.DJ {
8#X?k/mzU Left l;
Q3Ny5 G> public :
L4\SBO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H.jLGe> 4RK.Il*d template < typename T >
u@GRN`yn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^U-vD[O8 {
dH
^b)G4 return FuncType::execute(l(t));
ZcUh[5:| }
C ffTv Qh)|FQ[s$r template < typename T1, typename T2 >
&(5^vw<0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D=i0e8D!+ {
[_g#x(= return FuncType::execute(l(t1, t2));
",MK'\E }
()+jrrK } ;
K$Mx}m7l
H B::0l< ;']vY 同样还可以申明一个binary_op
(hhdbf 4f@havFIJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}vXA`)Ns class binary_op : public Rettype
0Zc*YdH {
?=/}Ft Left l;
A^T~@AO Right r;
5~`|)~FA public :
]>VJ--fH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q9Y9{T NDs]}5# template < typename T >
J[<D/WIH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eHF(,JI {
s8f3i\1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
^Ff~j&L@{ }
Ux%\Y.PPI ~xlMHf template < typename T1, typename T2 >
"6I-]:K-
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ov~S2?E8 {
}\PE { return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
eB(S+p? }
'b=eC
} ;
c{]r{FAx9o j{7ilo(i ~n8*@9[ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
dCoi>PO 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3zA8pI w DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{.' ,%) 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
!SO$k%b}! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/QV. U.>G 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。。。
7(|3 OR+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ads<-.R 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)
LAK-!!0X 下面是修改过的unary_op
<QkN}+B= %/6e"o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vs'L1$L'c class unary_op
Q[ 9rA {
DiYJlD& Left l;
_Pfx_+ >DL-Q\U public :
[o[v"e\w r0?hX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{-v\&w '^-4{Y^2E template < typename T >
SqA+u/"j2 struct result_1
@8Q+=abz {
GmmT'3Q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+,F=
- } ;
cO=UswIkwO gGiV1jN_ template < typename T1, typename T2 >
}eDX8b8emA struct result_2
Ng_rb KXC# {
Q,,fDBN typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RESGI}u } ;
21/a3Mlx# "- j@GCme template < typename T1, typename T2 >
tEWj}rX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-B3wRAEt {
/nMqEHCyg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l=-dK_I? }
<rwOI.W
l$ WEV{C(u<k! template < typename T >
C1Pt3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rD(ep~^M {
|Qt`p@W return OpClass::execute(lt(t));
1TxhE XB }
++{+
#s6 [>Kxm } ;
#;*ai\6>vD RY/ Z~] Ppb2"I k 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
A$"$`)P! 好啦,现在才真正完美了。
: .w'gU_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
5W]N]^v CIik@O* template < typename Right >
yA>p[F picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<T_Nlar^^ {
?xTeio44 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
wgR@M[]o; }
HG3>RcB 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。
DwrCysIK dBq,O%$oq 8^"|-~#< /h.3<HI."* x#gmliF 十. bind
l<K.!z<-:8 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。
?>\]%$5o 先来分析一下一段例子
']6#7NU W%XS0k}x G-i_s6Wu int foo( int x, int y) { return x - y;}
FivaCNA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ZE(RvPW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{)[g 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。
yExyx?j. 我们来写个简单的。
.-26 N6S 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Vq7
kA " 对于函数对象类的版本:
+p}Xmn z`:^e1vG
template < typename Func >
%Kfa|&'zV struct functor_trait
?'#;Y"RT {
*U^I`j[u typedef typename Func::result_type result_type;
! tPK"k } ;
zr9Pm6Rl 对于无参数函数的版本:
!skWe~/ ^t%M template < typename Ret >
n *0F struct functor_trait < Ret ( * )() >
tJ_@AcF {
.MPOUo/e typedef Ret result_type;
td$6:) } ;
K:50?r_-6 对于单参数函数的版本:
yWk:u 5 8A]q!To template < typename Ret, typename V1 >
3:Egqw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
daJ-H {
;RZa<2 typedef Ret result_type;
7IW7'klkvD } ;
I}0- 对于双参数函数的版本:
^O:RS
g9 oqo8{hrdHk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=|zLr" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pnb$lpxt {
62'0 )Cy^ typedef Ret result_type;
u}0t`w: } ;
uHh2>Px 等等。。。
}(O
kl1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>'g60 R[ #!j&L6 template < typename Func >
>(Ddw N9l struct func_return
EqwA8?M {
yG_.|%e template < typename T >
6UP3Ij struct result_1
{lw
ec"{ {
~%q e, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L7="! I } ;
yE/I)GOQjs }E_zW.{! template < typename T1, typename T2 >
~t$VzL1 struct result_2
}z@hx@N/ {
$S=OmdgR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+eat,3Ji } ;
du TSU9 } ;
1O{67Pf @g?z>n
n VJPP HJ[- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'a9.JS[pj 8;bOw template < typename Func, typename aPicker >
]vG)lY.= class binder_1
N* QI>kzU {
\8H"lcj: Func fn;
+<#-52br\ aPicker pk;
#-8/|_* public :
<]J5AdJ WocFID:b template < typename T >
q\G@Nn^ struct result_1
.4-S|]/d, {
zj}efv<e typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!h;VdCCi# } ;
i;7jJ(#V (yVI<Os{a template < typename T1, typename T2 >
&'j77tqOk struct result_2
[ ff.R {
4+Kc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pgarGaeq } ;
fz\Az- 6y5~Kh6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3H2'HO W@LR!EW) template < typename T >
ny0`~bl{p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G{9y`; {
[&&4lKC}u return fn(pk(t));
Xb {y*', }
[VHt#JuN, template < typename T1, typename T2 >
+yk>jx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/6fs h7 \ {
4D5)<3N=d' return fn(pk(t1, t2));
Smo'&x }
K> U&jH } ;
]](hwj iW)Ou?aS "=)`*"rr 一目了然不是么?
Z(cgI5Pu
最后实现bind
|b'AWI81D >ZT3gp?E A.Njn(z?Lz template < typename Func, typename aPicker >
0n%`Xb0q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#=2~MXa@z7 {
)Lq FZ~B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
TqC"lO>:Q }
x1Uj4*Au +|N"i~f>j 2个以上参数的bind可以同理实现。
k 'o?/ 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。
QGa"HG5NF bZ=d!)%P-{ 十一. phoenix
lEJTd3dMi Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;C3]( !Wk "a7 for_each(v.begin(), v.end(),
6 [IiJhVL (
6N^FJCs do_
(,k=mF [
o{/D:B cout << _1 << " , "
L))(g][; ]
L3S,*LnA .while_( -- _1),
N6eY-`4y cout << var( " \n " )
%~@}wHMB )
>:.Bn 8- );
FRr<K^M F C"dQ 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:
u+N[Cgh 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
N9hBGa$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
16AYB17 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3>Yec6Hs 3;&N3:,X :jA~zHO template < typename Cond, typename Actor >
+%0+ class do_while
Gg/K {
F2#^5s( Cond cd;
*v6'I-# Actor act;
Gg_i:4F public :
AV?*r-vWL. template < typename T >
z7 }@8F struct result_1
9G&l{7 = {
>-Jutr<I"~ typedef int result_type;
=6ojkTk } ;
S%'t
)tt, Y?Xs
Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B>Mk "WjQ +<I>]J2 template < typename T >
{'JoVJKv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#=h~Lr'UH {
0^4Tem@ do
"gYn$4|R7* {
S?&ntUah act(t);
i0hF9M }
wPOQy~: while (cd(t));
`uY77co6 return 0 ;
/K1YDq<= }
b:oB $E } ;
)jvYJ9s {qK>A?9 y<MXd,eE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
M,zUg_ @ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.,I^) 8c 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
|-bAzt 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;V@o 2a 下面就是产生这个functor的类:
f/aSqhAW w!7Hl9BW +9M#-:qB template < typename Actor >
+TL5yuA class do_while_actor
M"W-|t)~ {
NvY%sx, Actor act;
MqRpG5 . public :
fnl~0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[WW3'= e^ I'm.+(1m, template < typename Cond >
edD1 9A picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gm'8,ZL } ;
7Rwn{]r ]y:2OP ?U$H`[VF} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Bu$Z+o 最后,是那个do_
DAa??/,x7 ,t2M ur >|IUjv2L class do_while_invoker
nB>C3e {
L;6L@D6 public :
Xy0*1$IS] template < typename Actor >
CEzwI _ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4Qwv:4La {
ai 0am return do_while_actor < Actor > (act);
ky R=U`OW }
6ZKSet8 } do_;
;d5d$Np@m& "h58I)O 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!X5n'1& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,X^I]] 最后来说说怎么处理break和continue
TuR.'kE@ 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。
NFsj
~6F# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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