一. 什么是Lambda
5X]f}6kT 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
vHPsHy7y 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,
=7~;*Ts q8e] {sT'! sFgsEKs PP_ar{|7 class filler
`v/p4/ {
eVbT<9k public :
rXGaav9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!Xq5r8] } ;
f.v JJa #N97 RM25]hx 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:
-7I%^u
#V[Os!ns [A;0IjKam T+5H2]yy) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!i{5mc\ QT"o"B IJZx$8&A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
W>u$x=<T [XA:pj;rg' 8feLhWg'P ]e?L,1- 二. 战前分析
8tT/w5 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。
91FVe 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
$cO-+Mr-~ }%,LV]rGEZ 5*y6{7FLp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ee$F]NA /* --------------------------------------------- */
wr6(C: vector < int *> vp( 10 );
GRgpy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:-+j,G9t /* --------------------------------------------- */
T'14OU2N{Y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'^:q|h /* --------------------------------------------- */
e=",58 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
TI^X gl~ /* --------------------------------------------- */
n*eqM2L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cN:ek|r /* --------------------------------------------- */
1z8fhE iiE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*nY$YwHB vPu{xy *,XT;h$'> B,{Q[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
,Mu"r!MK 1._1, _2是什么?
<d3a 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。
idZ]d6 2._1 = 1是在做什么?
+tv"j;z 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
e[.JS6 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。
%Q5
|RLD S\A9r!2 $w! v 三. 动工
IU rGJ#}O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
fSm|anuKZe U 0dhr; l e>_Il']Mb ;#dzw!+Y template < typename T >
/h K/t; class assignment
2PVQSwW: {
}H9V$~}@- T value;
!MD uj public :
4]ETF+ assignment( const T & v) : value(v) {}
qa/VSk!{ template < typename T2 >
d>`s+B9K0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@t,Y<)U } ;
YR0.m%U, Vg1MA :.F;LF& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_!E/em 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d2<+Pp - f%J_` aumM\rY ~5wT|d class holder
Q~$hx{foN {
sKGR28e public :
e4Jx%v?_P template < typename T >
OC_i, assignment < T > operator = ( const T & t) const
0D^c4[Y'l {
q
`^5< return assignment < T > (t);
vo]$[Cp|4 }
eih~ SBSH } ;
iKe68kx A$XmO}+ rn%q*_3-o 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:
,~qjL|9 _D~FwF&A static holder _1;
7&
G#&d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g.eMGwonTJ OE_A$8L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ev%}\^Vl[ 而不用手动写一个函数对象。
8z'_dfP=5 ?
EXYLG hYU4%"X w]Z:Y` 四. 问题分析
gqQ"'SRw 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。
" 2J2za 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。
ZH8Oidj` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
" )/febBS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h(3ko
An 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8d*W7>rq ,lr\XhO 五. 问题1:一致性
+C){&/=# 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?|
3eJ"7sftW 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!O*uQB $jgEB+ struct holder
a) 5;Od {
t{RdqAF //
D0a3%LBS/2 template < typename T >
rk .tLk T & operator ()( const T & r) const
':LV"c4t {
+LeM[XX return (T & )r;
;Zow C#j }
"`8~qZ7k } ;
0z:BSdno $3Srr* 这样的话assignment也必须相应改动:
|}^BF%8V: PcK;L( template < typename Left, typename Right >
<\C/; class assignment
B gB]M3Il {
}Gg:y? Left l;
E{B=%ZNnm Right r;
L>Soj|WUy( public :
+1Ua`3dWN_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dE0p>4F template < typename T2 >
[W{WfJ-HwG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_k2*2db } ;
/agX! E4s mhZ60 RW 同时,holder的operator=也需要改动:
+9d]([Lx An0Zg'o!G template < typename T >
[$[1|r
*Q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:^oF0,-qZ {
F1aI4H<(T return assignment < holder, T > ( * this , t);
2N$yn }
DEcsFC/SK [h^>Iq
(Z 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)r^)e4UI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BQTibd i1E~ F return l(rhs) = r;
q" aUA_}\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
drc]"6 k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/:],bNb /degBL+ template < typename Tp >
8Q2qroT class constant_t
5o&noRIIr {
jx7b$x] const Tp t;
8vL2<VT; public :
>|S&@< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
d|RqS`h
] template < typename T >
2GRdfX const Tp & operator ()( const T & r) const
{+V]saYP {
|)pRkn8x return t;
&+v!mw > }
WK<:(vu. } ;
wVms"U. l9eCsVQ~V 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
iE;D_m.>`O 下面就可以修改holder的operator=了
jLZ^EM- -~'{WSJ template < typename T >
s.p4+KJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nGqD{!i< {
i:coNK)4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-J<{NF }
\(db1zmS~ f=L&>X 同时也要修改assignment的operator()
hN3*]s;/6z % >\v6ea template < typename T2 >
nbECEQ:|B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m@Vz42g~+ 现在代码看起来就很一致了。
Zr%,F[j? d}Y\;'2, 六. 问题2:链式操作
ip`oL_c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ac2,A> 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。
p!OCF]r 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。
$k,wA8OZ- 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。
eq!>~: # 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B,_/'DneQK 7%Q?BH7{ template < typename T >
!d)Vr5x struct result_1
t6+c"=P# {
oE
H""Bd typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
D\ ;(BB } ;
@ gv^ 5x=aJl;G 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:
bl8EzO >OLKaghV.5 template < typename T >
+~x'1*A_ struct ref
3!H&bOF {
%wDE+&M typedef T & reference;
OtVRhR3> } ;
~v$1@DQ} template < typename T >
v/m} {&K struct ref < T &>
l@irAtg4 {
jGSY$nt9 typedef T & reference;
GI[TD?s } ;
<?>1eU%
Z"pCDW) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
c;13V(Djy %tvP\(]h template < typename T >
!2o1c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@CTSvTt$ {
VL?sfG0 return l(t) = r(t);
pK|~G."6e }
F{*h~7D-| 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。
AbExJ~JV\g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
X 3dXRDB' vH?rln 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
;}dvc7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=]
+owl2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
K7-z.WTUR +5 调用divide的对象返回一个add对象。
kdP*{ 最后的布局是:
BI| TM2oa Add
TFAd
/ \
#
E{2 !Z Divide 5
f|'0FI / \
N*`qsv0 _1 3
r6QshCA" 似乎一切都解决了?不。
@dyh:2! 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。
L+X:M/) 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。
PNs*+/-S 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:
z}a9%Fb
I !J' template < typename Right >
S0'
ACt` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
i,B<k 0W9 Right & rt) const
sxn{uRF {
@g5qcjD'[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jcbq# }
dLfB){>S 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SaIY-PC 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。
3`TD>6rs 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。
H:F'5Zt 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。
6E-AfY'< 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。
^~;"$=Wf 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
d.0K~M 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
4q"4N2 }0IeKpu5 template < class Action >
\2^o,1r/ class picker : public Action
#\8"d {
ni85Ne$ public :
jVPX]8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
!(HPx@_ // all the operator overloaded
\^1S:z } ;
i }_" /Nkxb& 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。
}P'c8$ 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:
#U(kK(uO ~1&WR`U template < typename Right >
V}Ee1C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'3b'moy {
!nsx!M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\U3v5|Q }
$^_6,uBM[ e%lxRN"b Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ed2r<H$ 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。
4.p:$/GTS ? G`6}NP template < typename T > struct picker_maker
#jh5% @ {
?rjB9AC_;t typedef picker < constant_t < T > > result;
R@-x!*z
} ;
{_mVfFG template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
R nwFxFIQ {
pC]XbokES typedef picker < T > result;
Z5p
[*LMO } ;
W4,'?o Y1ks'=c> 下面总的结构就有了:
,5x#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。
*4e?y 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。
OD9z7*E@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\%7fm#z6 至此链式操作完美实现。
eyuyaSE Wb>;L@jB7 j XH9Pq4 七. 问题3
z)(W
x"> 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。
*NG\3%}%|@ |RXQ_| template < typename T1, typename T2 >
+TyN;e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OLqV#i[K#9 {
:G6aO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M\/hK2J# # }
JEk'2Htx [_nOo ` 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:
$4^SWT. NYr)=&)Ke. template < typename T1, typename T2 >
l^d' 8n struct result_2
\+#EO%sN1% {
/y$ Fw9R; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|g.CS$'#Nt } ;
71y{Dwya */l;e<E 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?
0ki- /{; 这个差事就留给了holder自己。
8>t,n,k @ ?M\[qeF@ ;Y[D#Ja- template < int Order >
p<{P#?4 g class holder;
&
Wod template <>
Eamt_/LKf class holder < 1 >
Ps>:|j+ {
0F@ ~[W|2 public :
y^,Q M[ & template < typename T >
rHTZM,zM=H struct result_1
&hO-6(^I {
^8;MY5Wbs typedef T & result;
K^U=" } ;
kqm(D# template < typename T1, typename T2 >
K<wFr-z
struct result_2
$Yt|XT+!& {
j(Lz& *4 typedef T1 & result;
zXx/\B$&d* } ;
?UAuUFueA template < typename T >
fwv^dEe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J<;io! {
1oej<67PdJ return (T & )r;
;ND$4$ }
LNWS template < typename T1, typename T2 >
e{@RBYX@+c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hHN[K {
W|m(Jh[w] return (T1 & )r1;
>)u;X }
<rj'xv } ;
!xfDWbvHV dGYR
'x template <>
~tA ^[tK class holder < 2 >
KsP2./N {
{&,p<5o public :
PGJh>[s template < typename T >
{6v.(Zlh$ struct result_1
Xx{| [2` {
qU!dg typedef T & result;
miaH,hm } ;
4{YA[' template < typename T1, typename T2 >
&SE}5ddC7 struct result_2
v:P]o9Oj8 {
&))d],tJX typedef T2 & result;
hn8xs5vN } ;
[t?tLUg|6 template < typename T >
Vc(4d-d5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@&}}tALi {
^YLC {V return (T & )r;
d/7R}n^ }
L;RE5YrH%6 template < typename T1, typename T2 >
$Q/@5f'T`9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ic2?1<I ZA {
&u2;S?7m return (T2 & )r2;
Wk0E7Pr }
[A7TSN } ;
eL}w{Hlk
T r@4A%ql< 1,wcf, 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
G?$@6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
VvyRZMR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
cW:y^(X ii y0d= return l(i, j) = r(i, j);
#%"G[B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Me.I>7c dEJqgp}\p return ( int & )i;
9r? Z'~,Za return ( int & )j;
SboHo({5VA 最后执行i = j;
.^wpfS 可见,参数被正确的选择了。
Z A(u"T~ x(Bt[=,K3 Iq+N0G<j 2<@2_wSJ U!(.i1^n 八. 中期总结
Oh! {E5!) 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:
EV?}oh"x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$,}jz.R@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
n~ *|JJ*` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^p3GT6
]=~dyi bXs=<`> h$02#(RHJ OD8
fn Hm2Y%
4i% 九. 简化
1{a%V$S[ 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。
s)E \ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gA2Wo+\^bq 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:
wEjinP$2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(uC8M,I\ +-*/&|^等
L_Ok?9$ 2. 返回引用。
$XF$ n#ua =,各种复合赋值等
m
Q9dF, 3. 返回固定类型。
h5P_kZJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9+@h2"|N4* 4. 原样返回。
QL7b<xDQC* operator,
EOB8|:* 5. 返回解引用的类型。
cw<IL operator*(单目)
XKWq{,Ks 6. 返回地址。
;C@mT;hR operator&(单目)
& P-8_I 7. 下表访问返回类型。
? "I %K% operator[]
{'IO 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;iKLf~a a operator<<和operator>>
0ID9=:J :H]d1 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。
@lN\.O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
eh9?GUr5 .iy4
(P4 template < typename Left >
hY&Yp^"}]^ struct value_return
mh3S?Uc {
F vkyp"W3 template < typename T >
&E&~9"^hQL struct result_1
Skt-5S# {
G&*P*f1S typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
16L YVvmW } ;
B7f<XBU6> Jpapl%7v template < typename T1, typename T2 >
V?Jy struct result_2
R #wZW&N {
h*fN]k6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J+P<zC } ;
nCq'=L,m } ;
P*&[9)d6 uyYV_Q0~; uRb48Qy2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Q4cCg7|0 FSM M 下面我们来剥离functor中的operator()
_pTcSp3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
q=X<QhK I/(U0`% return l(t) op r(t)
bN_e~ z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@[;'b$T$ return op l(t)
3'uXU<W! return op l(t1, t2)
FsED9+/m return l(t) op
TanWCt4r return l(t1, t2) op
.b";7}9{ return l(t)[r(t)]
%tVU Rj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a}@b2Wc* liS' 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:
=p;cJ%#2]' 单目: return f(l(t), r(t));
(9u`(|x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M`&t=0D 双目: return f(l(t));
*ak0(yLn) return f(l(t1, t2));
WHE<E
rV% 下面就是f的实现,以operator/为例
Xe);LhDC d#T5=5# struct meta_divide
>>{):r
Z {
@}q, ';H7 template < typename T1, typename T2 >
D/E5&6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
U;bx^2<m {
lR %#R return t1 / t2;
Y!M0JSaM }
#2^0z`-\_z } ;
_#K|g#p5 hF-QbO 这个工作可以让宏来做:
bD,21,*z c^w^'< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}5fd:B m; template < typename T1, typename T2 > \
|cC3L09 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V=ll 9M 以后可以直接用
YW7w>}aW DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gxO~44" 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
%X_A# 9 (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。。。)
tpSgbGzp !mK()# 6 sNx_9pJs4 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
N #v[YO`. ;SXkPs3q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cWQJ9.:7 class unary_op : public Rettype
@|(cr: (=H {
;jgf,fbM Left l;
pBAAwHD public :
`RY}g; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
le^Fik
wbWC &X. template < typename T >
ll5;09 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\8#[AD*@s2 {
o+x%q<e;c return FuncType::execute(l(t));
pS8\ B }
E#P#{_BR^ w#1BHx template < typename T1, typename T2 >
46vC/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mZU
L}[xf {
5"h4XINZ return FuncType::execute(l(t1, t2));
6KGT?d }
-|'@:cIZ } ;
-Jd7 Gw)y<h PZ/tkw 同样还可以申明一个binary_op
~xG/ yPl V(cU/Aia^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l8E))oz1T class binary_op : public Rettype
t5 >ma:^j {
Ju>QQOxi| Left l;
dkg`T#} Right r;
@~gPZm public :
d %}?%VH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$/^Y(0 3q4VH q template < typename T >
48,*sTRq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O=}w1] {
D;JZ0." return FuncType::execute(l(t), r(t));
M"]?'TMfXc }
<]?71{7X g Nz template < typename T1, typename T2 >
Hva!6vwO%O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
12i`82>; {
r7VBz_Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Jb{g{a/ }
Eet/l]e#a } ;
=0&XdxX H.?`90IQ 4r;le5@ 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
&LM@xt4"^[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
VXCB.C" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
53/$8= 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ZWGelZP~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b w1s?_P 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
At>e4t2@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}vZfp5Y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Kez0Bka 下面是修改过的unary_op
&K!0yR _&(Wz0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8r}tf3xMCM class unary_op
%^W(sB$b {
\aSc2Ml]3n Left l;
6!)hl" E_&;.hw public :
?p6@uM\Q7 8Ud.t=2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3q'nO-KJ ral=`/p template < typename T >
qKXg'1#E) struct result_1
1grcCL
q {
$lB!Q8a$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mr[ 1F]G } ;
VB^1wm 4Tuh]5 template < typename T1, typename T2 >
k'.cl^6Z8 struct result_2
'n{=`e(}cI {
(xfy?N typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4WlBQ<5 } ;
k=t{o "@ZwDg` template < typename T1, typename T2 >
Lniz>gSc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T#E,^|WEk {
`$4wm0G| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
|@rf#,hTDp }
r,|}^u8` xxGQXW template < typename T >
aa]| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g:^Hex?Yfd {
E08!a return OpClass::execute(lt(t));
Q&$2F:4f& }
4J9Y T*k{^=6"! } ;
t`6~ud> JWM4S4yZHR ,~=+]9t 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1jK2*y 好啦,现在才真正完美了。
|v>W 现在在picker里面就可以这么添加了:
"2!5g )iO f#38QP-T template < typename Right >
c[6<UkH7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}P!:0w3 {
7Or?$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\J~@r1 }
@gx]3t*]I 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。
FLumI-se! &x.5TDB>% o
-x=/b MA=gCG/JD H8Ra !FW@ 十. bind
%Q93n {? 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。
,=u!hg 先来分析一下一段例子
yBqKldl >U:.5Tch'V bT:;^eG" int foo( int x, int y) { return x - y;}
c~Y g( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
KWVl7Kw#e bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-<\hcV`& 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。
LqQ&4I 我们来写个简单的。
V'N]u(^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\ 0F
ey9c 对于函数对象类的版本:
3 lKBwjW CTB
qX template < typename Func >
30cb+)h( struct functor_trait
"f!H[F1~ {
zM%2h:*+{ typedef typename Func::result_type result_type;
jjoyMg95 } ;
=,U~ 对于无参数函数的版本:
Cj)*JZVG -C*UB template < typename Ret >
.A6Jj4`- struct functor_trait < Ret ( * )() >
?Ql<s8 {
AbMf8$$3SH typedef Ret result_type;
k
_Bz@^J } ;
2reQd47 对于单参数函数的版本:
t] G hONN bmRp)CYd template < typename Ret, typename V1 >
XJ1<!tl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Vg`32nRN {
yD^Q&1 typedef Ret result_type;
c_6~zb?k+m } ;
;3O=lo:$~ 对于双参数函数的版本:
^hwTnW9Z1: ;`Wh^Qgi template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}@A{'q5y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
V*+Z=Y' {
IDt7KJ@hc typedef Ret result_type;
@ojV8 } ;
&~N@M!`Dn 等等。。。
kSqMI'89 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`Yo!sgPO\ ESY\!X:| template < typename Func >
U'xmn$O struct func_return
L8 $+%Gvo {
m@`
NN template < typename T >
oe1$;K>.7 struct result_1
^' b[#DG>F {
Cbr>\;sc2Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:&=`xAX- } ;
!-|{B3"6 Xa=oEG template < typename T1, typename T2 >
Z'\{hL S struct result_2
Cq%1j[ {
_Dg|Iz,Uh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G+W0X } ;
/: }"Z b } ;
wb (quu gO]jeO 8s<t*
pI2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
p V`) rTYMN template < typename Func, typename aPicker >
6nHyd<o class binder_1
`RLn)a {
Hyz:i)2 Func fn;
U=\!`_f': aPicker pk;
(GDW9: public :
}SBpc{ch LHgEb9\Q template < typename T >
qHra9yuSh struct result_1
}E](NvCq {
$]S*(K3U~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
85]3y%f9 } ;
Pa\"l'!>^ L{AfrgN template < typename T1, typename T2 >
H.]rH,8 struct result_2
4ai|*8. {
_|vY)4B4U typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<gbm
1iEe } ;
$Z{Xt* 2<8JY4]!] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
' lMPI@C6r `\5u/i'Ca! template < typename T >
zDx*R3% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UU"' {
d{G*1l(X return fn(pk(t));
We*&\e+"T }
7C@%1kL template < typename T1, typename T2 >
"3X~BdH&J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KO5! (vi@ {
tg'2v/ return fn(pk(t1, t2));
Tg|/UUn }
a\?-uJ+ } ;
YVS~|4hu?i SdQ"S-H rq_0"A 一目了然不是么?
t*{BN>B 最后实现bind
LP-_i}Kq /D&7 \3} /r@~"Rx ' template < typename Func, typename aPicker >
h;?H4j picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1/%g
VB8 {
`c%{M4bF\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x|`o7. }
xN=:*#Z"pb [$AOu0J 2个以上参数的bind可以同理实现。
bAZx*qE= 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。
!,zRg5Wp4 TW5Pt{X=f 十一. phoenix
N9=1<{Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A~MIFr /8 ym.:I@b?6 for_each(v.begin(), v.end(),
j$jgEtPK9= (
+_ZXzzcO< do_
8|Vm6*TY&p [
RDWUy(iX cout << _1 << " , "
3}9c0%}F ]
o/5loV3h .while_( -- _1),
1&Ruz[F5 cout << var( " \n " )
GFppcL@a )
$PE{}`#g );
5svM3 # Ir :y# 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
.P5OUK 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
T?Y/0znB* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
95%QF;h 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}{(J*T +JrbC/& (n0h#% template < typename Cond, typename Actor >
n+9rx]W, class do_while
-K*&I! {
!au%D?w Cond cd;
N497"H</ Actor act;
I`
+%ab public :
qGrUS_~q* template < typename T >
'|^<|S_+K struct result_1
nht?58 {
2~(\d\k typedef int result_type;
E[2>je } ;
5w$\x+no 0` \!O(jJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dAkJ5\=* wseb]=U template < typename T >
k1HVvMD< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dD.;P=AP {
"Q< do
]mSkjKw {
t],5{UF act(t);
jNu`umS }
Lx#CFrLQ* while (cd(t));
.R5(k'g? return 0 ;
LOX} }
KKJ)BG?qZ } ;
CE;J`; CP"
5KI lU78 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$2'Q'Mx[gd 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
rIJv(&l 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:j}4F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`#x}-A$ 下面就是产生这个functor的类:
czu?]9;^
Z W34_@,GD .&2Nm&y$K template < typename Actor >
.5K}R< class do_while_actor
;r.0=Uo9] {
~"8D] Actor act;
3L1MMUACL public :
!5zDnv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
F*rsi7#!pG -}$mv template < typename Cond >
a7YzX5n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{$fd?| 9h } ;
l`k""f69W pas^FT~ |O4LR,{G.w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rf= ndjrH 最后,是那个do_
OuuN~yC |(77ao3 Iq["(!7E5 class do_while_invoker
SL ) ope {
i4s_:%+ public :
H2
Gj(Nc- template < typename Actor >
|Ta-D++]' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2?)8s"Y {
pb5q2|u`h return do_while_actor < Actor > (act);
S<nf"oy_K }
y 13Y,cz~B } do_;
5[5|_H+0 0LD$"0v/C3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L=# nnj- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=
iXHu
*g 最后来说说怎么处理break和continue
wJMk%N~R: 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。
}eq*dr1` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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