一. 什么是Lambda
#;U_ L`q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?Zu=UVb 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,
q('O@-HA `gy]|gS#b $=n|MbFl b/oJ[Vf class filler
L <Q1acoZm {
#rzq9}9tB public :
i\G@ kJNnF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6q?C"\_ } ;
_s!(9 *&>1A A St/Hv[H'[E 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Yt2_*K@rC e J>(SkR:[ |sHIT<=m .x$+7$G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>t u3m2 J'y*;@4l^: 5<Cu-X 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n.,\Z(l|0 l%lkDh!$" %MgQ. ?s(%3_h 二. 战前分析
UNq!| 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。
4xU[oaa 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
3*64)Ol7t] 0R<@* G@h6>O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]i\D*,FfU /* --------------------------------------------- */
It!%/Y5 vector < int *> vp( 10 );
=0`"T!1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]7v-qd /* --------------------------------------------- */
_h7! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#b []-L! /* --------------------------------------------- */
?)-*&1cv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eh nN /* --------------------------------------------- */
Afo(! v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|h(!CFR /* --------------------------------------------- */
7Q} P}9n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#\iQ`Q<B u&".kk vn~DtTp/ ~\}%6W[2 看了之后,我们可以思考一些问题:
K
4I ?1 1._1, _2是什么?
{<ymL} 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。
nX<!n\J T 2._1 = 1是在做什么?
n NZq`M 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。
$zbm!._~DA 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。
<WtX>
\]l( cnC&=6=a< iN5~@8jAzz 三. 动工
eI8^T? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H:4r6-{ 5 |{0|mP 3D+>NB 6T&6N0y+9 template < typename T >
+w:[By" class assignment
Z<K[ {
&G5+bUF, T value;
)7c\wAs public :
J6_Hlt assignment( const T & v) : value(v) {}
8vz9o <I template < typename T2 >
~d?7\:n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"m0>u,HmI } ;
Fe%Q8RIh_ `,tv&siSA R*/%+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#JeZA0r5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
oHB51< } `;*%5WD% yPn5l/pDDr %#2[3N{ class holder
J:)Q)MT24: {
-7TT6+H) public :
6cVaO@/( template < typename T >
e(x1w&8dB assignment < T > operator = ( const T & t) const
/cexd_l|f {
GKH7Xx( return assignment < T > (t);
:)t1>y>3 }
Qr1%"^4 } ;
ny'~pT'00 Fl]$ql
:e ?qm7 cB 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
U:c!9uhp kM*f9x static holder _1;
,'m<um Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oOBN k]`I3>/L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Sb> ;k(;`: 而不用手动写一个函数对象。
.1.n{4z>: 0vQ@n7 fOm=#:O pY!@w0. 四. 问题分析
0^*4LM|z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
j!iimdq 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
&!2
4l=! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ae{%*
\J 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pq#Hca[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
> YKvwbCf8 fxXZ^#2wX 五. 问题1:一致性
^;$a_eR 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?|
)MHvuk:I) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/hOp>| <<6i6b struct holder
5'?K(Jdmp {
bT,]=h"0 //
[mJcc template < typename T >
aN}yS=(Ff T & operator ()( const T & r) const
4(& W>E {
X2(TuR*t return (T & )r;
VT?JTW }
]L^X}[SH } ;
l131^48U 5Lo{\7% 这样的话assignment也必须相应改动:
)/HSt%> =S4_^UY; template < typename Left, typename Right >
`XB(d@% class assignment
*eH[~4 {
;<Oe\X Left l;
{kD|8["Ie' Right r;
R}8!~Ma`| public :
`LVItP(GUM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0yfmQ=,X template < typename T2 >
&7,Kv0j} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CSRcTxH } ;
z,87;4- MM3X!
tq 同时,holder的operator=也需要改动:
uwsGtgd& E[/<AY^@!z template < typename T >
UaiDo"i assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qtnLQl"M {
QK&<im- return assignment < holder, T > ( * this , t);
vo-n9Bj }
'=G 4R{ )3=oS1p 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。
wWko9h=|mQ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3cBuqQ AH;0=<n return l(rhs) = r;
-8HIsRh 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。
l"*qj#FD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;VSHXU'H z|=l^u6uS template < typename Tp >
>7!4o9)c class constant_t
Q[;!z1ur {
T-xcd const Tp t;
pR4{}=g, public :
<,(6*b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
X<Rh-1$8F template < typename T >
4};iL) const Tp & operator ()( const T & r) const
4 C/ {
q{n~v>wU return t;
0\qbJ }
QxwZ$?w% } ;
z2i?7)(?;A Mc>]ZAz r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cR 4xy26s 下面就可以修改holder的operator=了
Q%o ]&Hdn I;qeDCM template < typename T >
F[ N{7C3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
sI,T"D? {
YC - -&66 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4xk'R[v }
_&FcHwRy C8}ujC 同时也要修改assignment的operator()
=O?<WJoK E}-Y@( [ template < typename T2 >
Wo&MHMP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
J_
?;On5 现在代码看起来就很一致了。
+_|M*% ^Jcs0c
@\ 六. 问题2:链式操作
8c`g{
*z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3Ew-Ia%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。
)}\jbh>RH 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。
,)hUL/r6 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。
H2 5Mx>|d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ZMids"Xdf DPw"UY: template < typename T >
w6+X{ struct result_1
\CM/KrCR {
Ytm t+9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o/@.*Rj>Bg } ;
'b]GcAL '*MNRduE6 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:
]hpocr 3kx/Q# template < typename T >
i=OPl struct ref
|!euty :: {
6AKH0t|4 typedef T & reference;
u3(zixb } ;
Q@6OIE template < typename T >
G4{ zt3{ struct ref < T &>
PCF!Y(l {
B4bC6$Lg typedef T & reference;
dX-{75o5P } ;
{1li3K&0s F<Js"z+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cW4:eh 'e_^s+l)a template < typename T >
tPIT+1. ]z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
xgn@1.}G {
~J^Gzl return l(t) = r(t);
!FX0Nx=oi }
d@#!,P5` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
fdc
?`4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'e^,#L_!o !*HH5qh6 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
TUHC[#Vb? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}dX[u`zQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~McmlJzJG +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2>p K 最后的布局是:
58\Rl Add
bq/m?; / \
PVH^yWi
n Divide 5
S;sggeP7, / \
B!0o6)u' _1 3
>&6pBtC_ 似乎一切都解决了?不。
~UA-GWb 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
N3
.!E| 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
c"Kl@[1\~ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
/{vv n _W'>?e0i template < typename Right >
CMB:% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`% k9@k. Right & rt) const
()e.J {
+dq&9N/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
];i-d7C }
izy7.(.a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Tqz{{]%j~$ 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。
:#s6, 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。
!G=!^RA 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。
MlaViw 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。
&b8Dy=# 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?
2a8ZU{wjn 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:
=>#
S7= 4+e9:r] template < class Action >
~XQj0' class picker : public Action
f4YcZyBGv {
^BIB'/Kh) public :
F$<>JEdX picker( const Action & act) : Action(act) {}
Nd'+s>d0 // all the operator overloaded
XdE#l/# } ;
)#n0~7
& |TLU Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
O32p8AxEz 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
'Vq
<;.A Dg3Sn|!f template < typename Right >
RAYDl=} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f1w&D ]|S+ {
iU"jV*P] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d2`m0U }
Aq674 K>iM6Uv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:tU&d(8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
d.Wq@(ZoA aNLRUdc. template < typename T > struct picker_maker
H_RV#BW& {
c<- F_+[ typedef picker < constant_t < T > > result;
11t+
a,fM } ;
.RFijr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
DuX7 {
{`?C5<r typedef picker < T > result;
*'4+kj7> } ;
%EkV-%o* =?g26>dYo 下面总的结构就有了:
Z-X(.Q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
bC*( ,n<' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{R<0'JU picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ziZLw$) 至此链式操作完美实现。
*W,tq(%tQ J&Ig%&/ g$bbm}6S 七. 问题3
x}v]JEIf[Q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?#~3%$> lZ]x #v template < typename T1, typename T2 >
g(Q)fw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q2 K@i*s {
dd1CuOd6(1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:U;n?Zu
S }
Y~z3fd S. my" j 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:
|R[@u=7s sjl( template < typename T1, typename T2 >
XTboFrf struct result_2
IxN0m7 {
7|Z=#3INw typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_+Tq&,_:o } ;
^ [FK<9 \AFoxi2h 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?
kS_oj 这个差事就留给了holder自己。
Su.imM! r:pS[f|4\ Mbbgsy3W template < int Order >
`! ~~Wf' class holder;
v:/+OzY template <>
dxHKXw class holder < 1 >
3j<:g%5 {
{l/j?1Dxq public :
C1w~z4Qp template < typename T >
uP|Py.+ struct result_1
:yg:sU {
PP/EZ ^]b typedef T & result;
tF lLKziU } ;
u /PaXQ template < typename T1, typename T2 >
v
C,53g struct result_2
p5F=?*[} {
iA*^`NMaT typedef T1 & result;
^na8d's: } ;
pc9m,?n template < typename T >
m#
y` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_cPGS=Ew {
BG ]w2= return (T & )r;
2"0q9 Jg }
}E[u" @} template < typename T1, typename T2 >
EFpV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$ZnLY uGb {
Pn?Ujjv return (T1 & )r1;
\3nu &8d }
Kf=6l#J7 } ;
RNa59b (41BUX template <>
bEO\oS class holder < 2 >
B$ty`/{w,B {
i/Zv@GF public :
vbFi#|EU template < typename T >
yC%zX}5 struct result_1
w=e_@^Fkx {
Std?p{
i typedef T & result;
PSCzeR } ;
6( #fGH&[ template < typename T1, typename T2 >
d_t> struct result_2
n*(9:y=l1 {
GjVq"S typedef T2 & result;
8w,+Y]X<P[ } ;
9Yu63s ia template < typename T >
~H<oqk:O- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qW~Z#Si {
>WYiOXYv return (T & )r;
6t zUp/O }
8bf_W3 template < typename T1, typename T2 >
qDSZ:36 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ENx1) ] {
C8^h`B9z&I return (T2 & )r2;
`.oWmBey\ }
L@mNfLK } ;
kmNa),`{s ^Om0~)"q \xCI8 *W 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> >。
uGXN ciEp` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
]o!rK< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
nK!yu?mS e6G=Bq$ return l(i, j) = r(i, j);
1gK<dg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
c>SFttbU 5Z8Zb. return ( int & )i;
I,7~D!4G return ( int & )j;
^|^yw gK 最后执行i = j;
E&;[E 可见,参数被正确的选择了。
C0f<xhp?j Bqcih$`BVU ajM3Uwnr a:q>7V|%$ :| s 八. 中期总结
#'5C*RO 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:
%|"0p3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EO.Se9ux 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f`;y
"ba 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
i}tBB~] TTYM!+T Xmmb^2I LqYP0%7 wOMrUWB0 Tasmbo^mAF 九. 简化
D,3Kx ^ 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。
O c,E\~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?&gqGU} 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:
3p+V~n.+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TTDcVG_} +-*/&|^等
)a7nr<)aU 2. 返回引用。
z`Jcpt =,各种复合赋值等
Kl\g{>{Uz 3. 返回固定类型。
mM[KT}
A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.8GX8[t 4. 原样返回。
:eH*biXy}2 operator,
}]<Ghns 5. 返回解引用的类型。
xmM!SY> operator*(单目)
'VMov 6. 返回地址。
dCb7sqJ% operator&(单目)
*dAQ{E(rO 7. 下表访问返回类型。
*XU2%"Sc operator[]
N1',`L5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X_3*DqY operator<<和operator>>
-n:~m
p AT:L&~O. 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。
i?3~Gog 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ia9=&Hy]) z [|:HS& template < typename Left >
Tqf:G4! struct value_return
+GYO<N7 {
,J$XVvwxF template < typename T >
**G5fS.^W struct result_1
`iQ])C^d {
B,5kG{2! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
a 23XrX } ;
bo-AM] &E?TR
A# E template < typename T1, typename T2 >
{}n]\zO % struct result_2
3>'TYXs- {
W?:e4:Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/&i6vWMhP } ;
=#Z+WD-E } ;
Bs3M7zRG j&N {j_M im&Nkk4n@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)ep1`n- ymW? <\AD, 下面我们来剥离functor中的operator()
5(\H:g\z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|Wg!>g! E]P7u"1 return l(t) op r(t)
yg^ 4<A return l(t1, t2) op r(t1, t2)
X
T<SR] return op l(t)
"!B\c9q return op l(t1, t2)
gTQc=,3l3 return l(t) op
FKH_o return l(t1, t2) op
KY'x;\0
g return l(t)[r(t)]
&v/>P1Z
G return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|muZv!,E vf@toYc[E 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
iAr]Ed"9| 单目: return f(l(t), r(t));
yno X=#` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5-RA<d# 双目: return f(l(t));
%HD0N& return f(l(t1, t2));
<~Oy3#{ 下面就是f的实现,以operator/为例
AX] cM)w OQJ#>*? struct meta_divide
6QYHPz {
ujf]@L? template < typename T1, typename T2 >
#z5$_z?_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
so>jz@!EE {
]@6L,+W" return t1 / t2;
8~}~d}wW }
RI3GAd
} ;
Gspb\HJ^ pt%*Y.)az 这个工作可以让宏来做:
j0~dJ# )tv~N7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=.]{OT template < typename T1, typename T2 > \
| Kq<}R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
aT~=<rEDy 以后可以直接用
iOB*K)U1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2w;Cw~<=d 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
.Q!p Q"5 (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。。。)
s>I~%+V.?: W) ?s''WE; F|&%Z(@a 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
4d8}g25C +&4@HHU{G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&U_T1-UR2 class unary_op : public Rettype
mM2DZ^"j( {
o&)v{q Left l;
'[vCC' public :
~[Z(6yX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"uP~hFA7M JYR^k= template < typename T >
9hei8L: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ov;q]Vn> {
?P;=_~X return FuncType::execute(l(t));
u)[i'ceQZ: }
4*9BAv "#8I &xZK template < typename T1, typename T2 >
zXW;W$7V4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T}jW,Ost {
MP
p return FuncType::execute(l(t1, t2));
|)OC1=As }
#!C|~= } ;
5^Ny6t OyQ[}w3o| s{:Thgv,9 同样还可以申明一个binary_op
|*g\-2j{ tN;^{O-(V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sitgz)Ki^ class binary_op : public Rettype
rrSFmhQUk {
c1xX)cF Left l;
$+ORq3 Right r;
uMjL>YLq{? public :
g:YUuZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H<"EE15 YbF}>1/" template < typename T >
ma6Wr !J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n5Mhp:zc, {
EX@Cf!GjN return FuncType::execute(l(t), r(t));
|fY#2\)Yx }
P6)d#M o QR?H template < typename T1, typename T2 >
t!59upbN}3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rAk;8)O$ {
Rl'xEtaN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xLP8*lvy }
24*3m&fA*K } ;
t$PJ*F67M (ZP e{;L. tm.&k6% 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
p.5 *`, ) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_6->D[dB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]}pAZd 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:BF
WX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_TyQC1 d 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
r-Oz k$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w+{{4<+cd 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)
bYYjP.rcF 下面是修改过的unary_op
s>=$E~qq f[q_eY template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
gX(8V*os^ class unary_op
nv3TxG {
?4t~z 1.f Left l;
Ch]q:o4 <bJ~Ol public :
]UrlFiR GS*_m4.Ry6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G+WCE* /U>8vV+C template < typename T >
Ls*Vz,3!5 struct result_1
m/WDJ$d {
z=4E#y`?U typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\}Kad\) } ;
W$`
WkR r<;Y4<,BZ template < typename T1, typename T2 >
F#o{/u?T struct result_2
5a/3nsup5 {
\5b<!Nl typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=nCV.Wf } ;
mo]>Um'F wKJK!P template < typename T1, typename T2 >
fN
1:'d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9Dyw4'W.N {
NM1TFs2Y* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
R(2MI}T }
T{
lm
z<g ^.M_1$- template < typename T >
w_YY~Af typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nZ`=Up p) {
G~NhBA9 return OpClass::execute(lt(t));
Xg;q\GS/<i }
+EZr@ we?t/YB= } ;
QzYaxNGv JV!}"[ U}{\qs-z t 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!zxq9IhWR 好啦,现在才真正完美了。
R~bLEo 现在在picker里面就可以这么添加了:
eh*F/Gu ^fM=|.? template < typename Right >
'IER9%V$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
L~_zR > {
7RgnL<t~:8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
P2)g%$ME }
UL" <V 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
T{T> S%17~ 1'5!")r * =O@D2g0 +7K]5p;!~ l_x>.' a 十. bind
h#8{fr)6 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
s'@@q 先来分析一下一段例子
bre6SP@ :Czvwp{z VE/~tT; int foo( int x, int y) { return x - y;}
6.4,Qae9E bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*OZO} i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\g|;7&%l3 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
C%'eF` 我们来写个简单的。
qj?I*peK) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wJF$<f7P 对于函数对象类的版本:
UOIZ8Po td+[Na0d template < typename Func >
1 z[blNs& struct functor_trait
tQ4{:WPG {
y] ~X{v typedef typename Func::result_type result_type;
xX])IZD } ;
~0 n9In% 对于无参数函数的版本:
!i6 aA1' ::8E?c template < typename Ret >
PvdR)ZEm struct functor_trait < Ret ( * )() >
Fw;Y)y=O {
..^,* typedef Ret result_type;
k_Edug~B } ;
dk2o>jI4; 对于单参数函数的版本:
SiJX5ydz q}5&B=2pM template < typename Ret, typename V1 >
PiIILX{DuH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/XW,H0pR {
2qkC{klC^M typedef Ret result_type;
Y'%_-- } ;
z~a]dMs"(P 对于双参数函数的版本:
U0S}O(Ptr z9KsSlS ^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dkbKnY& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F[OBPPQ3 {
i@d@~M7/ typedef Ret result_type;
hO:X\:G } ;
-OP5v8c
f 等等。。。
2!Ex55 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zphStiwIQ ~9ILN~91 template < typename Func >
v6?<)M% struct func_return
,K[B/tD{j {
}~5xlg$B<< template < typename T >
K#{E87G( struct result_1
8JAT2a61ur {
Yui:=GgUrr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_'oy
C(:} } ;
yc 5n -.WVuc` template < typename T1, typename T2 >
`+/[0B=. struct result_2
X]*W + {
B[MZPv) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Bj7\{x,? } ;
u]cnbm } ;
G8?<(.pi@ o[ %Q&u
ss3fq} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
am05>c9 `\P :rn95; template < typename Func, typename aPicker >
Y<.F/iaH class binder_1
D 2Go,1 {
p:ST$ 1 K Func fn;
P-`^I`r aPicker pk;
4/U]7Y public :
_.06^5o F]?$Q'U template < typename T >
w }2|Do$5 struct result_1
7"JU)@ U] {
U>x2'B v typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.]H]H *wC } ;
hOMFDfhU o-Idr{ template < typename T1, typename T2 >
.^.UJo;4G struct result_2
90aPIs- {
1,`x1dcO!A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"x$S%:p } ;
Q84KU8?d W{m0z+N[B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N<> dg _zmx template < typename T >
JkxS1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rrwsj` {
(Fgt #H(B return fn(pk(t));
Nyqm0C6m^ }
kdYl>M template < typename T1, typename T2 >
#1bgV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g&E_|}u4 {
M9OFK\) return fn(pk(t1, t2));
T*T.\b }
Z%OS W } ;
>;3c;nf >6DY3\ hy )RV=X 一目了然不是么?
xf]4!zE 最后实现bind
ia_8$>xW+ !d0@^JbM" Xp?Z;$r$ template < typename Func, typename aPicker >
a@jP^VVk picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
49zp@a {
}\*Sf[EMD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
dw4)4_ }
+tN-X'u## uATBt 2个以上参数的bind可以同理实现。
(P>vI' 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。
+%Gm2e;_u gwYd4 十一. phoenix
^ KjqS\< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X*yl%V
z0W+4meoH for_each(v.begin(), v.end(),
$WPN.,7 (
YWZF*,4 do_
h B+ t
pa [
|}|;OG cout << _1 << " , "
9,c>H6R7 ]
HYH!; .while_( -- _1),
)nk>*oE cout << var( " \n " )
NR[mzJv )
n|*V
8VaL );
N_DgnZ7* 7f$Lb,\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:
5~X%*_[], 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
:ZIcWIV- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
QE}@|H9xs 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4yM8W\je r/T DU[`& WE7l[<b template < typename Cond, typename Actor >
7@"X~C class do_while
XHg%X {
Q}T9NzOH% Cond cd;
yEny2q} Actor act;
-&A[{m <,> public :
G9[-|[j^N template < typename T >
Jr9}'l8 struct result_1
)AoFd> {
T7Ac4LA typedef int result_type;
2yZ6:U~ } ;
mN*P2* ZD{srEa/a do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>?'FH +2K ;~bn@T- template < typename T >
>D;hT*3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e`rY]X {
RVsN r
rZ do
$S}x'F!4_ {
ZkJM?Fzq act(t);
D.6dPzu` }
xVyUUzXs while (cd(t));
|<*(`\'w return 0 ;
A!kyga6F5 }
Mt Z(\&~ } ;
QBy*y $ D=>^m=?0 +;Gl>$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~e+w@ lK 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。
4Dia#1$:J 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}BrE|'.j' 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
gNd
J=r4 下面就是产生这个functor的类:
YeLOd Sv@p!-m h'x~"k1 template < typename Actor >
}(K6 YL class do_while_actor
\G@6jn1G( {
Q2NnpsA^6 Actor act;
's?F ip public :
kU/=Du do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3>" h*U# U;GoC$b}| template < typename Cond >
(<X dj^v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g8"7wf`0k } ;
h12wk2@P/] U08?*{ vWH>k+9&X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^BX@0"&- 最后,是那个do_
`yZZP YoJ'=z,e !f-o,RJ class do_while_invoker
u&XkbPZ%4c {
|q2lTbJ public :
{UBQ?7.jE template < typename Actor >
Bed jw =B do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]P$DAi {
<\g&%c, return do_while_actor < Actor > (act);
rb'Gve W[ }
jSYg\Z5! } do_;
Ib8i#D V R
TUNha^<T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\q|PHl 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0Zh
_Q 最后来说说怎么处理break和continue
8M9\<k6 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。
^&H=dYcV>/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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