一. 什么是Lambda
X}g!Lp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Z7OWpujCvN 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,
<7u*OYjA ?%;)> :3N m#DC;(Pn
\6nWt6M class filler
/sC$;l {
epz2d~; public :
mltN$b%G=d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
oIX]9~ } ;
t'FY*|xk /__we[$E fWF\V[ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Q9?/)&3Bu A1Rt uFG]8pj2V1 kS3wa3bT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(<2PhJ| +KXg&A/^ HWD
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Oh-HfJyi Vcc/ lSl=6R > : \lDz 二. 战前分析
^!N _Nx/M 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6z!?U:bT 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Zwp*JH+G RLecKw&1{3 VA.:'yQtJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
El]Rrku /* --------------------------------------------- */
n%W~+ vector < int *> vp( 10 );
EKq9m=Ua@o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
VO[s:e9L /* --------------------------------------------- */
!:a
pu! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@dD70T /* --------------------------------------------- */
`'.u$IBW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)!){4c/ /* --------------------------------------------- */
sf7'8+wj> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>\3=h8zw /* --------------------------------------------- */
OBl-6W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
H2|& t&H) :P -=5z&)
X D_(xhM 看了之后,我们可以思考一些问题:
j`ggg]"&$ 1._1, _2是什么?
^|-x mUC 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。
,W7\AY07] 2._1 = 1是在做什么?
X^r HugQ 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。
r9z/hm}E 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。
jZ7#xRt5w :C_\.pA vgo-[^FiP$ 三. 动工
Gb~*[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*A;~~SQ mEr*n Bp>%'L "JKrbgN@;L template < typename T >
T&X*[kP class assignment
M($dh9 A_ {
,8cw jS2E T value;
fG2\p&z public :
N1zB;-0t assignment( const T & v) : value(v) {}
srO{Ci0 template < typename T2 >
HG5|h[4Gt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0:Yz'k5 } ;
c7L#f=Ot? >}43MxU? Qte=<Z) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%}x/fq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r,!7TuBl B&+V %~/
OjJKloy' #rF|X6P class holder
G!L=W#{ {
#/MUiV public :
8s6[?=nM template < typename T >
o_vK4%y( assignment < T > operator = ( const T & t) const
wVP{R3 {
w}K<,5I> return assignment < T > (t);
0^?(;AK }
:p%nQF,*f } ;
VfAIx]Fa vZq7U]RW &d[&8V5S 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
u&9|9+"N HhH[p E static holder _1;
cRDjpc] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,AhQA K%1'zSAyK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2_
< 而不用手动写一个函数对象。
GGo
nA `LEk/b1(P (iIJ[{[H4) # G0jMQ 四. 问题分析
tE/j3 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
qXn%c" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
M%/ML=eLi 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/<\>j+SC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w*e O9k 下面我们可以对这几个问题进行分析。
66,?f<b s>9w+|6Ji 五. 问题1:一致性
ZUVk~X3
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
bP`yLz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9e@Sx{?r X48Q{E+ struct holder
A?06fo, {
l[fU0;A //
1;i[H[hNY template < typename T >
wBTnI>l9[ T & operator ()( const T & r) const
{k-GWYFA {
sV@kQ:
return (T & )r;
q%]0%S? }
N0,.cd]y` } ;
d/k&f5 /~'ZtxA 这样的话assignment也必须相应改动:
_Y40a+hk] n"Ot'1yr template < typename Left, typename Right >
'3 xvQFg class assignment
=1!wep" {
N5Eb.a9S Left l;
9?:SxI;v Right r;
=P!SN]nFeP public :
wv|:-8V assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5 S$*YRp template < typename T2 >
4(B{-cK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z,.*!S=?h } ;
N1jj\.nB %u-l6<w#R 同时,holder的operator=也需要改动:
#*:y2W%H nzmv>s&UW template < typename T >
w&8gA[y*u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{n2mh%I {
~M6Q8Y9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
~Y<x-)R }
$cHA_$ ` 2_6x2Ia4 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。
MM"{ehd{^a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a.L ?J +O`0Mc$%' return l(rhs) = r;
f*04=R?w7> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
H,9e<x#own 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
oIdMDp^$ J GnL[9P_ template < typename Tp >
n a])bBn class constant_t
yHT8I {
@]":3 const Tp t;
( ?3 )l public :
[~,~ e
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y&")7y/uE template < typename T >
V7.xKmB const Tp & operator ()( const T & r) const
u* G|TF {
m*tmmP4R return t;
/v7U~i5 }
HA&][%^ } ;
'oBT*aL ~rN~Ql%S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
GxL5yeN@( 下面就可以修改holder的operator=了
C s?kZ
% i=#<0! m template < typename T >
'Pk (
1: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^CX=< {
W2J"W=:z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}bz v&k }
|Tuk9d4] a938l^@;s8 同时也要修改assignment的operator()
rIR~YMv! RR<92R template < typename T2 >
glbU\K> > T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_[zO?Div[ 现在代码看起来就很一致了。
/\"=egB9 -&oJ@Aa 六. 问题2:链式操作
D|}
y{~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
by,"Orpwq; 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。
23BzD^2a 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)oD 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。
hVo]fD|W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^$c+r%9k 02q]^3 template < typename T >
fFudoIC struct result_1
73OFFKbsk {
8Ih+^Y
a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3yn>9qt } ;
N|Mzj|i. 6cQh8_/>{# 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@2cGx/1# (E )@@p7,: template < typename T >
`j{5$X struct ref
9IZ}}x {
N
'2Nv typedef T & reference;
pwU
l&hwte } ;
i9+(gX(t template < typename T >
#G%[4.$n. struct ref < T &>
3QM6M9M {
4Z5ZV! typedef T & reference;
9#L0Q%,* } ;
JJ[.K*dO @eu4W^W 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
42kr&UY& & F\HR template < typename T >
gZF-zhnC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Rqu_[M {
('QfB<4H1 return l(t) = r(t);
`2Rd=M]? }
J@ZIW%5 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
60(j[d-$p 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6O uB}* E-\Wo3 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
]E$h7I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
b7 %Z~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
v#J2yg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]JF>a_2wG 最后的布局是:
O
N..B}J Add
b:VCr ^vp / \
KfD=3h= Divide 5
{?yZdL:m) / \
ZT;$aNy _1 3
Ib3n%AG 似乎一切都解决了?不。
BU],,t\ 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。
T9N][5 \ 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。
yXyL,R 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:
5jAiqJq~y: 6V)P4ao template < typename Right >
J3`a}LyDf assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5'>DvCp%M Right & rt) const
,Axk\7- {
YQGVQ[P return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|Xz-rgkQ }
([\mnL<FC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
w@,Yj#_9cx 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。
;cKN5#7 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。
o6L\39v_ 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。
&-M>@BMy 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。
Bc{j0Su 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?
G+&ug`0]5 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:
}EM vEA Q{FK_Mv< template < class Action >
03Czx ` class picker : public Action
3fA.DK[4[ {
`F-<P%k public :
=Ts2a"n picker( const Action & act) : Action(act) {}
8[@aX;I // all the operator overloaded
mAO$gHQ } ;
5DB4 vh ,=!_7'm Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
KWwEK] 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}t5-%&gBY0 {yFCGCs template < typename Right >
jD]Ci#|W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3Wv-olv {
Z',Z7QW7 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hc#LniR3$ }
o3C7JG REqQJ7a/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~^Ceru"< 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。
mmSC0F $=&a0O# template < typename T > struct picker_maker
v0psth?qV {
$aIq>vJO9 typedef picker < constant_t < T > > result;
02+ k,xFb } ;
UYOveQ; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
rvPY {
Wgp}v93 typedef picker < T > result;
\piB*"ln } ;
VS.~gHx Jkf%k3H3I* 下面总的结构就有了:
B8J_^kd functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
7T7
A[A\ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`X;' *E]e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,v<GSiO 至此链式操作完美实现。
,v^A;,q ldFK3+V 5pC+*n. 七. 问题3
zoh%^8?o 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
aL?+# j^" /?(\6Z_A template < typename T1, typename T2 >
6b!F7kyg ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tNk.|} {
M{(g"ha return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ddu1>"p-x }
F"|OcKAA}h !]#@:Z 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
TPE1}8p17 ?LxBH-o( template < typename T1, typename T2 >
R%%Uw %` struct result_2
<vb%i0+b.^ {
&7-ENg9 [ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
A[7\!bq5 } ;
p"'knZG 3haR/YN 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
)~>
C1< 这个差事就留给了holder自己。
d2~*fHx_! =qWcw7!" A-6><X's6 template < int Order >
./7*<W: class holder;
m[>pv1o template <>
s:O8d L
/ class holder < 1 >
Fy6(N{hql {
z*oeho public :
,`Yx(4!rR template < typename T >
fpPB_P{Ua struct result_1
D(X:dB50@ {
JKjVrx>
@ typedef T & result;
jx=5E6(h } ;
z<I@SI^> template < typename T1, typename T2 >
BE$Wj;Q struct result_2
/s~(? =qYH {
+<})`(8 typedef T1 & result;
|XrGf2P9u } ;
6&,{"N0T template < typename T >
h 2QJQ|7a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S\poa:D` {
<V
b
SEi return (T & )r;
;5dA }
{SRv=g template < typename T1, typename T2 >
R9q9cBi3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y 1I(^<qO= {
8
*Y(wqH return (T1 & )r1;
HKXtS>7d }
Z@ dS,M* } ;
hY(q@_s B]nu \! template <>
EYy|JT]B class holder < 2 >
}i F|NIV {
oC
} public :
3vc2t6S%* template < typename T >
vEZd;40y struct result_1
XS_Ib\-50 {
v(GT+i)| typedef T & result;
qX"m"ko } ;
eZbT; template < typename T1, typename T2 >
).i :C(| struct result_2
K&IHt?vh! {
Y$4dqn typedef T2 & result;
X[E!q$ag } ;
rvUJK,oE template < typename T >
?l?_8y/ww typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4_KRH1 {
FdE9k\E#/) return (T & )r;
d%lwg~@&|5 }
m`!Vryf template < typename T1, typename T2 >
D>6vI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*7`amF- {
"t>WM return (T2 & )r2;
+'`I]K> }
$=ua$R4Z+ } ;
jQX9KwSP Egm-PoPe d-ML[^G 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> >。
Fu*Qci1Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
E/Adi^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;/~%D( oFDJwOJ'Bj return l(i, j) = r(i, j);
!4"<:tSO 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jlM%Y
ZC [E:-$R return ( int & )i;
rXF=/ return ( int & )j;
|QO)xEn~ 最后执行i = j;
'(fCi 可见,参数被正确的选择了。
<=gf|( 9oA-Swc[ ;yDXo\gm E[8i$ _>/OqYR_jQ 八. 中期总结
?y4vHr"c 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:
|W;EPQ+< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
LT:*K!>NOL 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
x67,3CLy? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)A*Sl2ew gVpp9VB +l@+e_> dY$jg *rmwTD" U\`yLsKvH` 九. 简化
uTIl} N 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
tg%C>O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nTH!_S>b(Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tRzo}_+N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Yvxp( +-*/&|^等
-) \!@n0 2. 返回引用。
|7wiwdD" =,各种复合赋值等
^#,cWG}z 3. 返回固定类型。
V1>>]]PS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j.vBld 4. 原样返回。
w*qmC<D$A operator,
I3D#wXW 5. 返回解引用的类型。
S$%Y{ operator*(单目)
ba"a!#wA 6. 返回地址。
nyr)d%I{ operator&(单目)
1`I#4f 7. 下表访问返回类型。
Oo`b#!L operator[]
^
^R4%C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n 7m! operator<<和operator>>
VsR`y]"g K$Yc!4M 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。
*EzAo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
liG3
'<KzWxuC template < typename Left >
Bg0 aLU)[ struct value_return
& wG3RR| {
-Drm4sTpDb template < typename T >
lL6qK&; struct result_1
:>GT<PPD; {
%Q[+bN[/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m[!AOln) } ;
>6cENe_@t :fE*fU@ template < typename T1, typename T2 >
`<kV)d%xEF struct result_2
MB]Y|Vee {
{r?qI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)bPF@'rF2 } ;
-"Q[n,"Y } ;
Y'S9
X>6VucH{\ 9,;+B8-A 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`%M}
:T ~*Ir\wE 下面我们来剥离functor中的operator()
.`Ts'0vVy 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j[o5fr)L q;a#?Du o return l(t) op r(t)
DUK.-|a7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;q&\>u: return op l(t)
vXi}B return op l(t1, t2)
ds9`AiCW> return l(t) op
3`aJ"qQE return l(t1, t2) op
,*$/2nB^ return l(t)[r(t)]
tXIre-. 2} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`[J(au$z y:zo/#34 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:
D7Nz3.j 单目: return f(l(t), r(t));
j']Q-s(s return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I NE,/a= 双目: return f(l(t));
~IE5j,SC return f(l(t1, t2));
TAu*lL(F 下面就是f的实现,以operator/为例
6uH1dsD 7J%v""\1! struct meta_divide
8E!I9z {
FE/2.!]&o template < typename T1, typename T2 >
8Bnw//_pT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^D0BGC&& {
"@[xo7T return t1 / t2;
;ckv$S[p }
WPM<Qv L } ;
XU#nqvS` . ^(0tNX/XD 这个工作可以让宏来做:
OWK)4[HY( Z0 e+CEzq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;,h*s,i template < typename T1, typename T2 > \
s=nE'/q1| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9h6xl i 以后可以直接用
IK6XJsz$J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4l?98 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
_u :4y4} (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。。。)
3&@MZF& s
`r tr OQA3 ~\Vu 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
6]}Xi:I g/q$;cB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EN%Xs578 class unary_op : public Rettype
CFh&z^]PR {
u0J+Nj9 Left l;
o /fq public :
DOWUnJ;5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nWK"i\2#G FZ^byIS[ template < typename T >
?mt$c6- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+G_6Ek4 {
B!le=V,@, return FuncType::execute(l(t));
=P+S]<O }
vAJfMUlP z~oGd, template < typename T1, typename T2 >
_+8$=k2nM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}#
-N7=h {
9_ Qm_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
):+H`Hcm }
79%${ajSI } ;
" I@Z:[=2 ^U_B>0`ch )vS##-[_ 同样还可以申明一个binary_op
A?;/]m; 7@vcQv
kC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*k'9 %'< class binary_op : public Rettype
j86s[Dty {
I01On>"@7 Left l;
)M]4p6Y Right r;
BsB}noN} public :
U&Ay3/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%p2 C5z? aG\m3r template < typename T >
0{PK]qp7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'EREut,>' {
:7Vm]xd}do return FuncType::execute(l(t), r(t));
_'AIXez7q }
V_}`2.Pg 2.&v{gq template < typename T1, typename T2 >
l:HO|Mq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
igz:ek` {
Sjr(e}* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`bT{E.(T }
HXdPKS4q } ;
^@)/VfVg VUF7-C* ^[%~cG 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
x el&8 ` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~.x!st} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@-b}iP<T 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。
H[,.nH_>+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>M:5yk@ 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。。。
4g1u9Sc0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[1nI%/</> 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)
fJE ki>1 下面是修改过的unary_op
ooZ7HTP| $zmES tcm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v,|;uc+ class unary_op
FcW ?([l {
Vn/6D[}Tu Left l;
Gcs+@7!b Ya9uu@F public :
q]Qgg i]$d3J3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
82)d.> ]K9x<@! template < typename T >
j9u-C/Q\r struct result_1
?>o39|M_w {
LOida# R typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"W+4`A(/l } ;
\R-u+ci$ZY c>UITM=!I
template < typename T1, typename T2 >
2CxdNj struct result_2
?|hzAF"U {
e#'`I^8l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,Fr{i1Ky } ;
-~(0:@o ; u8<=FV3 template < typename T1, typename T2 >
x:2[E- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9i`LOl:; {
tIr66'8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_ _)Z Q }
K5.C*|w iuHG9 #n template < typename T >
;%jt;Xv9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/BIPLDN6 {
If&p$pAH? return OpClass::execute(lt(t));
C3_*o>8 }
{9l4 pT3 `\Npu } ;
.M!
(|KE4 i5n'f6C QHM39Eu] 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
./g0T{& 好啦,现在才真正完美了。
ifgaBXT55 现在在picker里面就可以这么添加了:
~b7Nzzfo s=q+3NTv template < typename Right >
-xcz+pHQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
e+6~JbMV {
NfO0^^" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
uyA9`~p=# }
#* Hhe> 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。
gvU6p[ D q/3}8BJ 8EE7mEmLH c"z%AzUV' 9/%|#b-z 十. bind
N4Lk3] 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。
iK#{#ebAoW 先来分析一下一段例子
_N]yI0k( ,H%\+yn{ eQLa .0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
=_1" d$S& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
53T2w,? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2~@=ua[|=5 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
sS|zz,y 我们来写个简单的。
AHA*yC 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.6"7Xxe]< 对于函数对象类的版本:
an7N<-? f@}( <# template < typename Func >
d}=p-s.GA struct functor_trait
zm}1~A {
evs2dz<eA typedef typename Func::result_type result_type;
-( iJ< } ;
p>zE/Pw~ 对于无参数函数的版本:
p&\uF#I;
B 3h<K} template < typename Ret >
m,KY_1%M struct functor_trait < Ret ( * )() >
;PHnv5 x@f {
M`<D Z<:< typedef Ret result_type;
-?(RoWv@X& } ;
wTW"1M 对于单参数函数的版本:
"L)pH@) ES~]rPVS template < typename Ret, typename V1 >
.Sn1YAhE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f65Sr"qB3 {
VO`A typedef Ret result_type;
) )F.|w } ;
:d#NnR0^L 对于双参数函数的版本:
Kaa*;T![ =,'Z6?%p
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8vRiVJ8QS: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
lrE0)B5F {
M,@SUu v" typedef Ret result_type;
O92Y d$S } ;
QE gv,J{ 等等。。。
9N29dp>g{{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;E&XFTdO 6vA5L_ template < typename Func >
yR!>80$j struct func_return
; M(}fV] {
[Ok8l=' template < typename T >
'KL(A-}! struct result_1
\\qg2yI {
?*@h]4+k' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[GuDMl3hC } ;
\f
LBw0 C;5}/J^E template < typename T1, typename T2 >
Dpd$&Wr0Y struct result_2
UE4#j\ {
pUr[MnQLf typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7" [;M } ;
LZVO9e] } ;
x\DkS,O ' 7A7HDJ 0o]K6b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>+#[O" JW\"S template < typename Func, typename aPicker >
+Xp;T`,v class binder_1
-AT@M1K7% {
jveRiW@ Func fn;
+XE21hb
aPicker pk;
`O{Uz?#*x public :
$-RhCnE 2z\F m/Z. template < typename T >
IO#W#wW$M struct result_1
[UH5D~Yx {
,lnuu typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yFt7fdl2 } ;
DX";v
J zEW:Xe) template < typename T1, typename T2 >
fq|2E&&v struct result_2
_&/Zab5 {
Z@ kC28 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mTfMuPPs[ } ;
uFm-HR@4 "{_"NjH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
XV>6;!=E 4m*(D5Y=| template < typename T >
7gwZ9Fob typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fF("c6:w( {
j,xPN=+hT return fn(pk(t));
}gW/heUE }
w8
$Qh%J'< template < typename T1, typename T2 >
FW DuH`-5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O+?zn: {
kPH^X}O$ return fn(pk(t1, t2));
v8Zgog)V }
>Gu0& } ;
,NEs{!
T 3kCbD=yF i =N\[& 一目了然不是么?
Wu( 8G 最后实现bind
`tG_O kZ9<j+. <6C9R> template < typename Func, typename aPicker >
j>xVy]v= | picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fWyDWU {
:dN35Y] a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!&O/7ywe }
Ye2];(M V(u2{4gZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
C|\^uR0 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。
d~jtWd|? 2\{uqv 十一. phoenix
Db=>7@h3C Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
S=,1}
XZ J'yN' 0 for_each(v.begin(), v.end(),
1gm/{w6O (
O&w3@9KJ? do_
{@5WeWlz~ [
cWO
)QIE cout << _1 << " , "
@$d\5Q(G ]
i\;&CzC: .while_( -- _1),
`E=rh3 L0o cout << var( " \n " )
cqY.^f. )
\>Rwg=Lh );
.)>/!|i N&APqT 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
{(}w4.! 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~'J =!Xy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I`W-RWZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g[au-.: yvWzc
uL# 0DB<hpC:5 template < typename Cond, typename Actor >
BhW]Oq& class do_while
f WjS) {
`qDz=,)WP Cond cd;
P}9Y8$Y>U Actor act;
&JhIn%=- public :
-ouJf}#R template < typename T >
kgI=0W> struct result_1
@P"`=BU& {
o+-Ge
J typedef int result_type;
>|/? Up } ;
on;sq8; fsJTwSI[" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'Z2N{65 b?] S&)"9 template < typename T >
x_y>j) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l8xd73D)8 {
+<\cd9 do
RA/ =w& {
8U<.16+5Q act(t);
7lDaok }
)SL@>Cij while (cd(t));
_RaVnMJKX4 return 0 ;
3cfZ!E~^kc }
>9tkx/J } ;
>\7RIy3 &lh_-@Xz |:=b9kv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2x`xyR_Q.R 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。
-{8Q= N 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。
im\YL< 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。
a&s"#j 下面就是产生这个functor的类:
c+b:K ( X
'FQ B`Or#G3ph template < typename Actor >
1s}``1> class do_while_actor
;8L+_YCa {
bOxjm`B< Actor act;
W_BAb+$aF public :
(#-=y~% do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/[|}rqX( GATP template < typename Cond >
)|Vg/S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b*FU*)<4. } ;
SEQO2`]e: bm tJU3Rm p21=$?k!; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
krr-ZiK 最后,是那个do_
mU?&\w=v$ 3\p]esse yToT7 X7F7 class do_while_invoker
e1`)3-f {
+%e%UF@ public :
4('0f:9z+ template < typename Actor >
GwMUIevO_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.}$`+h8WT {
+2V%'{: return do_while_actor < Actor > (act);
\}u7T[R=` }
Owh*KY: } do_;
igRDt{} 9!O+Ryy?\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
KF:]4`$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lk*0c{_L 最后来说说怎么处理break和continue
{m+S{dWp 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。
kKxL04 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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