一. 什么是Lambda
NzOo0tz: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Oz`BEyb]{ 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,
D
(mj7oB F,dx2ZPIs? 5^lxj~ F V7P&%oz{C class filler
s1NKLt {
FUjl8b-| public :
W7\f1}]H void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}w<7.I } ;
S.m{eur!,E ,J>5:ht(6 WDPb!-VT 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:
.my0|4CQ#@ _:C9{aEZb 27"%"P.1 "C SC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B$!)YD; V'T ,4 7=WT69,& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(>GK\=:< `[)YEgs %i-c0|,T4 b6F4>@gjg 二. 战前分析
^1aAjYFn 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ReI/]#Us 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Hp|_6hO 2 4 G-wd fhp<oe>D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qI<mjB{3` /* --------------------------------------------- */
#=f?0UTA vector < int *> vp( 10 );
>wBJy4: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V=V:SlS9| /* --------------------------------------------- */
M&Uj^K1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3]UUG /* --------------------------------------------- */
j|%HIF25 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
U,q\emR /* --------------------------------------------- */
7C ,UDp| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.wu
xoq /* --------------------------------------------- */
w1#gOwA,$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}36QsH8 ;u(<h?%e M8Z2Pg\0 "WK{ >T 看了之后,我们可以思考一些问题:
o=?C&f{ 1._1, _2是什么?
5HO9+i 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。
QxOjOKAG
2._1 = 1是在做什么?
rKf-+6Na 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。
yA(K=?sq 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。
kO{s^_qR^c /)(#{i* ;Tc`}2 三. 动工
^__Dd)( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;R?I4}O#R8 %V{7DA&C uYil ?H{kH 2e9es template < typename T >
fKeT~z{~ class assignment
q**G(}K {
5qoSEI-m T value;
ANSFdc public :
KiOcu=F assignment( const T & v) : value(v) {}
:WL'cJ9a template < typename T2 >
me ks
RcF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
mP P`xL?T } ;
p>;_e( `zXO_@C u[/m|z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
q]N:Tpm9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D{4YxR
PX [$"n^5_~ lBFMwJU)
q^L<X) class holder
(tGY%oT" {
P(73!DT+ public :
J8)#PY[i4 template < typename T >
P7MeX(Tay assignment < T > operator = ( const T & t) const
HcV"X,7S {
pL%r,Y_^\x return assignment < T > (t);
{=-\|(Bx }
uDSxTz{ } ;
wqW0v\ *b}lF4O? L^4-5`gj 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
| j a- i?:_:"^x static holder _1;
[[Y0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
JPWOPB'H 0,rTdjH7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'X!?vK^]p 而不用手动写一个函数对象。
&0( [.*;6y3 f'{]"^e= ku
a)
K! 四. 问题分析
0}xFD6{X 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
k`p74MWu 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
|7pR)KH3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\Z/)Y;|mi0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]&{ ci 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@L:>!< 01. &>Duw 五. 问题1:一致性
a~!G%})'a 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-yg?V2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
VA%Un,5h CZt \JW+" struct holder
Z)xaJGbw {
ld7v3:M //
R
&4Z*?S template < typename T >
+@K09ge T & operator ()( const T & r) const
]a3iEA2 ( {
lP!;3iJ B return (T & )r;
!\;FNu8_. }
<P;}unq.kw } ;
( nab [wB9s{CX 这样的话assignment也必须相应改动:
[kgdv6E (%:>T Q( template < typename Left, typename Right >
JHJ~X v class assignment
Q\,o:ZU_ {
TbF4/T1b Left l;
k` (jkbEZ Right r;
5`RiS]IO] public :
V$rlA'+1v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JQ-gn^tsy template < typename T2 >
1G'`2ATF* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3 Lsj}p } ;
~E^,=4 U"4?9.
k 同时,holder的operator=也需要改动:
>xn}N6Rj2~ awUx=%ERtA template < typename T >
fQ=MJ7l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}AvcoD/b {
^@_m "^C return assignment < holder, T > ( * this , t);
fn/7wO$! }
S"hTE7` S$^RbI 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。
GzTq5uU& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X*7\lf2 @AYo-gf return l(rhs) = r;
=?(~aV 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。
Mf#83<&K 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
UYtuED o(Cey7 template < typename Tp >
02k4N% class constant_t
xlR2|4|8 {
35x 0T/8 const Tp t;
hwDbs[: public :
X5*C+ I=2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ow' lRHZ template < typename T >
ez9k4IO const Tp & operator ()( const T & r) const
rqlc2m,<-p {
irZFV
return t;
Kw`VrcwjT }
eb8w~ } ;
s$*'^: x)_@9ldYv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<_./SC 下面就可以修改holder的operator=了
;!T{%-tP ?n\*,{9 template < typename T >
.~gl19#:T assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nB ". '= {
Jj^GWZRu return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
w_iam qe, }
(:+>#V)pZ T^} 同时也要修改assignment的operator()
X+n`qiwq *}):<nB$^ template < typename T2 >
TjBY
4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
<[/%{sUNC 现在代码看起来就很一致了。
ozr9>b>M 2`=6 %s
六. 问题2:链式操作
:;!\vfZbU 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'iLH `WE 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。
{hO`6mr&t 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。
t=#Pya 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。
cDXsi#Raj 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VRW]a AP\ofLmq template < typename T >
v1.q$ f^( struct result_1
Us~ X9n_F {
!z
zW2> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lKEa)KF[ } ;
Y#01o&f0n 8 )\M:s~7& 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:
qOG}[%<^n7 [W,-1.$!dM template < typename T >
n|4;Hn1V struct ref
hD<f3_k {
XL}<1-} typedef T & reference;
~mN%(w!^ } ;
)J3kxmlzQ template < typename T >
".~{:= struct ref < T &>
uC]Z8&+obb {
7=*VpX1 typedef T & reference;
|H ;+1 } ;
IGAzE( O:.,+,BH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Cj;/Uhs
rFL$QC2 template < typename T >
c~dM`2J, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tO.$+4a {
swpnuuC- return l(t) = r(t);
"L2 m-e6 }
:a<hQ|p 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
czBi Dk4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xUYow oaDsk<(j;R 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
[D'Gr*5~{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3LlU] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
px9>:t[P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2go> 最后的布局是:
1=Ilej1 Add
f8:$G.}i / \
p`+VrcCBOd Divide 5
/4joC9\AB / \
I*1S/o_xI _1 3
Eo{EKI1 似乎一切都解决了?不。
Ws49ImCB 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。
X$wehMBX 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
9|!j4DS< OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
}&G]0hCT! IvW@o1Q template < typename Right >
?G/ hJ?3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+CTmcbyOi Right & rt) const
}BN\/;<A {
F$hZRZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ud3""C5B }
N5q725zJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Qp!Y.YnPd_ 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。
*PM}"s 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。
IF?xnu 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。
-WT3)On 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。
e!o(g&wBj 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?
cj(X2L 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:
hswTn`f <FmBa4ONU template < class Action >
XS0V:<+, class picker : public Action
{~GR8
U {
WaYO1*= public :
FWTx&Ip picker( const Action & act) : Action(act) {}
MtG_9- // all the operator overloaded
+(ny|r[# } ;
p~bkf> 3B,QJ& 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。
o?!uX|Fy 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:
0MpS4tW0= KZK,w#9. template < typename Right >
s[-]cHQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]A!.9Ko}u {
hmGdjw t$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<7gMl }
[(cL/_ ,z66bnjO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(G5xkygR9 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。
OKQLv+q5K) Mj~${vj template < typename T > struct picker_maker
`45d"B
I {
POBpJg typedef picker < constant_t < T > > result;
_
+KmNfR } ;
glor+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B/Ba5z"r$ {
#Si|! typedef picker < T > result;
3Hm7
uBZ } ;
caD5Pod4 ,35Ag#va 下面总的结构就有了:
h3h8lt_| 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。
P{lh)m> 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。
j<$R4A1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
f8!l7{2%q 至此链式操作完美实现。
sfC@*Y2XT ;Prg'R[o; 2k3 z'RLG 七. 问题3
FR' b`Xv: 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
_5h0@^m7y p#M!S2&z template < typename T1, typename T2 >
3o7xN=N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B&nw#saz. {
v@,XinB[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
N<bD }
n1)'cS5} '
C6:e?R 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Y~GUR&ww0n w)<4>(D template < typename T1, typename T2 >
m~Me^yt>} struct result_2
nh|EZp] {
Spc&X72I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W]~ZkQ|P } ;
2;R/.xI6v W^ClHQ"Iy 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
`1_FQnm) 这个差事就留给了holder自己。
*(VbPp_H_ ^8\Y`Z0% \I
xzdFF# template < int Order >
Wy,"cT class holder;
w#d} TY template <>
0hZxN2r class holder < 1 >
s'AQUUrb< {
q @*UUj@ public :
[+7"{UvT template < typename T >
I~'gK8<e7 struct result_1
rUvwpP"k {
]kH}lr
yG typedef T & result;
PoY>5 } ;
vF+YgQ1H template < typename T1, typename T2 >
>2t
cEz% struct result_2
^s.oZj
q {
Z#@6#S` typedef T1 & result;
Bx%=EN5. } ;
V!}L<cN template < typename T >
1+FYjh!2t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eFes+i( 35 {
U!_sh< return (T & )r;
=yo=q)W }
Rgs3A)[`d/ template < typename T1, typename T2 >
gBfX}EK7F typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
78^Y;2 P]W {
pV_}Or_ return (T1 & )r1;
0ZFB4GL }
7:ckq(89 } ;
I_K[!4~Kn \S'cWB template <>
cyDiA(ot& class holder < 2 >
G@;Nz i89 {
0\QYf0o public :
]C+eJ0"A template < typename T >
Lq3(Z% struct result_1
-Zttj /K {
IBzHR[#,^ typedef T & result;
il=?o f\,i } ;
+|)zwe template < typename T1, typename T2 >
%!>k#F^S struct result_2
KPD@b=F {
J: L -15 typedef T2 & result;
sn2r>m3 } ;
IQo]9Lx template < typename T >
Cl%V^xTb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p.qrf7N$ {
ngtuYASc return (T & )r;
axHxqhO7zp }
K
lPm= template < typename T1, typename T2 >
+k#mvPq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=mDy@%yx! {
&8R-C[A return (T2 & )r2;
mxtlr) }
6(!,H<bON } ;
39'X$! hB?U5J 1x^W'n,HtK 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> >。
-i| /JH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s{b0#[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/5Gnb.zN) tsCz+MP return l(i, j) = r(i, j);
*g}vT8w'} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[~zE,! s0x@
u return ( int & )i;
Y j,9V], return ( int & )j;
{"qW~S90YO 最后执行i = j;
>b[4 可见,参数被正确的选择了。
C@l +\M( @B}&62T F(0pru4u a,en8+r] #c8" 八. 中期总结
C?_t8G./_ 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:
.H*? '* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4nX'a*'D~} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
A- <.# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
AX!Md:s /3xFd)|Ds 2gK p\! BV_a-\Sa= =|DkD-
O rd f85%%7 九. 简化
?j},O=JFn 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。
+btP]?04 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*<#]&2I 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:
si+5h6I.} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/9t*CEu\ +-*/&|^等
4AG&z,[ 2. 返回引用。
[qc6Q: =,各种复合赋值等
z{<q0.^EFh 3. 返回固定类型。
_.s\qQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
72BzvY. 4. 原样返回。
+4p2KYO operator,
C/grrw 5. 返回解引用的类型。
\, X?K operator*(单目)
P17]}F`` 6. 返回地址。
$n_sGr operator&(单目)
Rqv+N] 7. 下表访问返回类型。
T`0`]z !~ operator[]
Mz%d_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]xVL11p operator<<和operator>>
SO8|]Fk *o2_EqXL* 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。
GtGyY0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k_.j% tL|L"t_5x template < typename Left >
p]J]<QaZD struct value_return
Cys/1DkE {
g
tSHy*3] template < typename T >
g]TI8&tP!L struct result_1
fitK2d {
[jmAMF<F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+L<w."WG } ;
ir1RAmt% +LU ). template < typename T1, typename T2 >
1dXO3hot struct result_2
T!O3( {
cmC&s'/8`D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
TO;]9`~;Mu } ;
3mnL V*aRt } ;
J>&dWKM3 YC+ZVp"v //@sktHsw( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
( kD?},Z
_j?=&tc 下面我们来剥离functor中的operator()
tL
9e~>,` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
55)ep xDAA`G return l(t) op r(t)
{ U2|): return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]'z^Kt5S return op l(t)
fjzr8vU}C return op l(t1, t2)
22H=!.DJ return l(t) op
S7\jR%pb return l(t1, t2) op
M4$4D? return l(t)[r(t)]
8~XI7g'5x return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9/^Bj I "+|cFq. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
62KW
HB9S 单目: return f(l(t), r(t));
>G -?e! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
MYW 4@# 双目: return f(l(t));
OYCFx2{ return f(l(t1, t2));
,4?|}xg 下面就是f的实现,以operator/为例
hJL0M! 3hpz.ISk struct meta_divide
Et[QcB3 {
hgMnO J template < typename T1, typename T2 >
.<|4PG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Y$DgL
h {
OAQ O J' return t1 / t2;
N"Nd $4 }
RM=+ZmA } ;
"q#kh,-C M<me\s) 这个工作可以让宏来做:
0.,&B5) M}RFFg #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
kv FOk template < typename T1, typename T2 > \
7G #e~,M5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d3q/mg 5a 以后可以直接用
4pHPf<6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k?*DBXJv 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
=u1w\>( 2Y (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。。。)
,)\5O0 D6 1x5CsmS L.~]qs|G/K 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
"7u"d4h-:( H@bmLq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7'l{I'Z class unary_op : public Rettype
x#xO { {
?p\II7 Left l;
7m)ykq:? public :
7=[O6<+o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J!gWRw5 -O q=J; template < typename T >
29E@e]Y,` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o\Vt $ {
p[+me o return FuncType::execute(l(t));
LFry?HO,D }
Rhxm)5 + loVvr"&g template < typename T1, typename T2 >
XzwQ,+IAr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zvw3C%In {
9MlfZsby return FuncType::execute(l(t1, t2));
%b'VEd7 }
wUPywV1UO } ;
WYd,tGz W}i$f -K m&vYZ3vK[ 同样还可以申明一个binary_op
~.=!5Ry z.F+$6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<'yC:HeAwD class binary_op : public Rettype
9w<_XXQ {
]d;/6R+Vs Left l;
RIpq/^Th Right r;
~8 a>D<b public :
@G-k]IWi binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xRZT tqk6m# @( template < typename T >
`v+O5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wAwH8x LU {
zEL[%(fnc return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ljs(<Gm)- }
p%qL0
B=xZkc template < typename T1, typename T2 >
NjMLq|X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H[yLlv {
Sgk{NM7|k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%R5MAs&-5 }
-]MP,P% } ;
tm#y`1- JS.'v7 0-O.*Q^ 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
2xxwQwg8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X-WvKH(=w DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
fmyS#
6" 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。
dfd%A"
I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B{u.Yc: 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。。。
F?4'>ZW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*qOCo_=P8 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)
;a77YLTQ 下面是修改过的unary_op
&3/H
P)*<] YLd%"H $n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*wx^mB9 class unary_op
+Rd{ ?)2~ {
25KZe s) Left l;
U?C{.@#w O/"&?)[v public :
7im;b15j`' "qp_*Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tHo/uW_~I c8W=Is` template < typename T >
;]ew>P) struct result_1
! (tJZ5 {
+\m!#CSA typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
eW<hC( } ;
Sgy~Z^ JFkjpBS template < typename T1, typename T2 >
aDEP_b; struct result_2
'Z}$V* {
HAdm, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=ZL20<TeH } ;
NP/2gjp sbIhg/:ok template < typename T1, typename T2 >
ZU6a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Darkj>$\ {
8eLL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\Ki#"%S }
tr+~@]I+ ~+ur*3X template < typename T >
/PS]AM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sP8B?Tn1W {
^ 9E(8DD return OpClass::execute(lt(t));
!(o2K!v0 }
D/>5\da+y a-=apD1RvG } ;
w+D5a
VJ |U0@(H
9_$Odc%] 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
`Nr7N#g+u 好啦,现在才真正完美了。
Qgi:q 现在在picker里面就可以这么添加了:
"+_0idpF tx-bzLo\ template < typename Right >
osI(g'Xb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)2hoO_l: {
wkw/AZ{27 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
wxrT(x| }
#nz$RJsX 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
)I9(WVx!] vZsVxx99 2
{0VyLx Q0q$ZK6C : Tl?yGF 十. bind
} U.B$4Q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
L1BpY-= 先来分析一下一段例子
'z:p8"h} b.+\qaR .(ir2g int foo( int x, int y) { return x - y;}
ya=51~ by" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
I'hQbLlG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
pj6Cvq4bD 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
MIJ~j><L 我们来写个简单的。
SqQB>;/p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fZC,%p 对于函数对象类的版本:
nm.d.A/]Z v2Y=vr template < typename Func >
){~.jP=-# struct functor_trait
1g+<`1=KT {
V}?5=f' typedef typename Func::result_type result_type;
1F/&Y}X } ;
@ So"(^ 对于无参数函数的版本:
~sD'pS /jAs`"U template < typename Ret >
T~Cd=s(T" struct functor_trait < Ret ( * )() >
'
r/1+. {
DFMWgBL typedef Ret result_type;
u a-p^X`w } ;
y C#{nUdw 对于单参数函数的版本:
511q\w M Heu@{t.[!D template < typename Ret, typename V1 >
xh$[E&2u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b;vO` {
YzqhFFaj. typedef Ret result_type;
V
Euv } ;
D6pk!mS 对于双参数函数的版本:
Z)~2{) _JS'~JO3{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&V$R@~x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
YQOGxSi {
h?sh#j6 typedef Ret result_type;
c-F&4V } ;
>8so'7( 等等。。。
YuZnuI@m9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]M/w];: :%gBcL9T template < typename Func >
(0r6_8e6xv struct func_return
e[n>U@ {
Y9N:%[ :>W template < typename T >
(;N_lF0 struct result_1
~JJv 2 {
*zcH3a,9"x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`/O_6PQ} } ;
NbdaP{{ p|%)uA3'/ template < typename T1, typename T2 >
JT+P>\\];' struct result_2
{<lV=0] {
N*#SY$!y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
})Jp5vv } ;
_]g6
3q } ;
:n=+$Dq R0>L[1o '@FKgy;B)- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
sx;1V{|g y<
84Gw_ template < typename Func, typename aPicker >
5o?bF3 class binder_1
#X+) {
6m9Z5:xG Func fn;
B!Y;VdX aPicker pk;
g?ft;kR6S public :
uv$y"1'g >}iYZ[ V template < typename T >
51A>eU| struct result_1
j<[<qU: {
uAP|ASH9T typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lqt] } ;
4D8q Gti f`Nu]#i template < typename T1, typename T2 >
{,m!%FDL struct result_2
L_(|5#IDw {
.3[YOM7h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|b@-1 } ;
KM6r}CDHs "(5M }5D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
w*?JW F
1BPzRo` template < typename T >
^U52
*6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|cH\w"DcXw {
TSOt$7- return fn(pk(t));
p8Pvctc }
?@ O[$9y template < typename T1, typename T2 >
z;-2xD0&U[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P_9O8"W {
)vw3Y88 return fn(pk(t1, t2));
~o+u: ] }
j=7 ]"% } ;
`'~|DG}a /)|*Vzu GB0] |z5 一目了然不是么?
[mhY_Hmz] 最后实现bind
-C\m'T,1 `O[M#y%*E |
.PLfc; template < typename Func, typename aPicker >
[p(Y|~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~
60J {
)Aj~ xA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f@yST z;u }
RtSk;U1 rHMsA|xz6 2个以上参数的bind可以同理实现。
t{$t3>p-t 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。
Cu}Rq!9i `.n[G~*w~1 十一. phoenix
E@?jsN7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"`lRX # H4dmnV for_each(v.begin(), v.end(),
ruoiG?:T (
"B.l j) do_
>LjvMj ] [
CEwG#fZ cout << _1 << " , "
zU(U^ ]
Ls9G:>'rR .while_( -- _1),
doG&qXw cout << var( " \n " )
)yjHABGJ )
&AW?!rH );
`jP6;i DJeG 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:
b.$Gc!g 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~(}zp<e| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+_+}^Nf]Y3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R!:1{1 k+&| *!j %hY+%^k. template < typename Cond, typename Actor >
}lhJt|q c class do_while
/q8n_NR {
\OOj]gAe Cond cd;
vQA: \! Actor act;
tvP"t{C6, public :
JTx&_Ok# template < typename T >
REw!@Y." struct result_1
tvI~?\Ylj {
3dXyKi typedef int result_type;
)
~X\W\ } ;
4rv3D@E FX\ -Y$K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m@OgT<E]_ c" yf>0 template < typename T >
KVJiCdg- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DI+kO(S {
-BR&b2 do
Ucv-}oa-? {
HZR~r:_
i act(t);
NX$$4<A1 }
\s[Uq while (cd(t));
F`f#gpQ return 0 ;
R7+k=DI }
!
XA07O[@ } ;
e%"L79Of6) ceAK;v
o lv,<[Hw1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<jfi"SJu 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。
SZEX;M 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。
koe&7\ _@ 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。
\3x,)~m 下面就是产生这个functor的类:
QO0T<V BH\qm
(X aiea&aJ template < typename Actor >
zf#V89!]C" class do_while_actor
j&ddpS(s {
4u A;--j Actor act;
g {wDI7"<q public :
JeuW/:Wv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&`{%0r[UD# 87y$=eZ template < typename Cond >
Jo_h?{"L{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?:~ `? } ;
wC;N*0Th ]e 81O#t3 SxNs 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^qGH77#z 最后,是那个do_
#|)GarDG VMsAT3^w J=5G< class do_while_invoker
5{VrzzOK} {
9_oIAn:< public :
o1QK@@} template < typename Actor >
-_v[oqf$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ust>%~< {
P6dIU/w return do_while_actor < Actor > (act);
h$y1"!N( }
(:-=XR9A` } do_;
yin"+&<T }B^KV#_{S 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L9&Z?$6J_p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
a'rN&*P 最后来说说怎么处理break和continue
^!!@O91T 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。
$D1Pk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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