一. 什么是Lambda
>M` swEj 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
uj.~/W1,! 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,
=k4yWC5- NJYx.TL lYd#pNN ^q"wd?((h class filler
?e|'I" {
M
mg#Vy~ public :
o3H+.u$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ht^U VV2 } ;
=N,KVMxw v{rc5 ]\R 0XlX7Sk+ 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:
-X#J<u T/ ,2>:h"^ @LY 5]og $Z;HE/3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nf< <]iHf < %Qw
dEO <!,q:[ee5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w'=#7$N KmV>tn BQ f{e*R#+& VGcl)fIqw? 二. 战前分析
K*J8(/WkD 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。
Y51XpcXQ 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
8Gb=aF1 TJY$<: ^a`zvrE
v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k;3P;@3,W /* --------------------------------------------- */
ilK8V4k<T) vector < int *> vp( 10 );
;hs:wLVa" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_}]o~ /* --------------------------------------------- */
PqcuSb6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,Ucb)8a /* --------------------------------------------- */
"!)8bTW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eEsEW<su /* --------------------------------------------- */
^J>28Q\S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
SU#
S' /* --------------------------------------------- */
M;MD-|U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{(wV>Oc>Jw |
7>1) MbnV5 b:X [ur/` 看了之后,我们可以思考一些问题:
CjQ_oNI 1._1, _2是什么?
{yyg=AMz 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
`j>qOT 2._1 = 1是在做什么?
q\#3G 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#Mbt%m Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2|}p&~G( @YwaOc_% lRt8{GFy 三. 动工
">fgoDQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ZuS+p0H" ]VJcV.7` NkO$
M Tjs-+$P+ template < typename T >
bf;IJ|v^ class assignment
62(WZX%b {
{bETHPCf T value;
p'w[5' public :
UjKHGsDi4 assignment( const T & v) : value(v) {}
b}"/K$`Fd template < typename T2 >
#gN{8Yk> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
s?Q`#qD } ;
KktTR`W g"Ii'JZ? bkOm/8k|4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*znCe(dd 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5h{Hf]A r kD4}jV 8%xtb6#7M 1~`gfHI4 class holder
p>}N9v;Bo {
Y#t"..mc' public :
r*p%e\ 3 template < typename T >
JnsXEkM) assignment < T > operator = ( const T & t) const
_SFD}w3b$ {
2Q k\}KWs return assignment < T > (t);
pH~JPNng }
rRt<kTk!U } ;
{(MG:
B .A `:o AMm O+E? 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:
h">X!I 9=}/t9k static holder _1;
87>Qw,r Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/nmfp&@ 2mT+@G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L%8"d6 而不用手动写一个函数对象。
6?iP z?5 p-6.:y VN".NEL =~S
四. 问题分析
c]&VUWQ 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。
$Yxy(7d7w 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
?-Z:N`YP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
R"=M5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
A&7jE:Ew 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[*<&]^ j w462h 五. 问题1:一致性
K;ML' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
n%0vQ;Z1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&tOD W!^=)Qs
struct holder
.WPqK>79| {
mNYz7N //
=+L>^w#6= template < typename T >
8UcT?Zp T & operator ()( const T & r) const
/W>"G1) {
ZM.g+-9 return (T & )r;
q<8HG_ }
[)u(\nfGX } ;
%G&v@R /km3L7L%R 这样的话assignment也必须相应改动:
w6Q]?p+ BYf"l8^, template < typename Left, typename Right >
q Q'@yTVN class assignment
/0uinx {
m t^1[ Left l;
5=986ci$U Right r;
?rDwYG(u]@ public :
*2MTx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"LWuN> template < typename T2 >
\#r_H9&s6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
hdL2`5RFF } ;
wp*1HnWj8Y 7A6sSfPUy 同时,holder的operator=也需要改动:
LfApVUm %R>S" template < typename T >
A{%;Hd`0/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xW4+)F5P( {
F! e`i-xt return assignment < holder, T > ( * this , t);
QR'g*Bro }
m~eWQ_a]C@ HWBom8u0 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。
z-G (!]: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Sq,ty{j2% '[^2uQc return l(rhs) = r;
3(&F.&C$$ 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。
88j
;7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ZtoE=7K yFo5 pKF.J template < typename Tp >
w#,v n8 class constant_t
{eEWfMKIn {
'=.Uz3D'0 const Tp t;
E;H(jVZ public :
|plo65 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f :5/y^M& template < typename T >
X~3P?O]kFv const Tp & operator ()( const T & r) const
ew$Z5N: {
/nFw return t;
-Wk"o?}q }
hp4(f W } ;
pH%c7X/[3L 7F:;3c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rC `s;w 下面就可以修改holder的operator=了
qL.Y_,[[ s.)w
A`&& template < typename T >
!
hr@{CD assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
neFno5d j {
;_5
=g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.G~5F- 8' }
SVh4)}.x 5q`)jd !*) 同时也要修改assignment的operator()
>8O=^7 "]Dzc[Vp template < typename T2 >
)#~fS28j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jdf)bO(9# 现在代码看起来就很一致了。
<#
r.}T.l Q8cPKDB 六. 问题2:链式操作
+STzG/9# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B^~Bv!tHWr 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
x>"JWD 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
]u ~Fn2 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
igj@{FN 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@M^QhHs bk9~63tN+> template < typename T >
7d8qs%nA struct result_1
6FIoWG"x {
<?Izfl6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ND1%s & } ;
I jztj k:)u7A+ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<?7,`P:h[ =1OAy`8 template < typename T >
gJ8 c]2c struct ref
i3&B%JiLX {
L8xprHgL typedef T & reference;
q.sQ Z]ty9 } ;
&~A*(+S template < typename T >
~w9=Fd6 struct ref < T &>
`$agM@"^ {
[Pc[{( typedef T & reference;
UMi`u6# } ;
(Cd{#j< jy@i(@Z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
EQOP?>mWx! [67E5rk- template < typename T >
>AX~c
jo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bKJ7vXC05 {
x`6^+>y^ return l(t) = r(t);
?r E]s!K }
!5SQN5K 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。
P^<0d'( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u#@{%kPW =>ztB w\ 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
3?Eoj95w! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
U;Ll.BFP _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
QUZQY`'@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e=jT]i *cU 最后的布局是:
i@R$g~~-D Add
>"<k8wn / \
/b:t;0G Divide 5
1mVVPt^6 / \
O:^LQ _1 3
[+MX$y 似乎一切都解决了?不。
=_m9so 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。
_X2EBpZp 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。
6^IqSNn- 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:
@-&(TRbZo o|;eMO- template < typename Right >
hKZ`DB4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>AzWM
.r Right & rt) const
1S(\2{Ylo {
?X#/1X%u: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]dbSa1? }
z'oiyXEE3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l/png: 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。
#3Ej0"A@-B 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。
^>X)"'0+ 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。
GKyG
#Fl 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。
;w6fM 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?
T4~`e_ 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:
EwD3d0udL B?#k W!wj template < class Action >
"rx^M*" class picker : public Action
"<w2v'6S {
8@%mnyQ public :
2\nN4WL
5. picker( const Action & act) : Action(act) {}
F?8BS*r_ // all the operator overloaded
O b8B } ;
Cl6m$YUt {+"g':>< Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
C1T=O 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
bbNU\r5% 2<'`^AO@ template < typename Right >
a;"Uz|rz picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*!g 24 {
xEVLE,*?> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/}w#Jk4pD }
2f|6z-Z 3$c (M99r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nw0L1TP/J 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。
s!#HZK
@8=vFP' template < typename T > struct picker_maker
':\fl.b {
y !<'rg typedef picker < constant_t < T > > result;
J ;UBnCg } ;
i s L{9^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2'wr={>W {
"F-Y^ typedef picker < T > result;
'ySljo*It } ;
Q !9HA[Ly &:V@2_6" 下面总的结构就有了:
M o}H_8y 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。
_+twqi 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。
q*6q}s3n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{r={#mO;p 至此链式操作完美实现。
|l|_dn O)`fvpVU fyI_ 七. 问题3
5x8'K7/4. 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。
*Ph]F$ZP `gBD_0<T7 template < typename T1, typename T2 >
h|bqyu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fr-[UZ~V {
HWqLcQ d:P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?75\>NiR }
ZCm1+Y$ Kb}MF9?:e 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:
/7bw: h; KNy`Lj)VPY template < typename T1, typename T2 >
_N98 vf0o struct result_2
`f@{Vcr%i {
D7)(D4S4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wGPotPdE2 } ;
#wr2imG6 mA&=q_gS 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?
< CDA" 这个差事就留给了holder自己。
XE9)c
(@ "=F6P MRQZIi template < int Order >
Vu}806kB class holder;
T?>E{1pS template <>
[4p=X=B class holder < 1 >
pA<eTlH {
O@s{uZ|A6 public :
NS@{~;#R template < typename T >
lr WLN struct result_1
J{d(1gSZ {
gI)u}JX typedef T & result;
c15r':.5 } ;
2}w#3K template < typename T1, typename T2 >
6*Zj]is struct result_2
gQy~kctQ# {
5:UyUB typedef T1 & result;
\<ZLoy_ } ;
7F9;Su3. template < typename T >
>8|+%pK8< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SET-8f {
=+<d1W`>0 return (T & )r;
~b Rd)1 }
Nsn~@.UuSW template < typename T1, typename T2 >
UFe(4]^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;|<(9u` {
r0\?WoF2C return (T1 & )r1;
n+HsQ]z. }
=h|wwQE } ;
g` [` P@ JS!*2*Wr template <>
zI^Da!r. class holder < 2 >
yxwW j>c {
9${Xer' public :
`XW*kxpm template < typename T >
`4V"s-T' struct result_1
Bd5+/G=m {
0I5&a typedef T & result;
1{Jb" } ;
b{M}5~e=B template < typename T1, typename T2 >
#f*g]p{ struct result_2
2+.18"rvi {
F\:(*1C typedef T2 & result;
|CIC$2u } ;
oq$w4D0Z template < typename T >
\~#WY5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f8'MP9Lv {
SdJ/4&{ ! return (T & )r;
``u:lL }
J[@um: template < typename T1, typename T2 >
u1Ek y/e- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,O]l~)sr| {
/YH`4e5g return (T2 & )r2;
I%"'*7U }
l?8)6z#Zl } ;
L9FHgl? S&(^<gwl X}cZxlqc 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[h(xp?,l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k6(r !mc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!MVj=( F[Q!d6 return l(i, j) = r(i, j);
BFVAw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@hif$ XiQkrZ return ( int & )i;
AIRr{Y return ( int & )j;
.Cz %:%9 最后执行i = j;
!bU\zH 可见,参数被正确的选择了。
aWy]9F&C: @;:>G A ?LaUed' *7$P] fuX'~$b.fA 八. 中期总结
7&B$HZ 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:
_S@aGw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q,%:h`t\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\or G63T: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
H'= (` a9U_ug58 :G5RYi qO@@8/l 3c3OG.H$8 RA O`i>@ 九. 简化
TDt Amk 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0?0Jz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l2jF#<S@ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
W# US#<9Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TsQU6NNE +-*/&|^等
-&2B@]] 2. 返回引用。
>[10H8~bI/ =,各种复合赋值等
5W? v'" 3. 返回固定类型。
^W?Z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
qe$^q 4. 原样返回。
\ I`p|&vG operator,
x_#-tB 5. 返回解引用的类型。
O) atNE operator*(单目)
]3iH[,KU3 6. 返回地址。
mLk(y* operator&(单目)
|JF@6 7. 下表访问返回类型。
g\SrO {* operator[]
E:`v+S_h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"&.S&=FlI operator<<和operator>>
;)AfB#:d ^' M>r(t 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。
]b/S6oc6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Q]/Uq~m C {LHR!~d}5f template < typename Left >
@=jWHS struct value_return
:Y,BdU {
K14^JAdY/ template < typename T >
`Z"Q^ struct result_1
}Z-Z|G)# {
s*/ bi
W typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
B~
S6R
} ;
nrm+z"7 l:#-d.z# template < typename T1, typename T2 >
?<Wb@6kh` struct result_2
Z/;Xl~ {
BVsD(
@lX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
SP* fv` } ;
o2z]dTJ}o } ;
EtbnE*S zmj"fN{\ 2d%}- nw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(+uj1z^ ez]tAW 下面我们来剥离functor中的operator()
0:0NXVYs& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{@! Kx`(: D8&`R return l(t) op r(t)
/sM~Uq? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~x#w<0e> return op l(t)
qd3Q}Lk return op l(t1, t2)
~'37`)]z return l(t) op
/~*_x=p: return l(t1, t2) op
cdqB,]" return l(t)[r(t)]
akw,P$i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1f",}qe; s,#>m*Rh 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
'lHdOG 单目: return f(l(t), r(t));
`.s({/|[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gs!(;N\j| 双目: return f(l(t));
pym!U@$t return f(l(t1, t2));
8-<:i 下面就是f的实现,以operator/为例
;7N{^"r [Nn`l, struct meta_divide
CLvX!O(~ {
N?Lb template < typename T1, typename T2 >
@gY)8xMbA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*CHI2MB {
&0f5:M{P return t1 / t2;
%p%%~ewmx }
y;/VB,4V } ;
YPHS1E? l;o1 d-n] 这个工作可以让宏来做:
4apL4E"r /Q,mJ.CnSR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(5]}5W* template < typename T1, typename T2 > \
>/|q:b^2r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[eTSZjIN7 以后可以直接用
M4as DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|sJSN.8 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"94S U:) (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。。。)
lg^Z*&( {<<U^<6} *}P~P$q% 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
x7O-Y~[2 UX7t`l2R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oq}'}`lw" class unary_op : public Rettype
| Bi! {
Jv^h\~*jH Left l;
~3<>
3p public :
EFz&N\2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F6z%VWU #\=F O> template < typename T >
F w?[lS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$< JaLS {
z<Nfm return FuncType::execute(l(t));
A}l3cP;
`# }
hIT+gnhh /'/Xvm3 template < typename T1, typename T2 >
@{25xTt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7' Mm205\ {
RCpR3iC2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
*WuID2cOI }
1jcouD5?H } ;
7<*yS310 H*}y^)x ;=MU';o 同样还可以申明一个binary_op
HAa;hb 1eF3` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p>huRp^w class binary_op : public Rettype
,5h)x"s {
Te[n,\Nb Left l;
Vh4X%b$TV Right r;
Bx<
<~[Ws} public :
*_d7E binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a!v1M2> %V7at7>o template < typename T >
2fL;-\!y( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Iy&!<r7:]0 {
8)_XJ"9)G return FuncType::execute(l(t), r(t));
J cd- }
=c\>(2D gi1^3R[ template < typename T1, typename T2 >
FOE4>zE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.(cw>7e3D {
vbZ}Z3f_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V@g'#={r }
g,!L$,/F } ;
p$]3'jw V2wb%;q 3[Qxd{8r 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
r7%I n^k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
V Y7[) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Jdj2~pTq 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。
*Q
"wwpl? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0AL=S$B) 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<Zmg# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'-Vt|O_Q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-&zZtDd F 下面是修改过的unary_op
t.i 8
2Q 286jI7 T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r@H /kD class unary_op
4V)kx[j {
*k.G5>@ Left l;
,is3&9 2*laAB public :
2} /aFR U:0mp" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/
*#r`A p>v$FiV2N template < typename T >
T $ >&[f$6 struct result_1
6]WAUK%h {
f@wquG' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t%/&c::(6 } ;
rr],DGg+B] /[
5gX^A template < typename T1, typename T2 >
wDal5GJp struct result_2
P~ >OS5^ {
HdUQCugxx: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|6sp/38#p } ;
X!TpYUZ' Q4#m\KK;i9 template < typename T1, typename T2 >
Hw}Xbp[y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%rL.|q9
{
K7_UP&`=J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)-I {^( }
&
p qd ~BnR$= template < typename T >
V1N3iI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u5`u>.! {
y4?0j: return OpClass::execute(lt(t));
r=
`Jn6@ }
x}Eg.S RB7tmJc } ;
y@S$^jk. Y8~"vuIE5 ,aZ[R27rpL 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
zZPO&akB" 好啦,现在才真正完美了。
@1roe
G 现在在picker里面就可以这么添加了:
5uGq%(24 G5BfNU template < typename Right >
#jvtUS \ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,f%S'(>w {
UERLtSQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zj{pJOM06 }
gh]cXuph 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
BA:VPTZq *w`sM%]Rq Woym/[i vm8eZG| 0
1rK8jX 十. bind
&jJL"gq" 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
rpha!h>w1% 先来分析一下一段例子
~Fcm[eoC +5*95-;0 q6luUx,@m int foo( int x, int y) { return x - y;}
D%pF;XY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b{&)6M)zo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[q[Y~1o/&H 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
j3V
-LnA 我们来写个简单的。
zR:L!S 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=&]g "a' 对于函数对象类的版本:
~qKY) "gG K($Npuu] template < typename Func >
Q(?#'<.# struct functor_trait
+~$ ]}% {
QZ typedef typename Func::result_type result_type;
i-_mTY&M } ;
.|70; 对于无参数函数的版本:
Xc-'Y"}|`t #=A)XlZMd template < typename Ret >
XNkn|q2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
vpr.Hn {
F^;ez/Gl typedef Ret result_type;
uw_Y\F-$ } ;
\ ~$#1D1f 对于单参数函数的版本:
7`'Tb p g}cq K template < typename Ret, typename V1 >
!l8PDjAE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
583|blL {
Ve; n}mJ? typedef Ret result_type;
@RKryY) } ;
fIU#M]Xx 对于双参数函数的版本:
]{@-HTt c-5)QF) z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3F2w-+L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!_)[/q" {
@I?=<Riu typedef Ret result_type;
htF] W|z } ;
U'bEL^Jf 等等。。。
"+G8d'%YV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eD6fpe\( &Ok):` template < typename Func >
OQJ6e:BGt struct func_return
fuySN!s {
Tyx_/pJT template < typename T >
'~=SzO struct result_1
@Jw-8Q{ {
8{sGNCvU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YIYmiv5 } ;
Ad_hKO r;N|) template < typename T1, typename T2 >
eng'X-x struct result_2
[{,1=AB {
i8]S:4 9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pW3^X=6 } ;
$xN|5;+ } ;
Y$@?.)tY C~/a- &F~T-i>X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$=4QO 9\7en%( M template < typename Func, typename aPicker >
vdwsJPFbc class binder_1
/j.9$H'y {
c\j/k[\< Func fn;
E7hY8#G aPicker pk;
.Z *'d public :
nBYZ}L q 6Z"X}L,* template < typename T >
>^3i|PB struct result_1
A.w.rVDD {
k!Y, 63V= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)9]P MA?u } ;
Xsa]. Iu=(qU template < typename T1, typename T2 >
dSHDWu& struct result_2
scV5P Uq {
La[V$+Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
do'GlU oMC } ;
493*{ wUJcmM; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5|)W.*Q x]j W<A template < typename T >
6_B]MN!( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n+ M <\ {
5[0?g@aO return fn(pk(t));
.T`%tJ-Em }
/PKN LK template < typename T1, typename T2 >
J<lW<:!3] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(/$^uWj {
<C*hokqqP return fn(pk(t1, t2));
|Y.?_lC }
%(Icz? } ;
'Pbr
v BnY&f |I=T@1_D 一目了然不是么?
kq-) ^,{y 最后实现bind
"<gOzXpa 8{ I|$*nB f6p/5]=J26 template < typename Func, typename aPicker >
7t3!)a|lI picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~}Pfu {
8 zb/xP> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NHE18_v5 }
5mR 1@ `d(ThP;g 2个以上参数的bind可以同理实现。
yt2PU_), 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。
~VB1OLgv#. CvdN"k 十一. phoenix
B<C&xDRZ0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
T
u'{&
2Khv>#l
for_each(v.begin(), v.end(),
5lum $5 (
s#GLJl\E_P do_
.RL=xb|[ [
T> p&$]OG cout << _1 << " , "
!n%j)`0M ]
%l%HHT .while_( -- _1),
H,NF;QPPC cout << var( " \n " )
rZpXPI )
A=>u
1h69 );
H;"4C8K7 jiC>d@~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:
8?C5L8) 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
&nK<:^n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D/' dTrR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J~- 4C) e:W{OIz: d d;T-wa} template < typename Cond, typename Actor >
eV~goj class do_while
@%SQFu@FJ {
T8NxJmYqB Cond cd;
!_(Tqyg& Actor act;
fXB0j;A public :
`$NP>%J- template < typename T >
:v 4]D4\o struct result_1
Y9|!+,
{
#fM'>$N typedef int result_type;
hv+zGID7 } ;
D)Dr__x 2T`!v do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
nj4/#W g,Y/M3>( template < typename T >
-{A<.a3P}= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{>;R?TG]$ {
GKCroyor do
<-0]i_4sK {
mA} "a<0 act(t);
O
H7FkR }
ctV,Q3'Z while (cd(t));
E)3NxmM# return 0 ;
DL.!G }
-Qe Z#w| } ;
/7LR;>B j 'ig'cRD6N |&jXp%4T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0(btA~'* 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。
eiOW#_"\ 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。
CH/rp4NeSy 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。
lRdChoL$2 下面就是产生这个functor的类:
)CyS#j#= ze;KhUPRm b>$S<td template < typename Actor >
3mni>*q7d class do_while_actor
iR0y"Cii {
,2)6s\]/b Actor act;
XZwK6F)L public :
Q7A MRrN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,=N.FS &-=5Xc+Z template < typename Cond >
kNL\m[W8$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
L.WljNo } ;
_tXlF; l@:0e]8|o |WUG}G")*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。
Lh<).<S 最后,是那个do_
KY N0 0|b>I!_"g D,ln)["xm class do_while_invoker
FCn_^l)EA {
K4);HJ|= public :
snikn& template < typename Actor >
'P}0FktP` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8sCv]|cn {
<Ok3FE.K return do_while_actor < Actor > (act);
CWS4lx }
gzg_>2Sj } do_;
Hq 188< Xs?o{]Fe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5 u0HI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$tS}LN_!
最后来说说怎么处理break和continue
MqUH',\3 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。
k#rBB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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