一. 什么是Lambda
kz"uTJK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>1~
/:DJ 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,
bmfM_oz fd\RS1[ yw3"jdcl 'pdTV:]zA class filler
\c=I!<9 {
,kN;d}bg public :
ETe4I`d{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:HkBP90o } ;
tgK
I _kj]vbG^; f!Q\M1t) 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:
RLB3 -=9t FK|O^->B 0+1wi4wy/ _u`YjzK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
> VG 'y8{,R4C EdJL&* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<j'V}|3 *Gbhk8}V' nV;'UpQw IV QH
p 二. 战前分析
H"C'<(4*\ 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。
aER|5!7(2\ 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
I5$P9UE+^9 lq/2Y4LE) 0J)s2&H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:$ 5A3i /* --------------------------------------------- */
IUcL* vector < int *> vp( 10 );
IP~!E_e}\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
J~Xv R /* --------------------------------------------- */
y}Ky<%A!P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;t`
?| /* --------------------------------------------- */
#x%'U}sF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v0^9"V:y
/* --------------------------------------------- */
8!g
`bC#% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*dzZOe>, /* --------------------------------------------- */
B~Q-V&@o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!,WGd|oJ ?0tg}0| B{-7 g|=_@
pL 看了之后,我们可以思考一些问题:
8#I>`z^F 1._1, _2是什么?
|Lq8cA)|y 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。
xS18t=" 2._1 = 1是在做什么?
q>q:ZV 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。
wN2+3LY{ 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。
]`E+HLEQ' tiK?VwaKI R+sT
&d 三. 动工
^\)a[OWp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&[.5@sv z(PUoV:? \?:L>-&h8 0QQss template < typename T >
[;E%o^/^ class assignment
^S#; {
vL/ 3(Bo7 T value;
=O/Bte. public :
BT_]=\zi assignment( const T & v) : value(v) {}
BT{;^Hp template < typename T2 >
^-;S&= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;#B(L=/ } ;
!`ol&QQ# 7AG|'s['= SpH|<L3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}E`Y.=
S 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b`0tfXzS5 c?::l+ ! VwU=5 pMF
vL class holder
^5 >e {
5s7BUT public :
FU|brSt template < typename T >
xh6(~'$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
|5@Ra@0 {
&\zYbGU return assignment < T > (t);
3qYGEhxv }
I?KN7(9u? } ;
hW7u#PY ~z[`G#dU /iW+<@Mas 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:
2Gyq40 x"r0<RK static holder _1;
D(cD8fn,J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j:9M${~ "tCI_
Zi; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Wzq
W1<*` 而不用手动写一个函数对象。
6#w>6g4V~R &lc@]y8 z%&FLdXgW+ cJKnB!iL5 四. 问题分析
J_s`G 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
^0,}y]5p 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
PZ[-a-p40 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
iUKjCq02 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
T2{e1 =Z7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UBo0c?,4 ?pL|eS7 五. 问题1:一致性
/4{WT?j 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
AXw qN:P} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:J;U~emq z zG=!JR struct holder
;R$G.5h {
A#>wbHjWF //
5-dt0I@< template < typename T >
'CBwE&AL T & operator ()( const T & r) const
"2e3 <:$ {
Q\oa<R
D5 return (T & )r;
~z^l~Vyg? }
|N,^*xP(6 } ;
4+olyBht t Cuvb 这样的话assignment也必须相应改动:
8X;?fjl`" !~^2Mu(X template < typename Left, typename Right >
g |)>65v class assignment
N2h5@*1Y {
"|\hTRQ Left l;
+U
fw Right r;
UMcM&yu- public :
3 s\UU2yr assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]0i[= template < typename T2 >
L03I:IJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K^{j$ } ;
Aez2n(yac vuQA-w7 同时,holder的operator=也需要改动:
hB?#b`i^ ;NP-tA) template < typename T >
0jp].''RK\ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
AArLNXzVW {
l&& i` return assignment < holder, T > ( * this , t);
3h
bHS~ }
>WHajYO" v}>g* @ 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<U,]iZB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
QW..=}pL CKw-HgXG return l(rhs) = r;
(nqhX<T> 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。
=i~
= |K! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+m_.?V6 +:A `e+\ template < typename Tp >
HoBx0N9\2 class constant_t
osc8;B/ {
{\Pk;M{Y& const Tp t;
U<6)CW1; public :
s$y_(oU,D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$$AZ)#t[ template < typename T >
Vy&X1lG: const Tp & operator ()( const T & r) const
e`Yj}i*bx] {
su0K#*P&I
return t;
za>%hZf\ }
5a |[cR } ;
`=Mk6$%Cs TjpyU:R,&| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
lG6&uMvo 下面就可以修改holder的operator=了
~'*23]j l_yy;e template < typename T >
X8}r= K~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Cq@7oi]W0 {
s-#@t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y1o[|ytW }
&"u(0q ,):aU 同时也要修改assignment的operator()
>MJ%6A> iBWzxPv:z template < typename T2 >
w !kk(QMV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7]@M 现在代码看起来就很一致了。
(,"%fc7<i !,-'wT<v 六. 问题2:链式操作
[,&g46x22 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u!xgLf'` 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
H28-;>'` 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
W'Gh:73'} 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
H#F"n"~$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=$}`B{(H tzl,r"k3 template < typename T >
.}E<,T struct result_1
uA`e {
qV=O; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
D}%VZA}]. } ;
'>OEQU5- [/ CB1//Y 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
r:xg#&"* %AV3eqghCg template < typename T >
SdufI_'B struct ref
mj9|q8v{+ {
*{JD=ua typedef T & reference;
//G&=i$ } ;
XW'7 template < typename T >
0o6r3xc; struct ref < T &>
$sL+k 'dY {
IL Nghtm- typedef T & reference;
4YOLy\"S } ;
7F~Jz*,B*W cLp9|y0r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
YC{7;=Pf CE183l\ template < typename T >
)W @ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%[,^2s {
oW7;t return l(t) = r(t);
1^Q!EV }
b9f5 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。
^[HX#JJ~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4!glgEE* 6{Bvl[mhI 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
EU5(s*A _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$YBH;^# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ieyqp~+|4$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^J?2[( 最后的布局是:
KE)^S
[Da Add
j{5oXW / \
XF4NRs Divide 5
RvW>kATb_F / \
I7ySm12} _1 3
Erl@]P4 似乎一切都解决了?不。
or`"{wop 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
L'BzefU;04 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。
F,5}3$ 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:
P.|g4EdND m<9W# template < typename Right >
4.&et()} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
87VXVI Right & rt) const
atFu
KYI {
/3vj`#jD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d#- <=6 }
\AR3DDm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!I8(Y 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。
LZ9IE>sj 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。
5.)/gK2$ 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。
4gm(gY>[ 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。
l\-(li
H 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?
> cJX'U9 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:
}Sb&ux T\HP5& template < class Action >
-Kf'02 class picker : public Action
j#XU\G {
KWV{wW=- public :
5h(]S[Zf3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
e.g$|C^$m // all the operator overloaded
P(r}<SM } ;
t\+vTvT)RE 4a~9?}V: 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。
V/!8q`lYNJ 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:
8eoDE. } )6mv7M{ template < typename Right >
xF{<-b picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
D9&FCCiUE {
T%F8=kb-9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LNU9M> }
Om2
)$( UIv
2wA2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
h^0!I TL ^ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
!$+J7\&7p 8YBsYKC template < typename T > struct picker_maker
*K\/5Fzl {
VL<)d- typedef picker < constant_t < T > > result;
O@_)]z?jUc } ;
7b T5-=.
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nyPA`)5F0 {
.Isg1qrC typedef picker < T > result;
ZD0Q<8% } ;
^f1}:g TO)wjF_ 下面总的结构就有了:
d=wzN3 ;- 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 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。
*-Y|qS% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(N43?iv( 至此链式操作完美实现。
s\Cl3 :/Nz' n ZWVcCa3 七. 问题3
e}}xZ%$4| 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Yb x4 Up@ 2Sb~tTGz79 template < typename T1, typename T2 >
5NeEDY2%# ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}` {
AC(}cMM+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s6). ?oE }
\"PlM!0du ;mo}$^49* 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:
L1"X`Pz[} P5vM y'1X template < typename T1, typename T2 >
Ef$xum{ struct result_2
-acW[$t {
Jb {m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r0j:ll d } ;
*RM#F!A K |Yr 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?
m&|?mTo>m 这个差事就留给了holder自己。
E<&VK*{zcO ZT_ EpT=1 F+L q template < int Order >
WE`Y! class holder;
|2c '0Ibu template <>
Q9#$4 class holder < 1 >
35jP</ {
WFN5&7$ W public :
FQ(=Fnqn template < typename T >
#.tF&$ik struct result_1
'1r:z, o| {
xb_35'$M typedef T & result;
K$'
J:{yY } ;
tp*AA@~ template < typename T1, typename T2 >
$+[HJ{ struct result_2
0t*q5pAG". {
t_@%4Wn!1L typedef T1 & result;
ybf`7KEP2A } ;
=`vUWONn template < typename T >
|$9k
z31 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{n%F^ky+7 {
UO<%|{W+ return (T & )r;
"vjz $. }
O&\;BF5:R template < typename T1, typename T2 >
UTmX"Li typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&Cdk%@Tj]B {
yZA}WTGe return (T1 & )r1;
HK5\i@G+< }
&HZ"<y{j } ;
M.!U;U<? o& $Fc8bH template <>
jcOxtDTSW class holder < 2 >
X )g<F {
Eh0R0;l5> public :
*wyaBV?*K template < typename T >
J0lTp / struct result_1
=JNoC01D {
qV^,muyoG typedef T & result;
~n|*-rca } ;
SH5GW3\h template < typename T1, typename T2 >
D`r:` struct result_2
[ZOo%"M_Y {
<q%buyQna typedef T2 & result;
+`_%U7p( } ;
O^4:4tRpt template < typename T >
g5X+iV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O\B_=KWDO {
t#}/VnSQ return (T & )r;
&d 9tR\} }
p^7ZFUP template < typename T1, typename T2 >
{&"rv<p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-&D~TL# {
p@NE^aMn return (T2 & )r2;
W9{6?,] }
)1Os+0az } ;
zpiqJEf|'" &T}~h^/t C-m
OtI 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> >。
6#KRI%adw` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b 9F=}.4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.z7F58 >j_,3{eJ return l(i, j) = r(i, j);
\ d+&&ns 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mn?<
Zz X9#Od9cNaC return ( int & )i;
'X"@C;q return ( int & )j;
Mfuw y 最后执行i = j;
RAR"9 N
. 可见,参数被正确的选择了。
$2
~RZpS `8KWZi4
] )#9/vIQ %#yCp2 O:q 0- 八. 中期总结
= %\;7 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2r,K/' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{Z3B#,V(g 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(p-a;.Twj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Bk?3lwCT j$n[;\]n wz$1^ml /^
hB6_'D }.$oZo9J }rxFX 九. 简化
o2@8w[r 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 (<Wn- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mH}/QfUlq 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:
mfIY7DP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Nf%jLK~ +-*/&|^等
nUz2~z 2. 返回引用。
@]Aul9.h =,各种复合赋值等
2N9
BI-a 3. 返回固定类型。
\3hhM}6)DM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[58xT>5`m 4. 原样返回。
%XMrSlSOp operator,
`
Cdk
b5 5. 返回解引用的类型。
6K5KZZG
operator*(单目)
1%G<gbHpI 6. 返回地址。
/KO!s,Nk operator&(单目)
s{2BG9s 7. 下表访问返回类型。
k
9R_27F operator[]
S92'\2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Bi]`e_(} operator<<和operator>>
8G?'F${` 68kxw1xY OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
`f}}z5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cH.T6u_% |g}!
F- template < typename Left >
{W62%>v struct value_return
BBm.;=8@ ^ {
<fC gU& template < typename T >
t7H2z}06=h struct result_1
VTa?y {
qN1(mxa.? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
vHcB^Z } ;
`Yn^ -W vHZw{'5y template < typename T1, typename T2 >
:(c2YZ
struct result_2
l[.*X {
gEcVQPD@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
? }|;ai } ;
kZs } ;
z1aApS ;``*]tY$ yK+76\} I 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Is` S `zAV# 下面我们来剥离functor中的operator()
y,tA~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hV;Tm7I2 h6}oRz9=g return l(t) op r(t)
c@1C| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w6y?D< return op l(t)
c|x:]W'ij return op l(t1, t2)
UB@>i3 return l(t) op
[-f0s;F1% return l(t1, t2) op
dGAthbWJ return l(t)[r(t)]
JAj<*TB.% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
XtRfzqg?K lY[>}L*H8 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:
6cp x1y]~6 单目: return f(l(t), r(t));
',n;ag`c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
])!|b2:s3 双目: return f(l(t));
$74ZC
M return f(l(t1, t2));
k[R/RhHQ, 下面就是f的实现,以operator/为例
eXx6b~D KYD,eVQ struct meta_divide
PQ. xmg2 {
a"&@G=M@d template < typename T1, typename T2 >
V=I au_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ptQr8[FA {
r.**
z j return t1 / t2;
"\Jq2vM }
b[$%Wg } ;
M.zS + w~afQA> 这个工作可以让宏来做:
T5)Xl 'Q 38b%km# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
hi"[R@UG template < typename T1, typename T2 > \
s@OCj0'l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`sQ\j Nu 以后可以直接用
E)3B)(@&P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
FVMR9~&+ 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
YN_#x (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。。。)
!p >a,8w kXzm .FK[Y?ci# 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
7f8%WD) #`RYKQwB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
okoD26tK class unary_op : public Rettype
*#;8mM {
yZ~<!
5.P Left l;
TC?kuQI public :
NoO>CjeFb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#B8`qFpQC Zq~2 BeB template < typename T >
7s;<5xc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JaKR#Y$+~ {
0){%4 return FuncType::execute(l(t));
v]F q}I" }
0&=2+=[c D%(9ot{!e template < typename T1, typename T2 >
V9-pY/v9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j|FGb: {
2`+ ?s return FuncType::execute(l(t1, t2));
7Ro7/PT( }
a3?Dtoy' } ;
leiED' Q\z3YUk `]\4yTd 同样还可以申明一个binary_op
p|,K2^?Y 1)/B V{n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pu=T
pSZ class binary_op : public Rettype
1)?^N`xF {
x,E#+
m Left l;
L$zT`1Hy Right r;
J9)wt ?%j public :
8xj4N%PA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a[\,K4l ItDe_|!L template < typename T >
[POcO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~^lQ[ x {
SOb17:o3| return FuncType::execute(l(t), r(t));
|~8\{IcZ }
Yk(OVl T $}TqBBe template < typename T1, typename T2 >
W0tBF&E" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nf,>l0,,' {
C@pDX>~2=b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
JnhHV(H }
lk \|EG } ;
*`ehI_v : ^%M!!wlUH zF;}b3oIo 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
+
h`:qB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$Pzvv`f* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)jR:\fe 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。
&w2.b:HF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
WaWT
5|A 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。。。
;s"m*
4N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x?:WR*5w 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)
vH#
US 下面是修改过的unary_op
LAwX9q` k:7UU4M
5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$msT,$NJ class unary_op
5ez"B]&T {
$Y$!nPO Left l;
wa<@bub ,U>g LTS public :
<2A4}+p: {aGQ[MH\9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A!fjw wIxLr{ template < typename T >
rcxV ,<[B struct result_1
*2MUG
h {
F!pUfF,& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lqX]'gu]\ } ;
FX}<F0([? (`3Bi]7 template < typename T1, typename T2 >
m\1*/6oV struct result_2
xhUQ.(S`r6 {
Mk@ _uPm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E'XFn' } ;
EoQ.d|:g ywq{9)vq template < typename T1, typename T2 >
0R_ZP12 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rxP^L(q0* {
VrF]X#\) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
rZJp>Q)s }
C!qW:H ~p'/Z@Atu template < typename T >
-uv1$| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kwh3SU=L} {
'd(}bYr) return OpClass::execute(lt(t));
CXUNdB }
>#!n"i; d:A+s>`$M } ;
Jb
;el*,K !m_'<=)B4~ O "{o
( 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
NKGo E/ 好啦,现在才真正完美了。
W!IK>IW" 现在在picker里面就可以这么添加了:
Bc t>EWQ *:YW@Gbm template < typename Right >
dR$P-V\y`% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;yHA.} {
m{b(^K9} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4jG@ # }
]j1BEO!Bg 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Gc@ENE f <~:
g :$P <e~z' u=ENf1{ $> _ZR2?y-M 十. bind
.'X$SF` 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。
P_b00",S 先来分析一下一段例子
k U3]
eh\I W:9L!+m^ oO= 6Kd+T int foo( int x, int y) { return x - y;}
ss,6;wfX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
61gZZM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`0.5aa 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。
[k1N `K(M 我们来写个简单的。
E"u>&uPH 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Dm4\Rld{ 对于函数对象类的版本:
9KAXc(- OM,uR3, template < typename Func >
b,SY(Ce~g struct functor_trait
6'qs=Ql {
M?F({#] typedef typename Func::result_type result_type;
-.z~u/uL } ;
oq0G@ 对于无参数函数的版本:
L#NPt4Sz+ '<XG@L template < typename Ret >
n*_FC struct functor_trait < Ret ( * )() >
Dk[[f<H_{ {
I^lb;3uR typedef Ret result_type;
;itz`9T } ;
qU=$ 0M 对于单参数函数的版本:
F;MFw2G S{
*RF) template < typename Ret, typename V1 >
iCw~4KG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_jnH!Mw {
zeR!Y yt! typedef Ret result_type;
w/Q'T&>b/ } ;
gy* N)iv% 对于双参数函数的版本:
[m('Y0fwO^ BQw#PXp3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
9nd'"$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
eOLS {
nk6xavQji typedef Ret result_type;
r[~Km5 } ;
vT[%*)` 等等。。。
D+"5R5J", 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/4=O^; e'7!aysj template < typename Func >
#M8"b]oh6 struct func_return
>B~p[wh0 {
vsES` template < typename T >
C\EV$U, struct result_1
QEtZ]p1H@ {
ea7v:#O[S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BH%eu 7`t } ;
tR2IjvmsX Q*U$i#, template < typename T1, typename T2 >
<EpP; struct result_2
m2VF}%
EIr {
?b2%\p`" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K4l,YR;r } ;
t;E-9`N } ;
Af *^u|# u^V`Ucd"R =u73AM} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ZEHz/Y% 7G2TT a template < typename Func, typename aPicker >
l} h<2 class binder_1
xt40hZ$ {
Oja)J-QXb Func fn;
2:2rwH }e aPicker pk;
;XGG&M%3 public :
Y_f6y9?ZE yjN|PqtSV template < typename T >
>mh:OJH45 struct result_1
T`f9jD {
(wvDiW5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)zen"](cze } ;
9-)oA+$ #9p{Y}2# template < typename T1, typename T2 >
"1`c^ struct result_2
r#^X] {
'<8ewU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9I9J}&4 } ;
/t
,ujTK SOeL@!_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uKtrG,/ p 875V{fvPBU template < typename T >
8[}MXMRdb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GD.mB[f* {
xae}8E return fn(pk(t));
hC5ivJ }
8ae]tX5$ template < typename T1, typename T2 >
{P-KU RQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
blxH`O! {
_.wLQL~y return fn(pk(t1, t2));
[YJP }
7c<2oTN' } ;
#p*OLQ3~ hIPDJ1a ^K&&O{ 一目了然不是么?
t~X wF("; 最后实现bind
>l'QX( _Z5l
Nu uVOOw&q_ template < typename Func, typename aPicker >
0.|tKetHq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sDWX} NV {
_vvnxG!x& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
h^34{pKDn }
>iWl-hI- S 8h/AW6l 2个以上参数的bind可以同理实现。
Q)H Vh[4 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。
WynHcxC c?b?x
6 2 十一. phoenix
Qn<J@% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Qe]@`Vg Vx-HW;, for_each(v.begin(), v.end(),
]?mWnEi!z (
wdoA>a?q do_
OFCkQEG=y> [
QQ1+uY cout << _1 << " , "
;STO!^9~ ]
A$fd6+{ .while_( -- _1),
6$@Pk<w cout << var( " \n " )
rb&^ ei9B )
1OE^pxfi> );
&R pQ2*4n A
CJmy2 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:
"t`r_Aw 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
"uqa~R{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u.8vXc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)d0&iE`@ k/!Vv#8 /]<0`nI. template < typename Cond, typename Actor >
VLu_SXlo* class do_while
9v<BO$
,a {
BeaX 0#\ Cond cd;
~>xn9vb= Actor act;
7Dom[f public :
C6CX{IA] template < typename T >
@QVAsNW:O struct result_1
IS]0 3_uQ {
7Cp>i WV typedef int result_type;
!W]># Pm } ;
G:A~nv9 8+v6%,K2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{Kd9}CDAZ fx%'7/+ template < typename T >
^fXNeBj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M1Od%nz3 {
)Qb1$%r. do
@l>\vs< {
M+)%gnq`u act(t);
QH~/UnV }
$:/y5zi while (cd(t));
6SlE>b9tA return 0 ;
0!_D M^3 }
} +i
ZY\t } ;
SX/yY = ?vk n f1hi\p0q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
VH,k EbJ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
>sPu*8D40a 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
tN";o\!} 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2,q^O3F 下面就是产生这个functor的类:
qPH]DabpI p0`Wci \*!g0C8 o template < typename Actor >
"{qhk{ class do_while_actor
9!gmS?f {
wToz{!n Actor act;
J
Y %B: public :
qC.jXU?rO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;QREwT~H zu^?9k template < typename Cond >
?ti7iBz? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
} 9<aX
Y, } ;
06 K8|K I)_072^O >OZ+k(saL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N;Hrc6nin^ 最后,是那个do_
T1\Xz-1 DtXXfp@; 5}e-\:J>B class do_while_invoker
~;wSe[ {
1K09iB public :
8T$:^HW template < typename Actor >
NTs< ;ED do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[)Xu60?Q {
pWbzBgM?nU return do_while_actor < Actor > (act);
iDp]lu }
zdU<]ge } do_;
"MM7qV V1xpJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\
$X3n\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`:i|y 最后来说说怎么处理break和continue
K)l{3\9l| 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。
"*kWM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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