一. 什么是Lambda
F{<5aLaYti 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U@G"`RYl 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,
HcRa`Sfc]/ qO-9
x0v# [4sEVu} 0ZMJ(C class filler
Wf#VA;d {
RK[D_SmS public :
j^flwk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'+j<n[JLC } ;
$B;_Jo\| MJ`N,E[ +#2)kg 9_ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
e,>%Z@92( G8nrdN-9 ~vHk&r]| As~(7?]r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`ltN,?/ }Ov
^GYnn !v|FT.
T` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fH\X 8"%RCE K_~h*Yc *)<B0SjT 二. 战前分析
('O}&F1 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ZE?f!ifp 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
eSEq{?> Tlq-m2] !ErH~<f%K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!8
-oR6/$% /* --------------------------------------------- */
T f4tj!t- vector < int *> vp( 10 );
fpWg R4__ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
vAb^]d /* --------------------------------------------- */
0v)bA}k sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
tz^/J=)" /* --------------------------------------------- */
|TsE-t*E} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)yG"^Ulu /* --------------------------------------------- */
/PzcvN
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
i;z{zVR /* --------------------------------------------- */
~]HN9R^& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aE"[5*a 3S*AxAeg 1x)ZB~L ^n1%OzGK# 看了之后,我们可以思考一些问题:
t5B7I59 1._1, _2是什么?
j.e0;!
(L} 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。
p;T{i._iL 2._1 = 1是在做什么?
N_eX/ux 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。
*N'K/36; 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。
sRSz}] NLS"eDm #LlUxHv # 三. 动工
?BA]7M(,4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
54lu2gD' qfY5Ww$8 9,uhfb^] e^p
+1-B template < typename T >
5r~#0Zf* class assignment
c'uhK8| {
~Q{QM: k T value;
f()FY<b public :
32DbNEk assignment( const T & v) : value(v) {}
@NhvnfZ template < typename T2 >
w(ln5q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,}oM-B } ;
F+R?a+e :B3[:MpL} k@zy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0a8/B>
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
fjvN$NgVs V7#v6!7A@ Vk<
LJ
S B9p?8.[ class holder
7Q\|=$2 {
~wg:!VWA) public :
*6HTV0jv template < typename T >
J>fQNW!{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
UOQEk22 {
:#dE:L;T return assignment < T > (t);
\RNg|G }
_|h8q-[3 } ;
LU!dN "[k <ZU=6Hq + QQS={ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Aw&tP[N[ +`?Y?L^
J static holder _1;
l7&$}x- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t_mIOm)S% XL7h} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J2uZmEt 而不用手动写一个函数对象。
wAnb
Di{W Q:J^"
}fp-5
s-dLZ.9F 四. 问题分析
@?h/B=56 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。
@&[T _l 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。
cQ9q;r`% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
q^6 +!&" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1sYEZO; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
uZ;D!2Q a McPNB`.H 五. 问题1:一致性
uc|45Zxt 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?|
#s!'+|2n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
z({hiVs .^b;osAU struct holder
WJ*n29^N^h {
y\&>ZyOY //
Wh&8pH: template < typename T >
o/ui)U_ T & operator ()( const T & r) const
eI@
q|"U {
TRsE % return (T & )r;
?&Pg2]g< }
xU%w=0z< } ;
Ld B($4, x\QY@9 这样的话assignment也必须相应改动:
|{,KRO0P [d* ~@P template < typename Left, typename Right >
cHa]xmy%r' class assignment
t=xOQ8 {
8XsguC Left l;
&d'Awvy0 Right r;
t!IaUW public :
hHDOWHWE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/EG~sRvl} template < typename T2 >
Q);n<Z:X~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A19;1#$= } ;
_!|/
;Nk nJ"
' 同时,holder的operator=也需要改动:
z~A]9|/61v "] \+? template < typename T >
~,2/JDVJ5- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2}W0
F2* {
w}CmfR return assignment < holder, T > ( * this , t);
~(]0k.\ }
]~\sA +CI1V>6^ 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。
%8~3M75$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*OyHHq|>q +b3^.wkq return l(rhs) = r;
!\g+8> 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。
@9&P~mo/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]G2uk` -J^(eog[6 template < typename Tp >
)Jv[xY~ class constant_t
kkK
kf' {
[{X^c.8G) const Tp t;
5pn)yk~ public :
@'=Uq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]TaN{" template < typename T >
B7"PIkk; const Tp & operator ()( const T & r) const
#:d
=)Qj0 {
[g2;N,V# return t;
x\Y $+A,P }
uWrQ&}@ } ;
ce6__f5? C R|lt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6_4D9 W 下面就可以修改holder的operator=了
h`MF#617 _wdG|{px template < typename T >
72veLB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d,by/.2 {
q=lAb\i return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4GB7A]^E }
vaon{2/I ^S6u<, 同时也要修改assignment的operator()
PpsIhMq@ rL5z]RY template < typename T2 >
t5lO'Ll*Q] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$Q*<96M 现在代码看起来就很一致了。
ko^\HSXl 46k?b|Q 六. 问题2:链式操作
rhL" i^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,E.' o=Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
RNQK 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5 Qoew9rA 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Oq3A#6~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
nW|wY. F V,4pi template < typename T >
Sc7U|s struct result_1
[2|kl
l {
WYc7aciJ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vp(;W,ba:| } ;
#b7$TV [NFNzwUB 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:
&)oOeRwi]. aAy'\T$x. template < typename T >
|T{C,"9y struct ref
wd/<
8>2X {
MfmACd^3$ typedef T & reference;
Nl')l" } ;
2[gFkyqe template < typename T >
z%/N!RLW struct ref < T &>
a5G/[[cwTV {
G/v/+oX typedef T & reference;
hb{u'= } ;
(8ht*b.5K (|d34DOJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+x1eJug4 0 u?{\ template < typename T >
Qeu\&%C!< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
qp}Ma8+ {
`
\A(9u* return l(t) = r(t);
lHZU iB }
^GBe)~MT 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。
2!Bd2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
kg`.[{k >Yt/]ta4+ 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
x2QIPUlf _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&
/4k7X}y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)a3IQrf= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
IL_d:HF|1 最后的布局是:
jLJ1u/l>; Add
!`mZ0c+ / \
R1Ye<R!Q Divide 5
"z<azs / \
Od?qz1 _1 3
-8N|xQ378 似乎一切都解决了?不。
L}m8AAkP[ 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。
S!{t6'8K 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。
8?Z4-6!{V, 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:
|7KeR- +I>p !v template < typename Right >
:pRpvhm assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sK=0Np=` Right & rt) const
fw; rbP! {
r 6eb}z!i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L>Mpi$L }
C%~a`e|/Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=:SN1#G3n 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。
}oJAB1'k 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。
s`Cy
a` 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。
P_u|-~|\ 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。
f+.T^es 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?
gKg-O 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:
.q][? mW3 >\w&6i~ template < class Action >
Il`tNr class picker : public Action
U=8@@yE {
N S#TW public :
!Oi~:Pp picker( const Action & act) : Action(act) {}
M/z}p // all the operator overloaded
:SV>+EDY } ;
RmI1` b6E<r>q 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。
*1@:'rJ 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:
{ BEo & eh R{X7J template < typename Right >
1qi@uYDug picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~m*,mz {
h3gWOU return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IHC1G1KW=A }
h O
emt 79=45' 8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/#<pVgN 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。
gh6d&ucQ^ 0Aa`p3.) template < typename T > struct picker_maker
3/JyUh? {
vs6, typedef picker < constant_t < T > > result;
#%@MGrsK } ;
8e0."o.6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2u?zO7W)-L {
&L^CCi typedef picker < T > result;
h8jD}9^ } ;
I?Q+9Rmm`J
fa.0I~ 下面总的结构就有了:
Q:6VYONN 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。
ESb
]}c: 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。
yg]2erR picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
oPKXZU(c 至此链式操作完美实现。
-RJE6~>'\ 8dK0o>|} <5@PWrU?[[ 七. 问题3
nW?R"@Zm 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。
6#A:}B<? BpLEPuu30 template < typename T1, typename T2 >
A>.2OC+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ji+{ :D {
!MQN H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fRTo.u }
Mp\<cE T@^]i& 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:
P%X-@0) _x1EZ&dh template < typename T1, typename T2 >
q 6`G I6 struct result_2
8O1K[sEjui {
jw6Tj;c typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O7aLlZdg~ } ;
+Zk,2ri ep(g`e 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?
U\+&cob. 这个差事就留给了holder自己。
z 2/!m[U "Mmf6hu =7
,Kf}6 template < int Order >
L(&}Wv class holder;
%IBL0NQT template <>
[;O^[Iybf: class holder < 1 >
Gt/4F-Gn {
#k5#j4!b public :
}fhHXGK. template < typename T >
0'$p$K struct result_1
DlE_W+F {
e<gx~N9l' typedef T & result;
U=Bn>F}y\ } ;
'PdmI<eXQ template < typename T1, typename T2 >
'~-IV0v9 struct result_2
n"aCt%v {
yZ}d+7T} typedef T1 & result;
+~2rW8 } ;
R_Dc) template < typename T >
)"O{D`uX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6&2LWaWMo$ {
;)!"Ty| return (T & )r;
<8(?7QI }
(&&87( template < typename T1, typename T2 >
iRmQ5ezk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CBD_a#K{ {
kRIB<@{ return (T1 & )r1;
#-u [$TA }
-.vDF?@G } ;
4f1D*id*`# 7el<5chZ template <>
X`20f1c6q> class holder < 2 >
evl-V> {
n+2J Dq|?p public :
{w`:KR6o7 template < typename T >
#A <1aQ struct result_1
0kCQ0xB[a5 {
J+<p+(^*v typedef T & result;
)wf\F6jN } ;
q"aPJ0ni' template < typename T1, typename T2 >
r!/0 j) struct result_2
.?#uxd~> {
WBppKj_M typedef T2 & result;
5)lW } ;
)@:l^$x template < typename T >
ehO:')XF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,9/5T: 2 {
O25mkX return (T & )r;
%]Cjhs"v }
Z^tGu7x template < typename T1, typename T2 >
ged,> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S6 }QFx {
= hX[ return (T2 & )r2;
.L;",E }
c>Z*/>~ } ;
MguL$W&l aMCO"66b j|'R$| 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> >。
Ge}$rLu]0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ob&W_D^=N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
x%XT2+ ;A^K_w' return l(i, j) = r(i, j);
kG3!(?: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r#~K[qb PvOC5b return ( int & )i;
,hE/II`-d' return ( int & )j;
Hql5oA 最后执行i = j;
ZzL@[g 可见,参数被正确的选择了。
WV_`1hZX ^LO]Z 3YTIH2z5 x1DVD!0 ~{ _.f@Y`4d 八. 中期总结
Hcl"T1N* 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
o`U|`4, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{,V$* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@P70W<< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tyXl}$)y dF2@q@\.+ t.z$j u_'nOle
K Oc-u=K,B R@ QQNYU.D 九. 简化
-lp"#^ ; 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。
|a(Q4 e/, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]GS~i+ =M 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:
rUFFF'm\*a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"#XtDpGk +-*/&|^等
9A*rE.B+W 2. 返回引用。
DNho%Xk =,各种复合赋值等
IgA.%}II} 3. 返回固定类型。
}vsO^4Sjc 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;tN4HiN 4. 原样返回。
[`bZ5*& operator,
9UmBm#" 5. 返回解引用的类型。
/Su)|[/' operator*(单目)
0o;~~\fq. 6. 返回地址。
9%TT>2# operator&(单目)
f=oeF]=I" 7. 下表访问返回类型。
:C}H y operator[]
yam}x*O\xn 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r9;` operator<<和operator>>
|J?:91
ruHrv"29 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。
.WO/=#O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Gy^FrF g =x"cs/[ template < typename Left >
#[,= 1Od(q struct value_return
}MjQP R {
k1wr/G'H[ template < typename T >
{|p"; uJ struct result_1
;r@!a!NLB {
=WjJN Q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tWRf'n[+] } ;
%ph"PR/t? D@5s8xv template < typename T1, typename T2 >
M4H"].Zm struct result_2
i?W]*V~ply {
y*(_\\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Q(blW } ;
EJ8I[( } ;
z1}1*F" Xvq^1Y? Q4CJ]J` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
R%W@~o\p] 6ZTaQPtm 下面我们来剥离functor中的operator()
Zr9 d&|$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x i.IRAZX -+ko}He
return l(t) op r(t)
edTMl;4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>Pyc[_j return op l(t)
@bY?$fj_u return op l(t1, t2)
'FqEB]gu return l(t) op
km}MqBQl return l(t1, t2) op
:F9q> return l(t)[r(t)]
qdO[d|d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
v#Sj|47 !4pr{S 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:
(`F|nG=X 单目: return f(l(t), r(t));
jF4csO=E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Vl4Z_viNH 双目: return f(l(t));
!+=Zjm4L return f(l(t1, t2));
U~CdU 下面就是f的实现,以operator/为例
ki`8(u6l #_{0Ndp2 struct meta_divide
tw-fAMwU {
quY " template < typename T1, typename T2 >
:TlAL#
s& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{&0mK"z_ {
PE|PwqX return t1 / t2;
d4% `e&K]' }
]79~:m[C } ;
,zD_% ox **.:) 这个工作可以让宏来做:
h)^dB,~ jp%+n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
RrKfTiK H template < typename T1, typename T2 > \
U>in2u9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/MhS=gVxM 以后可以直接用
?Q;kZmQl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f.J9) lfb 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
UKOFT6| (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。。。)
qP&byEs" z'_&|-m .#sz|0 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
,%[LwmET Oy:QkV9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TR~|c|B class unary_op : public Rettype
B~WK)UR {
wKGogf[(% Left l;
6NzBpur 2H public :
>dyhox2*" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eN2dy-0 GKiq0*/M template < typename T >
{=s:P|ah typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-%>8.#~G {
sr;:Dvx~ return FuncType::execute(l(t));
QH4k!^ }
3mk=ZWwv T<f2\q8Uo= template < typename T1, typename T2 >
75kKDR}6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d3Y(SPO {
Q! Kn|mnN return FuncType::execute(l(t1, t2));
kkT3wP }
kJI3`gS+ } ;
5/tj /731.l jY rym- 同样还可以申明一个binary_op
\{[D|_
bo&\3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{,i=>%X* class binary_op : public Rettype
y!SF/i?Py {
y+?=E g Left l;
LE8K)i Right r;
w~4
z@/^"p public :
o>0O@NE binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1$);V,DK! "EN98^
Sl template < typename T >
UHr{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tp#Z@5= {
zwMQXI'k83 return FuncType::execute(l(t), r(t));
ZyHIMo| }
/.7$`d "fRlEO[9 template < typename T1, typename T2 >
^CfM|L8> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C5>{Q:.`e' {
XI]OA7Zis return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{-o7w0d_ }
D}mo\ } ;
F='Xj@&O 7X(rLd
6# MhHr*!N"} 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
2IKxh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]#vWKNv:; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`oB' ( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
b;Hm\aK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?UxG/]", 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
BO8%:/37[4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{`+bW"9 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
mG>T`c|r3 下面是修改过的unary_op
o,g6JTh 's =Q.s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`kqT{fs class unary_op
o~Bk0V= {
6].yRNy" Left l;
8dr0 DF$c ny278tr Q7 public :
nwY2BIB | \AbL!u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7J0 ^N7"o h |s*i template < typename T >
"CIpo/ebL struct result_1
)EhTM-1 {
FI3sLA typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:X3rd|;kc } ;
\7|s$ XQ\ NFdJb\ template < typename T1, typename T2 >
+i: E struct result_2
`Mo~EHso. {
hp?ad typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L@C >-F|p } ;
6&i[g @).WIs template < typename T1, typename T2 >
vN{vJlpY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wk-Mu\ {
2z.k)Qx!Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)v*v }
N%|^;4}k i;E9ZaW template < typename T >
2&^,IIp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,\|n=T, {
^U0apI return OpClass::execute(lt(t));
E&RoaY0 }
6LSPPMM S#dyRTmI } ;
Ig40#pA jK ? eLHa9R{)B 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
sRkz
WMl 好啦,现在才真正完美了。
NTpz)R 现在在picker里面就可以这么添加了:
}e&KO?x+ ')C_An>X6 template < typename Right >
]pM5?^<~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>#${.+y {
:ofE8] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lB5[#z }
1A,4Aw< 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。
Og&0Z)% !5g)3St 0C9QAJa ve64-D Gaw,1Ow!`2 十. bind
;-<<1Jz/2 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。
O"2wV +9 先来分析一下一段例子
2vW,.]95M S7\|/h:4 e>)}_b int foo( int x, int y) { return x - y;}
~'PS| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2Wc;hJ.1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l*m]2"n] 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。
hj#+8= 我们来写个简单的。
]0/~6f
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\fQgiX 对于函数对象类的版本:
$fU/9jTa BT*K,p template < typename Func >
b`;b}ug struct functor_trait
ZRVF{D??"% {
_UbR8 typedef typename Func::result_type result_type;
^5zS2nm } ;
H'0J1\ h 对于无参数函数的版本:
4*ty&s=5OJ < 8W:ij.` template < typename Ret >
Zj /H3,7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
P[|BWNei {
\gPNHL* typedef Ret result_type;
~9{-I{= } ;
E%v[7 ST 对于单参数函数的版本:
zs]>XO~Jg N?u2,h- template < typename Ret, typename V1 >
}M"'K2_Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(}7o
a9Q< {
CBgFB-!qpe typedef Ret result_type;
daokiU+l2 } ;
TJGKQyG$L 对于双参数函数的版本:
iz|9a|k6x *^$N$t/2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V1+o3g{} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*IfIRR>3l( {
`S!uj <- typedef Ret result_type;
(^OC%pc } ;
B2+_F"<; 等等。。。
:WKyEt!3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u+i/CE#w Dqo:X`<bT template < typename Func >
}v|[h[cZ struct func_return
1oVD Oo {
w})&[d template < typename T >
ovRCF(Og, struct result_1
&cv/q$W4 {
&T4Cn@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t"@|;uPAu } ;
hQRc,d6x5 c\?/^xr'!} template < typename T1, typename T2 >
pmXWI`s struct result_2
}lbx {
hD~/6bx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R=f5:8D<- } ;
5;%xqdD } ;
Dl!'_u )pj \b[ 53#5p;k
最后一个单参数binder就很容易写出来了
iO#xIl< J'oz P^N template < typename Func, typename aPicker >
&b:Zln.j class binder_1
%-zH]"Q$ {
~1z8G>R Func fn;
wZolg~dg aPicker pk;
-cS4B//IK8 public :
Wa<NId .Sth template < typename T >
6}ewBAq% struct result_1
[&59n,R` {
LA(JA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W;*vcbP } ;
HCCp<2D"C
0>J4O:k template < typename T1, typename T2 >
CHSD8D struct result_2
M%LwC/h:, {
X%qR6mMfT7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D%}o26K.C } ;
MZ[g|o!)v .jU0Hu{F4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W..>Ny;'3 w6Ny>(T/ template < typename T >
h*'5h! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DdW8~yI& {
lY,1 w return fn(pk(t));
S5p\J!k\B }
5q*~h4=r7 template < typename T1, typename T2 >
:H k4i%hGk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\M^4Dd Ay {
UeTp, return fn(pk(t1, t2));
rkXSygb }
3
+9|7=d } ;
vIv3rN=5vB 7i\[Q8f ZPFTNwf 一目了然不是么?
"lAS
<dq 最后实现bind
.;Yei6H
<T9m.:l <o`]wOrl template < typename Func, typename aPicker >
b8Sl3F?-~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^DJU99
{
2?&ptN)`N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\}c50}#0 }
eu/Sp3@v o?\Pw9Y 2个以上参数的bind可以同理实现。
oDK\v8w- 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。
6YbSzx`?k `_kRvpi 十一. phoenix
pm|]GkM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SJe;T s^<
oU for_each(v.begin(), v.end(),
xEqrs6sR (
4,8 =[ do_
A
2 )%+ [
jeNEC&J cout << _1 << " , "
vN+!l3O ]
7 |A,GH .while_( -- _1),
(d\bSo$] cout << var( " \n " )
Qmn5-yiw1d )
-tJ*F!w6U );
L"0L_G '-_PO|} 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:
eA_4,"{ 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
ujedvw;sO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
it@s(1EO# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7v_e"[s~ 1lM0pl6M z~al
h?H template < typename Cond, typename Actor >
dE~ns
,+ class do_while
3&
$E {
f]ef 1# Cond cd;
cE[lB08 Actor act;
OWzIea@ public :
pY@+.V`a template < typename T >
bB["Qd}Q struct result_1
"Y+`U {
qJsEKuOs typedef int result_type;
N C&1l] } ;
|qD<h o/xE
O=AW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-JK+{< "x)W3C%*S template < typename T >
x0]*'^aA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$uqlJG#` {
,~!lN yL do
D+U^ pl- {
,yoT3_%P act(t);
1,E/So }
0;9LIL5 while (cd(t));
sq%f%?(V return 0 ;
f]EHDcC3X }
sQkP@Y } ;
*,(`%b[ NNT9\JRv_ z'm;H{xf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5BZ5Gl3 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
p5*Y&aKj 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Wd7*sa3T 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
px*MOHq K 下面就是产生这个functor的类:
?s//a_nL* )`)cB)s 86i =N_ template < typename Actor >
_Cs.%R!r class do_while_actor
+hfl.OBy {
`fH6E8N Actor act;
lyyi?/W% public :
GM5::M]fS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mxIEg?r( #KIHq2:.4 template < typename Cond >
1~+w7Ar=( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
xc!"?&\* } ;
\<5xf<{ !@Ox%vK ojaZC,} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
B\Uj 最后,是那个do_
{MHr]A}X\ @M1U)JoQ *]LM2J class do_while_invoker
NH{0KZ
R {
0wx`y$~R public :
4x:fOhtP template < typename Actor >
gG}<l ': do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
N;htKcZ {
)XD_Yq@E return do_while_actor < Actor > (act);
"m!Cl-+u }
-kJ`gdS } do_;
*ce h
]v G B15 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4 1Ru@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d+_qBp 最后来说说怎么处理break和continue
[P^ .=F 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。
VL\6U05Z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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