一. 什么是Lambda
M[R' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,p..h+l 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,
^*~4[?]S *iPBpEWC d+8|aS<A [t5D d class filler
)hK;27m4 {
UC00zW<Z@" public :
3+M+5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f-}_ } ;
>Y:veEa6v6 (1Jc-` mT1Q7ta*P 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:
n{c-3w.uD AIA4c"w.EO b&pL}o?/k ]U 1S?p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+gb"}
cN sNC~S%[ VOp+6ho< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ve(@=MJ -PiZvge ZQ#AE VI, .8CfCRq 二. 战前分析
q&wv{ 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。
~~WX#Od*$ 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
f{D~ZC.* kAoh#8= GIUyW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!t&C,@Ox /* --------------------------------------------- */
u$x'P <b vector < int *> vp( 10 );
o-]8)G>~M transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
B :1r;8{j /* --------------------------------------------- */
\&Oc}] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
42DB0+_wz /* --------------------------------------------- */
ob(~4H- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
U }}E
E~W /* --------------------------------------------- */
NX<Q}3cC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n(Ry~Xu_ /* --------------------------------------------- */
9z?B@;lMc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FzFP 0 o7:"Sl2AD ~T'$gl AiV1
vD` 看了之后,我们可以思考一些问题:
X,+N/nku 1._1, _2是什么?
:DBJ2n 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。
%TQ5#{Y 2._1 = 1是在做什么?
{=E,.%8 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。
]LSlo593 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。
0 9*?'^s4 TJ(vq] |& y@]:7 三. 动工
G\S_e7$/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4p`z%U~=u t-J\j"~%+ ]B-3Lh 8d\/ template < typename T >
Oj.xJ(uX+v class assignment
3#c0p790 {
t3aDDu T value;
'C1yqkIa` public :
xO'xZ%cUI assignment( const T & v) : value(v) {}
j|(bdTZY: template < typename T2 >
f<2<8xS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G%fNGQwT } ;
Kdb:Q0B ^g N?Io _~E_#cNn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_VAX~Y] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ltG|#( vtf`+q &0@AM_b zB)wYKwZ class holder
P;lDri {
5!^?H"#c public :
(W$>!1~ template < typename T >
TInp6w+u assignment < T > operator = ( const T & t) const
r1Cq8vD*m {
(C8r^m|A return assignment < T > (t);
YH$whJ`W0 }
{DGnh1 } ;
JAcNjzL e5.sqft tp=/f
!bv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
/hbdQm Ng<oz*>U static holder _1;
H}&4#CQ'! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6ALUd^ AG<TY<nqL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}h_=
n> 而不用手动写一个函数对象。
's6hCs&|NV :jioF{, a'A'%+2 +h?z7ZY^ 四. 问题分析
dRnO5
7+{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
T6p2=o&p 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
sBm/9vu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#_[W*-|L 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!3Me
6&$O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8qQrJFm|3* N"o+;yR 五. 问题1:一致性
@)p?!3{" 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?|
^B7C8YP 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@c#M^:9Dc \KPwh]0 struct holder
1 :d,8 {
:s'hXo //
?;)F_aHp template < typename T >
qz/d6-0" T & operator ()( const T & r) const
tR% &.,2 {
B< BS>(Nr> return (T & )r;
Wc-8j2M }
Z:s:NvFX } ;
Pi:=0,"XOp i5^U1K\M 这样的话assignment也必须相应改动:
W8{zV_TBm 0ud>oh4WPR template < typename Left, typename Right >
_a~-B@2g class assignment
>^hy@m {
h|t\rV^ Left l;
-z$&lP] Right r;
xK C{P{: public :
@Tg +Kt assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iKN800^u template < typename T2 >
b9@VD)J0E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
O/2Jz } ;
p?zh4:\F+ C1KO]e > 同时,holder的operator=也需要改动:
o@g/,V $ f$^+;j template < typename T >
[?Ub =sp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O:3DIT1#> {
i(@<KH return assignment < holder, T > ( * this , t);
esVZ2_eL }
3teanU` Ffp<|2T2_ 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 ''-AH, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
SR\F2@u <E.$4/T return l(rhs) = r;
{Lm%zdk*k 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。
;NzS;C' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Nt#a_ lKF<]25 template < typename Tp >
o{&UT VyGs class constant_t
6C|]Fm {
'uOzC"_yF const Tp t;
iNAaTU public :
HfgK0wIi constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=q-HR+ template < typename T >
Rr>h8Ni < const Tp & operator ()( const T & r) const
hPHrq{YZ {
@|GKNW# return t;
edy6WzxBcm }
jL[
hB } ;
{b6g!sE L/R ES 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?nAKB5= 下面就可以修改holder的operator=了
3qc o2{nz P7iU_CgyW template < typename T >
gwepaW assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@0>3)) {
I^z$0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{?dW- }
WaRYrTDv64 1"82JN|! 同时也要修改assignment的operator()
M%NapK GI:$(< template < typename T2 >
*jF VYg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9w! G 现在代码看起来就很一致了。
eL+L
{Ac nE)|6
六. 问题2:链式操作
:>t?^r( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]'/ZSy, 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。
~t~5ctJ@ 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。
U0M>A 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。
HjFY>(e 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.{|AHW&0< ohA@Zm8O template < typename T >
c.\J_^ struct result_1
fii\&p7z {
-^JGa{9* typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*I}_B\kY } ;
D@ji1$K G
Riu] 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Q4;br?2H UT9=S21 template < typename T >
HGgw<Os-k struct ref
92k}ON {
-~HlME*~f typedef T & reference;
e]+ [lq\p@ } ;
c[Mz#BWG template < typename T >
(Rc0 l; struct ref < T &>
M\s^>7es {
-0)So typedef T & reference;
^gdg0y!5~ } ;
-e{H 8ro pw7_j;}l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>)N}V'9 }fo?K|Xx template < typename T >
RhJL`>W` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2,>q(M6,EA {
qKL_1
~ return l(t) = r(t);
%V$ujun` }
N!fp;jvG 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。
TLL.Ch|#Y 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
IP1|$b}sq C3 %, pDh 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
Te{L@sj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^j2:fJOU# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$Q:5KNF+p +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7<=7RPWmD 最后的布局是:
i#jCf3%+
h Add
o4kNDXP#S / \
m,u?
^W Divide 5
>oc7=F<8lS / \
Lh &L5p7 _1 3
} V4"-;P 似乎一切都解决了?不。
*ihg' 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。
w?AE8n$8 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。
Oz9k.[j( 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:
ubhem(p# oh;F]*k6 template < typename Right >
55oLj.l^j assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
l!ye\ Right & rt) const
iR#jBqXD {
,gU9ywg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&%Hj. }
'ce9v@(0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$`'^&o;&f 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。
<,0&Ox 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。
'q[V*4g 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。
\]J"e% 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。
pAmTwe 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?
U
gB 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:
B`hxF(_p/ LFSOHJj template < class Action >
JoZC+G class picker : public Action
0;TMwE {
sZ'3PNpCP public :
O)5-6lm picker( const Action & act) : Action(act) {}
!00%z // all the operator overloaded
Yb =8\<; } ;
Pr<?E[ :B- ,*@EU 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。
q0y?$XS 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:
V!KtF v *:m|wl template < typename Right >
TF^]^XS' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wCvD4C.WH {
t9pPG {1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zMrZ[AU }
Zt` ,DM fWm;cDM
H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wq]nz! 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。
ij hMJ?3 {/7'uD\
H template < typename T > struct picker_maker
v;K\#uc_ {
!s)2H/KM 8 typedef picker < constant_t < T > > result;
$]81 s` } ;
Q)a*bPz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*pasI.2s# {
F"23>3 typedef picker < T > result;
v!`M=0k } ;
QW2% Gv: \iVYhl 下面总的结构就有了:
<E\BKC%M 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。
sZ4H\ 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。
r9vC&pWZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|E7]69=P 至此链式操作完美实现。
~`N|sI, [1vrv(u> NM]6 o 七. 问题3
SyYa_=En 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。
_ve7Is`/ \W@?revK template < typename T1, typename T2 >
sox90o 7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F37,u| {
9) YG)A~< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hG;u8|uT^i }
5d4-95['_ A`r&"i OKA 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:
t1~*q)!Mo
b'Uaj`Sn template < typename T1, typename T2 >
ng 6G<hi struct result_2
z(%Zji@!N {
W4YC5ZH{l typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
krl yEAK= } ;
"1#,d#Q $ 1%=,J'AH 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?
i'EXylb 这个差事就留给了holder自己。
7I.[1V` \dc`}}Lc IaF79}^ template < int Order >
Kc{wv/6}T class holder;
T@S+5( template <>
]jYl:41yI class holder < 1 >
dvj`%?= {
<n`|zQ public :
"M*\,IH template < typename T >
`H|g~7KD& struct result_1
I%s/h4x^B[ {
QTyl=z7 typedef T & result;
$ `ho+ } ;
. }1!MK5 template < typename T1, typename T2 >
jf2E{48P struct result_2
rj5:YQEH; {
-FPl",f=r typedef T1 & result;
F%|(pHk } ;
kR_[p._ template < typename T >
C'$U1%:
j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CRf^6k_;( {
{M$8V~8D return (T & )r;
lubS{3< }
7)]G"m{ template < typename T1, typename T2 >
A6Qi^TI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4@Qq5kpk* {
l-npz)EM return (T1 & )r1;
}Ag2c; aaq }
lwB!ti } ;
s-DtkO
l;C_A;y\ template <>
BdYh: class holder < 2 >
oc?VAF {
&KB{,:)? public :
U9q*zP_jV template < typename T >
c*W$wr struct result_1
{!4%Z9G {
aqN.5'2\ typedef T & result;
5Tu.2.)N } ;
:`|,a( template < typename T1, typename T2 >
qnlj~]NV struct result_2
S&0x:VW {
~+g5?y typedef T2 & result;
TvP# /qGgG } ;
-Z@p
template < typename T >
O| 2Q-
@D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iOyYf!yg {
t&oNJq{ return (T & )r;
l%IOdco# }
E5dXu5+ye template < typename T1, typename T2 >
(o|E@d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'K!kJ9oqe {
)>/c/B return (T2 & )r2;
OwEz(pj@ }
pqe
tYu } ;
4M]8po/; )<|T Ep4r- Q&J,"Vxw 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> >。
q}!4b'z^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
c' 6H@m#= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8+u8piG gM*s/,;O" return l(i, j) = r(i, j);
Vh<`MS0X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7~16letQ TQou.'+v return ( int & )i;
2*M*<p=v return ( int & )j;
w9FI*30 最后执行i = j;
3%} Ma, 可见,参数被正确的选择了。
cm]]9z_< gr;M
NR*SEbUU* >g[W@FhT'k QJ>>&`{, 八. 中期总结
a:fHTU=\p 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:
2
zy^(%a 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:QVGY^c 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Y!L jy
[/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?Z=v&d[o) VC.?]'OqD JvDsr0]\# WdT|xf.Q& _(hwU>. vf2K2\fn 九. 简化
|(SW 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。
7'|PHQ? S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
j#& 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:
>=V+X"\Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ZwMw g t +-*/&|^等
<-F"&LI{< 2. 返回引用。
&Yg/08* =,各种复合赋值等
%gaKnT(|r 3. 返回固定类型。
QP#Wfk(C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#-;BU{3* 4. 原样返回。
G
DV-wPX operator,
asg>TOW 5. 返回解引用的类型。
Cu:Zn% operator*(单目)
Xo`1#6xsE 6. 返回地址。
AJT0)FCpR operator&(单目)
v\ Ljm,+ 7. 下表访问返回类型。
|=LkV"_v operator[]
FT~^$)8= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4i,SiFKB operator<<和operator>>
Bu1z$#AC #lF<="y%X 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。
K(gj6SrjV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i.sq^]j guv@t&;t0 template < typename Left >
0R&
U18)y struct value_return
Z=0W@_s {
=FmU]DV template < typename T >
x/=j$oA struct result_1
j;)6uia*A {
qedGBl& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[Ni4[\ } ;
Y9;Mey*oW ?_aR-[XRg template < typename T1, typename T2 >
spJ(1F{|V struct result_2
4*x!B![]y {
PAHlj,n) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0Mg8{ } ;
F:S,{&jB } ;
W[Bu&?h$ 7g)3\C @@wx~|% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
CeTr%j _sVs6AJ 下面我们来剥离functor中的operator()
$]kg_l) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[.X%:H+
FE}!bKh return l(t) op r(t)
`l2q G# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
hli10p$ return op l(t)
~7pjk return op l(t1, t2)
Nz*sD^SJa return l(t) op
|Vi&f5p,@ return l(t1, t2) op
n#Roz5/U return l(t)[r(t)]
(:QQ7xc{} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
aLi_Hrb9 Z~c'h 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:
M"^Vf{X^ 单目: return f(l(t), r(t));
,:4DN&< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
t1jlxK 双目: return f(l(t));
ht)nx,e= return f(l(t1, t2));
m>ycN 下面就是f的实现,以operator/为例
s &hA S |>$0P4W( struct meta_divide
P/Kit?kngS {
hFMst%:y$ template < typename T1, typename T2 >
V:BX"$J1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
nud=uJ"( {
\oX8/-0 f return t1 / t2;
R: <@+z^A[ }
_-]!;0EIV } ;
4|N\Q=, o^Yspp 这个工作可以让宏来做:
vQ"s `8;,&<U'` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
hF"g91P template < typename T1, typename T2 > \
QO{=Wi- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V wVQ|UH 以后可以直接用
PgLS\_B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"F$o!Vk 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
[fi'=Cb (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。。。)
`uh@iD'KI cEc,eq| F,M"/hnPT 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
P4j 8`}&/ W[E3P,XS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}b+QYSt class unary_op : public Rettype
#we>75l{+R {
vo
;F ; Left l;
t-i6 FS- public :
]<T8ZA_Y; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l (,;wAH ;{f?? G template < typename T >
ZuvPDW% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V.ji
_vX {
Hpi%9SAM return FuncType::execute(l(t));
`n`"g<K)Q }
'd#\7J>d _/}Hqh template < typename T1, typename T2 >
vM7v f6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y#&0x_Z {
U`8|9v return FuncType::execute(l(t1, t2));
G4Kmt98I }
D2</^]3Su } ;
+Y)#yGUn #RM3^]h F|l`YtZZd 同样还可以申明一个binary_op
=6L*!JP< Y/,$Y]%g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b"M`@';+ class binary_op : public Rettype
eh:}X}c=J] {
4r[pMJiq Left l;
eKVALUw Right r;
w,Zx5bBg% public :
0<@KDlF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dA1
C)gLi dHG Io template < typename T >
M6]0Y@@> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6W;?8Z_1 {
bug Fl> return FuncType::execute(l(t), r(t));
L;
q)8Pb }
;wXY3|@ 3XwU6M$5g template < typename T1, typename T2 >
^'&iYV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=r@gJw:B {
5BHOHw D{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dGsS<@G }
3G%wZ,)C } ;
|'c4er/;# ?Z Rkn+; e(~'pk"mZ 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
I{42'9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LiZdRr DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
kxm:g)`=[ 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。
1GG>.RCP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b+IOh| 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。。。
m\/,cc@, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DhLr^Z!h3; 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)
hG3m7ht 下面是修改过的unary_op
mN\%fJ7 K
lli$40 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
rToaGQh class unary_op
gT(th9'+z {
JG@L5f Left l;
"($Lx 7-".!M public :
6[*;M SqXy;S@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(@)2PO/ q]"2hLq template < typename T >
D[89*@v struct result_1
O`i)?BC {
X!o[RJY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{gFAvMj# } ;
%/l-A
pu $A;7Em template < typename T1, typename T2 >
C}b|2y struct result_2
#y=ZP:{:t {
)o#6-K+b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/a[V!<"R } ;
y]}b?R~p= AqV09 $ template < typename T1, typename T2 >
W/ g|{t[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e9CP802#2 {
^W
Y8-6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h@*lWi2K7 }
qDnCn H *.,"N} template < typename T >
O87"[c`> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[D3+cDph {
bz{^ h' return OpClass::execute(lt(t));
#V.ZdLo( }
PXw|
L k"">2#V } ;
I&L.;~ ;asm 0H( MV:W@)rg 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
=X%!YZk p 好啦,现在才真正完美了。
I@n*[EC 现在在picker里面就可以这么添加了:
>=if8t! 2E^"r jLm template < typename Right >
;>NP.pnA) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9wL!D3e
{Q {
q*\NRq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zlH28V }
h&lyxYZ+T$ 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。
X<(6T `6&`wKz ~Fy`>* GI4?|@%vD! w#*/ y?"D 十. bind
m8'@UzB 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。
`-VG ?J 先来分析一下一段例子
Hx$.9'Oq\Q bqSMDK JXH",""bq int foo( int x, int y) { return x - y;}
glv ;C/l bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
l+%Fl=Q2em bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:'Zx{F` 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。
&=G)NeT_ 我们来写个简单的。
E W`W~h[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jDR')ascn 对于函数对象类的版本:
FJ{=2]x| jz*0`9&_ template < typename Func >
(~h7rAEc struct functor_trait
~i%-WX {
1\/{#c typedef typename Func::result_type result_type;
tl|ijR } ;
C>^,*7dS 对于无参数函数的版本:
wb
b*nL|P kP@HG<~ template < typename Ret >
IXnb]q. struct functor_trait < Ret ( * )() >
TN5>" ??" {
oz LH ]* typedef Ret result_type;
eNtf#Rqym } ;
FC{})|yh
} 对于单参数函数的版本:
a0PE^U `M:DZNy, template < typename Ret, typename V1 >
42&v% ;R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cS4DN {
+p9-
.YM typedef Ret result_type;
vv+km + } ;
}MP>]8Aq 对于双参数函数的版本:
P>(&glr| _BbvhWN&+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n+2%tW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vDsF-u1 {
K4:
$= typedef Ret result_type;
P1MvtI4gm } ;
I7~| ~< 等等。。。
vB.l0!c\e_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[@/ /#}5v msiu8E template < typename Func >
!}_b| struct func_return
EkjgNEXq {
V43TO template < typename T >
{?Od{d9 struct result_1
b]T@gJ4H= {
YScvyh?E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>p0KFU } ;
t8P PE / 2xSNalC template < typename T1, typename T2 >
:|rPT)yT] struct result_2
)n>+m|IqY( {
YlTaN,?j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7\Co`J>p2 } ;
,[* ;UR } ;
*$S#o#5 ^ *0'\/N& )hBE11,PB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cLG6(<L c+g@Z"es template < typename Func, typename aPicker >
`PgdJrE class binder_1
k2r3dO@q {
Q,gLi\siI Func fn;
!J3UqS aPicker pk;
LBat:7aH> public :
~Wei|,w'< /`3#4=5- template < typename T >
FQk!d$BG struct result_1
QTH7grB2v {
|0g{"}% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2}vNSQvG } ;
d$G}iJ8$mp I-DXb
M template < typename T1, typename T2 >
8PBvV[ struct result_2
_[t8rl {
?T!)X)A# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pvF-Y9Xb } ;
vcv CD7MD VL\t>n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q9]IIv Ji?#.r`"n template < typename T >
Rko M~`CT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.UQE{.? {
i{Ds&{ return fn(pk(t));
<CZgQ\Mt }
, jU5|2 template < typename T1, typename T2 >
e2cP
*J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6;iJ*2f5V {
;wHCj$q return fn(pk(t1, t2));
l1'6cLT` }
e#S0Fk)z } ;
Z"y=sDO{ ^x m$EY*Y, YlF%UPp 一目了然不是么?
%\Wf^6Y^ 最后实现bind
-oP'4QVb ]rN#B-aAr R[jEvyD>( template < typename Func, typename aPicker >
y >+mc7n picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?!'ZfQ:zK {
;+/o?:AH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Nd@~>&F }
M{mSd2 4a''Mi`u 2个以上参数的bind可以同理实现。
:J/M,3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
t9cl"F= =0
十一. phoenix
F_H82BE+3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4(8xjL: A/}W&bnluD for_each(v.begin(), v.end(),
yZkyC'/ (
t0)<$At6J do_
eOI (6U! [
Ul+Mo&y- cout << _1 << " , "
6"f}O<M5H ]
F?-R$<Cn2~ .while_( -- _1),
aZ|=(] cout << var( " \n " )
N?P%-/7 )
oCS2E =O& );
,9D+brm _O"mfXl6 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
x@Hd^xH` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
.2)
=vf'd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
04U")-\O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y>+y(ck x[3A+ nh>K`+>co template < typename Cond, typename Actor >
cV{o?3<:B class do_while
XB59Vm0E= {
o*rQP!8,oy Cond cd;
T r0B[QF Actor act;
2L?!tBw?1 public :
i0jBZW"_1$ template < typename T >
Bi,;lR5
struct result_1
\ZU1Jb1c {
umi5Wb< typedef int result_type;
VVP:w%yW } ;
h vka{LD sarq`%zrk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
',^+bgs5 \</b4iR)LT template < typename T >
-Go 7"j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:Bu2,EL*O {
L|@y&di do
<FI-zca {
ma'FRt act(t);
!V2/A1? }
MY#
while (cd(t));
G uQ=gN return 0 ;
UFAL1c<V }
4k-+?L!/G } ;
*jIqAhs0{ ' Z0r>. rE9I>|tX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5NoI~X= 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。
=L;] ;i 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。
I`KQ|h0% 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。
w }^ I 下面就是产生这个functor的类:
@c9^q>Uv R218(8S k@ZLg9 template < typename Actor >
2_vbT!_ class do_while_actor
B33$pUk {
h\v'9 Actor act;
,to+oSZE public :
,1OyN]f3 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c:Wze*vI; GaX[C<Wt template < typename Cond >
g<{xC_J picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)q7UxzE+ } ;
$`R6=\|
<1%f@}+8 PxH72hBS 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D?XM,l+ 最后,是那个do_
tyaA\F57 FFdBtB (jU6GJRP class do_while_invoker
0cK{ {
ZaNQpH. public :
!,V{zTR template < typename Actor >
E4m` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,|&9M^ {
s(X;Eha return do_while_actor < Actor > (act);
P(F+f`T }
|$5[(6T| } do_;
3U_2! zF3_ a7N!B' y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C8z{XSo 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
da)NK! 最后来说说怎么处理break和continue
[1.+HyJ} 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。
@v}/zS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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