一. 什么是Lambda
*uRBzO} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Lz}OwKl 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,
0@0w+&*"@ dmtr*pM_ =osk+uzzG W\$`w class filler
&GO}|W {
/|m2WxK) public :
>{n,L6_t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
VOsRAn/N } ;
IxN9&xa ='r!g f1RWP@iar 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:
ah$b[\#C un"Gozmt5 & bm
1Fz bTNgjc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
IZ-1c1
w>&aEv/f PCee<W_%YE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/ y40(l? \[i1JG `,*3[ CT<7mi! 二. 战前分析
6dr%;Wp 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。
PcMD])Z{G 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
0cH`;!MZ St9?RD{4; <]t%8GB2V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QD&`^(X1p /* --------------------------------------------- */
u(.e8~s8 vector < int *> vp( 10 );
B2vh-%63 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`:fZ)$sY /* --------------------------------------------- */
:A_@,Q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,Ks8*;#r /* --------------------------------------------- */
WM$
MPs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
l~q\3UKlt /* --------------------------------------------- */
Y=?3 js?O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;u
({\K /* --------------------------------------------- */
Zd%k*BC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=%K;X\NB :uS\3toj :gibfk]C &vMb_;~B 看了之后,我们可以思考一些问题:
/ &5,3rU.G 1._1, _2是什么?
r.&Vw|*> 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。
[#vH'y 2._1 = 1是在做什么?
hpX9[3 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。
V#$RR!X' Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
A2Ed0|B y z (wc0I x.6:<y 三. 动工
ibk6|pp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>Eto(
y"q K#d`Hyx ;(Or`u]Dr 9ULQrq$? template < typename T >
S!CC
}3zw class assignment
CAWNDl4 {
qS$Ox?Bw#u T value;
(NU
NHxi5B public :
!>&o01i assignment( const T & v) : value(v) {}
`5.'_3 template < typename T2 >
Qx#"q '2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=z69e%. } ;
`p-cSxR_ %)W2H^
G`61~F% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:Yh+>c}N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UKvW Jnz xGg )Y# j{A y\n ( "Ac-tzhE class holder
dn+KH+v {
s} ;{ZAtE public :
?Ep [M:,q template < typename T >
K=k"a assignment < T > operator = ( const T & t) const
"?xHlYj@+ {
}2.`N%[ return assignment < T > (t);
/nNN,hz }
Qn.om=KDs@ } ;
PiIpnoM 2r?G6D| K7:)nv
E 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
WPMSm<[ )9`qG:b' static holder _1;
l<LI7Z]A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
h(_57O: ;:g@zAV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'Aq{UGN 而不用手动写一个函数对象。
06Sceq '9J/T57]e ]Ie 0S~ J @1!Oq> 四. 问题分析
)~JHgl 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
}rw8PZ9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
6j]0R*B7`Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]MitOkX 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g7`LEF <A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
w``ST <)c)%'v 五. 问题1:一致性
)U:m:cr< 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
97C]+2R%^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
SsDmoEeB[ c9 _rmz8 struct holder
agDM~= #F {
*H2r@)Y[~ //
@,7GaK\ template < typename T >
k)=s>&hl T & operator ()( const T & r) const
,Uqs1#r {
K;H&n1 return (T & )r;
f+)L#>Gl? }
8^+%I/S$ } ;
qWPkT$ u rcG"o\g@+ 这样的话assignment也必须相应改动:
,m|h<faZL D'PI1
0t template < typename Left, typename Right >
c]o'xd,T8\ class assignment
{]@= ijjf {
=K[yT: Left l;
"e>;'%W Right r;
vw/J8' public :
uh>; 8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q{LF>Wi template < typename T2 >
G}raA% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}V`"s^ } ;
R.1.)P[ +lcbi 同时,holder的operator=也需要改动:
4p;`C -- 95Jz template < typename T >
qt"m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.|fHy {
\V~eVf;~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
`mJ6K&t$< }
j>" @,B g* J<h$
wM 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。
`l[c_%Bm 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I-(zaqp@ SZ'R59Ee< return l(rhs) = r;
flbd0NB 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。
$G@5qxcV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Wt-GjxGi 2uW;
xfeY template < typename Tp >
iz PDd{[ class constant_t
(iX+{a%" {
Y\8)OBZ const Tp t;
Om2d.7S public :
?NsW|w_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
WP'!*[z template < typename T >
;h const Tp & operator ()( const T & r) const
;dgp+ {
0GCEqQy8 return t;
-C]5>& W }
=-n}[Y}A } ;
U!\.]jfS [hv~o~q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
GGs}i1m 下面就可以修改holder的operator=了
fr6fj ;[OH(! template < typename T >
33B]RGq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{cVEmvE8 {
c`w}|d]mC return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}WXi$(@v }
?IT*:A]E . 3T3EX|G 同时也要修改assignment的operator()
( ^Nz9{ )Y{L&A template < typename T2 >
=m#?neop T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`+:`_4 现在代码看起来就很一致了。
&d^m 1 S;#'M![8 六. 问题2:链式操作
=dYqS[kJW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
RMu~l@ 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。
<R=Zs[9M1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
>_ T-u<E 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。
s9DYi~/, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g*C7
' tl^9WG template < typename T >
>!1-lfa8 struct result_1
vV-`jsq20H {
}00BllJ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
cI OlhX@ } ;
Z,Dl` w M!D3 }JRm 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:
wjB:5~n50k .|i.Cq8 template < typename T >
.Vvx,>>D struct ref
S3Xl {
o`z]|G1'' typedef T & reference;
?J~_R1Z } ;
^o&. fQ* template < typename T >
Z o(rTCZX struct ref < T &>
S9FE {
.Rs^YZ F typedef T & reference;
H8}oIA"b } ;
X2~!(WxU F mtcw#D 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
T!)(Dv8@F PIS2Ed] template < typename T >
-k"/X8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
FP4P|kl/9' {
5D//*}b, return l(t) = r(t);
7Kxp=-k }
lZKi'vg7 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。
[2M'PT3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
wgGl[_) Y\g3hM 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
pG;U2wE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3"~!nn0; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&E5g3lf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'c$+sp ? 最后的布局是:
%YqEzlzF Add
4zFW-yy / \
N6i Q8P- Divide 5
A;?|&`f / \
&`2)V;t _1 3
8$Y9ORs4 似乎一切都解决了?不。
$X,D( 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
(V2fRv 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
8XE7]&)]; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
iSs:oH3l ~q25Yx9W@ template < typename Right >
1\I}2; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q9s=~d7 Right & rt) const
Jij*x>K>y {
;vjOUn[E return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V1B5w_^>h' }
p9{mS7R9T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HY:7? <r XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
tf`^v6m%] 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
ds[| 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
qF;|bF 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
!%%6dB@%t 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Se =`N 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
,.FxIl] t'k$&l}+ template < class Action >
3AN/
H class picker : public Action
XUuN )i {
|Ds1 public :
-m~#Bq picker( const Action & act) : Action(act) {}
PALc;"]O // all the operator overloaded
4~Q/"hMSkO } ;
>}6%#CAf draN0vf 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。
St*h>V6 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:
PB\x3pV!} u.xnO cOH! template < typename Right >
?m"( Soh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*u;Iw{.{ {
1#+S+g@# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p H2Sbs:Tk }
]Er$*7f 0YDR1dO(* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NqWdRU 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
nZYBE030 </*6wpN template < typename T > struct picker_maker
4@ai6,< {
o0KL5]. typedef picker < constant_t < T > > result;
##" HF } ;
Oxd]y1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2g! +<YZ~ {
j|#Bo:2km typedef picker < T > result;
9p(.A$ } ;
,Ko!$29[ H"WprHe 下面总的结构就有了:
hkQ"OsU 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。
$yNS
pNmT0 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。
tK\~A,= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
E hMNap}5" 至此链式操作完美实现。
'/s)%bc Jdj4\ju s!$7(Q86R 七. 问题3
#S"nF@ 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。
f._ua>v,f _xhax+,! ~ template < typename T1, typename T2 >
{3aua:q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-ZLJeY L {
=B @2#W# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{R6ZKB }
$6SW;d+>n 1]b.fD 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:
v`
1lxX'* ~b8]H|<'Y template < typename T1, typename T2 >
P/_['7 struct result_2
9 djk[ttA) {
-(H0>Ap typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%1+4_g9 } ;
(SAs- Rnq7LGy 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?
c{w2Gt! 这个差事就留给了holder自己。
qlPT Ll 0LJv' FU4L6n template < int Order >
'^UI,"Ti class holder;
)lDD\J7 template <>
IjnU?Bf class holder < 1 >
d/~9&wLSb {
92oFlEJ public :
8KzkB;=n template < typename T >
lrIe"H@ struct result_1
L.JT[zOfb {
j1T#yt
J typedef T & result;
1bwOmhkS } ;
^^ixa1H< template < typename T1, typename T2 >
3/eca struct result_2
j?4qO]_Wx+ {
5`p.#
typedef T1 & result;
;;/{xvQ.1 } ;
;9QEK]@ template < typename T >
|P?*5xPB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AFwdJte9e {
uQKT return (T & )r;
;
BHtCuY }
-aCKRN85 template < typename T1, typename T2 >
O?#7N[7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4{|"7/PE1 {
^} >w<'0 return (T1 & )r1;
Ml-6OvQ7g }
Ab.(7GFK } ;
$/Uq0U {]4LULq template <>
sK?twg;D*| class holder < 2 >
~*];pV]A[ {
$6R-5oQ public :
5]:U9ts# template < typename T >
j^RmrOg, struct result_1
NC6&x=!3 {
H3-hcx54T typedef T & result;
(KZ{^X?a } ;
a/xn'"eli template < typename T1, typename T2 >
19%imf struct result_2
\1M4Dl5! {
_;\_l typedef T2 & result;
M/`lM$98: } ;
ysnx3(+| template < typename T >
('+d.F[109 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F#5~M<`.o {
5'u<iSmBo return (T & )r;
R[]Mdt< }
M x"\5i template < typename T1, typename T2 >
2&J)dtqz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5146kp|1 {
mgU<htMr1 return (T2 & )r2;
Q\sK"~@3 }
]JQULE) } ;
m+z&Q =~LJ3sIX KLk~Y0$:v 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> >。
N?`' /e 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!ULn7\@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:e+jU5;]3 <<O$ G7c return l(i, j) = r(i, j);
.O<obq~;C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9_h[bBx-'Q $M:*T.3 return ( int & )i;
C\hM =% return ( int & )j;
o.`5D%}i 最后执行i = j;
sU^1wB
Rj 可见,参数被正确的选择了。
-MBxl`JU [0("Q;Ec[j XW92gI<O 9H1rO8k @_{=V0 八. 中期总结
?:eV%`7 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;5( UzQU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
DzRFMYBR 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{?7Uj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w_V P
J b*lkBqs$ 9%obq/Lb YtLt*Ig% vW@=<aS Z Y8t8!{ytg 九. 简化
'$+ogBS
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
P[fq8lDA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ab;.5O$y 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:
$<[79al# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A^S gI-y| +-*/&|^等
<IW$m!{VG 2. 返回引用。
@IZnFHN =,各种复合赋值等
~pky@O#b 3. 返回固定类型。
uCB=u[]y4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;722\y(Y 4. 原样返回。
;-Aa|aT! operator,
%J-GKpo/S 5. 返回解引用的类型。
>y+B operator*(单目)
f*
wx< 6. 返回地址。
fI|$K)K operator&(单目)
p5*jzQ 7. 下表访问返回类型。
4?01s-Y operator[]
L-&\\{X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_,*r_D61S operator<<和operator>>
KqP#6^ _ )=(kBWM OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
M869MDo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
G^@5H/) M )(DZ} template < typename Left >
Z4bNV?OH struct value_return
LFV%&y|L {
+
>!;i6| template < typename T >
b\,+f n struct result_1
tX~w{|k {
wb ;xRP"w typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qmP].sA } ;
]eV8b*d6 K:WDl;8(d template < typename T1, typename T2 >
62NsJ<#> struct result_2
g0E'g {
I]_5}[I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:rP=t , } ;
Zj
Z^_X3 } ;
iU:cW=W|M\ >8[Z.fX y>ktcuML 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)O6>*wq z0Z%m@ 下面我们来剥离functor中的operator()
7-V/RChBm 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!p/goqT~dY 0tJZ4(0 return l(t) op r(t)
tT._VK]o&R return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ew$C
;&9 return op l(t)
*yGGBqd return op l(t1, t2)
5`_SN74o return l(t) op
qcRs$-J return l(t1, t2) op
f?)-}\[IR{ return l(t)[r(t)]
@E8+C8' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
HE\K@3- [_:nHZb 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:
)YI(/*+] 单目: return f(l(t), r(t));
A?0Nm{O;3v return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
O33`+UV"W 双目: return f(l(t));
&9>vl* return f(l(t1, t2));
%]7d`/ 下面就是f的实现,以operator/为例
CU~PT. Kf-JcBsrT struct meta_divide
7x8
yxE {
|&4/n6;P$0 template < typename T1, typename T2 >
6E}qL8'5x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J,6yYIq {
KG{St{uJ return t1 / t2;
@KUWxFak }
IUct } ;
EBmt9S nT)vNWT= 这个工作可以让宏来做:
8JUwf iam1V)V #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
LXCx~;{\
template < typename T1, typename T2 > \
{7pli{` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
D3K8F@d 以后可以直接用
<\S:'g"( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
W!(LF7_! 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
"^iYLQOC (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
&Hnz8Or! FE;x8(;W8 uvS)8-o&F 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
E<*xx#p C9 j|OSgk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YA5g';$H* class unary_op : public Rettype
[a<SDMR {
_Bj":rzY Left l;
ijU*|8n{> public :
\lNN Msd& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L{Vqh0QD& -35;j'a template < typename T >
SZCze"`[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
II=79$n`G {
PTV:IzoW return FuncType::execute(l(t));
eJ81-!) }
j*m%*_kO 9(<@O%YU template < typename T1, typename T2 >
wwcBsJ1{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
caX<
n>
{
h!9ei6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
ygl0k \ }
dUdT7ixo } ;
T&7qC=E#5 zp?`N; 11;zNjD| 同样还可以申明一个binary_op
J<lO=
+mg r#mx~OVkk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-`6+UkOV[x class binary_op : public Rettype
P0jtp7)7 {
Fv`,3aNB Left l;
sW8dPw
O Right r;
"tpSg public :
Q=yg8CQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[)X\|pO& Z;)%%V%o template < typename T >
B4 }bVjs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eh#(eua0/ {
vs{s_T7Mz] return FuncType::execute(l(t), r(t));
R0-j5&^jju }
BTrn0 ;i+#fQO7Q template < typename T1, typename T2 >
8DaL,bi*. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^sWT:BDh {
Dv`c<+q(# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SMK_6?MZ }
e\75:oQ } ;
X)3!_ RViuJ; z*)T%p 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
"g8M0[7e3 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r",GC] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
sCHJ&>m5- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"C`Ub 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
D.XvG _ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
FzC'G57Kl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GWip-wI 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
KKf 下面是修改过的unary_op
P7/X|M z FaJ &GOM, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
M\Kx'N class unary_op
m`r(p" {
3=ymm^ Left l;
u> 7=AlWF- 9'q*:&qq public :
<Q?F?.^e Xla~Yg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
65^9 _:27]K: template < typename T >
*~i
])4 struct result_1
!g2+w$YVa {
sD wqH.L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lHX72s|V } ;
b;UJ 88 cYt!n5w~W template < typename T1, typename T2 >
pz>>)c` struct result_2
VP]% Hni] {
I~XSn>-H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S{m%H{A! } ;
A^<iL PwLZkr@4^ template < typename T1, typename T2 >
-3Vx76Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4{`{WI{ {
=rX>.P%Q 5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TRq6NB }
"9e\c;a L;I]OC^J template < typename T >
IO-Ow! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[ibu/W$ {
~$?ZK]YOrx return OpClass::execute(lt(t));
M/gGoE{ }
d>C$+v> 'b{]:Y } ;
o`*,|Nsq D}X\Ca"h "#\;H$+ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
w+CA1q< 好啦,现在才真正完美了。
lU8`F(Mn 现在在picker里面就可以这么添加了:
<e</m)j B`J~^+`[* template < typename Right >
{{p7 3
'u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BF{Y"8u$ {
b1?'gn~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S|`o]?nc> }
dlTt_. 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。
!Q0w\j h oM`0y@QCf &KRX[2 ]GQG~H^ Q$@I"V&G. 十. bind
yaH
Zt`Y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
YcpoL@ab 先来分析一下一段例子
;;N9>M?b OpYY{f I9hK }D int foo( int x, int y) { return x - y;}
kpN)zxfk bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%OOl'o"V{s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`RL"AH:+ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
_"rgET`vW 我们来写个简单的。
Z>5b;8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;hN!s`vq 对于函数对象类的版本:
nc|p ) 5"O.,H} template < typename Func >
X_\otVh(D struct functor_trait
'16b2n+F@# {
V[Ui/M!9Z typedef typename Func::result_type result_type;
IB]l1< } ;
j+
0I-p 对于无参数函数的版本:
VS8Rx.?
]-/VHh template < typename Ret >
?2Py_gkf struct functor_trait < Ret ( * )() >
:! !at:> {
Qn)a/w- typedef Ret result_type;
|4 0`B% Z } ;
,wAF:7' 对于单参数函数的版本:
:^B1~p(?sK O[JL+g4
template < typename Ret, typename V1 >
ZX./P0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`&c kZiq {
.5ha}=z typedef Ret result_type;
.jWC$SVR } ;
zue~ce73J 对于双参数函数的版本:
^ sLdAC Cd}<a?m, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
VQ9/Gxdeo struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)
ahA[ {
Fyatd typedef Ret result_type;
);&:9[b_ } ;
H%Q7D- 等等。。。
;u46Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
l?n\i]' JO6)-U$7UG template < typename Func >
+}os&[S struct func_return
z/@slT {
9Y_HyOZ*GX template < typename T >
9N3o-= struct result_1
dE{dZ#Jfi {
K} X&AJ5A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=R$u[~Xl2X } ;
@>Km_Ax t)$:0 template < typename T1, typename T2 >
"n5N[1bk struct result_2
Ig0VW)@ {
_H7x9
y= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#( 146 } ;
N)\. [v } ;
ra
g Xn O`t&ldU l L@XM2" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y(yHt=r sLT3Y}IO template < typename Func, typename aPicker >
!9VY|&fHe class binder_1
-3Z,EaG^ {
1JG'%8}#8 Func fn;
L2i_X@/ aPicker pk;
~YWQ2] public :
e)?
.r9pA; =|y9UlsD template < typename T >
j[J-f@F \Y struct result_1
E,x+JeKV {
xHLlMn4M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r1{@Ucw2 } ;
">,|V-H ag;pN*z template < typename T1, typename T2 >
oDA XiY$u struct result_2
g(7rTyp4) {
yEoF4bt typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ww+IWW@ } ;
2*l/3VW k|PN0&J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
paE[rS\ 3J|F?M"N7 template < typename T >
U@)eTHv}6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0{p#j~ZhC {
`*N[jm" return fn(pk(t));
A>;bHf@ }
:g=qz~2Xk template < typename T1, typename T2 >
&>W$6>@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MKD1V8i {
t:
;Pj9 return fn(pk(t1, t2));
Y0dEH^I }
x,@B(9No } ;
GdxnpE V]e 8a"/[{ Eib5 一目了然不是么?
/cQueUME` 最后实现bind
_P 3G ND#Yenye -[9JJ/7y
template < typename Func, typename aPicker >
}t=!(GOb} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}"P|`"WW {
b)5uf'?- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
P90yI }
G+"t/?/ li'YDtMKCY 2个以上参数的bind可以同理实现。
:B5Fdp3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
RVA(Q[ ; Val|n*% 十一. phoenix
6"5A%{J Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
p\tm:QWD;
03qQ'pq for_each(v.begin(), v.end(),
rIu$pZO (
Ls$D$/:q? do_
N06OvU2>xU [
%G/hD cout << _1 << " , "
^?7-r6 ]
(pCrmyB .while_( -- _1),
F Q7T'G![ cout << var( " \n " )
< #}5IQ5`Z )
Q4!_>YZ );
=9boya,> aFb==73aLw 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
.B]MpmpK 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
IS{wtuA. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pnowy; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#@9/g *K6g\f]b # FaQe_; template < typename Cond, typename Actor >
b_#m}yZ6 class do_while
gmO! {
ll<Xz((o Cond cd;
oim9<_ Actor act;
t?x<g <PJ4 public :
wOEj)fp. template < typename T >
V6&!9b struct result_1
+`7i'ff {
U9:zVy typedef int result_type;
^& tZ } ;
9N%We|L,c n.`($yR_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6xe*E[#k\ p$NQyS5C"S template < typename T >
hOu3 bA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:0j?oY~e {
,.83m%i do
LqoB 10Kc\ {
"3)C'WlEy/ act(t);
hl7bzKO*w }
@uqd.Q while (cd(t));
?wiCQ6*$ return 0 ;
|+FubYf?$ }
~q@|l3?$ } ;
3LJ+v5T~ MSQEO4ge VgG0VM
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/og=IF2: 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。
nA-.mWD_C 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。
]Yn D 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。
\=?a/ 下面就是产生这个functor的类:
J{p1|+h% Xtq_y'I l6T-}h:= template < typename Actor >
pXT4)JDpc class do_while_actor
^pAAzr"hv {
N
,'GN[s Actor act;
%Q__!D[ public :
{7"Q\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n/;WxnnQ ]_mb7X> template < typename Cond >
=r?hgGWe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|C;=-| } ;
k$z_:X G\/zkrxmv Xy|So|/bKd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_wbF>z 最后,是那个do_
n71r_S* gq4Tb
c
oA \%JgH=@
:= class do_while_invoker
M)J5;^[" {
9-VNp;V public :
-j#2}[J7 template < typename Actor >
iW]j9} t do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v}}F,c(f {
7Utn\l return do_while_actor < Actor > (act);
b$d;Qx }
'Vzp2 } do_;
acajHs i^X]j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
xBThq?N? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zsEc( 最后来说说怎么处理break和continue
9|^2",V 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。
BM%e0n7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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