一. 什么是Lambda
#<]Iz'\` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
x G ^f 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,
zb?kpd}r PT05DH OGGSS&5tw {lMqcK class filler
j-6v2MH {
UO1$UF!
QC public :
k% NrL@z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L20rv:W$h } ;
-$9~xX yfC2^#9 Zu rmQ\RP W 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:
F+3!uWUK }k| g%HJ sjb-Me? VfRs[3Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3A d*,>! D$$3fN.iEL SM$\;)L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
g}YToOs B*2{M zsQF,7/}B qh H+m 二. 战前分析
c&b/Joi7@ 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。
:l;,m}#@ 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
6&mWIk^VC 8yvJ`eL- *0\k
Z,#BJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&1~Re.*B /* --------------------------------------------- */
H) cQO?B vector < int *> vp( 10 );
*#6|!%?g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2^J/6R$ /* --------------------------------------------- */
7N6zqjIB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
hR0]8l| /* --------------------------------------------- */
r.?+gW!C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A]#_"fayo /* --------------------------------------------- */
}H; ]k-) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
XHZLWh"gS /* --------------------------------------------- */
8;0^'Qr8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~T7\8K+ $ 7BS/T 3<3t;&e @BXaA0F4 看了之后,我们可以思考一些问题:
Kn.iyR 1._1, _2是什么?
{o {#]fbO% 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。
|veBq0U 2._1 = 1是在做什么?
t"tNtLI 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。
q 7` 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。
B6uf;Yc 9!cW .jCk#@+ 三. 动工
e_^KI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t9]r
sZT VM9<) il7!} %![4d;Z%x template < typename T >
\wTW?>oZ class assignment
IQ#So]9~Y {
|\/~
8qP T value;
*50ZinfoG public :
9a-]T=5Ee assignment( const T & v) : value(v) {}
S`4e@Z$ template < typename T2 >
nE4l0[_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vRxL&8`& } ;
a9L0f BRy 0oQ/J: f}A^]6MO: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_4O[[~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ID&zY;f X=\x&Wt g*^wF?t'T uz8nRS s class holder
%bN"bxv^ {
UX?X]ZYVR public :
"1AjCHZ template < typename T >
:3:)E assignment < T > operator = ( const T & t) const
=\*S'Ded {
POkXd^pI return assignment < T > (t);
*SWv*sD }
;>sq_4_ } ;
[]!tT-Gzy cz$c)It jjNxatAN 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:
H9/XW6W,"w v#w4{.8) static holder _1;
PVS\, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|I4D(#w. v!iWzN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^j1Gmv) 而不用手动写一个函数对象。
)_WH#-} UX03"gX
*pmoLiuB> 9.^-us1 四. 问题分析
MI?]8+l 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。
qEPf-O:lm 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。
A5`#Ot*3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l[:^TfB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jD$;q7fB 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|P^ikx6f5 zaQ$ Ht 五. 问题1:一致性
X*(gT1"t 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?|
`>$gy/N 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%9fa98> !x+MVJ] struct holder
`W6:=H {
Be'?#Qe //
,!xz*o+#@ template < typename T >
d91I T & operator ()( const T & r) const
m/SJ4op$ {
,%&
LG],6 return (T & )r;
Aigcq38 }
\>&@lA } ;
V7qCbd^>XJ q=(M!9cE 这样的话assignment也必须相应改动:
t"jIfU>'a/ EY=\C$3J: template < typename Left, typename Right >
y=y/d>=w class assignment
,K"r:)\ {
{b\Y?t^>f Left l;
PTfN+ Right r;
";%e~
= public :
?Yynd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z_ iQU1
template < typename T2 >
7R%
PVgS4x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$sB48LJuU' } ;
My`josJ`Pb ^R&_}bp 同时,holder的operator=也需要改动:
11^ {WF {m1t~ S template < typename T >
k:&?$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NXC~#oG {
^Y1AeJ$L return assignment < holder, T > ( * this , t);
1t}
(+NNjH }
o+PQ;Dl BZnp
#}f 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。
N>uZ t2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\rB/83[;u U)IsTk~}O return l(rhs) = r;
7zz(# 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。
oRtY?6^$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fJ|Bu("N 3"2<T^H] template < typename Tp >
g~i''lng class constant_t
?(|TP^ {
9OO0Ht4j const Tp t;
i75?*ld public :
`"^@[1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Z`0r]V`Ys template < typename T >
K{`2jK# const Tp & operator ()( const T & r) const
S]#=ES'^/ {
;'Z,[ a return t;
O4'kS
@ }
?[*@T2Ck } ;
Y'+F0IZ+ 8xeun~e"vS 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Xm0&U?dZB 下面就可以修改holder的operator=了
oK(W)[u [xp~@5r' template < typename T >
<*b]JY V@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iPtm@f,bI {
ps{&WT3a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
PEwW*4Xo }
}(vOaD|k= ^|a&%wxA 同时也要修改assignment的operator()
_z_3%N
lhW#IiX template < typename T2 >
R+@sHsZ@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
qU
/Wg 现在代码看起来就很一致了。
s\3Z?zm8 %yS`C"ZQ) 六. 问题2:链式操作
A+bubH, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2=Vkjh- 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。
z!t3xFN&/ 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。
Kr+Bty 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。
A{n*NxKCX! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
x"h)"Y[c5 :a^,Ei-& template < typename T >
I_Mqh4]; struct result_1
^0BF2&Zx {
SjNwT[.nr7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[XY:MUe
} ;
r)Mx.`d! 3<1HqU 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;Ix<y{U DlQ[}5STF template < typename T >
C>(M+qXL+ struct ref
*Tlws {
)MX1776kU typedef T & reference;
?-6x]l=] } ;
j{Qbzczy, template < typename T >
4)>\rqF+v struct ref < T &>
hnfrnYH {
QeOt;{_| typedef T & reference;
S92!jp/ } ;
_`Yvfz3 #dn%KMo2r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$BO}D [7Kj$PB3 template < typename T >
gWU(uBS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5GWM
)vrZg {
WTy8 N return l(t) = r(t);
f^yLwRUD }
kosJ]q'U 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。
;r@R (Squ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&V,-W0T_ h}VYA\+<B 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
jJ{
w -$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
iTBhLg, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^Ihdq89 t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
@0@'6J04 最后的布局是:
"=5vgg3 Add
"lnk / \
+
1%^c(3 Divide 5
`a1R "A / \
q'8@0FT0 _1 3
rQQPs\o 似乎一切都解决了?不。
#}]il0d 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。
3E2.v5* 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。
fB ,!|u 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:
Tk@g9\6O9 h/y} template < typename Right >
-r2qIt assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
BKlc{= Right & rt) const
*]UEF_ {
. L6@Rs return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y7L4jO9h }
:aFpz6< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
p-03V"^& 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。
bJMcI8` 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。
ST[1'T+L 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。
qFsg&< 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。
o4
OEA)k)= 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?
Y
Z2VP 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:
j!8+|eAkk kk7:A0._ template < class Action >
~X(xa class picker : public Action
w!9W Cl]9M {
k^%ec3l public :
,8 NEnB picker( const Action & act) : Action(act) {}
l$~bkVNL // all the operator overloaded
kx#L< } ;
OU3+SYM {zN_l! 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。
U&\{/l 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:
qA\kx#v]P
q>oH(A template < typename Right >
\iE9&3Ie picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
tS\NO@E_Jh {
YbBH6RZr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\ rWgA }
9PfU'm|h 8}E(UsTa Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(c|qX-%rC 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。
O)Dw<j) Oqe.t;E 0} template < typename T > struct picker_maker
>u#VHaB {
B91PlM. typedef picker < constant_t < T > > result;
G+^$JN= } ;
|Ie`L(" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eu|q
{p {
e;u8G/ typedef picker < T > result;
4W-+k } ;
1E_Ui1 [ g~D6.OZU 下面总的结构就有了:
Gv3Fg[MA@c 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。
/g7?,/vnZ 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。
6zZR:ej picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
BiCa " 至此链式操作完美实现。
~TR|Pv zi[M{bm M{RZ-)IC 七. 问题3
?
Z
fhz 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。
/%w[q:..h AFJY!ou~6 template < typename T1, typename T2 >
IGV.0l ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1>{-wL4rc {
c^gIK1f- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\k-juF80 }
iC2nHZ*, z(68^-V=: 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:
Ui;s.f 5&Kn # template < typename T1, typename T2 >
ho$%7mc struct result_2
GQBN-Qv {
jz:c)C&/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,T[
+omo } ;
g'7hc~= {
4{{;
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?
RYaofW 这个差事就留给了holder自己。
]7
mSM ~,-O ^#nWgo7{7 template < int Order >
)#Bfd(F class holder;
}@6
%yR template <>
Lbkn Sy C class holder < 1 >
2/N*Uk 0 {
F;@&uXYgc public :
*9wHH-# template < typename T >
U {!{5l: struct result_1
^}\R]})w" {
]arskmB] typedef T & result;
s4k%ty} } ;
fG5} '8 template < typename T1, typename T2 >
o^6 j(~ struct result_2
agD.J)v\ {
MCG~{#` typedef T1 & result;
Q
kpmPQK } ;
HN@)/5BY template < typename T >
a/#,Y<kJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
UH|.@7w {
BQg]$Tr? return (T & )r;
gP%! }
@!O{>` template < typename T1, typename T2 >
Z"T(8>c;g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r0bPaAKw {
T
bWZw return (T1 & )r1;
>vy+U }
1e} 3L2rC } ;
[
Ulo; #P X+@,vCC template <>
^`?>
Huu<w class holder < 2 >
HE'8 {
y@JYkp>I public :
XjU; oh4:. template < typename T >
1]`HX=cl struct result_1
k@U`?7X {
[nD4\x+ typedef T & result;
XePBA
J } ;
Tyl"N{ _ template < typename T1, typename T2 >
KVy5/A/8c struct result_2
6<nO2 GW {
X\RTHlw'] typedef T2 & result;
!YHu } ;
ZW%`G@d"H- template < typename T >
"ukbqdKD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S}O\<6& {
Ts6X:D4, return (T & )r;
V1;-5L75 }
2jC\yY |PN template < typename T1, typename T2 >
WE]^w3n9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yG4MqR)J {
sAlgp2- return (T2 & )r2;
ztpb/9J9 }
k]g\`
gc } ;
{jG`l$$ i[#Tn52D UkV] F] 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> >。
T7'$A!c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)_?$B6hf,& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;v\n[ VRt*!v<") return l(i, j) = r(i, j);
cqp#1oM4M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
] plC RoZV6U~ return ( int & )i;
_jz=BRO$ return ( int & )j;
<
.!3yy 最后执行i = j;
)' #(1
,1k 可见,参数被正确的选择了。
_3S{n=9 A>puk2 s ,V?,I9qf jU$PO\UTk a=dN.OB}F7 八. 中期总结
y"ck;OQD 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
p3' +"sFU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&EOh}O< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ui&$/%Z| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X;NTz75 %54![-@ ~T~v*'_h #v-!GK_< ./'n2$^3 ?da 3Azp 九. 简化
IpxjP\ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
kZNZ?A<D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b&1@rE- 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
r "R\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D~:fn|/Brp +-*/&|^等
s-B\8&^C 2. 返回引用。
X'm2uOEj =,各种复合赋值等
x?IT#ty 3. 返回固定类型。
*&D=]fG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9':$!Eoq 4. 原样返回。
T2{+fRvN operator,
KX`,7- 5. 返回解引用的类型。
e
j9G[ operator*(单目)
|.A>0-']M 6. 返回地址。
jo~Pr operator&(单目)
#,56vVY 7. 下表访问返回类型。
$BY{:#a] operator[]
O}Jb,?p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:y)'qv[ operator<<和operator>>
FcA0 \`0M p* @L1 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。
i`~y%y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+,lD_{}_ LHb{9x template < typename Left >
QS}=oOR@k struct value_return
D }\`5L< {
~a $%
a template < typename T >
_,^sI% struct result_1
QVpZA, {
]Gr'Bt / typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_$0Ix6y, } ;
t>xV]W< iYf4 /1IG, template < typename T1, typename T2 >
FyEl@ }W struct result_2
C6n4OU {
ARE~jzakg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4]bT O } ;
oa|0= } ;
L*z;-, hk
I$ow ( |j,Mof 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
RC 48e._t ~&x%;cnv_ 下面我们来剥离functor中的operator()
P(`IY+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
JI&>w-~D |Xag:hof return l(t) op r(t)
UTPl7po5D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
i]nE86.;
return op l(t)
D1f=f88/} return op l(t1, t2)
-n9e-0 return l(t) op
Hpt)(Nz: return l(t1, t2) op
AS7!FD6b return l(t)[r(t)]
eZcm3=WV| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*s^5BLI9 ZZTV
>: 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:
Lh}he:k+ 单目: return f(l(t), r(t));
wb}tN7~Y; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9YJb~tuZ73 双目: return f(l(t));
z+b~#f3 return f(l(t1, t2));
181P;R=}< 下面就是f的实现,以operator/为例
t`AD9
H"\! N ]duv~JS struct meta_divide
1jL?z6S {
1pV"<,t template < typename T1, typename T2 >
R/#*~tPi8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"a: ; {
$?\],T return t1 / t2;
J0#% *B }
Ur`v*LT}~ } ;
=9c24j (:\hor% 这个工作可以让宏来做:
6-3l6q "rXGXQu #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[D t`@Dm template < typename T1, typename T2 > \
ctZW7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rLwc=(| 以后可以直接用
; H3kb
+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#'T|,xIr-Q 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
/$n${M5! (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。。。)
1Jahu!c? )"1D-Bc\Q
<ygO?m{ 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
"CaVT7L pQp}HD!- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|"mb59X class unary_op : public Rettype
Rww KPE {
`drvu?F Left l;
vmoqsdZ/ public :
M;(lc?Rv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O7.Is88!
={fi&j template < typename T >
IOA{lN6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ri:fo'4TO {
GB+G1w return FuncType::execute(l(t));
h*d,AJz &. }
yR`-rJb V (~P&$$qfD template < typename T1, typename T2 >
WDZEnauE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.Ybm27Dk {
#zXDh3%]a return FuncType::execute(l(t1, t2));
1t)6wk
N }
rh!4 1 } ;
K|B1jdzL +b{\v1b #NqA5QR 同样还可以申明一个binary_op
BAxZR >fjf]
6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M*}o{E; class binary_op : public Rettype
F :u} 7t> {
sK\?i3<? Left l;
_])1P?. Right r;
+`[$w<I public :
?XHJCp;f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?LZ)r^ger &v:iC
u^| template < typename T >
q%JV"9, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YFW+l~[# {
MVdE7P return FuncType::execute(l(t), r(t));
7DI8r| ~ }
E5o0^^ P`"dj@1' template < typename T1, typename T2 >
9@h>_1RJz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}n<dyX:a {
"evLI? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|6&"r& }
sOHh&e } ;
pZH
bj2~ b*bR<|dT j -du+iOe? 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
J|ILG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DF|qNX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
, vky 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。
f6m^pbQFl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
cJqPcCq(wn 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。。。
@p!["v& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}x%"Oq|2]x 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)
5[GX 下面是修改过的unary_op
^wX_@?aKtt r}vrE
^Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C6Kz6_DQZ class unary_op
Qc3!FW<26 {
bk8IGhO|m! Left l;
Db2G)63 =^{^KHzIl3 public :
9/nL3 U@i1 P[Qr[74) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9
Iw+g]`y* :!3P4?a template < typename T >
L\b$1U!i struct result_1
UP,(zKTA {
'8}\! i& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cd:O@)i } ;
AD8~ Y<{j': template < typename T1, typename T2 >
"['YMhu_ struct result_2
1s*I
{
ftK.jj1: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}$b/g } ;
/WM
: Bj wo?C7,-x template < typename T1, typename T2 >
wPV`j:?' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/
{A]('t {
AKS(WNGEp return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yX8F^iv[ }
YN\
QwV !{SEm"J^ template < typename T >
$CXqkK<6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\f+R! {
$+?6U return OpClass::execute(lt(t));
0|HhA,u }
D]4?UL #M_QSD}& } ;
<,LeFy\zW 4=1lyw u52@{@Ad 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
bjR&bIA: 好啦,现在才真正完美了。
uH]^/'8vBd 现在在picker里面就可以这么添加了:
z`TI<B GA;E (a template < typename Right >
|ejrE,~1vb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>f_D|;EV {
)hn,rmn
(P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!'+t)h9^ }
)`g[k"yB3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
&*0!${B of(Nq@ [TNYPA>{ [t ^|l? `5>IvrzXrK 十. bind
|=7%Edkd 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。
#'"h+[XY 先来分析一下一段例子
|Q7Ch]G (s}9N *A_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
A@`C<O ^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=r
GkM.^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
YXBS!89m 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。
|px4a" 我们来写个简单的。
X_=oJi|: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+[z(N 对于函数对象类的版本:
jP+4'O!s[ ;&[0 h) template < typename Func >
"b2Mk-qP struct functor_trait
ytJ |jgp' {
==IL63 typedef typename Func::result_type result_type;
71f]Kalq L } ;
>.B+xn= 对于无参数函数的版本:
6.ap^9AD n+xM)) template < typename Ret >
iPHMyxT+S struct functor_trait < Ret ( * )() >
J_`.w {
EQ7cK63 typedef Ret result_type;
OD*DHC2rN] } ;
Z5NuLB' 对于单参数函数的版本:
W[YcYa_tQ gzw[^d template < typename Ret, typename V1 >
!WDdq_n*v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%d*}:295 {
t7lRMCN
typedef Ret result_type;
,ll!19y } ;
fV[xv4D. 对于双参数函数的版本:
` 3<#DZ;! &9^c-;Vs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A~h8 >zz* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`7'(U)x,F {
9#_49euy|P typedef Ret result_type;
QI!:+8 } ;
{9P<G]Z 等等。。。
bXt A4O 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
K)^.96{/@ H#6J7\xcS template < typename Func >
!n
!~Bw struct func_return
/>]/At {
f!1KGP template < typename T >
u,&Z5S struct result_1
W+Iln`L {
@Wdnc/o] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z#\
\NfR } ;
#
VR}6Jv `GH6$\: template < typename T1, typename T2 >
n cihc$V< struct result_2
,/Xxj\i {
E?%k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'zRd?Z>% } ;
w}7`Vas9 } ;
w/ZV9"BhE RCoz;|c`P F[~qgS*; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>a^H7kp *mBn''a"* template < typename Func, typename aPicker >
.i`+} @iA class binder_1
u*H2kn[DU {
1q/z&@+B Func fn;
J&h 3, aPicker pk;
;9 b?[G public :
3):7mE( qB"y'UW8 template < typename T >
i"_JF-IbN struct result_1
r\L:JTZ$ {
0z\=uQ0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
23+>K } ;
)v'3pTs2 48w3gye template < typename T1, typename T2 >
m@"!=CTKd struct result_2
1eKJ46W {
e?F r/n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X/'B*y'=U } ;
?jb7Oq#[ $YL}rM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q-p4k`] >Utn[']~ template < typename T >
D|UDLaz~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l$PO!JRD {
>oLM2VJ return fn(pk(t));
c-`&e-~XKL }
Br-bUoua template < typename T1, typename T2 >
J]$%1Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hLO nX<%a {
]_5C5m return fn(pk(t1, t2));
jj.)$|` }
d0|Q1R+3 } ;
4}96|2L5 /l@ 7MxE Jg: Uv6eN+ 一目了然不是么?
>uxak2nM- 最后实现bind
vzy/Rq XIf,#9 $D8KEkW template < typename Func, typename aPicker >
R%SsHu"> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QZ
h|6&yI {
Z<xSU?J return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.viA +V }
$eI[3{}X H2rh$2
2个以上参数的bind可以同理实现。
"xYMv"X 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。
{}vW= iZ)7%R?5 十一. phoenix
+^4" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dqPJ 2j $\ |yw-H2k1 for_each(v.begin(), v.end(),
l,pq;>c9a (
uV=rLDY do_
8={(Vf6 [
W9.ZhpM cout << _1 << " , "
Bqa%L.N2SS ]
:|P"`j .while_( -- _1),
3^wJ4=^ cout << var( " \n " )
6lsU/`. )
)Z"7^i );
k'
pu%nWN h&.9Q{D 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:
w QwY_ _ 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
N4'b]:`n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
vy6NH5Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>0B[ p8o%H-Xk }?8KFe7U template < typename Cond, typename Actor >
R3%T}^;f class do_while
,O $F`0>9A {
4jO~kcad Cond cd;
5+giT5K*h Actor act;
A#LK2II^ public :
$Pl>T09d template < typename T >
2>?GD@GE struct result_1
c[J#Hc8; {
B8;_h#^q typedef int result_type;
1rTA0+h } ;
/>)>~_-3 LBw,tP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O:pQf/Xn nvgo6* template < typename T >
Sr%~
5Q[W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K)@]vw/\ {
< _c84,[V do
2- UZ|y {
KiH#*u S act(t);
gO_^{>2 }
dID]{ while (cd(t));
K.*zqQKlI| return 0 ;
*s;$`8fM< }
024*IoVZ } ;
c$@,*c
0n 80l(,0`, 1b* dC;< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+xFtGF) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
OjyS
?YY)b 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
5#q
^lL 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
|0A n|18 下面就是产生这个functor的类:
>p2v"X X s^js}9]p 9]7+fu template < typename Actor >
DEqk9Exk` class do_while_actor
Ay"x<JB{U2 {
(Q#ArMMORI Actor act;
vWjK[5
M% public :
bbA+ZLZJn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_ 4Hf?m7z a5]~%xdK template < typename Cond >
9CUMqaY2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8I NVn'G } ;
"x3_cA~ }#w>>{Q ^EZ)NG=e5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S7~yRIjB 最后,是那个do_
~8}"X] 4 =]U[ V4/eGh_T class do_while_invoker
,Sghi&Ky {
%Xkynso~ public :
|'Ve75 W6u template < typename Actor >
FSc730rM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\#G`$JD {
L$lo5 return do_while_actor < Actor > (act);
zVkHDT[ }
0z.` } do_;
|I85]'K9a q35%t61Lc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0v+5&Jk 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5wP(/?sRy 最后来说说怎么处理break和continue
kX5v!pm[ 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。
wz>j>e6k` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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