一. 什么是Lambda
.pG`/[*a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sf
O{.#5< 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,
NtmmPJ|5 qOAP_\@T =QIu3%& *x_e] /} class filler
)X3
|[4R {
V@+X4`T public :
#\ECQF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8_Z"@ } ;
2UopGxrPKw 0+K<;5"63d `a[
V_4wO 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:
j)wrF@W 7[0<,O6Q ?w&?P}e + J3XG?'
} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ve\@u@K^ (Vn3g ra P'<j<h6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
nt@uVwfQ N;DE,[:< fymmAfaR
c& $[a%s 二. 战前分析
*to#ZMR;! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
i*8j| 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
l3+G ]C&< K+d{R=s^ (:^YfG~e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{P3gMv; /* --------------------------------------------- */
%_G '#Bn< vector < int *> vp( 10 );
sX]gL transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K"!U&`T /* --------------------------------------------- */
t qUBl?i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8g=];@z /* --------------------------------------------- */
cG (%P$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zcuz @ /* --------------------------------------------- */
{b-SK5%]L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nkz<t /* --------------------------------------------- */
xVrLoAw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
b~{nS,_Rn C`uL
4r {{)pb>E M,cz7, 看了之后,我们可以思考一些问题:
IR?nH`V 1._1, _2是什么?
)(rr1^Xer 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。
^Nt^.xi7 2._1 = 1是在做什么?
w4R~0jXy 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。
><$V:nsEO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
3T>6Q#W5eO wv=U[:Y i ~)V>x 三. 动工
\9~Q+~@{G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F&C< = l\X >p`i6_P0P/ \=$G94% aiZZz1C template < typename T >
TW
wE3{iF class assignment
n'?]_z< {
#GfM^sK T value;
wKoar public :
6B Hdc assignment( const T & v) : value(v) {}
>[~`rOU*|Y template < typename T2 >
ztAC3,r] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
BqpJvRJd } ;
lanU)+U. I}|E_U1Qj }2^qM^,0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
We*uZ?+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$@w,9J\ NBAOVYK zn0%%x+!g @:@5BCs< class holder
CYsLyk {
-=n!k^?lK public :
EpTc{ template < typename T >
o5YL_=7m assignment < T > operator = ( const T & t) const
j3S!uA?
{
?T,a(m<i{ return assignment < T > (t);
"D:?l`\o }
fhha-J } ;
YgtW(j[ O>i]*V ZkdSgc') 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>.H}(! K,+z^{Hvh static holder _1;
y 5?kv-"c Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^f0-w`D s=1 k9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"Y"`'U=v 而不用手动写一个函数对象。
uz:r'+v x7i,jMR :.f(}sCS JUJrtKS 四. 问题分析
di]CYLf 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
b(adM3MP 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
K.Cx 9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[#AI! - 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7\H_9o0$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1c*:"
k twt's,dO 五. 问题1:一致性
WpMm%G~'4t 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?|
;y)3/46S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<-gGm=R_ $ V0*MY{x#S struct holder
-zZb]8\E {
x]608I
T //
5 o[E8c8 template < typename T >
Zeq^dV5y77 T & operator ()( const T & r) const
\Hq=_}]F {
A'D2uV return (T & )r;
p
S| }
Xi~I<& } ;
w}M)]kY k9&W0$I# 这样的话assignment也必须相应改动:
Gs4t6+Al i&<@}:, template < typename Left, typename Right >
WopA7J, class assignment
Q91mCP~$ {
9)n3f^,Oj* Left l;
QVmJ_WT Right r;
!,sQB_09C public :
'oM=ZU8wo assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Wd7qpWItjQ template < typename T2 >
m!(dk] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
	HV } ;
]6MXG% DZ:$p. 同时,holder的operator=也需要改动:
q6o}2<T@ MRHRa template < typename T >
Y~I0\8s- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cet|k! {
+O8}twt@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
<d[GGkY]= }
M=1~BZQ(Z )/z+W[t 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
l{\k\Q !4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<!*O[0s @mcP- return l(rhs) = r;
Shss};QZf( 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
?}S~cgL - 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ZfS" dO9bxHMnM template < typename Tp >
~F;>4q class constant_t
Smd83W& {
PpSQf14, const Tp t;
R#ya9GN{ public :
LRdV_O1e6M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\=(U tro template < typename T >
DtZ7UX\P const Tp & operator ()( const T & r) const
m$g{& {
=7S\-{ return t;
VT;cz6"6b4 }
_z#S8Y } ;
H.O&seY ir_X65l/2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
N`vPt?@ 下面就可以修改holder的operator=了
mE9ytFH\k ph3dm\U. template < typename T >
D e$K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JycC\s+%E {
DRRy5+,I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V|4k=_- }
.G/RQn]x} |KSoS#Y 同时也要修改assignment的operator()
HzZX=c WVx^}_FD0 template < typename T2 >
ciN*gwI) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ko~e*31_E 现在代码看起来就很一致了。
"Fxw"I
< p(yHB([8 六. 问题2:链式操作
G.^^zmsM` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
uzT>|uu$ 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。
Mu_'C$zA 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
bGik~ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
.0dx@Sbv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Wf&i{3z[ x`K"1E{2 template < typename T >
'~x jaa;. struct result_1
:ZXaJ! {
HZ89x|Hk_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ZRUI';5x } ;
Pj7MR/AH D)eRk0iC 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
#
tU@\H5kN De49!{\a template < typename T >
FuP~_ E~ struct ref
sb%l N {
ka:wD?>1i typedef T & reference;
sv#/ 78 ~| } ;
v2>Dn=V template < typename T >
gv,%5r0YOw struct ref < T &>
KwxJ{$|xH {
)u307Lg typedef T & reference;
+4k4z:<n } ;
?T>N vKF }G<A$*L1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
T>v`UN Bl] }vW3<|z template < typename T >
(y2P." typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mXUe/*r0T {
&G7@lz@sK+ return l(t) = r(t);
eS2VLVxu }
9YwS"~Q =w 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
JL?|NV- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]iaQD _'\ ,u 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
>yr3C _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZRC7j?ui8` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4Gsq)i17j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S{~j5tQv^q 最后的布局是:
lp5b&I_ Add
P}D5 j / \
sV`XJ9e| Divide 5
Aoy=gK / \
<##aD3) _1 3
w6[$vib' 似乎一切都解决了?不。
^ANz=`N5, 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。
wM#q [m; 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。
dkOERVRe 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:
}Q{4G *G,r:Bnb template < typename Right >
o%v,6yv assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cqb]LC Right & rt) const
%* @hS` {
p;{w0uld" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P/8z }
fU4{4M+9" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'59l. 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。
-257g; 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。
i$4lBy_2 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。
Ky'\t7p 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。
7x`4P|Uu 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?
,+RoJwi m 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:
L9 H.DNA CIf""gL9 template < class Action >
Xd9<`gu class picker : public Action
W7
9.,# {
KnYHjJa public :
z';h5GNd>z picker( const Action & act) : Action(act) {}
$dHD // all the operator overloaded
w7_2JS } ;
Tq5F'@e Q9
RCN<! Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
c]:@y"W5$ 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:
IeJ@G) axd9b, template < typename Right >
CV6W)B%Se picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>Y&o2zJy {
7>|p_o`e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bl;v^HR0) }
ZQrgYeQl" JPS<e*5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\ffU15@N 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。
|-VbJd zy[|4Q(? template < typename T > struct picker_maker
|c!lZo/ {
2&U<Wiu\} typedef picker < constant_t < T > > result;
Px"K5c* } ;
pXHeUBY. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:a9$f8*b {
" qrL:, typedef picker < T > result;
{,i='!WIm } ;
2v\-xg%1 .@]M'S^1 下面总的结构就有了:
^b(>Bg)T functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
}@wXm picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
IctLhYZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]lzOz<0q 至此链式操作完美实现。
DX#F]8bWl %q,^A+= BcD%`vGJ 七. 问题3
e\>g@xE% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2E}^'o =;HmU.Uek% template < typename T1, typename T2 >
@5(HRd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{v}jV{'^um {
WWYG>C[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9<I;9.1S?^ }
q9"~sCH Fgg4QF 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
_d/ZaCx'i Mt`XHXTp template < typename T1, typename T2 >
#n}n
% struct result_2
H[8P]"*z*i {
Li\BRlebR{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1_.#'U> } ;
MOW {g\{\ B 9AE* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Sf0[^"7 这个差事就留给了holder自己。
:7Q,
`W9 },LW@Z} K1>(Fs$ template < int Order >
Vl+,OBy class holder;
cZXra(AD template <>
7%4@* class holder < 1 >
1
+'HKT} {
bwAL: public :
T3
k#6N. template < typename T >
>qI|g={M struct result_1
_Uz}z#jt {
~cEr<mzR typedef T & result;
>K;'dB/m;1 } ;
MhpR^VM'. template < typename T1, typename T2 >
q<cpU'-# struct result_2
3
e9fziQ~ {
=F}e>D
typedef T1 & result;
*oX~z>aE } ;
O(E-ox~q template < typename T >
sIJ37;ZA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;"/ " {
dO[w3\~ return (T & )r;
lC i_G3C }
oFRb+H(E template < typename T1, typename T2 >
2tqO%8`_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4x:Odt5 {
=`]yq;(C7j return (T1 & )r1;
cAc i2e }
~L'}!'
&. } ;
v+*l|!v jP";ll|c template <>
XDJQO /qN class holder < 2 >
qlg~W/ {
{9Op{bZ public :
G{ $Zg template < typename T >
%R{clbbbn struct result_1
-h8!O+7 . {
rXz,<^Hmj typedef T & result;
Ucnit^, } ;
HiG&`:P>q template < typename T1, typename T2 >
R%Yws2Le2 struct result_2
d0 tN73( {
`'[ 7M typedef T2 & result;
3:Sv8csT } ;
J)n g,i template < typename T >
*{)![pDYd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!2N#H~{ {
+:d))r=n return (T & )r;
Om0S^4y]x }
{hM*h(W~3 template < typename T1, typename T2 >
;.h5; `& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R@0ELxzA {
QE5
85s5
return (T2 & )r2;
2'J.$ h3 }
pz^"~0o5 } ;
mHox d}',Bl+u{$ /=\__$l) 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> >。
!+H=e>Y6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8L 9;VY^Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.{-8gAh UgJ^NF2w return l(i, j) = r(i, j);
1p&?MxLN-a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<96ih$5D1 l(zkMR$b8 return ( int & )i;
9ffRY,1@ return ( int & )j;
FO}4~_W{ 最后执行i = j;
D@Fa~O$75 可见,参数被正确的选择了。
k 9Kv *.EtdcRo[ i\rI j0+ %2oLND}?z h{ce+~X 八. 中期总结
H$ xSl1>E 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:
tO?*x/XC{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
cVn7jxf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~%Yh`c
EP 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)11/BB\v BoIe<{X(9 7XWgY%G qTyU1RU$9^ ^m8\fCA* qr=U=oK 九. 简化
j&m<=-q 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
&TWO/F+Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!,\9,lc 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
n]coqJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8yFD2(# +-*/&|^等
Zml9ndzT 2. 返回引用。
Ed*`d> =,各种复合赋值等
[dU/;Sk5 3. 返回固定类型。
`Xmpm4 ] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O t`}eL- 4. 原样返回。
T:.J9 operator,
3[aJ=5 5. 返回解引用的类型。
i$:CGUb operator*(单目)
x_Ais&Gc 6. 返回地址。
Punbw\9!d, operator&(单目)
HNjkRl)QR 7. 下表访问返回类型。
#0Oqw=F operator[]
V|? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PLo.q|% operator<<和operator>>
Z*]n]eS _TQt!Re`, 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。
3y 3
U`Mo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3+ i(fg_ nNilTJ
template < typename Left >
(%+DE4? struct value_return
^QW%<X {
R!pV`N template < typename T >
&<^@/osi struct result_1
!>S'eXt {
x=au.@psBS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
V`fh,(: } ;
J;_JHlK nVyb B~.= template < typename T1, typename T2 >
9'5,V{pj struct result_2
RXx
+rdF0 {
[>_(q|A6+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)If[pw@j } ;
ir,Zc\C } ;
=C3l:pGMB; LK:|~UV? 6gR=e+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[[s k Y?%6af+ 下面我们来剥离functor中的operator()
@MB;Ez
v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>9u6@ !^"hYp` return l(t) op r(t)
qo.
6T return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#sqDZ]\B return op l(t)
/{kyjf[o&* return op l(t1, t2)
*=|i" return l(t) op
^~`8 - TE return l(t1, t2) op
P^h2w%6' return l(t)[r(t)]
7L-%5:1% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ryn) [Z5x_.k"I 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:
]7u8m[@ 单目: return f(l(t), r(t));
y6PAXvv'{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[#9ij3vxd 双目: return f(l(t));
m1[QD26 return f(l(t1, t2));
;D^)^~7dh 下面就是f的实现,以operator/为例
"]N QTUb; D 1hKjB& struct meta_divide
Q^p@ 1I {
PO%]Jme template < typename T1, typename T2 >
|t]9RC.;7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2Qy!Aa {
xY~
DMcO? return t1 / t2;
pKH4?F }
\
qs6% } ;
W#lvH=y Bw#ubQJ8} 这个工作可以让宏来做:
#63/;o:l$
{X =\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
l.34h template < typename T1, typename T2 > \
.e"jnP~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
U|Jo[4A 以后可以直接用
6/-!oo DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zEhy0LLm 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
#VO2O0GR (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。。。)
:,ym)|YV ~<Lf@yu-{ ?\O+#U%W 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
9=kTTF s bL&]3n9Rwu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)Xh_q3= class unary_op : public Rettype
5PPy+36<~ {
eY(usK Left l;
U1"t|KW8 public :
@B'Mu:|f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V!opnLatYS -DuiK:mp template < typename T >
*g,?13Q_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kK1qFe?] {
{&<}*4D return FuncType::execute(l(t));
k0YsAa#6V }
~o%-\^oc O)5PUyC:H template < typename T1, typename T2 >
3w9
]@kU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M|v.5l# {
xXx`a\i return FuncType::execute(l(t1, t2));
h#n8mtt&i }
;OPCBd r } ;
Z*TW;h0ZQ3 _kx EU@mrm? 同样还可以申明一个binary_op
<zf+Ii1:, =Hx~]1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N*SgP@Bt class binary_op : public Rettype
/SUV'J) {
nM; G;
T Left l;
28)TXRr- Right r;
nfJ8Rt
public :
k41la? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*M|\B|A. XF7W'^ template < typename T >
:HE]P)wz- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`;_tt_ {
f~q&.,I( return FuncType::execute(l(t), r(t));
KJ)nGoP> }
`HM3YC pNqf2CnnT template < typename T1, typename T2 >
ft'iv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,SyUr/D {
!U#++Zig% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
x7@WWFF> }
YEQW:r_h.S } ;
NqZRS>60v *3/7wSV: Hr+-ndH!Pq 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
@gqw]_W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`es($7}P_W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[[e |GQ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
3opLLf_g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b66X])+4jE 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
pq[mM!;#v 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w}.'Tebu 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
[Kj:~~`T 下面是修改过的unary_op
I:e2sE
": )RYnRC#O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
qp W#!Vbx class unary_op
2ZO'X9 {
j>o +}p?3I Left l;
B
(1,Rq[ <]'"e] public :
@g75T` N N4To#Q1w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ys/mv'#> Q@2tT&eL template < typename T >
_=L;`~=C9e struct result_1
\u]CD}/ {
lkfFAwnc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k,7+=.6 } ;
5ZA%,pH>Jq \ZFQ?e,d template < typename T1, typename T2 >
?nZ <? struct result_2
Z% ;4Ed {
>'6GcnEb4. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7I(t,AKJ } ;
-m160k3 aE BP9RX}z template < typename T1, typename T2 >
eh(Q^E;* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,0Zn hS)kq {
%EGr0R( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~9?U_ahfVt }
gOyY#]g ^Q=y^fx1 template < typename T >
:Nz?<3R0\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vSYKe {
Q
H_W\W return OpClass::execute(lt(t));
Tdwwtbe }
rh`.$/^ $G_Q`w=jM } ;
M%{?\)s g`OOVaB 8A:^K:Q 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
%%~}Lw 好啦,现在才真正完美了。
4$aO;Z_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
z@~&Kwf\} >C3NtGvy template < typename Right >
atf%7}2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F:J7|<J^F {
s$Zq/l$1x return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*e<Eu>fW#& }
!&`\ LJ=j 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
5$oewjLO
^ MT9n ch>Vv"G> hoR=%pC* _~[?>cF% 十. bind
9U)t@b 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。
ahtYSz_FM 先来分析一下一段例子
V-_/(xt* Hl3)R*&'J 3u*hTT int foo( int x, int y) { return x - y;}
wm=RD98 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
kwHqvO!G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
VkpHzr[k 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。
b(RBG 我们来写个简单的。
0[lsoYUq 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gt_XAH 对于函数对象类的版本:
A)zPaXZ ADGnBYE template < typename Func >
!\0F.* struct functor_trait
fYhR#FVI {
D#7_TKX typedef typename Func::result_type result_type;
}t|Plz } ;
7%9)C[6NSs 对于无参数函数的版本:
Ud#X@xK<h T^$g N| template < typename Ret >
<jUrE[x struct functor_trait < Ret ( * )() >
>`89N'lZBm {
e8WEz
4r_ typedef Ret result_type;
kT^*>=1 } ;
)4ilCS& 对于单参数函数的版本:
k(EMp1[:nN \&iil =H8! template < typename Ret, typename V1 >
]jc_=I6) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j
u*fyt {
A)hhnb0o typedef Ret result_type;
!7*(!as } ;
O4EIE)c 对于双参数函数的版本:
.Z=Ce! 8geek$FY x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
YOV : struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
st?gA"5w {
7qg<[ typedef Ret result_type;
[5Fd P0 } ;
i3Hz"Qs; 等等。。。
yI8m%g% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
o\ngR\> xQJIM. template < typename Func >
VLsh=v struct func_return
r<*O {
j z~[5m}J template < typename T >
TMJ9~"IO struct result_1
)N(9pnyZH {
(kIz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pI7Ssvi^ } ;
X9fNGM1 ,+tPRkwA^ template < typename T1, typename T2 >
BeK2;[5C struct result_2
&%^K,Q" {
6eQsoKK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\M5P+Wk' } ;
__!m*!sd } ;
Y@Y`gF6F Ic'Q5kfM R]u
(l+` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lv4(4$T ]cIu|bRO template < typename Func, typename aPicker >
~,ynJ]_aJB class binder_1
?g2zmI!U {
{odA[H Func fn;
SIq1X'7 aPicker pk;
(w+%=z"M public :
(ZV;$N-t {j?7d; 'j template < typename T >
%>Bko,ET struct result_1
AD]e0_E {
=3*Jj`AV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|rMq;Rgu? } ;
n)#Lh
7X" @\)fzubu template < typename T1, typename T2 >
9e~WK720= struct result_2
Z_FNIM0f {
6xHi\L typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:zlpfm2 } ;
Ah-8"`E xf/m!b"p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Fn!SGX~kx$ ibJl;sJ template < typename T >
cC%j!8! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3 jF|Ic {
-#aZF2z return fn(pk(t));
'M8aW!~ }
WSLy}@`Vx template < typename T1, typename T2 >
:uo[&&c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EKuSnlTXba {
IIxJqGN: return fn(pk(t1, t2));
e_/x&a(i8 }
^av6HFQ } ;
Uky9zGa uEx9-,! -`7$Qu2 一目了然不是么?
!\;:36B#6 最后实现bind
VD$Eb mV?&%>*(f rJQ=9qn\ template < typename Func, typename aPicker >
Jx$iwu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.x}gg\ {
;,XyN+2H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;/'|WLI9 }
tz4
]hF ,
T\- ;7 2个以上参数的bind可以同理实现。
&>(gt<C$ 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。
5 y
6Y1J2n" 十一. phoenix
:CaTP% GW Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ZenPw1 - S`iR9{+& for_each(v.begin(), v.end(),
ewnfeg1 (
rbyY8
bX do_
"MnSJ2 [
YT=eVg53 cout << _1 << " , "
& Kmy}q
]
yNa;\UF .while_( -- _1),
^Kqf~yS% cout << var( " \n " )
Au.:OeJm )
I@\+l6&#; );
5G(E&>~ t> .
Fl- 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:
3b!,D 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
gnLn7? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>A}0Ho 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SEM8`lnu C\Vg{&' [2
zt ^ template < typename Cond, typename Actor >
8IGt4UF&? class do_while
_1|$P|$P. {
/L v1$~ Cond cd;
dMvp&M\\' Actor act;
#BY`h~&T public :
#@qN8J}R template < typename T >
OeElMRU" struct result_1
? \m3~6y {
@{d\j]Nw typedef int result_type;
<7)Fh*W@ } ;
s0C:m kl}Xmw{tJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_xrwu;o0} ,9of(T(~ template < typename T >
:243 H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/ty?<24ko {
B,vOsa"x6` do
:%X Ls, {
}Qr6l/2 act(t);
x83a!9 }
)oU)}asY while (cd(t));
W5pb;74| return 0 ;
5`-UMz<] }
PaO-J&< } ;
qlsQ|/'D O1P=#l iYX qOy=O
[+9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L}%dCe 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。
s B
20/F 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。
mdbp8,O 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+?m0Q;%b 下面就是产生这个functor的类:
]lBGyUJn g(hOg~S\E '#\1uXM1U? template < typename Actor >
9em*r9- class do_while_actor
&a0r%L()X {
'tgKe!-@ Actor act;
hqvE!Of public :
_fk#< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&53]sFZ
}_'IE1bA template < typename Cond >
W_|0y4QOo picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0%Ll } ;
fxcc<h4 yay<GP? r=uN9ro 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o{qr!*_3 最后,是那个do_
[Nm4sI11 n/d`qS "/Pjjb:2 class do_while_invoker
=T?}Nt {
/phX'xp public :
-Apc$0ZsN template < typename Actor >
}L=/A7Nk> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{7hLsK[]) {
y9H%
Xl return do_while_actor < Actor > (act);
<xpph
t< }
ZUm?*.g\^ } do_;
9m2, qr| M9\#Aq&\i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}|OaL*|u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'@|_OmcY 最后来说说怎么处理break和continue
1$/MrPT(b 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。
$@-P5WcRs 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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