一. 什么是Lambda
va[r~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
".7\>8A#a 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,
EdTR]}8
B2^*Sr[ ?`/DFI'_G X.GK5Phd class filler
uZml.#@4 {
phi9/tO\u public :
z'9U.v'M) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+`f3_Xd } ;
<lgX=wx L
vLs*}+f c->.eL% 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:
(b8ZADI* :pdl2#5H^ w2) @o>w 0fog/c#q( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
BMO &(g >zo_ }A! rlQ=rNrG&E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)Ah 7 5ENEx ~X<?&;6 FWW*f
_L 二. 战前分析
d]K$0HY 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
rcz9\@M 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Vr:`?V9Q2( C@3UsD\s( Kz"&:&R" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dK41NLGQ /* --------------------------------------------- */
/RI"a^&9A vector < int *> vp( 10 );
Al+}4{Q+? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ZkryoIQ%= /* --------------------------------------------- */
:[&QoEZW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l?B=5*0 /* --------------------------------------------- */
a"D'QqtH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8osP$"/o /* --------------------------------------------- */
)%09j0y>l" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$DW__h /* --------------------------------------------- */
#A&49a3^1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ldnKV&N f0{j/+F_o xri(j,mU DMA`Jx 看了之后,我们可以思考一些问题:
7$mB.\| 1._1, _2是什么?
6x;!E&< 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
[P`<y#J3F 2._1 = 1是在做什么?
U%n>(!d 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。
>U)>~SQf 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。
P~;1adi3 "hnvND4= ~;}uYJ 三. 动工
8?1MnjhX10 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&Qmb?{S0 $IqubC>O Gkm{b[ W~FU!C?] template < typename T >
+~"(Wooi class assignment
T037|k a{ {
io UO0 T value;
8@/MrEOW# public :
FXul
u6"SX assignment( const T & v) : value(v) {}
gwbV$[.X template < typename T2 >
Z*'<9l_1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|G/U%?` } ;
kqjj&{vPFJ 3Ww 37V>h -<:w{cV 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
iB5q"hoZC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
KQ^|prN?y .hJcK/m urg^>n4V] (Q=:ln;kM class holder
aeDhC#h {
.{-X1tJ7 public :
WmkCV+thA template < typename T >
J:@yG1VIp assignment < T > operator = ( const T & t) const
%2\6.c=c {
mqbCa6>_S return assignment < T > (t);
|I;]fH,+ }
^kke } ;
KA>QW[HX &eb8k2S <{j;']V; 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:
OC)=KV@KE JNo[<SZb static holder _1;
^<_rE- k Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
CjEzsjqe<I ' g d=\gV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vl~HV8MAv 而不用手动写一个函数对象。
UW1i%u
k P`avn
-f*5lkO |;\pAZ2 四. 问题分析
p
W@Yr 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。
[hV}$0#E[O 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
]WK~`-3C^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J50n
E~ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
cG&@PO]+. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4 !m'9 bVzJOBe 五. 问题1:一致性
!ST7@D 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{9*
l 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T-h[$fxR_ +F.@n_}p-I struct holder
S LNq%7apx {
8n["/5, //
^\[c][fo template < typename T >
N,UUM|?9_ T & operator ()( const T & r) const
"MK2QIo {
$)~ :H- return (T & )r;
,&
wd }
_SkiO}c8 } ;
!?>I ^"~r/@l 这样的话assignment也必须相应改动:
t|s(V-Wq 9{e/ V) template < typename Left, typename Right >
1M b[S{ class assignment
ObJ-XNcNH {
<oi'yr Left l;
3h$E^" Right r;
!pC`vZG" public :
j#u{(W'r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*>2e4j] template < typename T2 >
BHiG3fP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ohs`[U=%~ } ;
B`||4* Q}cti/ 同时,holder的operator=也需要改动:
lEw;X78+ |~#A?mK- template < typename T >
IVy<>xpt assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
E;9J7Q
4 {
C/QrkTi= return assignment < holder, T > ( * this , t);
JLz32 %-M }
a:OM I /r2S1"(q 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。
ZpMv16 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
@eutp`xoT\ ]')y(_{ return l(rhs) = r;
%YbL%i|U 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。
mnBTZ/ZjS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
}%AfZ2g;h A6J:!sY4A template < typename Tp >
|ICn/r~ class constant_t
>&ZlCE {
`7'^y const Tp t;
2h#.:!/SMw public :
)\PX1 198 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
IuA4eDr^Y% template < typename T >
OnhR` const Tp & operator ()( const T & r) const
mU {
3ZI:EZ5 return t;
cNN0-<#c }
fUfd5W1" } ;
'Z:wEt! KFRf5^ % 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
J"@X>n 下面就可以修改holder的operator=了
';!-a]N 54B`T/>R:E template < typename T >
ZJ~0o2xZ' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.z=%3p8+ {
!
2knSS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~H:=p }
U&=pKbTe Rkp
+}@Y_ 同时也要修改assignment的operator()
Bo14t*( q`.=/O' template < typename T2 >
kM[!UOnC!< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$06('Hg& 现在代码看起来就很一致了。
'U*#71S dh.{lvlX| 六. 问题2:链式操作
jl]3B 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/I1n${{5 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。
'rS\9T 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。
zb4{nzX= 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。
j%D{z5,nKm 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
iq?T&44& ~wF3$H.@; template < typename T >
+> d;%K struct result_1
>8x)\'w {
7ku=roPoF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x!vyjp } ;
v=+3AW-|v {\NBNg(Vo 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
I{ki))F =
Ezg3$%- template < typename T >
xK)<763q> struct ref
M2R krW# {
s;E(51V<> typedef T & reference;
W}"tf
L8
} ;
y\(xYB>T template < typename T >
@GGQ13Cj( struct ref < T &>
n%G[Y^^, {
G@Sqg typedef T & reference;
Z!Z{Gm3 } ;
a(*"r:/lD )f8 ;ze 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&j ;91wEn 7E#h(bt j template < typename T >
u^B! 6Sj8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Qds:*]vGS {
r}sO},i return l(t) = r(t);
?'|GGtvm }
cHR*. 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。
E.sZjo1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w^^l, #H<}xC2 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
LAM{
,?~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`B&=ya|bl _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:8`$BbV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
B
u%%O8 最后的布局是:
t#8QyN Add
ZMr[:,Jp / \
EkRx/ Divide 5
LR!%iP / \
=S6bP<q _1 3
0UW_ Pbh6 似乎一切都解决了?不。
.w _BA) 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
NS""][# 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
.Ln98#ZR OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
64'QTF{D =qoOr~ template < typename Right >
zHg=K / assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7HY8 F5Brx Right & rt) const
w|6?A- {
|' JN<? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b/JjA }
e6H}L:; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4p+Veo6B XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
i%F2^R@!q/ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Csp$_uDi 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。
=8TBkxG 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。
;I80<SZ 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?
J>G'H) 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:
EAm31v C &OE-+z template < class Action >
P*>?/I`G class picker : public Action
fVa z'R {
k h*WpX public :
+4Wl picker( const Action & act) : Action(act) {}
m8x?`Gw~jw // all the operator overloaded
#H4<8B } ;
a5O$he 0H.bRk/P+ 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。
kka{u[ruA 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:
$;}@2U 0-aaLC~Z> template < typename Right >
#O,w{S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!};Ll=dz {
Z%LS{o~LK. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]N0B.e~D }
)?B-en\ $I/ !vV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4 #KC\C 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
wS?K c^2O F
Pjc;zNA template < typename T > struct picker_maker
(fr=[m$` {
-^t.eZ*| typedef picker < constant_t < T > > result;
d2US~.;>l } ;
7QZyd- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xXI WEZA {
5 8L@:>" typedef picker < T > result;
]TUoXU2<x } ;
/X0<2&v lx0BKD?n 下面总的结构就有了:
<^Y#q 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。
tn _\E/Q 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。
`s\[X-j] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kB5y}v.3 S 至此链式操作完美实现。
7h!nt=8Y _8-1wx Er8F_,M+ 七. 问题3
W!kF(O
NA 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。
._;It198f =w8 0y' template < typename T1, typename T2 >
w)qmq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K.&6c,P] {
6Fk[wH7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
BT;1"l< }
'43U v <nV 3`L&] 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:
mr_NArF ;}KJ[5i-V template < typename T1, typename T2 >
4AvIU!0w struct result_2
Z\QNn {
3m21n7F4* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/:BC<]s } ;
Uvi@HB HJ *Sbc
8Y 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?
SX =^C 这个差事就留给了holder自己。
=%>E8)Jb Rf>V]R ]d%Ou]609 template < int Order >
ts@e
, class holder;
W$l4@A template <>
DIvxut class holder < 1 >
?vF8 y;Jh {
(r'NB public :
)PkGT~3I template < typename T >
)[&j&AI struct result_1
Dk")/ ib {
-sle7 k typedef T & result;
zH~g5xgh } ;
c$u#U~~ template < typename T1, typename T2 >
}095U(@ struct result_2
ov\%*z2= {
673G6Nk typedef T1 & result;
:'fK`G
6 } ;
{+kWK;1 template < typename T >
L+lye Ir' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AGVipI # {
aK,\e/Oo return (T & )r;
m{lS-DlRg }
6 {3q l: template < typename T1, typename T2 >
9NU-1vd~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RJN
LcIm {
o@} qPvt0 return (T1 & )r1;
;t@^Z_z,CR }
d)$seZB } ;
K
#JO# {cw+kY]m4- template <>
eR3MU]zF class holder < 2 >
,d=Dicaz {
b+CvA(* public :
gKPqU @$* template < typename T >
Z yz)`>cB struct result_1
iq8Hq)I] {
Nk F2'Z{$+ typedef T & result;
RcI0n"Gi_ } ;
%V!!S#W template < typename T1, typename T2 >
:O;uP_r9 struct result_2
j{/wG:: {
1gYvp9Ma typedef T2 & result;
:ZM=P3QZ } ;
@Hp=xC9V template < typename T >
+J}h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#so"p<7 R {
J+hifO return (T & )r;
z KG]7 }
gvP.\,U template < typename T1, typename T2 >
PC!X<C8* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n{c-3w.uD {
|B),N f|a return (T2 & )r2;
'1\UFz }
f{]W*!VV- } ;
GMob&0l8_ )f%Q7 S8]YS@@D 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xT+@0?|F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"+4r4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&v+Hl^ cn_ *,\} return l(i, j) = r(i, j);
g8Zf(" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
f{D~ZC.* kAoh#8= return ( int & )i;
*AYjMCo return ( int & )j;
:Ui'x8yt 最后执行i = j;
H<`7){iG 可见,参数被正确的选择了。
L i`OaP$ F;Ubdxwwl `{S4_' k )fLJ9R #}'sknvM} 八. 中期总结
x^UAtKSy 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:
HR?a93 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'494^1"io 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Vjr}"K$Y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:HN\A4=kc( @'?7au '' .[o?qCsw Mj |"+(
:DBJ2n %TQ5#{Y 九. 简化
V"sm+0J 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5U JMiwP{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]i'gU(+;` 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
I%ZSh]On 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M 0RVEhX +-*/&|^等
B+=Xb;p8 2. 返回引用。
0 aiE0b9c =,各种复合赋值等
5'3H$%dC 3. 返回固定类型。
T4"*w 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x*F_XE1#M 4. 原样返回。
jX91=78d operator,
AjO|@6 5. 返回解引用的类型。
ot,e?lF operator*(单目)
Jb`yK@x 6. 返回地址。
k.#[h@Pm operator&(单目)
#K[6Ai=We} 7. 下表访问返回类型。
VK$s+" operator[]
K>`*JJ, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Cv1CRmqq% operator<<和operator>>
_VAX~Y] (k5d.E]CK 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。
3VmF1w
2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1?ST*b DUu~s,A template < typename Left >
I~U;M+n*y struct value_return
14rX:z {
%;tBWyq}_ template < typename T >
u=!n9W~" struct result_1
<o&\/uO~H {
$PKUcT0N9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y\7/`ty } ;
aboA9pwH ^Jn=a9Q6Z template < typename T1, typename T2 >
w,zgYX& struct result_2
KH76Vts {
WEugm603 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,[ M^rv } ;
e5.sqft } ;
FKu^{'Y6E0 /hbdQm Ng<oz*>U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
H}&4#CQ'! TY*q[AWG 下面我们来剥离functor中的operator()
&+F}$8, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
G[[<-[C]5 -#"7F:N1 return l(t) op r(t)
{,CvWL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Sc3 B*. return op l(t)
W2j@Q=YDS return op l(t1, t2)
C*,PH!$k return l(t) op
_8nT$!\\ return l(t1, t2) op
+h?z7ZY^ return l(t)[r(t)]
_f~m&="T! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
iQ_^MzA }{m.\O 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
g|V0[Hnq6 单目: return f(l(t), r(t));
YXjWk), return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TP&&' 4?D1 双目: return f(l(t));
5 iP{) return f(l(t1, t2));
v?(9ZY] 下面就是f的实现,以operator/为例
&IgH]?t cu$i8$?t struct meta_divide
$79-)4;z4 {
t:.ZvA3 template < typename T1, typename T2 >
Z }Z]["q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*f( e`3E {
}=JuC+#~n return t1 / t2;
l>:\%
ol }
wZ =*ejo } ;
K+J fU
J ~'L`RJR 这个工作可以让宏来做:
E'4dI: :\8&Th}Se #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$ACD6u6 template < typename T1, typename T2 > \
W8{zV_TBm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0ud>oh4WPR 以后可以直接用
H@hHEzO DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Qp]-4%^Vz 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
1brKs-z (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ZRo-=/1 2k3yf_N meNz0ve
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
+zn207.` rCdf*; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bv8GJ # class unary_op : public Rettype
T hLR<\ {
&24z`ZS[w6 Left l;
h9 &V
public :
nH^RQ'19 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9,zM.g9Qv K+s
xO/}h template < typename T >
8cyC\Rs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0ge^pO\Z {
d8Kxtg
Y return FuncType::execute(l(t));
qo" _w%{ }
=c(3EI'w mrz@Y0mgL template < typename T1, typename T2 >
+4%:q~C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C2 ] x {
>E3 lY/[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
<<[hZ$. }
:},/D*v } ;
.JkF{&=B &k2nt znl_~:.4]X 同样还可以申明一个binary_op
Tx'ctd#Y N$SJK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+B0G[k7 class binary_op : public Rettype
pe1 _E
KU {
B 8ycr~ Left l;
I!1nB\l Right r;
Y2,\WKa public :
$"&U%3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
az2CFd^M 8fwM)DKS template < typename T >
.xp|w^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%d\|a~p: {
H\Jpw return FuncType::execute(l(t), r(t));
IN%04~=H }
/Aq):T T {?dW- template < typename T1, typename T2 >
`i)&nW)R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|ozlaj {
uJ! yM;{+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wzRIvm{ }
Q5s?/r } ;
9w! G eL+L
{Ac nE)|6
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
0w_2E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8/y~3~A{D DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}w)`)N 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
U0M>A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
20t</lq. 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/:}z*a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ohA@Zm8O 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
#`0iN+qh 下面是修改过的unary_op
7o4 vf~ rGe^$!QB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^{W#ut>IN class unary_op
:tA|g {
Um$a9S8b& Left l;
ymsqJ Mwdw7MZ"S public :
69v[*InSd ]cv|A^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j8G>0f) %TJF+; template < typename T >
YTco;5/ struct result_1
^<e"OV {
D=fB&7%@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fV;&)7d& } ;
LEJ7. 82 E5%ae (M^ template < typename T1, typename T2 >
d.7Xvx0Yww struct result_2
p ?HODwZ {
diLjUC`69 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,QpDz{8 } ;
d\ &jl`8* +(3PY e\ template < typename T1, typename T2 >
B9_0 Yq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[\ JZpF {
A/U tf0{3" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
n]B)\D+V^ }
sv^;nOAc mP)<;gm, template < typename T >
pr-{/6j6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+M\*C# {
] 05Q4 return OpClass::execute(lt(t));
1?(mE7H# }
_e_]$G/TM ?nFT51t/4 } ;
XU0"f!23x ;D/'7f7.} t3/!esay 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
omV.Qb'NS 好啦,现在才真正完美了。
VmTk4?V4 现在在picker里面就可以这么添加了:
|jV4]7Luq dBG]J18 template < typename Right >
'Ph4(Yg picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
EMH?z2iGd {
`.dTkL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^}8_tZs8\ }
n20H{TA 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。
p Nu13o~ %a/O7s 6 ,>(M5\Z/c H[x 9 7r ji(S ?^ 十. bind
D0QXvrf 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。
t:M({|m Y 先来分析一下一段例子
S$"A[ 7$GP#V1r/ @fpxGMy& int foo( int x, int y) { return x - y;}
"`:#sF9S bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
qc\o>$-:` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!00%z 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。
,XP9NHE 我们来写个简单的。
i=2+1;K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#U/B,`= > 对于函数对象类的版本:
[uRsB5 j)F~C8* template < typename Func >
%h%r6EB1F struct functor_trait
Ro:-u7q {
S0=BfkHi. typedef typename Func::result_type result_type;
*OF7{^~& } ;
1'_OM h*; 对于无参数函数的版本:
t*Q12Q fWm;cDM
H template < typename Ret >
wq]nz! struct functor_trait < Ret ( * )() >
y i@61XI {
dl{3fldb typedef Ret result_type;
L761m7J]B } ;
!s)2H/KM 8 对于单参数函数的版本:
$]81 s` &8&WY1cU template < typename Ret, typename V1 >
NHc+QMbou( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6-X7C9`C {
N&>D/Z;" typedef Ret result_type;
QW2% Gv: } ;
"Pys3=h 对于双参数函数的版本:
"Ln\ZYB] C1G Wi4) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
SwP h-6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b'-gy0 {
5?vIkf typedef Ret result_type;
j#p3c } ;
cRg$~rYd 等等。。。
nj9hRiLn 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{{DW P-v4 oW+R:2I~O template < typename Func >
FySK& struct func_return
98 O z {
U3U eTa_ template < typename T >
rWvJ{-% struct result_1
Tf0#+6 1> {
HRw,D= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Yp
?
2< } ;
|R[m&uOib YT:5J%" template < typename T1, typename T2 >
.HtDcGp struct result_2
)O&$-4gL' {
U&eLj"XZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ns9g>~ } ;
MoFZ } ;
|]]fcJOBP gVl#pVO`N h'jnc. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
yWK[@;S]% IaF79}^ template < typename Func, typename aPicker >
d~_OWCg` class binder_1
l/I W"A {
iCEX|Tj; Func fn;
p' gv5\u[w aPicker pk;
<n`|zQ public :
"M*\,IH '/p5tw8 template < typename T >
l`u*,"$ struct result_1
>3Y&jsh< {
Je*gMq:D typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*LhR$(F( } ;
)i>KYg w >%[W2L\' template < typename T1, typename T2 >
hmi15VW struct result_2
[j/-(?+ {
(nzzX?`nY typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D6m>>&E[' } ;
Gce_gZH7{ j"dbl?og binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<<xJ-N /;>EyWW template < typename T >
6$Dbeb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~>EVI=? {
s-DtkO
return fn(pk(t));
l;C_A;y\ }
]Lh\[@#1f template < typename T1, typename T2 >
WgL!@g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NdZ:
7 {
{p/m+m return fn(pk(t1, t2));
\E30.>%, }
{!4%Z9G } ;
aD:+,MZ lV1|\~?4 MWuVV=rd8a 一目了然不是么?
"N;|~S)w! 最后实现bind
S,v`rmI - t+Mh. 'F~u \m=E template < typename Func, typename aPicker >
B?4\IXek picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8BN'fWl&E {
&d2/F i+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o]j* }
<eI;Jph5 a"zoDD/ 2个以上参数的bind可以同理实现。
g$tW9 Q 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。
BCj&z{5"7e ?b0\[ 十一. phoenix
,)RdXgCs Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B+<k,ad Q9' p2@Z for_each(v.begin(), v.end(),
AjS5 (
oMVwIdf do_
j{PX ~/ [
7MfT~v cout << _1 << " , "
tX_eN ]
(!b:
gG .while_( -- _1),
6IX!9I\sT cout << var( " \n " )
7-dwr?j7 )
BAhC-;B#R );
M Q6Y^,B ,y >Na{@Y 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:
@K/Ia!Lw 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
@.{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d.Z]R&X08 那么我们就照着这个思路来实现吧:
r~TT c)2 MXy{]o_H~ aI<~+ ] template < typename Cond, typename Actor >
1gE`_%?K class do_while
bm4W, {
1mX*0> Cond cd;
1 W0; YcT] Actor act;
0D'Wr(U( public :
s:ruCS template < typename T >
J-}NFWR;t struct result_1
r)t^qhn {
)~/U+,
typedef int result_type;
VPHCPGrk } ;
-:,h8JyMP r>Ln*R,9D
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I ?>#neHc6 <%z/6I
Af| template < typename T >
B4}XK=) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(Y>MsqwWfC {
xR:h^S^W ~ do
ueR42J%s {
.bE,Q9: act(t);
?@1'WD t }
p[b\x_0%c while (cd(t));
ZYA(Bg^ return 0 ;
+RkYW*|$S }
H[D/Sz5` } ;
]c)SVn$6 BGX@n#: $<v_Vm?6d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
HhL%iy1 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
0U>Q<I} 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
o$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。
>-P0wowL 下面就是产生这个functor的类:
GHy#D]Z 'T[zh#v>S kgz{m;R template < typename Actor >
G)&'8W F5o class do_while_actor
qx)k1 QY {
GcnY=%L? Actor act;
ZkW@ |v
public :
ju]]| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=@2V#X]M* !)O$Q}'\ template < typename Cond >
[Ni4[\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;X(n3F } ;
x1wxB
1)2 2?QJh2 Q$1K{14I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Nd!VR+IZ 最后,是那个do_
vi8~j ^>Y%L(> &r%*_pX class do_while_invoker
^{:jY, ?] {
D,\=zX; public :
pr txE&- template < typename Actor >
k`TJ<Dv; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(GG"'bYk {
2~V Im#
return do_while_actor < Actor > (act);
ZRB 0OH }
Yys~p2 } do_;
t\i1VXtO !dY:S';~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
bZ.N7X PH 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+ZKhmb! 最后来说说怎么处理break和continue
iwQ-(GjM[A 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。
"Vq]|j,B/c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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