一. 什么是Lambda
gZq_BY_U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9Xl[AVs:M
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,
O]_a$U*6 #1fL2nlP*E N_wj,yF* 8=!uQQ class filler
x994B@\j+ {
.>#X *u public :
$Mg[e*ct void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E<RPMd @a } ;
fofYe0z ,="hI:*< {ooztC 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:
FD'yT8]" cl04fqX gcF:/@:Rm !,lk>j.V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9]C%2!Ur, B/O0 ~y!n "w&IO}j;= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Oh# z zo 4SVIdSA j%+>y;). \)$: 二. 战前分析
@*Tql:Qcd^ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
>piVi[` 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
-\<\OV:c* CS'LW;#[ rMWJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,I6li7V /* --------------------------------------------- */
@yM$Et5 vector < int *> vp( 10 );
}ChS cY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
p0rmcP1Ln /* --------------------------------------------- */
LXoZ.3S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
mq}V @H5 /* --------------------------------------------- */
n
g%~mt
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
E/V_gci /* --------------------------------------------- */
@AtJO>w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(^oN, 7 /* --------------------------------------------- */
`=V p 0tPI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
EDT9O /q,vQ[R/ D%}rQ,* t!-\:8n
看了之后,我们可以思考一些问题:
{oSdVRI 1._1, _2是什么?
6l'J!4*qY 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。
U ,NGV0 2._1 = 1是在做什么?
YdDP;,
DA 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。
VBUrtx: 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。
GQ(*k)'a \sz*M
B C(8VXtx_ 三. 动工
.Hnhd/ c 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
d.|*sZ&3p dbJ3E)rF Q.?(h! )9 "1$X5?% template < typename T >
J}NMF#w/; class assignment
e"y-A&| {
>?O?U=:< T value;
IClw3^\l public :
!YPwql(
assignment( const T & v) : value(v) {}
7Kf template < typename T2 >
jW]"Um-] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>AFQm } ;
<Drm#2x!E yg.o?eML ~&?57Sw*m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X J`*dgJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Xdi<V_!BC- qV9}N-sS $PG(>1e \ZM5J class holder
/qKA1-R}4
{
cLEd-{x public :
-4[eZ>$A| template < typename T >
4E2#krE% assignment < T > operator = ( const T & t) const
Sg$\ H {
?q7MbQw return assignment < T > (t);
DKJ_g.]X }
b@c(Nv } ;
AyWdJ<OU ~s-bA#0S #W6 6`{> 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
uH?dy55Y idB1%?< static holder _1;
oi
m7=I0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-:95ypi j!@T@
8J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~/X8Hy!- 而不用手动写一个函数对象。
vf zC2 j,Mbl"P [[HCP8Wk B{b?j*fHJ 四. 问题分析
fF(AvMsO 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
O=t~.])) 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~5&B#Sm[G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#K0/ >W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)w~1VcnJEp 下面我们可以对这几个问题进行分析。
tA^+RO4 T$`m!mQ4 五. 问题1:一致性
S{?l/*Il*_ 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?|
aGBd~y@e 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1d~d1Rd je@&|9h struct holder
(a0(ZOKH {
Mk~U/oq //
e]nP7TIU template < typename T >
T ay226 T & operator ()( const T & r) const
Auc&dpW {
`v@Z|rv, return (T & )r;
}]H7uC!t }
TE;f*! } ;
KTt+}-vP^ L@z[b^ 这样的话assignment也必须相应改动:
i6P}MtC1 g4=C]\1 template < typename Left, typename Right >
IqV" 4 class assignment
Ux1j +}y {
-8l(eDm"m Left l;
Gk+R,: Right r;
[0qswsV public :
K>vl o/#! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L*dGo,oN template < typename T2 >
@Co6$< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7TEpjSuF } ;
@`)>-k %f'=9pit 同时,holder的operator=也需要改动:
Xq
)7Im}? jI'?7@32` template < typename T >
vmEn$`&2t assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H\V?QDn {
?A;RTM return assignment < holder, T > ( * this , t);
O:8
u^TP }
h<)ceD<, qE3Ud:j 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。
]zVQL_%, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.?rs5[th* oQrfrA&=M return l(rhs) = r;
]]_5_)"4 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。
ZnJJ-zP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
NC!B-3?x ," 5HJA4 template < typename Tp >
T[^&ZS]s class constant_t
4CchE15 {
\pkK
>R const Tp t;
cuH5f }oc public :
ppRA%mhZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5Pq6X template < typename T >
9od c : const Tp & operator ()( const T & r) const
N<@K(?' {
`q\F C[W return t;
mi$C%~]5m }
A4|7^Ay } ;
kP}l"CN4 VRgckh
m 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
n|? sNM<J3 下面就可以修改holder的operator=了
OM^`P =$+0p3[r template < typename T >
wl%ysM|x assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n:B){'S {
A W6B[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y`8U0TE3R }
:R=7dH~r ]hy@5Jyh 同时也要修改assignment的operator()
Du
+_dr^4 QHja4/ template < typename T2 >
WF*j^ %5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?$ov9U_ 现在代码看起来就很一致了。
Dq%}({+ @`+\vmfD 六. 问题2:链式操作
^7ID |uMr 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^!C
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
x^c,cV+* 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
c%O97J.5b 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
aCH;l~+U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
c$)>$&([ !( +M template < typename T >
]mi\Y"RO struct result_1
cAGM|% {
^`M%g2x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6HJsIeQ } ;
;nL7Hizo, a#+$.e5 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:
|A,.mOT '5*& template < typename T >
`KLr!<i() struct ref
nC
!NZ {
h8%QF'C typedef T & reference;
!-n*]C } ;
T%9t8?I template < typename T >
]l h=ZC struct ref < T &>
^i8biOSZu {
rN7JJHV typedef T & reference;
-K$ugDi } ;
pg!oi?Jn ;qy;;usa 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k<j]b^jbz :-U&_%#w template < typename T >
@:B}QxC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(VmFYNt& {
**z^aH?B2 return l(t) = r(t);
~`Vo0Z*S }
pzjNi=vhd 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
8kSyT'kC% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]8OmYU%6V h+!R)q8M 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
wj0_X;L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
LjEMs\P\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+:jv )4^O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6Y6t.j0vN. 最后的布局是:
Y1>OhHuN Add
RTbV!I / \
rx;;|eb, Divide 5
AqQ5L>:Gq / \
9bRUN< _1 3
GutiqVP:B 似乎一切都解决了?不。
;5$ GJu( 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。
nL[OwfPj 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。
8[t*VIXI 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:
hT_Q_1, k^ fW/ template < typename Right >
-Jv3D$f]a assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"".a(ZGg Right & rt) const
pZ[|Q 2( {
v8'XchJ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.}eM"Kv }
|{-?OOKj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^x/D8M XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
})kx#_o]'d 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
m+7%]$ 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。
!B#lZjW# 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。
!2&)6SL/ 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?
Khv}q.)F 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:
ME!P{ _/ dblf,x template < class Action >
^jb;4nf class picker : public Action
xL<c/B`-: {
^?\|2H public :
9An\uH)mL picker( const Action & act) : Action(act) {}
?li/mc.XG // all the operator overloaded
Sfc,F8$&N } ;
H/ Ql Y%y
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
B<Cg_C 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
2'OY,Ooe @qW$un: template < typename Right >
7I]?:%8h picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x./"SQ=R+ {
t5i58@{~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%[~g84@ }
-vc$I=b; =\oW{? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9C Ki$L 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。
~@QAa (P. "|Y y"iB[ template < typename T > struct picker_maker
sredL#]BA {
|/ 8!PKm typedef picker < constant_t < T > > result;
MT)q?NcG } ;
^r(]S% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8KkN
"4' {
(Rq6m`M2 typedef picker < T > result;
?UIW&*h} } ;
Z 5P4 H =TzJgx 下面总的结构就有了:
{(asy}a9K 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。
#j+cl' 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。
.!lLj1?p picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
a+ O?bO 至此链式操作完美实现。
73]t5=D: o$U{.# qe
e_wx 七. 问题3
m J$[X 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。
r|
\"" YSfJUB!I template < typename T1, typename T2 >
o@[o6.B< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#4"eQ*.*" {
Sd.Km a return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D^p)`* }
3,*A VcQA vd$>nJ" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
4m=0e 8r@GoG> template < typename T1, typename T2 >
rFm?Bu struct result_2
c(b`eUOO {
cH|J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q|s:&&Wf } ;
` l'QAIo *A}td8( 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
s[/d}S@ > 这个差事就留给了holder自己。
:M`~9MCRf *}Z vgg)f~ template < int Order >
,+C?UW class holder;
w}(pc}^U template <>
=,qY\@fq class holder < 1 >
iYw1{U {
:=!6w public :
q;f L@L@- template < typename T >
'gD./|Z0 struct result_1
[]yIz1P=j {
"WXUz typedef T & result;
3i4m!g5Z? } ;
pX!T; Re; template < typename T1, typename T2 >
Ad3TD L? struct result_2
QG
L~?? {
<m{#u4FC' typedef T1 & result;
2\|sXC } ;
x5;D'Y t"| template < typename T >
Q?([# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KiE'O{Y {
/M3;~sx return (T & )r;
M)wNu }
Rp:I&f$Hk/ template < typename T1, typename T2 >
(sH4T> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9U3 }_ {
K9VP@[zbJ return (T1 & )r1;
UMF M.GI }
pa?AKj] } ;
87)/dHc 'iwTvkf{ template <>
Z?9G2<i class holder < 2 >
\)aFYDq#\ {
j':<7n/A public :
R `ob;>[Q template < typename T >
/S^>06{-+ struct result_1
^HTvw~]5 {
|m*l/@1 typedef T & result;
>lek@euqw } ;
$DnJ/hg;qD template < typename T1, typename T2 >
!B9Yw/Ba struct result_2
H
]](xYy. {
@ IDY7x27 typedef T2 & result;
rG[2.\& } ;
<1x u&Z7 template < typename T >
+R{~%ZTK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w6lx&K- {
^Mhh2v return (T & )r;
vJ 28A }
XMxm2-%olP template < typename T1, typename T2 >
M9~'dS'XI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f= }!c*l" {
**1=|aa: return (T2 & )r2;
A5%Now;.cf }
Dd,
&a } ;
XI`s M~' Y(T$k9%}+ rF{,]U9` 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> >。
auY?Cj'"fs 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
]1h9:PF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|A0U3$S= v9f%IE4fX return l(i, j) = r(i, j);
XGYsTquSe 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m?4HVv wsAb8U C_ return ( int & )i;
ku>Bxau4> return ( int & )j;
7[R`52pP 最后执行i = j;
ALInJ{X 可见,参数被正确的选择了。
|GPYbxzc K 4{[s
z 7<2^8` Ia{t/IX\[ ?a?4;Y! 八. 中期总结
S~|\bnE 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:
]]_c3LJ2` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dww4o~hO 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
FS!vnl8` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
or7l}X *8u<?~9F a%an={ 5~#oQ& !#
xi^I u,`V%J?vW 九. 简化
o##!S6:A 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。
4>B=k 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DwTVoCC 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:
ChNT;G<6$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_tQM<~Y]u\ +-*/&|^等
2q9$5 2. 返回引用。
V-63 =,各种复合赋值等
z'gJy 3. 返回固定类型。
QV#HN"F/K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
jG#e%`' 4. 原样返回。
]&='E.f operator,
i0?/\@gd 5. 返回解引用的类型。
1@~ 1vsJ operator*(单目)
usi3z9P>n 6. 返回地址。
,kFp%qNj operator&(单目)
ScT{Tb]9bt 7. 下表访问返回类型。
&C?4'e operator[]
5+(Cp3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lXVh`+X/l
operator<<和operator>>
x4?g>v*J >I+p;V$@ 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。
7WNUHLEt 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Jr(Z Ym' @v\8+0 template < typename Left >
_ZK*p+u% struct value_return
I%z,s{9p {
a`U/|[JM template < typename T >
_@_EQ!= struct result_1
R|*Eg,1g - {
IfP?+yPa typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
G//hZwf0 } ;
lxR]Bh+ x-q_sZ^8 template < typename T1, typename T2 >
+7y#c20 struct result_2
&IG*;$c! {
,OMdLXr typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?MSV3uODb } ;
P_.AqEH } ;
+Je%8jH < 7*9b J)H*tzg 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TCkMJs? Dh68=F0 下面我们来剥离functor中的operator()
J7kqyo" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
a3Xd~Qs ]#'&x%m return l(t) op r(t)
ahN8IV=+Gm return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;2aPhA return op l(t)
be(hY{y` return op l(t1, t2)
/%bnG(4 return l(t) op
Vf$$e) return l(t1, t2) op
E>u U6#v return l(t)[r(t)]
VMu?mqEa return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
m mH
xPd K}Q:L(SSr\ 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:
Fj`K$K? 单目: return f(l(t), r(t));
{_Fh3gjb/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ia[<;":U 双目: return f(l(t));
mPo.Z"uy7 return f(l(t1, t2));
gz Dfx&.0 下面就是f的实现,以operator/为例
|[)pQGw ?YF2Uc8z%2 struct meta_divide
Z~;rp`P {
K[Vj+qdyl template < typename T1, typename T2 >
Ir Y\Q) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^SIA%S3 {
vm=d?*cR return t1 / t2;
\9R=fA1 8 }
MG^YT%f } ;
FA%V>&;` y#/P||PM 这个工作可以让宏来做:
E<@N4%K_Q -'^:+FU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
KppYe9? template < typename T1, typename T2 > \
2g5jGe*0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/^WOrMR 以后可以直接用
A~<cp)E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6$H`wDh#(& 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
x-b}S1@ (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。。。)
@yF>=5z: blkPsp)m" m\MI 6/ 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
3XDuo|( 1aPFpo! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'#jZ` class unary_op : public Rettype
u>*qDr*d {
^AoX|R[1% Left l;
eZ
7Atuv public :
#9{2aRCJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`w)yR>lqh <s$Jj>< template < typename T >
n|B<rx?v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|*l^<= = {
~m[Gp;pL return FuncType::execute(l(t));
XR$i:kL,, }
=o'g5Be<F b)r;a5"<5 template < typename T1, typename T2 >
lWBewnLKE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LyG`q3@ {
lcVG<*gf- return FuncType::execute(l(t1, t2));
$v5 >6+-n }
~JP3C5q } ;
*]!rT&E {4)d 9ZuKED 同样还可以申明一个binary_op
CV2#G *
gJ>#HEkMB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
59~mr:*sF class binary_op : public Rettype
4E+8kz' {
VLoRS) Left l;
s}bLA>~Ta Right r;
$"MGu^0;1 public :
sH]T1z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LZQG. ?A-f_0<0 template < typename T >
N:%Nq8I}: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
**.23<n^W {
1-Dw-./N return FuncType::execute(l(t), r(t));
3\cx(
}
x{/-&`F Vt:\llsin template < typename T1, typename T2 >
qq@]xdl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$'yWg_( {
vI:_bkii return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!>/J]/4> }
i(V } ;
!/X>k{ &-m}w :j= at1oxmy 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
uuL(BUGt- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
a %?v/Ku DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
XJk~bgO* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
,$RXN8x1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q Ll4t/p 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。。。
We'= /! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?a'EkZ.dB 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)
SL
+\{V2 下面是修改过的unary_op
j,z)x[3} OF:0jOW
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZP-9KA$" class unary_op
]cWQ9 {
G&4D0f Left l;
5xU}}[|~- I.`DBI#-f public :
H}(WL+7 '2rSX[$tf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uA cvUN-@ ft0tRv(s: template < typename T >
12Fnv/[n'K struct result_1
7uOtdH+ {
6z'0fi|EN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ds{bYK_y } ;
,wy;7T>ODd Y@qugQM> template < typename T1, typename T2 >
^N`KT struct result_2
yN06` = {
w7 \vrS>& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e)3Mg^ } ;
GoPMWbI7 j)Z0K$z= template < typename T1, typename T2 >
/AYq^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,mz7!c9H^a {
=5:kV/p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6j|~oMYP }
b{X.lz0 rA@|nL{ template < typename T >
jR*iA3LDo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q6x}\$mL {
:`0,f ?cE return OpClass::execute(lt(t));
P]L%$!g }
$#wi2Ve=6b )QmmI[,tq } ;
gV*4{d` -w'g0/fD ::3[H$ 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
4#I=n~8a 好啦,现在才真正完美了。
{}=5uU 2Tu 现在在picker里面就可以这么添加了:
}g[Hi` <,H/7Ba template < typename Right >
8v)HTD/C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0BAZWm {
y5VohVa` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
oeI[x }
^}:0\;|N 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。
r]kks_!Z .'2"83f S'>KGdF jP<6Q|5F TP Y&O{q 十. bind
u{dkUG1ia 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。
u/N_62sk5 先来分析一下一段例子
dN){w _
CurU6x1 ?Qts2kae# int foo( int x, int y) { return x - y;}
;#*.@Or@Ah bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h645;sb0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
L$ jii 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。
`];ne]xM 我们来写个简单的。
Ad-_=a% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!L_xcov!Y 对于函数对象类的版本:
s"8z q;) BL%&n*& template < typename Func >
715J1~aRNr struct functor_trait
|@?='E?h {
kpk ^Uw%f typedef typename Func::result_type result_type;
UY:Be8C A } ;
WJ 'lYl0+7 对于无参数函数的版本:
]]5(:>l F'_z$,X6 template < typename Ret >
.li)k[] ts struct functor_trait < Ret ( * )() >
#X6=`Xe# {
m5hu;>gt typedef Ret result_type;
EAF\7J* } ;
2"o<>d 对于单参数函数的版本:
[u-=<hnoa Q1H.2JXr template < typename Ret, typename V1 >
% 5BSXAc struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
C3 m_sv#e {
P+3
]g{2w typedef Ret result_type;
DG3Mcf@5 } ;
ADMeOdgca 对于双参数函数的版本:
G)""^YB- ~\%H0.P6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
IY?o \vC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
bf\ Uq<&IJ {
!'>#!S~h3 typedef Ret result_type;
"{jVsih0 } ;
d 5hx%M 等等。。。
~{6}SXp4U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XU}" h&> T8j<\0WW template < typename Func >
V7+/|P_ struct func_return
5+)_d%v=6! {
O /h1ew template < typename T >
QKoJxjR=^ struct result_1
T$V8n_; {
mrVN&. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
foI:`]2"* } ;
,yi@?lc Pfm B{ template < typename T1, typename T2 >
lI5>d(6p struct result_2
rhN"#? {
/]nrxT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?X7nM) } ;
#;"lBqxY` } ;
zEeix,IU gOaK7A zK*i:(>B 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8#Y_]Z?) d~b@F&mf template < typename Func, typename aPicker >
5%DHF-W) class binder_1
wJ7Fnj>u% {
ASNo6dP7 Func fn;
>DW%i\k1V~ aPicker pk;
li~=85 J public :
[,|4%Y F+V[`w*k template < typename T >
"2I{T struct result_1
#Vm)wH3 {
R7x*/? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_cbXzSYq& } ;
b+71`aD0 W#9LK
Jj template < typename T1, typename T2 >
/NVyzM51V struct result_2
zG&yu0;D6 {
57$/Dn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QW%xwV?8 } ;
<XnxAA QwI HEmdM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"3?:,$* k:1|Z+CJ template < typename T >
k6_OP] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ITjg]taD {
"%=K_WJ? return fn(pk(t));
4o@^._-R }
yLt>OA<X template < typename T1, typename T2 >
VO*fC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Vf2Mn=]" {
SLud}|f;o return fn(pk(t1, t2));
77G4E ,] }
Ude)$PAe% } ;
P;e@<O {d,^tG} Km0P)Z 一目了然不是么?
?:RWHe.P 最后实现bind
rrZ'Dz 8p~|i97W]! By0Zz template < typename Func, typename aPicker >
$tebNiP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v1E(K09h2 {
7L!q{%} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)/t=g }
Uql7s:!,U 'ExQG$t 2个以上参数的bind可以同理实现。
"ScY'< 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。
vn96o]n "3NE%1T 十一. phoenix
]@sLX ek Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x4@IK|CE 1.j;Xo/+:V for_each(v.begin(), v.end(),
)"^ )Nk (
Y-*]6:{E do_
;3sJ7%`v [
x]:B3_qR cout << _1 << " , "
B{Lcx ~ ]
|JCn=v@ .while_( -- _1),
P/dT;YhL cout << var( " \n " )
"J3n_3+ )
"ODs.m oq );
&4Y@-;REt l' a<k" 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:
n UD;y}}n 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
w;T?m," operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~ponYc.Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.BZ3>]F3< Uj~
:|?Wz qg8T}y> template < typename Cond, typename Actor >
{+|Em (M class do_while
h)yAge {
j}$Q`7-wB1 Cond cd;
&0euNHH;sL Actor act;
i>@"& public :
@!Q\|
< template < typename T >
ZN(@M@} struct result_1
I~7eu&QZ {
&?yVLft typedef int result_type;
irzWk3@: } ;
o!|TCwt ,"4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
QgW4jIbx q,_ 1?A) template < typename T >
7j\jOklV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N>+L?C {
\-)augq([ do
[+4--#&{ {
0D48L5kH#' act(t);
-8, lXrH }
8E\6RjM while (cd(t));
4 O~zkg return 0 ;
LXcH<) }
[ncOtDE } ;
Q
,)}t Nn|~:9# %NfbgJcL_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1$~W~O 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。
C<\O;-nHH 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。
0%<x>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。
%$I@7Es> 下面就是产生这个functor的类:
{afR?3GK Qxh 1I?h =lqGt.x template < typename Actor >
bZ*J]1y(. class do_while_actor
L;k9}HWpP {
06S-3bis Actor act;
N6_<[` public :
A!j6JY.w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I^fKZ^]8P QBfsdu<@^ template < typename Cond >
`O|PP3S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(E(kw=" } ;
dD0:K3@ ~T<o?98 y%x2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^3
'7 最后,是那个do_
4zM$I ?Wm.'S'to C@L8,Kj ~. class do_while_invoker
GT} =(sD L {
X(ZouyD< public :
OTe0[p6v template < typename Actor >
[]rg'9B2b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<UcbBcW, {
_e3kO6X return do_while_actor < Actor > (act);
nWAx!0G }
DU/WB } do_;
MH,vn</Uw @ \(*pa 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Dk XB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
RwC1C(ZP 最后来说说怎么处理break和continue
#(G#O1+ 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。
e8"?Qm7 J 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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