一. 什么是Lambda
U \F ?{/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}50s\H._C 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,
JE;!~= =ibKdPtTh^ L;
<Pod ra1_XR} class filler
{G=|fgz {
?%b#FXA public :
+rKV*XX@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
zOis}$GR } ;
Z
jXn,W]~ 35fj-J$8 2>xEE 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:
H$6;{IUz~ M4t:)!dji? pwNF\ ={ Z5"5Ge-M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,fhK RZ?abE8 =V:Al 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<{z-<D; N\fj[?f[ Wyb+K)Tg z#d*Odc 二. 战前分析
-s7a\H{~ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
zo1fUsK? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>ni0:^vp w`F'loUEt OK
\9 ` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0
.ck!"h} /* --------------------------------------------- */
\ns}
M3 vector < int *> vp( 10 );
_*wlK;` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)J
8mn* /* --------------------------------------------- */
4?c0rC< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/LG}nY /* --------------------------------------------- */
<4-g2.\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>|1-o;UU /* --------------------------------------------- */
H^jcWwy: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Lv>O BHD /* --------------------------------------------- */
h~ehZJys for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,be$~7qS aoGns46Y <}}u'5;^?x *d-JAE 看了之后,我们可以思考一些问题:
C-^8;xd 1._1, _2是什么?
r(g#3i4Q 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。
K!v\r"N 2._1 = 1是在做什么?
jN/snU2\0 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。
jT4
m(j 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。
e[db?f2! JcC2Zn6 7MhaLkB_6 三. 动工
:,.HJ[Vg& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jEL"Q?# 3s#/d,+ :b,An'H n/%M9osF template < typename T >
q<cxmo0S class assignment
>oapw5~5 {
<Kk?BRxi T value;
Xc<Hm public :
hwSxdT6 assignment( const T & v) : value(v) {}
?2K~']\S template < typename T2 >
l=<},_]{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
u&e?3qKX( } ;
w3"%d~/[x n9V8A[QJ 5e^z]j1Yv 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5a:YzQ4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
OUy}1%HY 9 6%N n
m.5!. WdbHT|.Aj class holder
[f]:hJi {
!j9(%,PR public :
J$S*QCo template < typename T >
Qa"4^s assignment < T > operator = ( const T & t) const
"J2v8c {
&
z5:v-G? return assignment < T > (t);
dA0o{[o= }
QfL8@W~e } ;
g>{t>B%v^K BfQ#5 Or-LQ^~ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>bg{ uIR static holder _1;
38%"#T3# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
V6'k\5| _ ,Bj]j -\Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gBZNO! a,d 而不用手动写一个函数对象。
;Hb"SB =>7czw:S1 /Z]hX*QR Fzz9BEw(i 四. 问题分析
& d* bQv$ 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。
UU '9 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。
Y]i:$X]C?X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W9{y1,G9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
m<!CF3g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#hXuGBZEI wV,=hMTd&\ 五. 问题1:一致性
5Hs!s+ 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?|
1;v wreJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3M>y.MS milQxSpj struct holder
1/SB[[ g {
GE\({V.W //
CS0q#? template < typename T >
5'_:>0} T & operator ()( const T & r) const
kqGydGh*" {
u3sr"w& return (T & )r;
M`xI N~ }
4thPR}DH} } ;
In*0. {fMo#`9= 这样的话assignment也必须相应改动:
Z1wfy\9c8 ;XXEvRk template < typename Left, typename Right >
Uh^j;s\y class assignment
WL3J>S_ {
Y>K8^GS Left l;
nyOvB#f Right r;
!RN9wXS7 public :
o@YEd d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r$%,k*X^
k template < typename T2 >
mOFp!( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Az/P;C= } ;
k0xm- <<H'Z 同时,holder的operator=也需要改动:
9xL`i-7] 2-^['R template < typename T >
w7~&Xxa/
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_HkQv6fXpE {
.L^F4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Hq,znRz~` }
;9qwB !0cb 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。
xww\L
&y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OGW0lnQ/ u2*."W\ return l(rhs) = r;
$C8s 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
l!IN #|{( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ub[UB%(T OO;I^`Yn template < typename Tp >
|2I
p* class constant_t
4hUUQ;xj {
Nl{on"il const Tp t;
mHNqzdaa public :
~~#/jULbV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
> Qh#pn* template < typename T >
-U@ycx|r const Tp & operator ()( const T & r) const
UiZ1$d* {
?y^ ix+M return t;
##U/Wa3 }
y <P1VES } ;
`Vh&XH\S ;\iu*1>Z,& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@! jpJ} 下面就可以修改holder的operator=了
Y }8HJTMB 2-:` lrVd template < typename T >
Bhe0z|& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Y7`Dx'x {
%3q7i`AZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RR>G}u9np }
M,SIs
3 ^!SwY_> 同时也要修改assignment的operator()
qx}*L'xB oSP^
.BJ$ template < typename T2 >
t0)hdX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
mm N$\2 现在代码看起来就很一致了。
5(y Q-/6C+ ?#L5V'ZZ* 六. 问题2:链式操作
4*Z>-<W= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Zy6>i2f4f 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
>P2QL>P 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&tw{d DD6 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Q>\9/DjUp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0|?DA12Z QW&@>i template < typename T >
{;hRFQ^b struct result_1
N ^H
H&~V {
M'$?Jp#]} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
wVUm!Y } ;
XMpE|M!c QB7^8O!< 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:
h'A
#Yp0, |l,0bkY@& template < typename T >
wE_#b\$=b struct ref
9bD ER {
|LE*R@|3$ typedef T & reference;
^2mCF } ;
hle@= e/n template < typename T >
%UCuI9 struct ref < T &>
}k6gO0z {
1VG7[#Zy typedef T & reference;
do@BJWo } ;
@FuX^Q.[ _?9|, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+4K'KpFzZ ra{HlB{ template < typename T >
>orDw3xC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{^Q1b.= {
>8DZj&j return l(t) = r(t);
AHTQF#U^ }
200Fd8Ju 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。
mQ:5(]v 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T?8N$J pg4jPuCM 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
1Gk'f?dw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
lLuAg ds` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
n}q/:|c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
N#vV; 最后的布局是:
;3N>m|?D= Add
m H&WoL<K / \
/Y*6mQ: Divide 5
U\;mM\2rE / \
}I#,o!)Vd _1 3
M"z3F!-j 似乎一切都解决了?不。
NSQf@o 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。
Su[f"2oR 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。
Y_M3-H=0 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:
qF4pTQf 4:qM'z template < typename Right >
zvh&o*\2<d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$lAhKpdlW Right & rt) const
(\$=+' hy {
%2rUJaOgy$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t0o'_>*?A }
,F0bkNBG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[214b= 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。
wTu=v 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。
7f
q\
H{ 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。
<@H=XEn 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。
X:gE
mcXc 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?
AO^c=^ 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:
nV?e(}D _iW-i template < class Action >
O.wk*m!9 class picker : public Action
=VDtZSa!$^ {
ScTeh public :
Ck^jgB.7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
e{`DvfY21 // all the operator overloaded
|PW.CV0, } ;
<Z9N}wY,8 F7qQrE5bl 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。
kG]FB.@bG 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:
o`ijdg!5qG ? Eh)JJt template < typename Right >
/N\[ C"8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Z)H9D(Za {
[}=/?(5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rTLo6wI }
t[?O*> u7ER Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*61G<I 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。
a gxR
V )l*6zn`z template < typename T > struct picker_maker
Q~AK0W {
73'.TReK typedef picker < constant_t < T > > result;
h**mAa0fo } ;
FQ6{NMz,h template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gjhWoZV {
=[V typedef picker < T > result;
,[0rh%%j } ;
<{b#nPc!,# IBe0?F # 下面总的结构就有了:
334tg'2] 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。
Dh{sVRA 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。
<MoKTP-< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
rJ}k!}G 至此链式操作完美实现。
>6zXr.
dzwto; (.54`[2+L 七. 问题3
5Rec~&v 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。
Sej\Gt E;C=V2#>[ template < typename T1, typename T2 >
>\c"U1%E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+idp1SJ4 {
6 N.+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ti^msC8e }
a#:K"Mf. ^zVBS7`J 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:
.|9o`mF7 7BDoF!kCx template < typename T1, typename T2 >
*/yR_f struct result_2
4w-P%-4 {
{!rpE7P- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X:Z*7P/ } ;
M]$_>&" &fYV FRVkq 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#'jd.'> 这个差事就留给了holder自己。
F-2&P:sjQ ' Zmslijf b#[7A template < int Order >
~}fQ.F*7R class holder;
q-)Ynp4' template <>
8h| 9;% class holder < 1 >
zV8^Hxl {
?h4Rh0rkX public :
49m}~J=* template < typename T >
17{$D,P struct result_1
4(FEfde= {
C%y!)v_x typedef T & result;
QL4BD93v } ;
Lw!Q*3c template < typename T1, typename T2 >
7-Yn8Gq struct result_2
RY]Vo8 {
Pwh0Se5Z typedef T1 & result;
9:tn!<^=I } ;
#fR~7K R template < typename T >
o1(?j}:c| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(jY -MF3 {
,:1_I`d>#X return (T & )r;
/Sag_[i }
bAa+MB#A template < typename T1, typename T2 >
B Ctm05 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8S_v} NUm {
L&2 Zn{#` return (T1 & )r1;
z1u1%FwOfM }
n!K<g.tjW } ;
{v>orP? D7"RZF\) template <>
YzD6S*wb class holder < 2 >
{KO+t7'Q {
PLmf.hD \ public :
v!EE[[ template < typename T >
Q7b$j\;I struct result_1
&7CAxU;i3 {
wUbs9y< typedef T & result;
O$Z<R:vVA } ;
L93KsI template < typename T1, typename T2 >
M(_1'2 struct result_2
}.j09[< {
RC| t-(Z typedef T2 & result;
ZdP2}w } ;
-Ob89Z?2A template < typename T >
h7h[!> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yj48GQP] {
)ZA3m_w] return (T & )r;
(f*0Wp; }
17nONhh template < typename T1, typename T2 >
a8Q=_4
l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,ruL7|T& {
Bco_\cpt]z return (T2 & )r2;
&>.
w* }
(IY=x{b } ;
gADEjr*H 5|E_ ,d!v c5t],P 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> >。
>pV|c\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`zJTVi4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>sL"HyY#H `V1D&}H+G return l(i, j) = r(i, j);
'kz[Gh*8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
V!Q1o!J Alsr6uLT1 return ( int & )i;
-%*w&',G return ( int & )j;
8"\g?/ 最后执行i = j;
C/w!Y)nB= 可见,参数被正确的选择了。
Xt!%W `f9I#B
%;Dp~T`0 7Q(5Nlfcz
7Q>*] 八. 中期总结
)Bq~1M 2 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:
OEN!~-u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y^Olcz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w/`I2uYu 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-m.SN>V f;k'dqlv QlHxdRK`. A\jX #gg RU1+- 3O:gZRxK 九. 简化
N!fTt, 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。
1qw*mV;W)_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;c-J)Ky 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:
$RYsqX\v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BN?OvQ +-*/&|^等
j(`L)/|O 2. 返回引用。
@} 61D =,各种复合赋值等
MMpGI^x!-X 3. 返回固定类型。
L;7x2& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U2DE" 4. 原样返回。
39w|2%(O. operator,
$LLy#h?V] 5. 返回解引用的类型。
bk**% ] operator*(单目)
[_&\wHX 6. 返回地址。
)PRyDC- operator&(单目)
c teUKK.|) 7. 下表访问返回类型。
uHv9D%R operator[]
Hvn{aLa. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
V0,%g+.^ operator<<和operator>>
, 8NY<sFh Q.q'pJ- 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。
ccUq!1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?3Ytn+Py =+T$1 template < typename Left >
Qz+hS\yx struct value_return
,<[Q/:}[ {
!18M!8Xea template < typename T >
[f'V pId8 struct result_1
:< {
3J2j5N:g typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j0p'_|)( } ;
6iiH+Nc zqaz1rt[ template < typename T1, typename T2 >
=kp-[7
struct result_2
O<0G\sU {
z9k3@\7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rKR2v(c } ;
!+;'kI2 } ;
" .9b}} nMK,g>wp HMQi:s7% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q1Ja*=r ?h;Zdv>`xz 下面我们来剥离functor中的operator()
o<*H!oyP\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m"{D}(TA CH6^;. return l(t) op r(t)
fa7I6 i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Pd99vq/ return op l(t)
w&eX)! return op l(t1, t2)
vjy 59m return l(t) op
kxJ! #%w return l(t1, t2) op
d]JiJgfa% return l(t)[r(t)]
%1uY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
hrpql_9. #S57SD 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
2qY`*Y.2 单目: return f(l(t), r(t));
,\y)k}0lH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x
\.qzi 双目: return f(l(t));
@S /jVXA return f(l(t1, t2));
X~DI d 下面就是f的实现,以operator/为例
"v
@h gK {-eS struct meta_divide
^f:oKKaAW; {
qSRE)C=) template < typename T1, typename T2 >
(x{6N^J.t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
RR u1/nam {
1LbJR'} return t1 / t2;
^-,
aB }
,O[HX?> } ;
jG"n);WF _5F8F4QY` 这个工作可以让宏来做:
a#iJXI ]]
R*sd* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?0>%
a$` template < typename T1, typename T2 > \
S]kY'(V(* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<r_L- 以后可以直接用
F;5S2:a@Z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
g$c\(isY; 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
YQb43Sh` (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。。。)
;naD`([ 0ZY.~b'eu |p"P+"# 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
yQA6w% eyq8wQT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y#9dVUS class unary_op : public Rettype
oe<9CK:?> {
$Hr
qX?&r Left l;
& 5!.!Z3 public :
:"Vfn:Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Uq0GbLjv" r=Up-(j template < typename T >
PNwXZ/N% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ob:}@jj {
N/ 7Q(^ return FuncType::execute(l(t));
E1(2wJ-3" }
KkVFY+/) N"X;aVFs_ template < typename T1, typename T2 >
?[n{M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}bQqln)# {
ku=o$I8K return FuncType::execute(l(t1, t2));
J7FCW^-`3 }
~)';[Ha } ;
Xr54/.{&@ fAHK<G4 f>LwsP 同样还可以申明一个binary_op
l+e L:C! S+03aJNN# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*=OU~68)C class binary_op : public Rettype
iNn]~L1 {
|a7W@LVYD Left l;
?}y{tav= Right r;
y:6&P6`dx public :
os|Y=a binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
NdpcfZq RrM C[2=
template < typename T >
iGG; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MdzG2uZT {
/s91[n(d return FuncType::execute(l(t), r(t));
`~zY!sK }
GfEg][f @<$-*, template < typename T1, typename T2 >
ig
Mm.1> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W2CCLq1( {
mez )G| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[ugBVnma }
fmuAX w> } ;
!+qy~h b2x8t7%O FBn`sS8hH 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
>Qk4AMIO 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uWs5+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eK%~`Y 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}]0f -} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9mdp\A 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
h?f)Bt}ry 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
vWbf5? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
^a=,,6T 下面是修改过的unary_op
FX+;azE7 5v51:g>c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
SDY!! . class unary_op
NXQdy g, {
y:TLGQ0
Left l;
8mM^wT 1BQB8i-, public :
q&.SB` lM1Y } unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^4Ta0kDn D8u_Z<6IjI template < typename T >
V~rF`1+5N struct result_1
giU6f!% {
_x<CTFTL typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Vz$X0C=W;H } ;
[cSoo+Mlx Vx1xULdY template < typename T1, typename T2 >
KMsm2~P struct result_2
?eUhHKS5 {
aE0yO#=
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Iu`B7UOF } ;
a?]Ow J _e/>CiN/ template < typename T1, typename T2 >
-J?i6BHb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n@9*>DU {
E9=a+l9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZqaCe> }
HtWuZq;w ]AlRu( template < typename T >
O=wA/T=w? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vM5u]u! {
}gY:VDW return OpClass::execute(lt(t));
!oTF2Q+C }
9p
;)s S^}@X?v } ;
RIXUzKLO FsrGI
(x? k@qn'Zi 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
L&td4`2y 好啦,现在才真正完美了。
]|cL+|':y 现在在picker里面就可以这么添加了:
!(=bH"P K8 Y/sHl template < typename Right >
j(Tt-a("z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pVTx#rY {
;\yVwur return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$i@~$m7d- }
s'yA^
VPf 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。
$xT'cl/IH ] -O/{FIv
xviz{M9g wy3{>A Z(
sWp]Zy 十. bind
oi4tj.!J 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
*c} MI
e'& 先来分析一下一段例子
qp>V\h\ ]$)J/L(p/] y:Ycn+X. int foo( int x, int y) { return x - y;}
o
g.LD7&/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Fwn4c4-% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{9wBb`.n^ 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。
#8.%YG 我们来写个简单的。
Snx_NH#tA 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.VF4?~+M- 对于函数对象类的版本:
m
S[Vl6 _aOisN{ template < typename Func >
`.PZx%= struct functor_trait
ax7]>Z=%d" {
zItf>j7|Z typedef typename Func::result_type result_type;
!2oe;q2X[G } ;
}0Isi G 对于无参数函数的版本:
x|/zn<\^ ?A7&SdJaO template < typename Ret >
p;av63i struct functor_trait < Ret ( * )() >
`PI,tmv! {
WZ}c)r*R typedef Ret result_type;
"7_6iB&@< } ;
yE3g0@* 对于单参数函数的版本:
mO$]f4} &E.ckWf template < typename Ret, typename V1 >
z@hlN3dg struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Yrp
WGK520 {
i>gbT+*E! typedef Ret result_type;
GJW>8*&&( } ;
Hf
P2o5- 对于双参数函数的版本:
+JE
h7 <6k5nE h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ol^J- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
P@LYa_UFsN {
V[>MKB( typedef Ret result_type;
M/
@1;a@\ } ;
yP\KIm! 等等。。。
+,=DUsI} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<_&H<]t%rI >
t *+FcD template < typename Func >
Y4,~s64e struct func_return
VZNMom,Wr {
;' !G?)PZ template < typename T >
b;#Z/phix struct result_1
ffo{4er {
=\7o@ 38 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-~Kw~RX<( } ;
]Bw2> 6W l;$HGoJ template < typename T1, typename T2 >
`9SRiy struct result_2
QjMH1S {
!%n3_tZC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|<&9_Aq_ } ;
'6*^s&H~ } ;
H8j#rC#&pm !gv/ jdF #)`N 最后一个单参数binder就很容易写出来了
D2x-Wa o ohgZ&k2] template < typename Func, typename aPicker >
- 7)%J+5 class binder_1
'r6s5 WC {
MKSiOM Func fn;
omQaN#!, aPicker pk;
r(./ 00a public :
h32QEz-+ CqQ>"Y template < typename T >
&6nOCU) struct result_1
zSMNk AM {
Ndq|Hkd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ML?%s` } ;
e
W&;r&26 gZ6]\l]J{ template < typename T1, typename T2 >
D4%5T>^LW[ struct result_2
h?[3{Z ^ {
JgXP2|Y ! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ld>y Fb(` } ;
n@[&SgZq <oG+=h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q6'3-@% NqcmjHvy template < typename T >
!|K~)4%rj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZaQgSE>Y {
:X-Z|Pv8 return fn(pk(t));
Fl\X&6k }
Z3E957} template < typename T1, typename T2 >
+9db1:
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FWqnlK# {
7g1"s1~or return fn(pk(t1, t2));
cwiHHf> }
;=piJ%k } ;
U^<\'` BU-+L}-48 ZzET8?8 一目了然不是么?
EMME?OW$ 最后实现bind
^LgaMmz 5^lroC-(x 4/;
X- template < typename Func, typename aPicker >
\ZiZX$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`C 'WSr {
5&]|p'"W\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(CKx
s
I@ }
7Yp;B:5@ ro{q':Z3 2个以上参数的bind可以同理实现。
]nE_(*w 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。
VP^Yph 8R "4N%I 十一. phoenix
~#3h-|]* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6||zwwk'. #|'&%n|Z for_each(v.begin(), v.end(),
i-oi?x<u&( (
KfpDPwP@ do_
OU+oS, [
m[S6pqz cout << _1 << " , "
-'&4No ]
Ezw(J[).C .while_( -- _1),
x 9}D2Ui cout << var( " \n " )
:<Z*WoEmt )
n|`L>@aw, );
K$_ Rno" W70J2 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:
#q. Q tDz 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
gbNPD*7g9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n]I_LlbY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
sXm8KV }}Ah-QU DueQ1+ P template < typename Cond, typename Actor >
2Wz/s 0` class do_while
Hm2}xnY {
41 sClC" Cond cd;
~J1;Z0}# Actor act;
|0:&dw?*! public :
Ep-{Ew{T_= template < typename T >
WtF struct result_1
I,dH\]^h= {
@=ABO"CQ typedef int result_type;
Gs$<r~Tg } ;
mlCw(i, F. X{(8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
M##h<3 I zRtaO'G( template < typename T >
hl}@ha4' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.QX|:]|n {
=&?}qa(P do
<-uE pF {
v|acKux=t act(t);
C$`z23E }
%0 (,f while (cd(t));
j~!0n[F return 0 ;
3c] oU1GfF }
.zr2!}lB } ;
\wR bhN CU)'x
E !
7,rz1s73 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Th,15H
DA 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。
v
P8.{$ 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。
y05(/NH> 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。
pUby0)}t 下面就是产生这个functor的类:
lVY`^pw? vtw{
A} FNlzpCT~L template < typename Actor >
N'_,VB class do_while_actor
xsS/)R? {
dn/0>|5OF( Actor act;
e#0C public :
_YzItge* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{U8Sl. #W[/N|~wx template < typename Cond >
dUn+? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
G]5m@;~l5 } ;
kzPHPERA] B4AV ubMbe `` (D01< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qPsf`nI7 最后,是那个do_
<+D(GH}; ],ioY*4G PY=(|2tb4 class do_while_invoker
`*nVLtT Y {
0g% `L_e_ public :
6jjmrc[#}X template < typename Actor >
6W&huIQ[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*BzqAi0 {
Up?w>ly return do_while_actor < Actor > (act);
5Mm><"0 }
[pi!+k } do_;
$%!'c#
F bmN'{09@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e"HA.t[A
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
; V)pXLE 最后来说说怎么处理break和continue
:'RmT3 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。
{HPKp&kl 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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