一. 什么是Lambda
Xt& rYv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.?|pv}V 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,
)\ow/XPE bVO{,P2o
qp;eBa G
|033(j class filler
Y)lYEhF {
l3[2b
Qx public :
U|ZYoc+]( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2SVBuV/R } ;
}M*yE]LL;Z ZgarxV* 3V2dN)\ 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:
D;nm~O%
Okxuhzn>" F5s Pd v!~tX*q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
AYb-BaIc a/p}
?!\ }JPLhr|d^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gn,D9d+ &BxDS
. kMd1)6%6A &&SA/;F 二. 战前分析
RKru
hF 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。
:k&R]bc9 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
5\S
s`#g ^6g^ Q*" .0 }eg$d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q &~|P} /* --------------------------------------------- */
' m^nKG$" vector < int *> vp( 10 );
9eR4?^(3! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M it3q /* --------------------------------------------- */
FglW|Hwy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]40@yrc /* --------------------------------------------- */
CmP_9M?ce int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
VO
u/9]a /* --------------------------------------------- */
;[)O{%s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?E +[ /* --------------------------------------------- */
Fw.df< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
mQd
L"caA z.Y`"B'j` {mO QRAKl w{+G/Ea 看了之后,我们可以思考一些问题:
}aSTo"~m# 1._1, _2是什么?
[8%R*} 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。
R^*%yjy9 2._1 = 1是在做什么?
g$S|CqRG 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
sH_B*cr3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?2q4dx0 >8;EeRvI E!"N}v 三. 动工
C"7-lz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
yX7P5c. }+]
l_!v* X 5_T? @y1:=["b template < typename T >
H"5=z7w class assignment
\Dlmrke {
,uoK'_ T value;
-_[ZRf?^ public :
U,Q assignment( const T & v) : value(v) {}
IEmjWw4 template < typename T2 >
0#y
i5U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&)
qs0 } ;
6Cj$x.-K n F1}? ~CX1WPMI: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
K6Z/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0&Z+P?Wb4 a'!p^/6? T"_f9? .QVN&UyZ class holder
9 `+RmX;m {
i&mt- public :
pOq9J7BS template < typename T >
)i/x%^ca$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
IoKN.#;^ {
_jWGwO return assignment < T > (t);
g>*P}r~;^b }
ihp>cl? } ;
/<
-+*79G M!4}B .o(S60iH!( 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:
vw2yOLRX Q@(tyW+8U@ static holder _1;
Q ym=L(X Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$*$X5 Eg+z(m$M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$97EeE:{M 而不用手动写一个函数对象。
q=x1:^rVH ^~`t
q+ 3]rd!Gp=* +/U6p! 四. 问题分析
hMnJH_siY 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
wl5+VC*l0 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
"30R%oL]= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
hqc)Ydg_% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|C`.m| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H^fErl \AY*x=PF 五. 问题1:一致性
#-7w| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
UPcx xtC 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{?uG] G7 x5(B(V@b struct holder
w%?6s 3 {
]I:h4hgw //
0eFvcH:qG template < typename T >
I><sK-3 T & operator ()( const T & r) const
Qm@v}pD {
\1nj=ca? return (T & )r;
d)1Pl3+ }
jrN"en } ;
B&Iy_; k)TNmpL%" 这样的话assignment也必须相应改动:
,M0#?j> x.%x|6G* template < typename Left, typename Right >
+Z/aB*aVa^ class assignment
iM_Zn!|@\ {
:O9i:Xq[QW Left l;
mvXIh"; Right r;
' Ivr =- public :
Yq0j w&v
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Evt&N)l!^ template < typename T2 >
dkAY%z two T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_i pY; } ;
C^fUhLVSZ^ ;%mYsQ 同时,holder的operator=也需要改动:
8m*uT< 5D ->*'Y;t4 template < typename T >
vv^(c w>A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8/T,.<5 {
EZ)$lw/!J return assignment < holder, T > ( * this , t);
M]uO%2 }
I%tJLdL :>o2UH 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。
!8}x6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
m!sMr^W E3d# T return l(rhs) = r;
AfX lV-v 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。
(0!U,8zz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
L@x#:s= &uLC{Ik} template < typename Tp >
dS)c~:&+ class constant_t
K!qV82b='{ {
i1ss}JJp* const Tp t;
n]a/nv public :
w6G<&1iH constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
VjGtEIew template < typename T >
<?Y.w1 const Tp & operator ()( const T & r) const
xa? {
0=I:VGC3 return t;
s\io9'Ec }
57rH`UFXH } ;
]}A3Pm- t* ES9|eo6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&vV_,$ 下面就可以修改holder的operator=了
"2>_eZ#b MB!$s_~o#L template < typename T >
<,huajQs assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7#9yAS+x( {
u
4$$0 ` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hM~zO1XW }
S T25RJC 0k6S`e9gI 同时也要修改assignment的operator()
>?)Df(n(9 @DniYt / template < typename T2 >
FWl'='5L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m8NKuhu 现在代码看起来就很一致了。
:uQ~?amM MtXTh*4 六. 问题2:链式操作
xyPz_9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C?fa-i0l^ 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。
xSL%1>MrN 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。
lbnH|;`$]m 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
G !;<#|a 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5|Hz$oU rFU|oDF template < typename T >
/p7-D; struct result_1
`uLH3sr {
WN9K*Tt~o& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~ -zch=+u } ;
ylPDM7Ka _H)>U[ 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:
4@1C$|k QTbv3# template < typename T >
9vw0box struct ref
'.1_anE] {
~"8)9& typedef T & reference;
>' e(|P4 } ;
kzXmiBL<9 template < typename T >
|nq}# struct ref < T &>
V>:ubl8j0l {
-Gn0TA2/C typedef T & reference;
uBqZ62{G } ;
AD4Ot5 *Rj(~Q/t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sJB::6+1(| >uVr;,=y template < typename T >
:y8wv|m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
TYN~c( {
2#t35fU return l(t) = r(t);
w//L2. }
:Miri_l 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9Netnzv% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2}8xY:|@(U 3+d_5l;m) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
s6.#uT7h _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=#K$b *# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`2.2; Vk +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oRQJ YH 最后的布局是:
b@m\ca Add
-3T~+ / \
Sz#dld Mz Divide 5
7-`iI(N< / \
_5JwJcQ _1 3
9>1Gj-S2: 似乎一切都解决了?不。
5*IfI+} 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。
yx&'W_Q@ 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。
jk-e/C 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:
B?p18u$i#l Yk!TQY4 template < typename Right >
/
+9o?Kxya assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z+]Uw Right & rt) const
64w4i)?eM[ {
& U6 bOH%P return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)MlT=k6S }
w0!4@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E[E7Gsmq V XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
W&Pp5KR 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
,sln0 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
o:8*WCiqrN 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ZQ'bB5I 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
r~U/t~V=D 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Mz#<Vm4 +?[,{WtV template < class Action >
fBRU4q=^T class picker : public Action
B`i5lD {
q#!]5 public :
k7\
,No} picker( const Action & act) : Action(act) {}
@$ggPrs // all the operator overloaded
AHl1{*
[ } ;
[d}AlG! (M,IgSn9 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。
F|3iKK022 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:
6x 8P}? ~L7@,d : template < typename Right >
E3==gYCe* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~qj09 {
mpysnKH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oo{3-+ ? }
ne(zGJd 2qkZ B0[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
o2vBY]Tj 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。
!Ey= #FQkwX'g template < typename T > struct picker_maker
!.}ZlA {
/
Hg/) typedef picker < constant_t < T > > result;
M)v4>Rw+ } ;
G378,H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%=GF {
*sbZ{{]e typedef picker < T > result;
;%_s4 } ;
%pk'YA{M)q BJ,9C.| 下面总的结构就有了:
@f z!]/ 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。
qPI1\!z6 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。
h.ln%6:d picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
U81--'@y 至此链式操作完美实现。
4Cn%
h)w 4>I >y@^ okv`+VeA 七. 问题3
(Sd8S`xO 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。
4'
MmT' i`hr'}x template < typename T1, typename T2 >
SWpvbs.'so ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]#*S. r] {
2\/,X CQV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o<Z }
G!L(K Tb@r@j:V 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
^+'[:rE qVDf98 template < typename T1, typename T2 >
zA
g.,dA struct result_2
1q7Y,whp {
-fm1T|># typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~aZy52H_#. } ;
KqI<#hUl W3.(s~)o 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?
`z)q/;}fC 这个差事就留给了holder自己。
pdFa] k(bDj[0q^ psaPrE template < int Order >
0!fT:Ra class holder;
1;8%\r[|5^ template <>
B2/d%B class holder < 1 >
l}jC$B`5 {
yJRqX]MLA public :
PDi]zp9>H template < typename T >
xB<^ar struct result_1
q<Sb>M/\, {
`EJ.L6j$' typedef T & result;
qjrl$[`X: } ;
CNkI9>L=W` template < typename T1, typename T2 >
2 f8\Osn>m struct result_2
KyQd6 1 {
BD.>aAi! typedef T1 & result;
Q%*987i } ;
d(X/N2~g template < typename T >
#PJHwvr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"z6xS; {
|3{"ANmm' return (T & )r;
;ifPqLkO }
N R0"yJV> template < typename T1, typename T2 >
C^^AN~ZD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r\."=l {
ZCC T return (T1 & )r1;
t|jp]Vp }
:Q-QY)hH } ;
|mp~d<& Ww&r template <>
!+(c/ gwBh class holder < 2 >
gx ]5)O {
y:Ne}S*ncE public :
n)t'?7 template < typename T >
uK;&L?WB struct result_1
-2/&i {
]H$Trf:L typedef T & result;
Svl;Ul } ;
$2J[lt?% template < typename T1, typename T2 >
h%UM<TZ]" struct result_2
qe<xH#6 {
>.o<}!FW typedef T2 & result;
W Yo>Md
8 } ;
F>lM[Lu# template < typename T >
:6[G;F7s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9pMXjsE {
pAtt=R,Ht return (T & )r;
]*]#I?&'Hx }
=!N,{V_ template < typename T1, typename T2 >
"969F(S$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z(Z$>P&4 {
>.1d1#+b return (T2 & )r2;
%)#yMMhR }
>z|bQW#2 } ;
zb,YYE1 i[4t`v'Dk @=NTr 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> >。
GvTA/zA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
m8,jV R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
wvcj*{7[ >Hwf/Gf[ return l(i, j) = r(i, j);
Z/e^G f#i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%$6?em_ u/.# zn@9h return ( int & )i;
+k{l]-)1 return ( int & )j;
Q79WGW 最后执行i = j;
8JojKH 可见,参数被正确的选择了。
9l<}`/@}W U:q4OtiP n3_|#1Qu +#Ga}eCM KSve_CBOh 八. 中期总结
ufB9\yl{~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2UeK%-~W? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Xk?Y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
XYze*8xUb 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
j*_>/gi q"-+`;^7(- '>:%n k[a5D/b _T(77KLn; b>@fHmpwD 九. 简化
ZfU &X{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
_Rk>yJD7s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vs2xx`Y<Lq 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
,?c=v`e 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z jn![ +-*/&|^等
(vPE?^}b 2. 返回引用。
z0 J:"M =,各种复合赋值等
FvyC$vip 3. 返回固定类型。
P/[}$(&: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
xA>3]<O 4. 原样返回。
;%mdSaf operator,
}*|aVBvU 5. 返回解引用的类型。
ZK`x(h{p) operator*(单目)
)&[Zw{6P 6. 返回地址。
wpf operator&(单目)
`,s0^?_ 7. 下表访问返回类型。
Mi<}q@]e operator[]
V;(Rg=5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|]'gd)%S\ operator<<和operator>>
H><!
C 6Tg'9|g OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
hY/i)T{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*fp4u_:` tN_~zP template < typename Left >
"u3 N9 struct value_return
v%)=!T, {
2#Y5*r's\ template < typename T >
]D@y""{--s struct result_1
J@RV ^2 {
?MD\\gN typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tg;AF<VI } ;
7
aN}lQM 1Ba.'~: template < typename T1, typename T2 >
;5:3 =F>ao struct result_2
ksV^Y=] {
t]6
4= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
) %bY2
pk } ;
6BObV/S Jg } ;
bj=YFV+ @O| lA mU;\,96# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V/t- *?!A 下面我们来剥离functor中的operator()
6D29s]h2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Z`yW2ON$' 0kL
tL!3 return l(t) op r(t)
V&>mD"~MP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7Yly^ return op l(t)
^fhkWx 4i return op l(t1, t2)
+f\r?8s return l(t) op
LLJsBHi- return l(t1, t2) op
cxxrvP- return l(t)[r(t)]
'cf8VD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'+iqbcUd, qdwjg8fo4Z 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:
cB4p.iO
单目: return f(l(t), r(t));
w6.J&O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
29k\}m7l<* 双目: return f(l(t));
JDm7iJxc_ return f(l(t1, t2));
UP@-@syGw 下面就是f的实现,以operator/为例
g({dD; Y-G;;~ struct meta_divide
K2ry@haN {
8p.O rdp template < typename T1, typename T2 >
"uD^1'IW2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Zl7m:b2M {
_.BX#BIF return t1 / t2;
uDG#L6 }
`AxhA.&V } ;
[ FNA: [(/IV+ 这个工作可以让宏来做:
Y 9~z7 WHvxBd #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-{a&Zkz>V template < typename T1, typename T2 > \
Oxr?y8C~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)Tj\ym-Vl 以后可以直接用
J2Eb"y>/; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-,}ppTG 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
'E~[I"0 (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。。。)
a[Oi X5wYfN Wj#Gm 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
5mF"nY&lI }|4dEao\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AV^Sla7|_ class unary_op : public Rettype
^n8r mh_% {
NRZ>03w Left l;
J(%kcueb
public :
VU
8~hF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%)G]rta# i*Ee(m]I template < typename T >
9UeK}Rl^n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|\S p IFH1 {
b+ J) return FuncType::execute(l(t));
Vq1ve;(8s }
kc-v(WIC 1U;p+k5c template < typename T1, typename T2 >
pm}!?TL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j?'It`s {
K(B|o6[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
gv,8Wo }
:s`\jJ } ;
}dO^q-t$3 9?#L/ 7!-y72qx 同样还可以申明一个binary_op
63n<4VSH Vpsv@\@J> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pt+[BF 6P class binary_op : public Rettype
-% Z?rn2 {
8m;tgMFO Left l;
kZ3w 2=x3v Right r;
b{wj4
public :
Ff@Cs0R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
and)>$)| L.) 0!1 template < typename T >
+$H`/^a. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QL_9a,R'r {
',P E25Z return FuncType::execute(l(t), r(t));
&?gvW//L2 }
7;;HP`vY ]7yr.4?a template < typename T1, typename T2 >
}Pn]j7u! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
27-GfC=7* {
^E(:nxQ6s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dr iw\ }
Kt3]r:&J } ;
9k[>(LC _r&,n\
T 'lD"{^ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
L\Y4$e9bF8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;}k9YlQrN DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8e3I@mv 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。
- r!sY+Z> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8Cw+<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。。。
U%nLo[k 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
u+Q<>>lU 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)
a2'f#[as 下面是修改过的unary_op
b
qNM ;5 JzrbtL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7r4|>F class unary_op
oe{K0.` {
nVt,= ?_ U Left l;
U4*Q;A# ^*=.Vuqy public :
08TeGUjJ fyE#8h_>4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s35`{PR aX$Q}mgb template < typename T >
3EN(Pz L struct result_1
yhpeP {
p\ }Ep typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vz-O2B_u } ;
byTTLs,}d (7Q
Fy template < typename T1, typename T2 >
R# x~f struct result_2
Btgxzf {
~l@
h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gL:Vj%c } ;
Z>si%Npm\ O<o>/HH$ template < typename T1, typename T2 >
%2jRJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*lT: P- {
~DYv6-p% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
B3V; }
HDY2<Hzc EDf"1b{PX template < typename T >
0;V "64U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/
!@@ {
^L@2%}6b` return OpClass::execute(lt(t));
=W_Pph }
k:qS' G (o9*m1 } ;
~0 Ifg_G hE|W%~Jx &Q`{ Gk 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
C3"5XR_Ov 好啦,现在才真正完美了。
j@HOU~x 现在在picker里面就可以这么添加了:
tvlrUp (rfR:[JkC2 template < typename Right >
p?v. 42R:z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_P{f+HxU {
y k{8O.g return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0lm7'H*~ }
H-|%\9&{S 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。
Ap<kK0#h ZZu{ct9 :+qd>;yf# 7H l>UX,| -$2a@K,i 十. bind
,|RN?1 ?U 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。
L]kd.JJvy 先来分析一下一段例子
r&/M')}?Lw 9{KL^O?g \~!!h.xR int foo( int x, int y) { return x - y;}
N7
FndB5% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]~K&b96( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~EL3I 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。
MOia]5 我们来写个简单的。
rijavZS6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
V*<`!w 对于函数对象类的版本:
fFYfb4o "!w#E6gU template < typename Func >
$~+(si2 struct functor_trait
a-bj! Rs {
Pb`Uxv typedef typename Func::result_type result_type;
NZoNsNu*C. } ;
X;&Iu{&= 对于无参数函数的版本:
<c77GimD? QB.QG!@ template < typename Ret >
K!,T.qA&= struct functor_trait < Ret ( * )() >
rLpfybu {
NxW
Dw typedef Ret result_type;
}Be;YIhG } ;
h0O t>e" 对于单参数函数的版本:
ZO#f)>s2 E#!tXO&, template < typename Ret, typename V1 >
kfV}ta'^S struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.<Rw16O {
qeUT]*
w typedef Ret result_type;
QJ,[K_ } ;
!*1$j7`tP 对于双参数函数的版本:
o"!C8s_6 XU y[l template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e~U]yg5X- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ZQk!Ia7 {
M
'#a.z% typedef Ret result_type;
i$5<>\g } ;
OU
esL9 等等。。。
{ MV,>T_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?Qxf~,F FMi:2.E template < typename Func >
HSk_'g(\0 struct func_return
;l %$-/% {
?Gl]O3@3 template < typename T >
"qrde4O struct result_1
S"4eS,5L| {
@xXVJWEU: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nZ'-3 } ;
?XbM =%ok:+D] template < typename T1, typename T2 >
y1)ZO_' struct result_2
@PT([1C {
ZuFcJ?8i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Vak\N)=u } ;
8<)ZpB,7 } ;
RY
.@_{ .He}f,!f< ^6On^k[|fw 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l0 8vF$k|d [=BccT:b template < typename Func, typename aPicker >
IIG9&F$G class binder_1
_a#k3r {
,v%'2[} Func fn;
@y'0_Y0-B aPicker pk;
u4h0s1iI public :
^)y8X.iO Yb=77(QV template < typename T >
*4ido? struct result_1
RH.qbPjx {
6_s(Kx>j typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z)}UCi+/". } ;
zM,r0Z C-@[= template < typename T1, typename T2 >
.VCF[AleS
struct result_2
D5bPF~q {
)bWopc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l*?_ @ } ;
Z]e`bfNnI +Bf?3 5LP binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
s&hr$`V4 lA pZC6Iwk template < typename T >
P8(hHuO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)n]"~I^ {
o1vK2V return fn(pk(t));
5Xf]j=_ }
;I&XG template < typename T1, typename T2 >
v\[+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Cyos* {
$g^D1zkuDT return fn(pk(t1, t2));
"[eH|z/ }
Z5E; FGPb } ;
GsmXcBzDw2 OXm`n/64+ Z}TLk^_[ 一目了然不是么?
g)5mr:\ 最后实现bind
j^7A}fz ?j0yT@ G oOLey!uZw template < typename Func, typename aPicker >
=ecLzk"+F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vK%*5 {
-p>~z ) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-@e2/6Oi }
d[>HxPwo [~u!*W 2个以上参数的bind可以同理实现。
f4
qVUU 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
lLp,sNAj :r@t ' 十一. phoenix
`%
QvCAR Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^?$,sS
;Q nTv}/M& for_each(v.begin(), v.end(),
vQ
L$.A3> (
PcBD;[cn do_
l>MDCqV [
HhL;64OYa cout << _1 << " , "
{#ynN`tLyF ]
cT(6>@9@ .while_( -- _1),
2j:0!% cout << var( " \n " )
jQ,Vs=*H )
Kxch.$hc, );
V"Z8-u n m<?oI*\ 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:
~ ;LzTL 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
'f!U[Qatg operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
NJ)Dw`|%|) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~ney~Pz_ x ZP*%yM +Q[uq!<VJk template < typename Cond, typename Actor >
L;*
s-j6y class do_while
#R{>@]x` {
h~m,0nGO Cond cd;
.07`nIs" Actor act;
~N/r;omVc public :
mUbm3JIjJ template < typename T >
4;I\%qes struct result_1
|DV?5>> {
~W [I typedef int result_type;
~L"$(^/ } ;
$'%GB $. 58Ce>*~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qx'0(q2Ii( ^3TNj
template < typename T >
$8)XN-%( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|82q|@e {
F?|Efpzow? do
X>Vc4n<} {
{2h*NFp act(t);
R>*z8n }
V6X )L>!xx while (cd(t));
4kjfYf@A return 0 ;
l[Z o,4* }
W!wof-1 } ;
V9,<> _6nAxm&x`% |gA@WV-% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Sv T0%2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7a1o#O 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
->rqr# 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
v-tI`Qpb 下面就是产生这个functor的类:
A$=ny6 ryVYY>*(K =mO5~~"W+v template < typename Actor >
ZC N}iQu4 class do_while_actor
8YFG*HSa {
sfyLG3$/ Actor act;
6sBt6?_T public :
>$JE!.p%o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
A?H#bRAs kk /#&b2 template < typename Cond >
"[N2qJ}p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
WT'-.UX m } ;
rGP;0KtQ .; F<X\_ ,`}yJ*7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7|5kak>= 最后,是那个do_
o8R_Ojh '2.ey33V /oT~CB.. class do_while_invoker
mD'nF1o
Ly {
#<xFO^TB public :
~#E&E%sJ template < typename Actor >
x4I!f)8Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/o9it; {
gw)4P tb! return do_while_actor < Actor > (act);
4Hz3KKu }
yv4x.cfI2W } do_;
l zFiZx gy}3ZA*F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,Vi_~b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\p(S4?I7 最后来说说怎么处理break和continue
.b,\.0N 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。
nnyT,e% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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