一. 什么是Lambda
lo+xo;Nd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4? m/*VV 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,
X,RT<GNNb (TEo_BW|+ 87^:<\pp R9tckRG# class filler
@J-plJ4e {
AH&9Nye8 public :
mi7sBA9L8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
==]Z \jk } ;
wVgi+P
?. zu2 bK3B3r#$ 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:
|}_gA }FPM-M3y {UB%(E[Mr w$gSj/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+w "XNl =m`l%V[ EfKM*;A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.Qd}.EG 1^aykrnQ> p{NPcT%& ^DBD63N" 二. 战前分析
L~*u4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
!xkj30O(G 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
EVR! @6@ W|;nJs:e C@%iQ]= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jEUx
q%BH /* --------------------------------------------- */
Ns'FH(: vector < int *> vp( 10 );
l<:`~\# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"E.\6sC /* --------------------------------------------- */
xM&EL>m>L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K<c2PFo)Q /* --------------------------------------------- */
y:Z$LmPc< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z{%oJ_ /* --------------------------------------------- */
y k?SD1hj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z4CJn[m9 /* --------------------------------------------- */
BS N6|W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aT&t_^[] 49o\^<4b _zdNLwE[ Q}=fVY 看了之后,我们可以思考一些问题:
s4(Wp3>3i 1._1, _2是什么?
$h,d?
.u6w 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
<z,+Eg 2._1 = 1是在做什么?
'r~8 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
rB,ldy,f Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
{`a(Tl8V 8Bq-0=E O{~KR/ 三. 动工
Fav?,Q,n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
FtE90=$ ^Sw2xT$p{j '}_=kp'X )&>L !,z template < typename T >
f6Ml[!aU class assignment
=tq1ogE {
ThtMRB)9 T value;
6_WmCtvF public :
mxgqS=` assignment( const T & v) : value(v) {}
jDkm:X}: template < typename T2 >
-!l^]MU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L${m/@9 } ;
>z QNHSi Uls+n@\! Y.7} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
MZ WmlJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y,'%7u E${J n!ZMTcK8 #00D?nC class holder
^ESUMXb {
K!p,x;YX public :
R }1W template < typename T >
0*/kGvw`i assignment < T > operator = ( const T & t) const
+,z)# {
Y17hOKc` return assignment < T > (t);
8&%Cy'TIz4 }
7#ofNH J } ;
ZNi
+Aw$u +>!V]S SnW7 x 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:
J smB^ ;`+`#h3-V static holder _1;
H;QA@tF>5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Pubv$u2 LX\)8~dp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B X*69 而不用手动写一个函数对象。
zd.'*Dj `kFiH*5 %z r_^)1w "Kq>#I'%W 四. 问题分析
FI$XSG 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。
6lsEGe 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。
`"c'z; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$Zxt&a 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\%TyrY+`K 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KzNm^^#/$A { D+Ym%n 五. 问题1:一致性
w.z<60%},0 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?|
~@D/A/| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
GWdSSr> 5rloK" struct holder
2e59Ez%k6 {
^&Q<tN7 //
IXWQ) template < typename T >
|4fF T ` T & operator ()( const T & r) const
O[FZq47 {
>I^9:Q return (T & )r;
p?JQ[K7i }
Z/g]o# } ;
'OD)v h)cY])tGtK 这样的话assignment也必须相应改动:
xzr<k Sp [pL*@9Sa& template < typename Left, typename Right >
t"|DWC* class assignment
-uj3'g(;w {
^s-25 6iI Left l;
cS(;Qs]Q Right r;
k"0;D-lTZ> public :
0e16Ow6\!1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8vSIf+ template < typename T2 >
[EOVw%R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@PX\{6&
} ;
,F9nDF@) &I/qG`W 同时,holder的operator=也需要改动:
ugLlI2 nJ "(f`U. template < typename T >
oL-2qtv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RgZOt[!. {
Hhl-E:"H` return assignment < holder, T > ( * this , t);
+D`*\d1 }
to> -ihiG_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。
Skxd<gv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$(rc/h0/E 2+Yb
7 uI, return l(rhs) = r;
p0VUh! 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。
#K|9^4jt 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w7
*V^B )/>A6A: template < typename Tp >
A
gWPa.'3 class constant_t
+qy6d7^ {
$FX,zC<= const Tp t;
n_23EcSy public :
8:dQ._#v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q.W>4 k template < typename T >
p$XKlg& const Tp & operator ()( const T & r) const
?lKhzH.T {
i\Wdo/c-H return t;
nB] Ia? }
s`;f2B/| } ;
9]7u_ h/m6)m.D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+TSSi em 下面就可以修改holder的operator=了
WU)Ss`s \ gKi{Y1 template < typename T >
N'?u1P4G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bK*~ol {
H
M:r0_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T1bd:mC}n }
kO_5|6 #{PmNx%M 同时也要修改assignment的operator()
ppN} k)m 6R4<J%$P template < typename T2 >
^ R~~L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q2QY* A 现在代码看起来就很一致了。
n >FY? e|lD:_1i 六. 问题2:链式操作
izwUS!5e 现在让我们来看看如何处理链式操作。
v~=\H 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
v("wKHWTI@ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ea9oakF 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
DNP@A4~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G%{0i20_ Apfnx7Fv template < typename T >
LW:1/w&pv struct result_1
#/70!+J_UF {
PJ\0JR7a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{x@|VuL=
} ;
xDjV`E] kbI/4IRW 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
NX,-;v qLK?%?.N< template < typename T >
0xMj=3'] struct ref
3)N\'xFh@ {
a9Y5 typedef T & reference;
fZ{[]dn[ } ;
|FNCXlgZ template < typename T >
`JURQ:l)3^ struct ref < T &>
N#k61x {
r{K;|'d%h typedef T & reference;
(f#b7O-Wn } ;
'EhBRU% L%h/OD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'i|rjW( eV};9VJ$F template < typename T >
{hdPhL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~Xv=9@,h {
d)ahF[82 return l(t) = r(t);
m%r/O&g }
r'4:)~]s 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。
eJ@~o{,?> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'Jj=RAV` z5 m>H;P 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
>n*\ bXf _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
J/x2qQ$9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
AkBMwV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P'$ `'J]j 最后的布局是:
@g-Tk Add
MMQ;mw=^] / \
v ~)LO2y
Divide 5
h<l1U'Bn7 / \
%,q.),F _1 3
p,W_'?,9 似乎一切都解决了?不。
<48<86TP 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。
\}"m'(\c 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。
0C$vS`s& OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
27Emm
c l=m(mf?QBg template < typename Right >
lB;FUck9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
nsuX*C7 Right & rt) const
n1v5Q2xw {
N{Qxq>6 G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L>9R4:g }
ip:LcG t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S4o$t-9l 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。
=;L*<I 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。
b[ w;i]2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
!CY&{LEYn0 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。
q_fam,9 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?
}JgYCsF/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:
+[-i%b3q >SmV74[s2 template < class Action >
, H
kj1x class picker : public Action
zj{s}* {
]0j9>s2|Z public :
Z;DCI-Wg picker( const Action & act) : Action(act) {}
[k%4eO2p " // all the operator overloaded
,<Kx{+ [h } ;
;0%OB*lcgE LlYTv%I 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。
2I'~2o 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:
kU l g=8un`]7 template < typename Right >
!q"cpL'4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uaPx" {
lCT{v@pp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/Lf6WMit }
V"KS[>>f L,_.$1d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5Rv+zQ#GR 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
^A_;#vK {8RFK4! V@ template < typename T > struct picker_maker
(P|pRVO {
V9%aBkf8w typedef picker < constant_t < T > > result;
zw@'vncc } ;
o^p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
t67Cv/r~ {
Jh/ E@}' typedef picker < T > result;
^s :y/Kd } ;
L"+$Wc[| 2f:^S/.A 下面总的结构就有了:
]ZoPQUS? 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。
pox,Im 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。
R{hf9R , picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
eVh-_ 至此链式操作完美实现。
aAt>QxGQW ~l E _L1-c z? ]G3$i( 七. 问题3
-0uV z) 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2@j";+ [U{UW4 template < typename T1, typename T2 >
&:#h$`4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}Fb!?['G5 {
4"?^UBr return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>]D4Q<TY }
'fd1Pj9~$ DvXHK 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:
u{H?4|'( SI:ifR&T template < typename T1, typename T2 >
Qx3eLfm struct result_2
.p`
pG3 {
vw>j J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HfNDD|Zz } ;
LJlZ^kh +K",^6%1 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?
rJyCw+N0 这个差事就留给了holder自己。
a}yXC<}$ %q3$|> uRV<?y% template < int Order >
V>-b`e class holder;
"\%On > template <>
QP@<)`1t9 class holder < 1 >
L:nXW z {
{}~: &.D public :
$^/0<i$ template < typename T >
$rB3m~c| struct result_1
knp>m,w {
cR7wx 0Aj typedef T & result;
El_Qk[X|A } ;
[IZM.r`Z template < typename T1, typename T2 >
x[_=#8~.1x struct result_2
| s+0~$O; {
s54nF\3V typedef T1 & result;
UPU+ver } ;
2!1.E5.I template < typename T >
Rfb?f}j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hS [SRa'. {
#Il_J\# return (T & )r;
PG%0yv% }
R{YzH56M template < typename T1, typename T2 >
a
dfR!&J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NcS.49 {
;Y9=!.Ak0y return (T1 & )r1;
ff?t[GS }
TA18 gq } ;
LwqC~N "d/s5sP|S template <>
jR ~DToQ class holder < 2 >
!v|ISyK {
IE~%=/| public :
F t&+vS template < typename T >
RrrK*Fk8= struct result_1
unl1*4e+ {
+>^7vq-\' typedef T & result;
]w).8=I } ;
<z+:j!~ template < typename T1, typename T2 >
%V G/ struct result_2
b]Kk2S/ {
6(&Y(/ typedef T2 & result;
.\Fss(Zn } ;
<Cpp?DW_ template < typename T >
rt7<Q47QE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z [Xa%~5>5 {
`NRH9l>B7 return (T & )r;
`m@U!X
}
MZv]s template < typename T1, typename T2 >
UM%o\BiO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FjfN3#qlg {
9W7#u}Z return (T2 & )r2;
j|fd-<ng }
le)DgIT>= } ;
8ip7^ Fqq6^um nt1CTWKM8^ 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> >。
v9RW5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*V^ #ga#A 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&[R8Q|1j 8^^[XbH return l(i, j) = r(i, j);
j`*N,*ha 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4R%*Z~ t q50fq' return ( int & )i;
8OhDjWVJ return ( int & )j;
<lxD}DH= 最后执行i = j;
.lG5=Th! 可见,参数被正确的选择了。
PaB!,<A *4Fr&^M\ -4#2/GXNO ^n.WZUk ^H'a4G3 八. 中期总结
EpPf_ \o 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:
5~
' Ie<Y_ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
m`?MV\^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
A~(l{g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2(!fg4#+ KU9Z"9# Rf %HIAVE hjx)D |+IZS/W" J'mDU 九. 简化
E4.SF|=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。
Bvjl-$m!v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x<i}_@Sn_+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
{U!St@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z{NC9 +-*/&|^等
VObrlOkp 2. 返回引用。
S&jesG-F =,各种复合赋值等
mY!iu(R1 3. 返回固定类型。
R\Z:n* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NF$\^WvYSP 4. 原样返回。
N[|Nxm0z/C operator,
X~.f7Ao[ 5. 返回解引用的类型。
&xZyM@ operator*(单目)
~`#-d ^s: 6. 返回地址。
OK|qv [ operator&(单目)
" K* 7. 下表访问返回类型。
?/*~;fM operator[]
-C7]qbT
} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
zW |=2oX2 operator<<和operator>>
lG<hlYckv I,6/21kO 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。
p4u5mM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"I-
w xvLn'8H. template < typename Left >
N6QVt f. struct value_return
I 8 {
u0`o A template < typename T >
%~|HFYd struct result_1
"%2xR[NF {
~vdkFc(8B typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
W{cY6@ } ;
Q-TV*FD. a@d=>CT$ template < typename T1, typename T2 >
.4.pJbOg struct result_2
c8 K3.&P6 {
3B0lb"e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[t]X/O3< } ;
f2)XP$: } ;
i=FQGWAUu `ejUs]SR y?
(2U6c 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ma-\^S= $.St ej1 下面我们来剥离functor中的operator()
wt}9B[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o6kNx>tc) hmbj*8 return l(t) op r(t)
eHg3}b2r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"](6lB1Oe return op l(t)
&.i^dO^} return op l(t1, t2)
IputF<p return l(t) op
v]:=K-1n return l(t1, t2) op
}_.:+H!@ return l(t)[r(t)]
mZk0@C&:6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1m<RwI3s %5Kq^]q;Y 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
4R+.N 单目: return f(l(t), r(t));
v*hRz; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.]4W!])9 双目: return f(l(t));
RWq{Ff}Hk return f(l(t1, t2));
/G{_7cb 下面就是f的实现,以operator/为例
Jwn AW}= 3M*Bwt;F_ struct meta_divide
}w-wSkl1 {
4_M>OD/" template < typename T1, typename T2 >
/BKe+]dS* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^S)TO}e {
[(LV return t1 / t2;
p 5u_1U0 }
&7?R+ZGo } ;
DsD zkwJE y k161\ 这个工作可以让宏来做:
t/i5,le yTM{|D]$( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F-Z%6O,2 template < typename T1, typename T2 > \
?^HfNp9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
OIb 以后可以直接用
_K2?YY(#> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"T/>d%O1b 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
lw%?z/HDf (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。。。)
8am`6;O:! dmrps+L `A%^UCd 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
9e!NOl\_;. 5@osnf? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{WN(&eax class unary_op : public Rettype
-!qu"A: {
w6|9|f/ Left l;
6x{<e4<n public :
Tz&Y]#h_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wy1X\PJjH }SyxPXs template < typename T >
fCAiLkT,C[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}H:F< z* {
k ^'f[|} return FuncType::execute(l(t));
?q2j3e[> }
oj.A,Fh x90*yaw>h template < typename T1, typename T2 >
:)f7A7 :; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pfuW {
Lr;(xw\[' return FuncType::execute(l(t1, t2));
b}ODWdJ1 }
Lju7,/UD } ;
UQCo}vM k?nQ?B
W < O*6T%; 同样还可以申明一个binary_op
;d.K_P Q }k.JS~# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8Chj
w wB class binary_op : public Rettype
|C \}P {
4fV3Ear=j Left l;
$
0|a; Right r;
U09.Y public :
}'"Gr%jf( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0x2!<z A?5E2T1L%. template < typename T >
4S0>-?{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F7m?xy {
vQV K$n` return FuncType::execute(l(t), r(t));
$>M<j }
f}c\_}( txql 2 template < typename T1, typename T2 >
=`n]/L"Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mwv(j_ {
}S-DB#6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wbyE;W }
'&O/g<Z}q } ;
^(}585b z(uZF3 MjfFf} @ 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*b)st_p% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
oz'\q0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!M<{E* 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 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
BDY}*cX 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。。。
>Y 1{rSk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K[\'"HyQ,X 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)
-u!qrJ*Z 下面是修改过的unary_op
stl 1QO(h rI$`9d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`pZs T
^G[ class unary_op
%wV>0gQTf {
}H4=HDO Left l;
G}@#u9 j Ib public :
DH DZ_t: eg"Gjp-4= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!%<^K.wG kU5.iK' template < typename T >
4Q=ftY< struct result_1
3Rg}+[b
{
fyz
nuUl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/NT[ETMk+ } ;
@(``:)Z<b ~H)4)r^ template < typename T1, typename T2 >
$v.C0 x struct result_2
nm$Dd~mxW1 {
Thy=yz;p typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WzW-pV] } ;
<BWkUZz\P| j;yf8Nf template < typename T1, typename T2 >
&MR/6"/s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mkp/0|Q* {
k?BJdg)xJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qVjWV$j }
5lKJll^2: %ugHhS! template < typename T >
1
"TVRb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=6FUNvP#8 {
z><5R|Gf return OpClass::execute(lt(t));
V=I"-k}RL }
<q)4la 6Q4X6U:WB } ;
T&Xl'=/ >>l`,+y uD_v! 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
X#xFFDzN 好啦,现在才真正完美了。
%sh>;^58P 现在在picker里面就可以这么添加了:
r#PMy$7L _eSdnHWx template < typename Right >
LVIAF0kX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
q:>^ "P{ {
~Vh(6q.oT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.Hhh i }
pN6%&@) = 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。
x"kjs.d7[< J;t 7&Zpe v1U?&C )/ Ud^wi rr`;W}3 十. bind
d|9b~_::V 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。
{
kSf{>Ia
先来分析一下一段例子
rjt8fN ;?fS(Vz~ H?1xjY9sl int foo( int x, int y) { return x - y;}
<mA'X V, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*F^wtH` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9L0GLmLk1u 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。
4rK{-jvh>m 我们来写个简单的。
D(W,yq~7uY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~8 H_u 对于函数对象类的版本:
,ea^,H6 m .IU ;cR template < typename Func >
NE8 jC7 struct functor_trait
[,EpN{l {
# M, 7 typedef typename Func::result_type result_type;
)"(] Lf's } ;
ql{(Lf$ 对于无参数函数的版本:
Jo(`zuLJ mM.*b@d- template < typename Ret >
>DM44 struct functor_trait < Ret ( * )() >
V~DMtB7 {
Xm2\0=v5; typedef Ret result_type;
Kr'f- { } ;
c'6g*%2k 对于单参数函数的版本:
'XQ`g CF= <oKGD50# template < typename Ret, typename V1 >
l}^3fQXI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DDT_kK; {
xp'_%n~K@ typedef Ret result_type;
}UJv[ } ;
nZ1zJpBmI 对于双参数函数的版本:
%t=kdc0=_ +i ?S template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+=Jir1SLV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,&PE6hn {
VLsxdwHgb typedef Ret result_type;
MfO:m[s } ;
7`vEe'qz 等等。。。
O-]mebTvw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
qs\2Z@; !J1rRPV template < typename Func >
_cTh#t ^ struct func_return
:Eh\NOc_O {
onCKI," template < typename T >
[AH6~-\ x struct result_1
7 J^rv9i4 {
mvW% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w&$d* E } ;
#&<)! YY5 \]Kh[z0" template < typename T1, typename T2 >
3uU]kD^ struct result_2
}<@j'Ok}. {
uJx"W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eg<bi@C1| } ;
R2etB*k6[ } ;
%+ 7p lM 7g=2Z[o k$5 s{q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
f:*vr['d G)#$]diNuX template < typename Func, typename aPicker >
ZN"j%E{d class binder_1
LZPuDf~/ {
f-6vLX\Vu Func fn;
waX>0e aPicker pk;
AL/?,%F public :
o)6p A^+ h1 WT template < typename T >
sAo&
uZ struct result_1
W)'*m-I {
MUOa@O, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bQe^Px5
!. } ;
(npj_s!.C) 5tJ,7Y' template < typename T1, typename T2 >
kP#e((f, struct result_2
A,su;Qh {
i'd2[A.7I typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KKA~#iCk } ;
f~E*Zz`; Vc^HVyAx@n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_0+0#! J! 6s,uXn template < typename T >
jF`BjxrG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,F&g5' {
tg^sCxz9] return fn(pk(t));
RMO,ZVq }
gOgps: template < typename T1, typename T2 >
|+ N5z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
) 9, {
ys_`e return fn(pk(t1, t2));
B1]bRxwn? }
zYXV; } ;
vVGDDDz/ _%'},Xd.z gTRF^knrY 一目了然不是么?
'
|-JWH 最后实现bind
wf,7== TJE\A)|>g 6y%0`! template < typename Func, typename aPicker >
Y@'8[]=0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.4.b*5 {
5cx#SD&5/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}@if6(0 }
Qf@I)4' &d7Z6P'`G 2个以上参数的bind可以同理实现。
A^Kbsc 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。
+cb6??H .q+0pj 十一. phoenix
.ROznCe} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
v}WR+)uFQ :Hxv6 for_each(v.begin(), v.end(),
.^J2.>. (
Nn>'^KZNG do_
=PGs{?+&O [
5SCKP<rb cout << _1 << " , "
04r$>#E ]
L(GjZAP .while_( -- _1),
j*xV!DqC cout << var( " \n " )
`y#UJYXQE )
vb9OonE2 );
E2)h?cs x8GJY~:SW 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
-OSa>-bzNx 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
2Sm}On operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Dk48@`l2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.`?@%{ IK*07h/! vn/.}GkpU template < typename Cond, typename Actor >
boG_f@dv( class do_while
1+?N#Fh {
hY`\&@ Cond cd;
ybp -$e Actor act;
<w3!!+oK" public :
Z"unF9`"1 template < typename T >
g^zs,4pPU< struct result_1
G:g69=x y {
CdL< *AH typedef int result_type;
0527Wj } ;
|Ph3#^rM? "`N-* ;*W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2wF8 P) vv26I template < typename T >
e{Z &d
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<FZ@Q[RP {
$.]l!cmi%Q do
6;b~Ht {
qWw\_S act(t);
(p%>j0< }
F2X0%te while (cd(t));
(h:Rh return 0 ;
QY= = GfHt }
o6 $4/I } ;
Y))NK'B5 Hc`A3SMR X.:]=,aGW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Dd`Mv$*d8 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。
4[N^>qt = 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。
rx}r~0i 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。
+
nF'a( 下面就是产生这个functor的类:
AlJ} >u
O#I1V K ElUEteZ template < typename Actor >
0Lb4'25. class do_while_actor
-lv)tHs< {
S{3nM< Actor act;
ZRYEqSm public :
)2M>3C6>f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6^DR0sO q:g2Zc'Y~W template < typename Cond >
i&n'N8D@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZK)%l~J } ;
c/uNM A~mum+[5 Q%f|~Kl-hd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
i7ly[6{^pr 最后,是那个do_
k!{p7*0 p'om- .aflsUD class do_while_invoker
B-r0"MX& {
N\bocMc,X public :
zen*PeIrA^ template < typename Actor >
K^R,Iu/M do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"]G\9b) {
Sfr&p>{, return do_while_actor < Actor > (act);
Z:_D0jG }
nWHa.H# } do_;
*2GEnAZb7n e$pMsw'MJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.(WQYOMl0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v~Y^r2 最后来说说怎么处理break和continue
)Dz+X9;g+ 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。
!3ctB3eJ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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