一. 什么是Lambda
|94o P>d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:7"Q 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,
o8<~zeI qWWt5rJ siCm)B ,lvG5B\0 class filler
Kx)PK {
n&P~<2^M# public :
^<cJ;u*0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/t7f5mA } ;
tG9C(D`G 4=y&}3om(0 0cfGI% 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:
6q`)%"4k )J+OyR= {=J: Fx1FxwIJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WQ:Y NmQ1p !or_CJ8% z"QtP[_m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sL\ {.ad5 I!kR:Z U%BtBPL u+6D| 二. 战前分析
up8d3 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。
xf7YIhL^* 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+g:mSfr 726UO#* R@ Gll60 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Tz9 (</y /* --------------------------------------------- */
/ET+`=n vector < int *> vp( 10 );
CsT&}-C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%8Y+Df;ax /* --------------------------------------------- */
~@@$-,}X sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Xj30bt /* --------------------------------------------- */
IW@phKz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:#n>Q1}x /* --------------------------------------------- */
!v%>W< 3Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O/(vimx.#F /* --------------------------------------------- */
!:esdJH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~d\V> ",Mrdxn7 QKVOc,Fp7i #bG6+"g{=L 看了之后,我们可以思考一些问题:
ve.P{;;Ky 1._1, _2是什么?
Nq9M$Nt] 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。
Mty[)+se 2._1 = 1是在做什么?
}[@Q**j( 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。
L+@X]OW8 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 yn$, DNqC*IvuzM f4d-eXGwx` 三. 动工
[C;Neslo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L5|g\Y` !SnLvW89Z uD{ xs B` +,
8 template < typename T >
a{JO8<dlm class assignment
Gp)J[8j {
L=HnVgBs T value;
2cGiE{ public :
g$hEVT assignment( const T & v) : value(v) {}
{t|#>UCK template < typename T2 >
B~&}Mv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9^Web~yi# } ;
n6Z!~W8 ~MYE8xrId M ]O4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ux= B*m1@{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4Xt`L"f jk\V2x@DR 4"!kCUB cyabqx class holder
ke<5]&x {
cg9}T[A public :
3kF+wifsz template < typename T >
L?&&4%% assignment < T > operator = ( const T & t) const
L8NZU*" {
El
:%\hGy return assignment < T > (t);
aXZi 2 }
G^dzE/: } ;
%4YSuZg ryA+Lli. g:G5'pZf 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:
&_hEM~{ a{rUk%x static holder _1;
v?Cakwu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,7k1n{C) 87!m l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&o1k_!25 而不用手动写一个函数对象。
IJDbm}:/e 6uUn p
Tz]8[^ >dD$GD{ 四. 问题分析
3/]FT#l]i 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。
];b+f@ 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。
$4)L~g| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X6qgApyE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Q|S>C%4? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
87eH~&<1 Rr[Wka9[ 五. 问题1:一致性
pQC|_T#u 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
a1%}Ee 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ib!TXWq X-TGrdoX struct holder
w1VYU> {
SB .=x //
EIyFGCw|U template < typename T >
WpnP^gmX T & operator ()( const T & r) const
EV w {G< {
>lzXyT6x8 return (T & )r;
-o!bO9vC }
{d0-. } ;
hdSP#Y'- gG}H5uN 这样的话assignment也必须相应改动:
&?Q^i">cZ ;Bzx}7A template < typename Left, typename Right >
P4eH:0=# class assignment
#Er"i {
x#zj0vI-8 Left l;
eO*s,* Right r;
!"Q%I#8uh public :
PB5h5eX assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tns8B template < typename T2 >
EBz4k)@m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
M V!d*\ } ;
j|N<6GSke ) jvI Nb 同时,holder的operator=也需要改动:
?TK`s Gy 2k^rZ^^" template < typename T >
>w,jaQ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0( A ?& {
(c^ {T) return assignment < holder, T > ( * this , t);
!cM<&3/ }
N mxh zjJ S_OtY]gF 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
37Q8Yf_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(6:.u.b ]7yxXg return l(rhs) = r;
)cZHBG.0H 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
k`|E&+og 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SE6(3f$ z/f._Z( template < typename Tp >
gTOx|bx class constant_t
Yg,b
;H {
(FaYagD const Tp t;
e.%I#rNI public :
{#4a}:3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UntFkoO template < typename T >
rwP)TJh" const Tp & operator ()( const T & r) const
R9#ar{ {
?~t5>PEonv return t;
\=im{(0h }
7iwck.* } ;
j%-Ems*H M<*Tp^Y' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YGLq~A 下面就可以修改holder的operator=了
xRhGBb{@s @SiV3k template < typename T >
Tj_K5uccU} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O2pE"8=4Q {
%%?}db1n return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'l~7u({u }
:.XlAQR~b 2#lpIj 同时也要修改assignment的operator()
Q5Nbu90 ?&eS }skL template < typename T2 >
@S}j=k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yx-"&K=` 现在代码看起来就很一致了。
H,w8+vZ4\ TsoxS/MI" 六. 问题2:链式操作
}(Fmr7%m 现在让我们来看看如何处理链式操作。
JcmMbd&B 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
)oXJL 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。
:6t73\O 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。
XA;PWl5! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
">t^jt{ RS}_cm0 template < typename T >
@(6i 1Iwu9 struct result_1
tk'&-v'h {
|*zgX]-+; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H'!OEZ } ;
F^Jz
)_ !a: 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:
7)#JrpTj% x@oxIXN template < typename T >
|;Jt*
_ struct ref
s1W n.OGR4 {
y7#+VF`xf typedef T & reference;
,Q Ge=Exn } ;
4|\M`T template < typename T >
ak:f4dEd struct ref < T &>
.e3@fq {
Iy*Q{H3[ typedef T & reference;
n?OMfx } ;
It/'R-H V :5aq.o! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
e&ZTRgYdi RJDk7{( template < typename T >
K`X'Hg#_P2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"Zn
nb*pOM {
MY&?*pV) return l(t) = r(t);
P\
2Bx *e }
v[m1R' 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。
`zcpaE.@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,=}+.ax Vf(n 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
8O*O5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
KH[Oqd _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3SOrM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
LkXF~ 最后的布局是:
O<0-`=W,a Add
j0e1CSE / \
.-p?skm=a Divide 5
As#/ln$nE / \
LS1}j WU! _1 3
?vP}#N!=d 似乎一切都解决了?不。
<UJ5n) }"\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
YccD^w[`B 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
EPeV1$ 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:
IAbH_+7O <ZeZq template < typename Right >
2 wZyUB; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^<'=]?xr Right & rt) const
`Jon^&^;| {
\!:^=2VF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F:rT.n }
>`c-Fqk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
f\gN+4) 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。
&8uq5uKg 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。
p_2-(n@ 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。
k9?fE 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。
ue{0X\[P< 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?
r5N.Qt8 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:
b7h0V4w sKI{AHJ?X template < class Action >
E%6}p++ class picker : public Action
v9s/!<j {
hWujio/h public :
k%5o5Hx picker( const Action & act) : Action(act) {}
i,DnXgmz@ // all the operator overloaded
7r?s)ZV } ;
9b8ZOk'9_ ;-:Nw6 E 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。
]YP J.[n 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:
<lj;}@qQ< o+o'!) template < typename Right >
`J%iFm/5* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b'Scoa7@' {
)c:i'L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M PhG:^g }
DdY89R 6 +}al_. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{_GhS% 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。
Flrpk`4 YY\$lM template < typename T > struct picker_maker
3]=j!_yJf {
bG`aF*10)! typedef picker < constant_t < T > > result;
i$GL]0 } ;
o(=\FNe template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.d)X.cO {
j:)"s_ typedef picker < T > result;
vhA4ol } ;
t u)kWDk noali96J 下面总的结构就有了:
s<f<:BC functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
U}w,$
Y 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。
$e
bx picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k
E^%w?C 至此链式操作完美实现。
sp=;i8Y 3 @WmEcX| yfq Vx$YL 七. 问题3
=0Z^q0. 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。
`Bw>0%. ^lB=O template < typename T1, typename T2 >
5crd.1@^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#le1
^
<w7 {
rD"$,-h return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!^~
^D< }
}XJA#@ ?pE)K<+Zkf 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3`%]3qd} ~F gxhK2+ template < typename T1, typename T2 >
xL-]gwq struct result_2
4^3}+cJ7j {
S.u1[Yz^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_#9F@SCA } ;
RM\A$.5 O[$,e% 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
i?{cB!7 这个差事就留给了holder自己。
^Z
dDs8j 2.,4b- ^ K~1uR:DR template < int Order >
})?t:zX#* class holder;
]~YY#I": template <>
9oe=*#Ig1m class holder < 1 >
n<GTc{>Z {
QPc4bg\J~t public :
-~Ll;}nZC template < typename T >
xF/u('A struct result_1
)#(6J {
&U.U< typedef T & result;
0~/'c0Ho } ;
!_yWe template < typename T1, typename T2 >
Whd\Ub8( struct result_2
Lrrc&; {
(aeS+d x typedef T1 & result;
_~QiQDq } ;
K *QRi/O template < typename T >
*eF'<._[U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DN$[rCi7 {
H;1_" return (T & )r;
Rj'Tu0l }
;h7W(NO~z template < typename T1, typename T2 >
`K%f"by typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*^+]`S {
d,5,OJY2f return (T1 & )r1;
es6]c%o:t^ }
+jPJv[W } ;
D;Bij= +{r~-Rn3 template <>
Jv8JCu"eky class holder < 2 >
)w_hbU_Pb& {
75"&"*R/*G public :
Clo}kdkd_ template < typename T >
EK%J%NY struct result_1
%7S{g {
nK8IW3fX9) typedef T & result;
Fy#7<Hp } ;
<9/?+) template < typename T1, typename T2 >
@UK%l
:L struct result_2
A=f)ntH~ {
O:{N5+HVG typedef T2 & result;
W%-` } ;
\hO}3;*& template < typename T >
X
2Zp@q( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Njmb{L]Cps {
0-~F%:x return (T & )r;
GTocN1,Z~a }
-%_v b6u template < typename T1, typename T2 >
!<UdG+iV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*JA0Vs5 {
6
9s% return (T2 & )r2;
jV.9d@EC }
m5%E1k$= } ;
iI$;%uY3g VfT@;B6ALF QR\2%}9b 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> >。
tL\L4>^7T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
vduh5. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q M(@wFg C5^9D return l(i, j) = r(i, j);
ehV}}1>O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AmX ~KK
(2dkmn return ( int & )i;
[N_)V kpr return ( int & )j;
`OHdo$Y9 最后执行i = j;
CPLsSv5 可见,参数被正确的选择了。
vxk~(3]<) V5!mV_EoR@ ;0nL1R]w( /&o<kY |5(un/-C 八. 中期总结
Io4Ss1=" 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
8S@"6TG`
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Tilw.z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
. sv
uXB 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\^Z DH |D~#9 FJIo]p v4W<_
7L_ "64D.c(r$ <(x!P=NM- 九. 简化
WjF#YW\ 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。
,Ad{k 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HC
RmW' 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:
Ta)6ly7' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I7{
Q\C4 +-*/&|^等
~?:Xi_3Lo 2. 返回引用。
wbbr8WiU =,各种复合赋值等
'ExTnv ~ 3. 返回固定类型。
ke5_lr( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f4+}k GJN 4. 原样返回。
Dlx-mm_ operator,
0T<DHPQ1 5. 返回解引用的类型。
{3N5Fi7S operator*(单目)
QUi=ZD1 6. 返回地址。
v$EgVcK operator&(单目)
Ov|Uux 7. 下表访问返回类型。
J85Kgd1
\a operator[]
Ku;8Mx{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
rtk1 8U- operator<<和operator>>
LO;Z3Q>#0 V1\x.0Fs OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
(0QYX[(r~o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'H)l~L KGsW*G4U= template < typename Left >
d;LBV<Z? struct value_return
]?j[P=\ {
mx")cGGQ template < typename T >
5wGc"JHm struct result_1
.="[In' {
h&6t.2<e typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*Q:EICDE7 } ;
\:d|'r8OCM 6j=a template < typename T1, typename T2 >
pk:2>sx/ struct result_2
+}@6V4BRn {
2_#Vw&v typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2=ZZR8v } ;
F/zbb } ;
eWwI@ASaA _9Y7.5 aBx8wl*Vm 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hu''"/raM OBJk\j+Wi 下面我们来剥离functor中的operator()
vW:XM0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
dr8`;$;G* < &~KYu\r return l(t) op r(t)
: Jh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vh~:{akR return op l(t)
`euk&]/^.) return op l(t1, t2)
I+Q`i:\,q return l(t) op
A~!3svJW return l(t1, t2) op
90pk return l(t)[r(t)]
#egP*{F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4K@`>Y5g* J@{yWgLg 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:
i8`&XGEd 单目: return f(l(t), r(t));
qR~s&SC# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4^L+LY 双目: return f(l(t));
'CDRb3w}B return f(l(t1, t2));
Q-[^!RAK? 下面就是f的实现,以operator/为例
*q%)q ; b2)WM: struct meta_divide
>Hr0ScmN@" {
1u\fLAXn template < typename T1, typename T2 >
a; Ihv#q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
VY'#>k}} {
{)eV) 2a return t1 / t2;
Fc;)p88[ }
Ml)Xq-&wc } ;
c FjC :8;8-c 这个工作可以让宏来做:
uBk$zs 9-+6Ed^2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C!SB5G>OH template < typename T1, typename T2 > \
47"ERfP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
BCya5!uy 以后可以直接用
nTSGcMI DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v=:RxjEx 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
#Dx$KPD (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。。。)
>RxZ-.,a KM|[:v J#CF S G 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
Nuk\8C f #414ja template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`SWf)1K class unary_op : public Rettype
K}O~tff {
il-v>GJU7{ Left l;
Y3[< public :
(@`+Le unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xYM!mcA u=#!je template < typename T >
a2iaP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2P9h x5PiV {
$$\| 3rj! return FuncType::execute(l(t));
!m'lOz }
/*`u(d2g Kt;h'? template < typename T1, typename T2 >
L@t<%fy@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:JxShF:M {
+P6q
wh\v return FuncType::execute(l(t1, t2));
/b@8#px }
AnP7KSN[\ } ;
e%U0^! 8 2u *o/L+ j0Kj> 同样还可以申明一个binary_op
$cSrT)u: Zh6bUxr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+I;b,p class binary_op : public Rettype
*y='0)[BD {
>ys>Q) Left l;
!G90oW Right r;
tTLD6# public :
F(Pe@ #)A binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S}cpYjnH8 =^|^"b template < typename T >
|Eu_K` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B=jJ+R {
-sh S?kV return FuncType::execute(l(t), r(t));
0gL]^_+7 }
=%%\b_\L 7*r
Q6rAP template < typename T1, typename T2 >
5x(`z
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(v6tE[4 {
gbsRf&4h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:!Wijdq }
lM86 *g 'l } ;
Sf);j0G,D QM\vruTB %<lfe<;^t 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
x#-uf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b'Pq[ ) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*;"N kCf 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。
;2Db/"`t 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LZch7Xe3 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。。。
+0rMv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!
E`Tt[ 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)
PVP,2Yq! 下面是修改过的unary_op
%jdV8D#Q 1sl^+)z8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]W7(}~m class unary_op
S~d_SU~>` {
T)&J}^j Left l;
\HLI
y 7Bm 18 public :
>^LVj[.1 L]hXAShmb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W{O:j y3F13 Z@% template < typename T >
%;yDiQ !+ struct result_1
] as_7 {
Y:[WwX| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xB_F?d40T5 } ;
}ddwL iwWy]V m7 template < typename T1, typename T2 >
!`q*{Ojx struct result_2
Vo}3E] {
lwYk`' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qIcQPJn!} } ;
i#$9>X 'c<vj
jIg template < typename T1, typename T2 >
Z)EmX= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hYMIe]kJ {
Yr@_X return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@/*{8UBP }
:LBG6J ez=$ ]cln template < typename T >
Yr5A,-s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Av#Z)R {
=Xh^@OR return OpClass::execute(lt(t));
a]'sby }
_
vVw2HH *')BP;|V` } ;
Y,RED5]t vK6YU9W~J wH= 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
9;2PoW8 好啦,现在才真正完美了。
: Q X~bq 现在在picker里面就可以这么添加了:
tW 53&q\= 8T92;.~( template < typename Right >
r/1:!Vu( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
dl;~-'0 {
$fhrGe return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(rO_Vfaa }
Uo v%12 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
I Gv_s+O-* (-*NRY3* )hmU/E@ `bu3S}m7 <GPL8D 十. bind
O-Hu:KuIf 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
_F>1b16:/P 先来分析一下一段例子
BM=`zGh" H
.)}| N
?Jr8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
:J]S+tQ) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
B+S
&vV bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-q' n p0H 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
@Tb
T 我们来写个简单的。
j}XTa[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KK4>8zGR 对于函数对象类的版本:
kRs[H xI3 *I%r
template < typename Func >
/ U1VE|T struct functor_trait
%AW5\ EX {
ms'&.u&< typedef typename Func::result_type result_type;
xal,j* } ;
QwXM<qG* 对于无参数函数的版本:
Oh6_Bci `q* 0^} template < typename Ret >
6GX'&z struct functor_trait < Ret ( * )() >
!e@G[%k {
~ z4T
typedef Ret result_type;
aGVzg$
} ;
#3u3WTk+ 对于单参数函数的版本:
BF8n: }9U HRIf)n&~f template < typename Ret, typename V1 >
F7a &- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_?<Y>B, E {
f^](D'L?D typedef Ret result_type;
g0I<Fan } ;
W>
.O"Ri 对于双参数函数的版本:
d='z^vHK Ht?
u{\p@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"L@qjSs8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$de_> {
1 6;l,@ typedef Ret result_type;
r4t|T^{sl } ;
l2GMVAca 等等。。。
]*j>yj.Y'~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fC
xN! 8(ny^]v| template < typename Func >
8B;`9?CI struct func_return
S#0y\ {
dgd&ymRm
: template < typename T >
Djx9TBZ5 struct result_1
Lv,~M f1| {
PN/2EmwtC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p9R`hgx } ;
Rg)\o(J ;Fcdjy template < typename T1, typename T2 >
9bgKu6-X struct result_2
M_MiY|%V/K {
As@~%0 S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)ZzwD] } ;
9UOx~Ty } ;
Zm%}AzM 9Q=g]int u L6BHh_*E 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z QoMHFL3 _jH1Mcq template < typename Func, typename aPicker >
eC9~
wc class binder_1
h 7kyz {
GEA@AD=^f Func fn;
r&}fn"H! aPicker pk;
T7m rOp public :
5<IUTso5h [rTV)JsTb template < typename T >
R- `{W:S struct result_1
Ec_
G9& {
Y~=5umNSX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\_@u"+,$W } ;
C,]Q/6'> \#tr4g~u template < typename T1, typename T2 >
1|/2%IDUI struct result_2
s`C#=l4 {
wVE"nN# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,~K_rNNZ } ;
8i-?\VZD 6e |
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1{o
CMq/v H=X>o.iVqi template < typename T >
VmBLNM? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}C"#b\A2 {
51x^gX| return fn(pk(t));
iCAd7=o }
C+5^[V template < typename T1, typename T2 >
!}1n?~]` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wO8^|Yf {
W\} VZY return fn(pk(t1, t2));
M*c\=( }
aE,x>I 7 D } ;
5R"b1 D>G&aQ J\;~(:
~ 一目了然不是么?
sE/9~L 最后实现bind
B|, 6m 3. _LK>3Sqd ~zxwg+:QO template < typename Func, typename aPicker >
9Yl8ndP^E picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
icPp8EwH {
ySQ-!fQnP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5e)6ua , }
^m_^ b0YiQjS6> 2个以上参数的bind可以同理实现。
1BMB?I 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。
!ww:O| 0 rX33s 十一. phoenix
"Ap$Jl B Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fey*la Xq xHJ8?bD p for_each(v.begin(), v.end(),
kS+r"e
.TM (
;%u_ ;,(( do_
]<kupaRQ [
h
`\$sT!Z cout << _1 << " , "
O3kg ]
K`QOU-M@} .while_( -- _1),
0]T.Lh$3 cout << var( " \n " )
k0|`y U )
F qeV3N );
'tb(J3ZP YDQ:eebg( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4$
Dt8!p0 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
CmEpir{}( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~+O `9& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gjj 93 .dx
4,|6 hv+|s( template < typename Cond, typename Actor >
Go>wo/Sb class do_while
f64(a\Rw!^ {
G2.|fp_}pG Cond cd;
.sM<6; Actor act;
GX4QaT% public :
60!1D>, template < typename T >
'lJEHz\ struct result_1
t3PtKgP-6 {
~C&*.ZR typedef int result_type;
z{S:X:X } ;
9\HR60V Ju!(gh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F{<5aLaYti 0n
Y6A~ template < typename T >
TZ[Zm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HcRa`Sfc]/ {
UuU/c-. do
6{q;1-8j+j {
7kKuZW@K- act(t);
57wFf-P }
XZ`:wmc| while (cd(t));
E<tK4?i" return 0 ;
07V8;A<, }
E<>*(x/\e } ;
"#yJHsu] 7BR8/4gcPu rcV-_+KE(B 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
='Q{R*u 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。
e ^Ds 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。
(hIF]>,kl 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。
FmEc`N9\v 下面就是产生这个functor的类:
q2hFOm 7p.>\YtoR} O*[{z)M. template < typename Actor >
#2RiLht class do_while_actor
`lO(s%HC {
:4:N f Actor act;
)KE[!ofD public :
G?AG:%H % do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]PWDE" !d,8kG template < typename Cond >
8S]". picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&$'z } ;
('O}&F1 *4S-z&,.c 0V$k7H$Z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
RBwO+J53y 最后,是那个do_
PRkSQ4 VA] e YAVy9$N- class do_while_invoker
Bj Wr5SJ {
.pPm~2]z public :
26 I template < typename Actor >
U!(@q!>G do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*T`-|H*6@ {
Z(u5$<up return do_while_actor < Actor > (act);
q5x[~]? }
` x8J } do_;
,`D~py, Ub1hHA*) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#:jb*d? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
b[9&l|y^ 最后来说说怎么处理break和continue
U>Ld~cw 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。
d^03"t0O] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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