一. 什么是Lambda
P9)E1]Dc$ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P,x'1`k~ 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,
Zr0bVe+h @hlT7C)xK UN
<s1 =rA "|= class filler
G6C#M-S {
E|t.
3 public :
ze<Lc/ ;X~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
K85;7R5 } ;
ccc*"_45# (5s$vcK ieN}Ajl2 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:
8IY n9<L Q`"gKBN1 QkXnXu 9Ij=~p]p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%T hY6y( ]xlV;m 4!pMZ<$3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}Km+5'G'U cnQ;6LtFTz c/Fy1Lv\ l,n0=Ew 二. 战前分析
jP?YV 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。
T5; zgr 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
)~{T QxRT%;'Zh] \Kp!G1?_AY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lWr{v\L' /* --------------------------------------------- */
$TON`+lB vector < int *> vp( 10 );
[Bn C_^[W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
UQ;ymTqdc /* --------------------------------------------- */
,m| :U sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
zo,`Vibx< /* --------------------------------------------- */
WoVPp*zlX int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M ABrf`<b /* --------------------------------------------- */
eI8rnp(Ia for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DQ'=$z /* --------------------------------------------- */
'->%b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_g|zDi^ WaY_{)x yrp5\k*{y hk
=nXv2M 看了之后,我们可以思考一些问题:
F)ak5 1._1, _2是什么?
_MF:?p,l 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。
J<g$hk 2._1 = 1是在做什么?
&cDLSnR 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。
`mar-r_m 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。
pFfd6P ftS^|%p ]JQ7x[ 三. 动工
{BkTJQ) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$#3O:aW td*1 oy8L{8? Y>Oh]? template < typename T >
bC_qoI< class assignment
,$"*X-1 {
!t. T value;
/.54r/FN') public :
ZY_aE assignment( const T & v) : value(v) {}
F E`4%X template < typename T2 >
v2OK/W,0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
V}?*kx~T2C } ;
+m|S7yr' ^|u7+b'|t 8|Wu8z-- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d']CBoK 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<>=A6 }e/#dMEi v5 |XyN" F#0y0| class holder
m2%OX"# e {
B|\pzWD% public :
1r!o,0!d-' template < typename T >
M]FA
y "E assignment < T > operator = ( const T & t) const
6Z09)}tZb {
:%_*C09 return assignment < T > (t);
(u/-ud1p }
<ttrd%VW } ;
'CF?pxNQ l $<;!F=%8 YkOl@l$D 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:
]H ze Sz!mn
static holder _1;
S&yKi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.b.pyVk `^:>sU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r#8t@W 而不用手动写一个函数对象。
1 u[a713O 1L~y!il %pikt7,Z~ (8JL/S;Z$ 四. 问题分析
Lek!5Ug 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。
7D5[
L 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。
2O|jVGap5x 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f*Z8C9) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
OTgctw1s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UY(pKe> 8C,}nh 五. 问题1:一致性
y7f,]<%e_ 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?|
c(@(j8@S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_wp>AJ r @ Sq
=q=S struct holder
prIPPeMdz {
a ~ //
!?AgAsSmc template < typename T >
U?@ s`. T & operator ()( const T & r) const
FfeX;pi {
D8OW|wVE return (T & )r;
71S~*"O0f }
<0EVq8h } ;
*5e"suS2 ~__r-z 这样的话assignment也必须相应改动:
cDkq@H: <\44%M"iC- template < typename Left, typename Right >
V(lxkEu/Fj class assignment
3^jkd)xw {
[9<c;&$LU Left l;
J Wh5gOXd Right r;
+#;t.&\80N public :
Z=[qaJ{] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r$8(Q' template < typename T2 >
V4["+Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n]3Lqe; } ;
g-C)y
06 f9%M:cl 同时,holder的operator=也需要改动:
!t;B.[U * #<$pl]>}t template < typename T >
+.czj,Sq assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/8cfdP Ba {
GbXa=*
<-< return assignment < holder, T > ( * this , t);
l:@`.'-= }
0:1[F!]'b S17iYjy#8T 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。
E;o
"^[we 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
K/flg|uZ/V -XJXl}M. return l(rhs) = r;
a<E\9DL 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。
GLBzlZ? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{uCXF~v Eo)
#t{{ template < typename Tp >
> w-fsL class constant_t
GJr1[ {
JEL.*[/ const Tp t;
6_=t~9sY public :
%&iY5A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
["u:_2!4P template < typename T >
j}`XF?2D const Tp & operator ()( const T & r) const
<rKfL`8p {
+|w%}/N return t;
m=4hi(g }
WC7ltw2 } ;
ML!>tCT 6)]zt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t/vw%|AS 下面就可以修改holder的operator=了
%ij,xN sZDxTP+ template < typename T >
VF bso3q<j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2(i@\dZCb< {
h,fC-+H5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(teK0s;t5k }
mS9ITe
M Z,"f2UJ 同时也要修改assignment的operator()
i)1013b -V F*h.' template < typename T2 >
W#bOx0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N51e.; 现在代码看起来就很一致了。
xf7_|l nB9(y4 六. 问题2:链式操作
WJ&a9]&C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AxAbU7m 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。
%E"dha JY 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。
y5/LH~&Ov 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。
Hp(wR'(g& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
">M:6\B bH Nf> template < typename T >
5OM*NT t struct result_1
'89nyx&W {
V |hr 9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-Q MO*PY } ;
GlOSCJZ KBg5_+l 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:
QFg{.F?3q> ~7$jW[i template < typename T >
4>NmJrh struct ref
oXgi#(y {
([ODmZHv typedef T & reference;
h|{DIG3 } ;
CeINODcT template < typename T >
o:c:hSV struct ref < T &>
MC~<jJ, {
\"|7o8 typedef T & reference;
vUR@P
- } ;
wv.HPmq TMG|"| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8D&yFal (7A- cC template < typename T >
d",VOhW7)S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
DEQ7u`6 {
*%n(t+'q return l(t) = r(t);
/4YxB, }
H{,qw%.|KA 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
^US ol/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>* h3u7t fA"9eUu 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
^u+#x2$Mg _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pC/13|I _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
mO0}Go8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.YlhK=d4 最后的布局是:
_W Add
oqa8v6yG' / \
0]Qk *u< Divide 5
y7T<Auue` / \
V|vXxWm/ _1 3
'j$n;3 似乎一切都解决了?不。
V)Ze>Pp 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。
)W^$7Em 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
^D?{[LBc OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
62 9g_P) (b"kN( template < typename Right >
=3EE-%eF! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?#lHQT Right & rt) const
xs^wRE_ {
<"@5. f1"Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G<>h>c1>z }
I#:Dk?"O2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S#b)RpY XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
sf Zb$T
J 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。
>^GAfvW 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。
"V<WC" 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。
NArr2o2 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?
W.^R/s8O%5 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:
eL1)_M;{ w^^8*b< template < class Action >
srryVqgS class picker : public Action
:U,-v {
$ qTv2)W1{ public :
jP\5bg-} picker( const Action & act) : Action(act) {}
hg-M>|s7 // all the operator overloaded
OU[ FiW-E } ;
|&_(I
tPChVnB 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。
P-\65]`C 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@}ioK=A b!T-{Ns6 template < typename Right >
I.- I4F)D picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
S{nBQB< {
Qov*xRO6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;{1 ws }
%(B6eiA ;umbld0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4ah5}9{g 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。
vRLWs`1j 5s:g(gy3BR template < typename T > struct picker_maker
-Yg?@yt {
=kb/4eRg typedef picker < constant_t < T > > result;
]<k+a-Tt } ;
h*V~.H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4U*CfdZZ {
) ):w`^6 typedef picker < T > result;
({mlA`d] } ;
NY/-9W5T4 NBD1k; 下面总的结构就有了:
p7Z/%~0v: 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。
5zPn-1uW 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。
Q6r7UM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>/'/^h 至此链式操作完美实现。
]3d5kf iCy$
rC ~H:.&'E 七. 问题3
W)Mc$`nX 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?ajVf./Ja \{54mM~ template < typename T1, typename T2 >
u@T,8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EMf"rGXu( {
w01u~"E return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(^$SMuC }
@@& ?,3 {-51rAyi 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:
$AHdjQ[;6- }CvhLjo template < typename T1, typename T2 >
~:N 1[ struct result_2
$s,(-C {
m}]\ ^$d typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~b})=7 n. } ;
ztC>*SX \R,8xID_t 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?
)PvB^n 这个差事就留给了holder自己。
_ .xicov ,f$ftn\~j/ r[P+F template < int Order >
}LryRcrD-n class holder;
vP^V3 template <>
R(IYb%L class holder < 1 >
[s F/sa3 {
Hd{@e6S public :
*z__$!LR template < typename T >
O5ZR{f& struct result_1
q{pa _ {
ldr~=<hsZ typedef T & result;
G"U^]$(+K } ;
W_[ tdqey template < typename T1, typename T2 >
qcoTt~\ struct result_2
;rC< C {
$spk.j typedef T1 & result;
Wux[h8G
} ;
uE'Kk8 template < typename T >
C /w]B[H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*#j_nNM4 {
-EG=}uT['b return (T & )r;
:_kZkWD5 }
bdHHOpXM template < typename T1, typename T2 >
Q@/Z~xw"'I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8>[o.xV {
>n jX=r. return (T1 & )r1;
y>] Yq- }
BO'7c1FU } ;
2{4f>,][ 3zzl|+# 6 template <>
U3|9a8^H class holder < 2 >
t>eeOWk3 {
Tb!jIe public :
Rg 5kFeS template < typename T >
#pk struct result_1
@k\npFKQm {
U&gI_z[ typedef T & result;
)F4BVPI } ;
Y,{pG]B$w template < typename T1, typename T2 >
[p_<`gU? struct result_2
GxA[N {
QFIYnxY9 typedef T2 & result;
6b\JD.r*{ } ;
4oN*J +"=+ template < typename T >
RAFdo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
c1Hp {
2!GyQ@&[W return (T & )r;
R,m|+[sl }
]p8<Vluv template < typename T1, typename T2 >
41I2t(H @z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$8>II0C. {
wS+j^
;" return (T2 & )r2;
0}WDB_L }
7|(o=+Bt } ;
fzzk#jU 13f'zx(AO Uac.8wQh 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?4#wVzuzA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\12y,fOJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v>sjS3 =*KY)X return l(i, j) = r(i, j);
&p5^Cjy L 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w6|l ~.$= Jn"ya^~ return ( int & )i;
^IO\J{U{"x return ( int & )j;
EC7)M}H 最后执行i = j;
kn}bb*eZ 可见,参数被正确的选择了。
f s2}a \ `| 6`Diz_( QUWx\hqE {gI% - 八. 中期总结
$j/#IzD1D 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
jz,Gj}3; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Pp`[E/
qj4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CB`GiH/j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:]9CdkaU r;GAQH}j_ #&ayWef pV/5w<_x? `IJTO_ 6yd?xeD 九. 简化
cRP!O|I`] 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
ow*^z78M{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Qb' Q4@. 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
+.McC$!s
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0Z
jE(3i +-*/&|^等
H6<3'P 2. 返回引用。
15R:m:T =,各种复合赋值等
[FeN(8hGS 3. 返回固定类型。
*|6*jU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x$.0:jP/s 4. 原样返回。
oW3Uyj operator,
IgPU^?sp 5. 返回解引用的类型。
B]:?4Ov operator*(单目)
7E;`1lh7 6. 返回地址。
vGchKN~_ operator&(单目)
l f_q6y 7. 下表访问返回类型。
C;oO=R3r operator[]
e(vnnv?R{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yZ,S$tSR operator<<和operator>>
{VKP&{~O ksF4m_E>YB 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。
rAS2qt 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>w#&fd %FLe@.Ep{D template < typename Left >
()zn8_z struct value_return
duoM>B>8] {
!r4B1fX template < typename T >
=4K:l}} struct result_1
kg^5D3!2{Q {
]P)2Q!X typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
QG5)mIJ } ;
JY$+<`XM 8$38>cGY^ template < typename T1, typename T2 >
L[MAc](me- struct result_2
1aoKf F( {
x/IAc6H~_8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
C^*}*hYk$ } ;
c!] yT0v&s } ;
g|5cO3m0' /`g~lww2O }UqL2KXi4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2C#b-Y1~N Su*Pd; 下面我们来剥离functor中的operator()
G4G<Ow)` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L6J.^tpO tLM/STb6 return l(t) op r(t)
ET\rd5Po return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jV(b?r)eT{ return op l(t)
D{M&>. return op l(t1, t2)
(VBO1 f return l(t) op
a#m T@l\ return l(t1, t2) op
'-_tF3x return l(t)[r(t)]
DiSU\?N2' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|j}%"wOh pPJE.[)V/ 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:
nk2H^RM^ 单目: return f(l(t), r(t));
q5~"8]Dls return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@Op7OFY% 双目: return f(l(t));
QPKY9.Rvv return f(l(t1, t2));
*OHaqe(* 下面就是f的实现,以operator/为例
u>[hLXuB '[Bok=$B) struct meta_divide
h&x;#.SYK {
VF g"AJf template < typename T1, typename T2 >
3<}r+, j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|] ]Rp {
6{H@VF<QY! return t1 / t2;
MsP`w3b }
S&MF; E6 } ;
?F9c6 $| Z=^~]Mfa 这个工作可以让宏来做:
EgTj
b;"Z`/h #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wa$Q8/ template < typename T1, typename T2 > \
Sb?HRoe_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'y|p)r" 以后可以直接用
!XT2'6nu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XT{ukEvDR 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
bkIQ?cl<at (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。。。)
N9=?IFEe] PF0AU T nI,-ftMD-| 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
XF`?5G~~# >!%+) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~!"z`& class unary_op : public Rettype
Wn5xX5H C {
s \q
m Left l;
Og2G0sWRf public :
}nMp.7b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j9*5Kj ~[:C l template < typename T >
"T~A*a^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0t -=*7w% {
#*
Iyvx return FuncType::execute(l(t));
)J1xO^tE }
0>U7]wZKc ShJBOaE; - template < typename T1, typename T2 >
J@o$V- KK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A<[BR*n {
5XinZ~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
>44,Dp] }
8WLBq-]G } ;
3W55m@w a+P^?N M`,`2I A 同样还可以申明一个binary_op
Pk)H(, Kk 6i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uex([;y class binary_op : public Rettype
.CEl{fofj {
k.W1bF9n6 Left l;
II{"6YI> Right r;
C |P(,Xp public :
\' >d.'d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7-4S'rq+ *iXaQu T template < typename T >
DUvF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SAokW, {
SH;:bLk_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
V~S(cO[vj }
D9higsN Z6_fI template < typename T1, typename T2 >
9lc{{)m2) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gr!@ih^ {
%VwkYAgA return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6:AZZF1 }
{hBnEj^@ } ;
<4jqF 4
W W|V9:A Io]KlR@!T 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
qw}.
QwPT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!]=S A & DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ONm-zRx| 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
6U%F
mE @ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>JT^[i8[ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
QI6=[
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%)P)Xb 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
;!pJ%p0Sc 下面是修改过的unary_op
uX~YDy l#rr--]; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Fqg*H1I[ class unary_op
(?#"S67 {
N.q0D5 : Left l;
k1Sr7| {1[f9uPS public :
ant#bDb/ d% Nx/DS) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i} ?\K>BWq lcEUK template < typename T >
7 MG<!U struct result_1
FUs57
V {
PQ(/1v typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t^8|t(Lq } ;
"hLmwz|a ~otV'= /my template < typename T1, typename T2 >
`2@f=$B struct result_2
Nuc2CB)J {
UOkVU*{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+p0Y*. } ;
W>J1JaO osI0m7ws: template < typename T1, typename T2 >
QHw{@* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bipA{VU {
x(y=.4Yf+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TZw['o }
lCJ/@) A4f;ftB template < typename T >
gv/yfiA? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s+&iH {
vze|*dKS return OpClass::execute(lt(t));
qWb 8" }
{|R +|ow YbP}d&L } ;
8o[+>W hpzDQ6-Y 2 D!$x+| 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Vl0Y'@{ 好啦,现在才真正完美了。
e)A{
{wD/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
s5u Ct386j>< template < typename Right >
884 -\M"h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ms/Q- {
2GJp`2(%dA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
AqjEz+TVt }
s
Vg89I& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
vz`r
!xj) @S?D}myD G[\3)@I GFgh{'| q.v_?X<_ 十. bind
?tf<AZ=+^L 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
q]OgT4ly 先来分析一下一段例子
8t1,_,2' iS}~e{TP/ f^ 6da6Z int foo( int x, int y) { return x - y;}
);L +)UV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!l~3K(&4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
i2n66d 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
`bcCj~j 我们来写个简单的。
c$~J7e6$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A:,R.P>`C 对于函数对象类的版本:
*sq+ Vc( UszR. Z template < typename Func >
XMm(D!6 struct functor_trait
vL~j6'
{
){xMMQ5 typedef typename Func::result_type result_type;
H263<^ } ;
o&Sv2"2 对于无参数函数的版本:
`&>CK`%Xu [:cZDVaA| template < typename Ret >
DWcEl: struct functor_trait < Ret ( * )() >
Gkz~xQy1T {
x<h-F typedef Ret result_type;
O%rt7qV"g2 } ;
Tg/rV5@ka 对于单参数函数的版本:
E?F?)!% T``~YoIdz template < typename Ret, typename V1 >
a~O](/+p; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E]%&)3O[ {
fg~9{1B typedef Ret result_type;
`zMR?F` } ;
3k5F$wf 对于双参数函数的版本:
$/;<~Pzi @4%x7%+[c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G,A;`:/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
LJmRa {
IC@-`S#F typedef Ret result_type;
+@#k<.yqn } ;
Mgc|># = 等等。。。
:y(HOUB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i T&Y9 c9axzg
UA template < typename Func >
n]J;BW&Av struct func_return
7wwlZ;w {
!-Md+I_ template < typename T >
n<66 7
< struct result_1
cO/.(KBF {
R*z:+p}oHy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zqAp7: } ;
G~`nLC^Y 1J O@G3, template < typename T1, typename T2 >
4-{f$Z@ struct result_2
\_PD@A9 {
&g\?znF]H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iV8O<en&i } ;
<[<]+r&* } ;
\z)` pno +*P;Vb6 D yB,{:kq7D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:gacP? /2AeJH\- template < typename Func, typename aPicker >
Q>[GD(8k class binder_1
TrmU {
_0=$ 2Y^ Func fn;
L4H5#?' aPicker pk;
8cv [|`< public :
a0[Mx 4 %!QY:[ template < typename T >
hNGD`"U struct result_1
;mLbgiqQ J {
+5IC-=ZB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y"Y+U`Qt } ;
Pg/$N5-> zoI0oA template < typename T1, typename T2 >
9Z;"9$+M struct result_2
M8iI e:{ c {
Aq"<#: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\,G7nT } ;
#Yr/GNN 29GcNiE`T binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k4Ub+F H`X>
template < typename T >
iH[ .u{h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#ZvDf5A {
T*8rR" return fn(pk(t));
Uv"O'Z }
[^GXHE= template < typename T1, typename T2 >
TBp$S=_** typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rytaC( {
Af{K#R8! return fn(pk(t1, t2));
!$|h[ct }
o
9] 2 } ;
&[iunJv:eq 8ECBi( 8WvQ[cd 一目了然不是么?
v05B7^1@_ 最后实现bind
#Mmr{4m v$i[dZSN[ "I`g(q#Uo template < typename Func, typename aPicker >
wUBug picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HtbN7V/ {
<764|q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
yM-3nwk }
Oe:_B/l f))'8 2个以上参数的bind可以同理实现。
C.}Vm};M 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。
}|!9aojr _ZU.;0 十一. phoenix
#+]-}v3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9#A&Qvyywg 4x%R4tk for_each(v.begin(), v.end(),
|37y =" (
>[|Y$$ do_
?g\SF}2 [
7o5~J)qIC cout << _1 << " , "
JK@"
& ]
<.qhW^>X
.while_( -- _1),
#3m7`}c cout << var( " \n " )
't:s6 )
-32?]LN}
);
dN)!B!*aI .8K ~ h 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:
~\~K,v 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
mrvPzoF,] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
V)g{ Ew]: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Kgw_c:/' K!a4>Du{ xp<p(y8e1d template < typename Cond, typename Actor >
DeTD.)pS class do_while
y~AF|Dk= {
'E#;`}&Ah Cond cd;
wX!>&Gc. Actor act;
V0!.>sX9
public :
A(<"oAe| template < typename T >
]fgYO+ struct result_1
Hg}@2n)/ {
AECaX4h+_ typedef int result_type;
d/4k F } ;
lp=8RbQYC (#"iZv, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
31@m36? X uY~xHV_- template < typename T >
v%%;Cp73 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XdR^,;pWE {
[C TR8 do
OY>0qj {
9q=\_[\[ act(t);
UPI'O % }
D^%DYp while (cd(t));
P)$q return 0 ;
!e"TWO*X }
QTNE.n<? } ;
O%n =n3 cA8"Ft{P) HLnizE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(2vf
<x 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
lx!9KQAM* 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
c[xH:$G?Y 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。
Ao/KB_4f*Q 下面就是产生这个functor的类:
yj+HU5L4 (GNY::3 R#QcQx template < typename Actor >
WO=,NQOw class do_while_actor
i[wEH1jR {
;.g <u Actor act;
p*^[
~} N public :
F;&a=R!. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%!;6h^@ x$'0}vnT template < typename Cond >
tbP
;iK' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[qEd`8V( } ;
h5.>};"@' %+y92'GqG/ N))G/m3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
HSR^R 最后,是那个do_
cI Byv I- l$s8O0-'T F/qx2E$*wo class do_while_invoker
z'FJx2 {
ys3&$G public :
Wr%E}mX- template < typename Actor >
iq!u}# x_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
07?| "c. {
]5=C3Y return do_while_actor < Actor > (act);
#el i_Cxe }
-brn&1oJ } do_;
F9SkEf]99 mJ3|UClPS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<CJ`A5N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,X2CV INb} 最后来说说怎么处理break和continue
?_+h+{/@B 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。
3]iBX`Ni 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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