一. 什么是Lambda
@6M>x=n5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N6Dv1_c, 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
}{}?mQ wbB\~*Z) e=+q*]> :w]NN\ class filler
%Z8wUG {
T|p%4hH public :
1{Ik.O) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
l{QlJ>%~{; } ;
BCO (,k m2HO .ljc $F1Am% 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+7{8T{ Yyw9IYB; @"B{k%+ Wr@q+Whq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zSjZTA/Z {113B) .l,]yWwfK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=QIu3%& *x_e] /} ?69E_E ^B8[B&K 二. 战前分析
v%kl*K`* 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
r?9".H 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
3e>U(ES .e4upTGU +i[@+`
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,Iru_=Wk~ /* --------------------------------------------- */
~Rx`:kQ vector < int *> vp( 10 );
"EVf1iQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'!`| H 3 /* --------------------------------------------- */
9rIv-&7'm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
- _~\d+>w /* --------------------------------------------- */
/i
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
kkJ8xyO /* --------------------------------------------- */
zDBm^ s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nchpD@'t /* --------------------------------------------- */
wb%4f6i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ce~Pms] ZENblh8fs +Ht(_+To1 T+PERz( 看了之后,我们可以思考一些问题:
~>Y^?l 1._1, _2是什么?
Y5y7ONcn 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
;X:Bh8tEV 2._1 = 1是在做什么?
qeC^e}h 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
oN)I3wO$ 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。
RRro.r, G5lBCm ,."wxP2u 三. 动工
!^EA}N.u 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N'PK4: ~Lq`a@]A % .wx]:o )LNKJe+ template < typename T >
MShcZtN class assignment
!=HxL-`j {
|[p]])
o T value;
B`w8d[cL7 public :
a|DCpU} assignment( const T & v) : value(v) {}
t*fH&8( template < typename T2 >
)NTpb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XjmAM/H4 } ;
Nrq/Pkmy %TO& VF +g+~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
q^uCZnkb= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
NZlCn:" a
p( PI?]X Ba t@ >;#rK@*& class holder
Y5P9z{X= {
O_ vH w^ public :
WqS$C;]% template < typename T >
p<&>1}j= assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y/LS(b* {
"Bz#5kqnl return assignment < T > (t);
VA`VDUG, }
PP/#Z~.M } ;
hu7oJ H 8Q0/kG +: Nz_l 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+U>Y.YP 9{rE7OX*A static holder _1;
Iu(]i?Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ZXf&pqmG lv~ga2>z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tv2k&\1 而不用手动写一个函数对象。
C+_UIx]A ?0-3J )kW )TBm?VMe =`2jnvx 四. 问题分析
+Y2D @K?) 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
\?|^w. 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
0g
Hd{H= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Zqv 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yTNHM_P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B,` `2\B N7GZ'-t^Er 五. 问题1:一致性
\^!<Y\\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
3Vk\iJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-~*kAh &i6JBZ#~, struct holder
A<(Fn_&W {
mR|']^!SE //
7W+{U02O template < typename T >
>wR)p\UEb T & operator ()( const T & r) const
uz:r'+v {
x7i,jMR return (T & )r;
|h&okR+_, }
JUJrtKS } ;
32pPeYxB!- bx Wzm| 这样的话assignment也必须相应改动:
K.Cx 9 1\AcceJ|(w template < typename Left, typename Right >
_`Y%Y6O1/ class assignment
rT[b ^l} {
=B`=f,,#3 Left l;
.Q{VY]B^ Right r;
uLfk>&hc public :
F3 g$b,RMH assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i?V:+0#q\] template < typename T2 >
7f*b5$+r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|o^mg9 } ;
:OqEkh"$# #miG"2ea.. 同时,holder的operator=也需要改动:
<p?oFD_e4 ^* CKx template < typename T >
p
S| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Xi~I<& {
w}M)]kY return assignment < holder, T > ( * this , t);
k9&W0$I# }
Gs4t6+Al e:.D^GFi
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
WopA7J, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q91mCP~$ 9)n3f^,Oj* return l(rhs) = r;
QVmJ_WT 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。
!,sQB_09C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'oM=ZU8wo Wd7qpWItjQ template < typename Tp >
m!(dk] class constant_t
	HV {
]6MXG% const Tp t;
DZ:$p. public :
=(bTS n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
1M?Sl?+j template < typename T >
gQeoCBCE const Tp & operator ()( const T & r) const
dV^ck+ {
j*~z.Q | return t;
oHF,k }
4F!%mMq } ;
l=a<=i hn$jI5*` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YWDd[\4 下面就可以修改holder的operator=了
II\}84U2
. ?9T,sX: template < typename T >
:#UA!|nV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
M?DXCsZ,)s {
$_|jI
^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
BDX>J3h }
UI wTf2B a!&m\+? 同时也要修改assignment的operator()
|T*t3} dd@
D
s template < typename T2 >
COxJ,v( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6rlM\k@! 现在代码看起来就很一致了。
b86c[2 ;Wn0-`_1, 六. 问题2:链式操作
y+7A?"s) 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"rrE_ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
iE]^6i 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
@y|JIBBRc 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
:Yi 4Ia 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"msPH<D ir_X65l/2 template < typename T >
T+:GYab/ struct result_1
Lp+?5DjLT {
dAaxbP| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
yQFZRDV~ } ;
461p 4) JK'tdvs~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
[h.i,%Ua"P Zj)A%WTD, template < typename T >
kcP&'' struct ref
.|y{1?f_ {
#BIY[{! typedef T & reference;
NRs%q}lX } ;
OjK+`D_C template < typename T >
Tq%## struct ref < T &>
y p pZ@ {
vtq47i typedef T & reference;
QQ99sy } ;
vs*@)'n0 } j$k/oQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
C1-Jj_XQ. wy""02j template < typename T >
't475?bY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:|=Xh"l" {
CSr2\ogT return l(t) = r(t);
y*lAmO }
1+ V<-I@{ 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。
Oz=!EG|N 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
I$f'BAw .Txwp?}; 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
"g1Fg.o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@nM+*0
$d _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>NA{* *$0 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Gx(%AB~9$ 最后的布局是:
ahw0}S Add
iv6bXV'N / \
t k+t3+ Divide 5
.b<wNUzP / \
lR^W*w4y _1 3
^ E3 HY@j 似乎一切都解决了?不。
QhPpo#^ 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。
:Lq=)'d;6 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。
NOtwgZ- 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:
Y_nlIcu (=tu~ ^ template < typename Right >
8qs8QK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rU7t~DKS Right & rt) const
9|>5;Ej {
B(pHo&ox
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U> {CG+X }
I!~3xZ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
QaAMiCZFR 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。
XK
yW 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。
(FOJHjtkM 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。
inyS 4tb 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。
z_:r&UP`" 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?
s1zkkLw`* 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:
:LD+B1$y X Qj+]-m template < class Action >
wKy4Ic+RV class picker : public Action
H&0S {
D 6F/9| public :
,>I_2mc picker( const Action & act) : Action(act) {}
_;k))K^ // all the operator overloaded
Le,+jm } ;
/gE9 W w1t0X{ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!)uXCg9U 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
D o!]t7Y$ pEiq;2{~Yn template < typename Right >
+fq;o8q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`,6^eLU {
)h;zH,DA[3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&0J/V>k }
}-paGM@'Nd fq0[7Yb Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
13I~
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。
lziC.Dpa `aaT
#r template < typename T > struct picker_maker
.%mjE' {
su Z` typedef picker < constant_t < T > > result;
/S%!{;: } ;
H=5#cPI#(^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v0|"[qGb {
"z|%V/2b3 typedef picker < T > result;
b/eo]Id ] } ;
avH3{V t($z+C< 下面总的结构就有了:
Q37zBC0 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。
`O}bPwa{> 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。
'8fh(` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'a enhj 至此链式操作完美实现。
hFt ~7R 2pAshw1G "4i_} 七. 问题3
(OHd} YQ 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。
n`7n5M* &/lmg!6 template < typename T1, typename T2 >
/M~rmIks ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p2o66t {
D{s4Bo- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3S1`av(tD }
OGU#%5"< lV2MRxI 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:
|b)N;t O;<YLS^|6 template < typename T1, typename T2 >
,5Tw5<S struct result_2
P+;@?ofB {
=v/x&,Uj@6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+PkN~m` } ;
69/qH_Y aV?r %'~Z 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?
n!y}p q6 这个差事就留给了holder自己。
9i#K{CkC| .ZOyZnr
Z \)9R1zp/x template < int Order >
&SK=ZOKg^ class holder;
CI,xp
template <>
(ZuV5|N class holder < 1 >
`G.:G/b%H {
-q/FxESp public :
_yVF+\kQ template < typename T >
w'Q2Czso struct result_1
sR*JU% {
{1`n^j(> typedef T & result;
vW4N[ .+ } ;
\Rvsy;7 template < typename T1, typename T2 >
f*~z| struct result_2
L\UM12 {
<x2 F5$@ typedef T1 & result;
5Ai$1'*p } ;
J'y*>dW template < typename T >
@;@Wt`(2a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
esQRg~aCGy {
tc<t%]c return (T & )r;
\78kShx }
T?E[LzZg template < typename T1, typename T2 >
y7#4Mcc`~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dbLxm!;( {
I UxsvW+ return (T1 & )r1;
b(H)8#C }
q! U'DDEP } ;
7?JcB?G4 }D eW2Jp template <>
*d/]-JN,K class holder < 2 >
Yhd|1,m9f {
8RR6f98FF public :
;]^JUmxU[d template < typename T >
yLlAK,5P0o struct result_1
+,$"%C {
mg^\"GC*8 typedef T & result;
#`H^8/!e } ;
vmXY}Ul template < typename T1, typename T2 >
:j2_Jn4UP struct result_2
kpN'H_ . {
>zDnJb&"& typedef T2 & result;
tY=n("=2 } ;
SbW6O_ template < typename T >
ba typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O(E-ox~q {
&Wup
7 return (T & )r;
ZVek`Cc2 }
dO[w3\~ template < typename T1, typename T2 >
lC i_G3C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oFRb+H(E {
2tqO%8`_ return (T2 & )r2;
4x:Odt5 }
=`]yq;(C7j } ;
LvNk:99:< VgNt [2,u:0 " 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> >。
jP";ll|c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XDJQO /qN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qlg~W/ ynN[N(m# return l(i, j) = r(i, j);
G{ $Zg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%R{clbbbn -h8!O+7 . return ( int & )i;
^$y_~z3o#7 return ( int & )j;
BE}qwP^ 最后执行i = j;
lA<IcW 可见,参数被正确的选择了。
W$Bx?}x($ z
{J1pH_X a;Y9wn $*H>n!& LHWh-h(s 八. 中期总结
A4?_0:< 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&~Q ?k 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JPk3T.qp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C6eo n4Ut 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LV 94i !m1pL0 T`=N^Ca1!` L$x/T3@ `#X{. ";e0-t6: 九. 简化
$sO}l 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。
XI,F^K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+*
)Qi) 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:
8L 9;VY^Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}h>e=< +-*/&|^等
$hO8
S = 2. 返回引用。
f|FQd3o) =,各种复合赋值等
/7h%sCX 3. 返回固定类型。
|P2GL3NR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^ :Q |,oy 4. 原样返回。
'
n~N*DH operator,
=k`(!r2"# 5. 返回解引用的类型。
6SsZK)X operator*(单目)
t Q_}o[ 6. 返回地址。
W.n@ operator&(单目)
R< xxwjt 7. 下表访问返回类型。
^LT9t2 operator[]
+.HQ+`8z] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'eqvK|Uj: operator<<和operator>>
jt2m-*aP mcDW&jwQ 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。
hv
.Mf.m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$YaL3n 4DfTVO"h template < typename Left >
&H5
6mL{ struct value_return
v-[|7Pg}Z {
\{+7`4g template < typename T >
m$hSL4N struct result_1
;Xgy2'3 {
g)&-S3\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uD:O[H-x } ;
r:Cad0xj;^ Q:VD2<2 template < typename T1, typename T2 >
,bmTBZV struct result_2
9LJ/m\bi {
nhXa&Nro typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rmQGzQnun } ;
/yrR
f;}<O } ;
&[\rnJ?D ZVIBmx >o>'@)I?e6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o
ohf)) +bf%]
下面我们来剥离functor中的operator()
|klL KX& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pdnL~sv rzaEVXbz1 return l(t) op r(t)
web&M!- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
bJB:]vs$ return op l(t)
=AcbX_[ return op l(t1, t2)
9f l !CG return l(t) op
{Y'_QW1:2 return l(t1, t2) op
YN>#zr+~ return l(t)[r(t)]
JG}U,{7( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xI:;%5{LN ( v
~/glf 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:
Z^GriL 单目: return f(l(t), r(t));
A7b7IM [ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)cs
y^-qw 双目: return f(l(t));
QTn-n)AE return f(l(t1, t2));
~Nc]`95 下面就是f的实现,以operator/为例
"hlIGJ?_= oHi&Z$#!n struct meta_divide
`(o1& {
c@nl;u)n template < typename T1, typename T2 >
X?7$JV-: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
U;V. +onv {
'pm2C6AC return t1 / t2;
(vj2XiO^+ }
[Q 2t,tQx } ;
Vj?.' ( Qn*c<: 这个工作可以让宏来做:
UN>hJN;c {&h &: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>MP PYVn7 template < typename T1, typename T2 > \
O&w$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$yFur[97C 以后可以直接用
MzG(+B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3&?Tc|F+ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
y:|7.f (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Bxa],inuZ ?4lAL nM0nQ{6 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
SV\x2^Ea0 s`
9zW, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*!s4#|h class unary_op : public Rettype
z~VA#8> {
-O_UpjR; Left l;
[#9ij3vxd public :
C,IN+@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Gg.w-& v"F0$c template < typename T >
^c(PZ,/#JB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g3Xz- {
/p%K[)T( return FuncType::execute(l(t));
I8Zp#'|U }
ToMX7xz6 %*19S.=l template < typename T1, typename T2 >
}zobIfIF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&J~S $ {
%~W}262 return FuncType::execute(l(t1, t2));
?&GMp[ }
hr{%'DAS } ;
-91l"sI y2qESAZ%k} SY$%!!
@R 同样还可以申明一个binary_op
.e"jnP~ U|Jo[4A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6/-!oo class binary_op : public Rettype
zEhy0LLm {
#VO2O0GR Left l;
<m6Xh^Ko; Right r;
~<Lf@yu-{ public :
?\O+#U%W binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<HzAh<_@F bL&]3n9Rwu template < typename T >
)Xh_q3= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9e1 6 g {
AngECkF- return FuncType::execute(l(t), r(t));
-pD&@Wlwak }
`?D_=Gw mhVoz0%1X template < typename T1, typename T2 >
@"/}Al typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KqSa"76R {
P5d@-l%} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:O!G{./(_ }
`-/l$A}
U } ;
(jm.vL&5j ILO+=xU SQ
Fey~ 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
n47=eKd70 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
NF1D8uI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K?;p: 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。
- dOT/%Ux 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L$Leo6<3a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
]8_h9ziz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H3c=B /+ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
w7Pe<vT 下面是修改过的unary_op
x@Y2jM ,|4Ye template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wU ; f class unary_op
Xou#38&p> {
&Bp\kv Left l;
|ber:1 ZKR z=( public :
(k5DbP[ wr$}AX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wrO>#`Z vW{cBy template < typename T >
tT8jC:oVa struct result_1
_$'Mx'IC= {
^kl9U+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x<Zhj3 } ;
9kF#* 5j{@2]i template < typename T1, typename T2 >
avpw+M6+ struct result_2
@1@q6@9Tu {
0`P]fL+& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a`-hLX)~Z } ;
];I| _fXo% 1SFKP$^ template < typename T1, typename T2 >
Ij#a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1 :Yt2] {
!1RV[b.8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
p\{+l;` }
l'W+^ lz)"zV template < typename T >
g&Z7h4!\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y1 P[^ws {
|g7h#F~ return OpClass::execute(lt(t));
i)2))C }
reA8=>b/ `oMeR]~ } ;
/SXz_e }R1`ThTM 2ZO'X9 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
j>o +}p?3I 好啦,现在才真正完美了。
bJ|?5 现在在picker里面就可以这么添加了:
=GQ^uVf1 @1F 'V' template < typename Right >
ys/mv'#> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<c ovApx {
~}5Ml_J$,l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&Bn; Vi }
W"kw>JEt 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
VM]IL%AN vs1Sh?O s3-ktZ@ >fye^Tx l;BX\S 十. bind
Nr"N\yOA/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
-m160k3 先来分析一下一段例子
aE BP9RX}z eh(Q^E;* ,0Zn hS)kq int foo( int x, int y) { return x - y;}
%EGr0R( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^V}R(gDu}s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B/=q_.1F> 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
C|f7L>qe 我们来写个简单的。
"rGOw'!q> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y<`?@(0$ 对于函数对象类的版本:
q.MVF] A'(7VJ template < typename Func >
O4/n!HOb struct functor_trait
&ZE\@Vc {
;x-H$OZX typedef typename Func::result_type result_type;
8A:^K:Q } ;
%%~}Lw 对于无参数函数的版本:
4$aO;Z_ z@~&Kwf\} template < typename Ret >
>C3NtGvy struct functor_trait < Ret ( * )() >
Y_@"v#, {
A$~xG( typedef Ret result_type;
=u8D!AxT } ;
fT3*>^Uv 对于单参数函数的版本:
v'Vt
.m&9& fhV0S>*< template < typename Ret, typename V1 >
z8[H:W#G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<{/;1Dru {
ch>Vv"G> typedef Ret result_type;
+SQjX7]% } ;
20VVOnDY 对于双参数函数的版本:
Lq-33#n/ |:9Ir^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5}eQaW48 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,k~j6Z {
-@L's{J{M typedef Ret result_type;
"]m*816' } ;
v'@b. R, 等等。。。
*sw-eyn( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ns#~}2"d _Dj<Eu_ template < typename Func >
23-t$y] struct func_return
&G/|lv>j {
u<]mv template < typename T >
XocsSs struct result_1
f>r3$WKj {
^IGyuj0]jG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%X9b=%'+ } ;
\V^*44+
<! jJVT_8J template < typename T1, typename T2 >
&$c5~9p\B struct result_2
7':f_] {
+~d1;0l| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|qlS6Aln } ;
8lOI\- } ;
e8WEz
4r_ kT^*>=1 )4ilCS& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k(EMp1[:nN ALd]1a& template < typename Func, typename aPicker >
]jc_=I6) class binder_1
j
u*fyt {
A)hhnb0o Func fn;
a jQqj. aPicker pk;
efjO8J[uk- public :
.Z=Ce! 8geek$FY x template < typename T >
bar0{!Y" struct result_1
5g``30:o {
WRD
A ` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2@ 9pr } ;
W|dpFh` qO-C%p
[5 template < typename T1, typename T2 >
94|yvh.B struct result_2
PK6*}y {
ZBX typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XDk'2ycv } ;
qL|
5-(P AJyq>0p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
r<*O l"J*)P template < typename T >
6F`qi:a+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ja[OcR-tX {
(kIz return fn(pk(t));
pI7Ssvi^ }
y" ^yYO template < typename T1, typename T2 >
Di*]ab typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|gnAqkW0 {
n%/i:Whs return fn(pk(t1, t2));
ImIqD&a-h }
Q,.By& } ;
3;*z3;#} /_V'DJV dv;9QCc' 一目了然不是么?
P:sAqvH6 最后实现bind
+z\\VD I>A^I D_d|=i template < typename Func, typename aPicker >
Q|Pbt(44 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
n]+. {
;XG]Q<S\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.H8mRvd? }
%}C9 &1wpGJqm 2个以上参数的bind可以同理实现。
qZaO&"q 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Xv0F:1 D?e"U_ 十一. phoenix
+W9]ED Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
JO2xT#V `=79i$,,t
for_each(v.begin(), v.end(),
-!cIesK;< (
fk>l{W}e) do_
Dl%?OG< [
9x=3W?K:, cout << _1 << " , "
%[wTz$S" ]
o{V#f_o .while_( -- _1),
bM"fk& cout << var( " \n " )
2MuO*.9D )
d.`&0 );
HsnG4OE \c{R <Hh 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
BCx!0v?9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
`<^*jB@P operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u_.HPA 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]:&n-&@L ^'vIOq-1v B7HQR{t template < typename Cond, typename Actor >
>uTPjR[ class do_while
wcZbmJ: {
H"+wsM^@ Cond cd;
exQ#<x* Actor act;
&]< 3~6n public :
==N` !+ template < typename T >
66Gx.tE struct result_1
(SF1y/g@= {
asr=m{C" typedef int result_type;
R2 lXTW* } ;
|5,<jyp >
\3ah4"o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
V&i2L.{G) .+yW%~0 template < typename T >
j0FW8!!-g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3B{[%#vO {
?,07;>& do
]#zZWg
zv {
;i\C]* act(t);
F$Q04Qw }
RN[]Jt#6 while (cd(t));
<Ct_d
Cc return 0 ;
}c%
pH{HI }
KiAcA]0 } ;
O8lFx_N7Q )iU^&@[S FLZS K:3B] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J &YQ]l 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。
=g~W%}) 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。
+tt9R_S 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。
zAs&%OjG 下面就是产生这个functor的类:
A59gIp*> MzzKJ;wbC6 ^e%}[q[>| template < typename Actor >
A
WHU' class do_while_actor
?x3Jv<G0* {
:.uk$jx Actor act;
J02^i5l public :
Es.nHN^]%K do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gn ?YF` J}TfRrf template < typename Cond >
k_aW picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3b!,D } ;
gnLn7? SEM8`lnu 5HKW"=5Cf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.Evy_o\^ 最后,是那个do_
6~8F!b2 eLfvMPVo JA^v class do_while_invoker
7I}P*%(f {
-M4p\6)Ge public :
``|AgIg template < typename Actor >
6/tI8H3E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
SfB8!V|; {
>xg5z return do_while_actor < Actor > (act);
uzBz}<M= }
?j{C*|yHO } do_;
OBOwz4< T_;]fPajjD 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WeMAe
w/d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3fr ^ T 最后来说说怎么处理break和continue
OgCy4_a[f 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。
" aq'R(/`c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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