一. 什么是Lambda
SU%DW 46 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0ZI(/r 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,
uB.-t^@ ^]c6RE_ tj1JB% `
%?9=h% class filler
4? (W%? {
8;\sU?
public :
2 WBq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
H7g<
p" } ;
!u;>Wyd W i+vsp@d )j&"%[2F 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:
F
# YPOH 'cd N3i( +: Ge_- lE#m]D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T1Ta?b
*~VxC{ 40P) 4w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4FMF|U 6`H.%zM ]$iN#d|ZU d^Di*&X 二. 战前分析
(Xxn\*S 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
n&XGBwgW 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Qvoqx>2p5 g"8 .}1)~r -8Ti*: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NucM+r1P /* --------------------------------------------- */
+|RB0}hFS- vector < int *> vp( 10 );
<G3&z#]#4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uOi&G:= /* --------------------------------------------- */
`S/wJ'c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+5p{5 q(o /* --------------------------------------------- */
/.Jb0h[W1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*,WP,-0 /* --------------------------------------------- */
gUax'^w;V; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)ZR+lX} /* --------------------------------------------- */
%@J1]E; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"5|Lz) = 6L4$vJ M:SO2Czz vA% ^`5 看了之后,我们可以思考一些问题:
&*,:1=p 1._1, _2是什么?
c|~6Ie 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。
e 9$C#D>D 2._1 = 1是在做什么?
}xb=< 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。
d5 j_6X 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。
h#}YKWL m~l
F`? qoU3"8 三. 动工
$&P?l=UG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
RuRt0Sd3 f"5g>[1 +Ezgn/bS& 5F $V`kYT template < typename T >
=P77"Dd class assignment
TYgQJW? {
|$lwkC)O T value;
u:gtOjk2 public :
e]>ori
8 assignment( const T & v) : value(v) {}
h5zVGr template < typename T2 >
t!;/Z6\Pb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y }2F9= } ;
`TKD<&oL -7]Xjb5 )9nElb2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YE+$H%Jl! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
OyG"1F >H|` y@] e(B9liXM ug&[ IL~lc class holder
?(zoTxD {
Vy)hDa[& public :
!sSQQo2Sv template < typename T >
JqU ADm assignment < T > operator = ( const T & t) const
&Vk; VM`5 {
!^fa.I'mM return assignment < T > (t);
alFjc.~} }
c@m5~
} ;
ub?K, D%/8{b: +SXIZ` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
72db[ HRa@ static holder _1;
rp34?/Nz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xycH~ ? Z+:D)L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[Gr*,nVvB 而不用手动写一个函数对象。
kMxazx1 tJI,r_ _O:WG&a6 F1azZ( 四. 问题分析
3ha|0[r9 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
SpTdj^ ]4> 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
bMoAD.} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d}I(`%%) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(zo^Nn9VJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[\ )Ge ffDc6*.Q 五. 问题1:一致性
mXWTm%'[ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
< a rZbM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&x:JD1T} ztM<J+ struct holder
:S
%lv {
-f(/B9} //
9L eNe}9v template < typename T >
#TJk-1XM*q T & operator ()( const T & r) const
\&xl{64 {
J QKdW return (T & )r;
g9h(sLSF }
25{ uz } ;
**_&i!dtL }2>"<) 这样的话assignment也必须相应改动:
qB6dFl\ ( }E<^gAh} template < typename Left, typename Right >
M++0zhS class assignment
tl8O6`<Z {
m 40m<@ Left l;
Y#V8(DTyH Right r;
EYS>0Y public :
D@Da0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`|e!Kq?#Q template < typename T2 >
~.tvrxg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h#YD~!aJ } ;
=J'P. mS=r(3# 同时,holder的operator=也需要改动:
~Vh =5J~ &vUq}r%P template < typename T >
*b(wVvz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4n( E;!s {
^J=hrYGA return assignment < holder, T > ( * this , t);
n$+M%}/f }
Jn}n*t3 dJ3IUe 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。
{[G`Z9]z&- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#XIc
"L)c vn').\,P2O return l(rhs) = r;
%n?vJ#aX% 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。
wGKo.lt
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+=@ ^i' '"YYj$>
' template < typename Tp >
R'K/t|MC class constant_t
eBr4O i {
c=p=-j=.J const Tp t;
X~U >LLr public :
`x8Bn" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8QgA@y" template < typename T >
u</8w&! const Tp & operator ()( const T & r) const
I+?hG6NM {
rs8\)\z return t;
qk{'!Ii }
%HuyK } ;
f4t.f*# l[h'6+o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.-I|DVHe 下面就可以修改holder的operator=了
pK_?}~ 9(1rh9`= template < typename T >
cgZaPw2
bw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D@54QJ< {
J\co1kO9/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
iw]k5<qKj }
f[~1<;|- -E>)j\{PX7 同时也要修改assignment的operator()
A*]$v 8v_C5d\ template < typename T2 >
o
\L!(hm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wrv5V M} 现在代码看起来就很一致了。
W:s@L#- `aSM8C\ 六. 问题2:链式操作
Y*YFB|f? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
P_4DGW 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Lubrn"128 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
cnNOZ$) 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。
v"lf-c
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4iX-( ir, je%M AgW` template < typename T >
P~7.sM struct result_1
H[&@}v,L {
>IvBUM[Rt typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'imU`zeo } ;
p]|LV)R n *o?i:LE] 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:
Fz"ff4Bx [ f05d ; template < typename T >
#gZ|T
M/h struct ref
~9M!)\~ {
UZxmhsv typedef T & reference;
[~%`N*G } ;
&w\I<J`T template < typename T >
yXfMzG struct ref < T &>
o#hI5 {
KX+ey8@[ typedef T & reference;
H#(<-)j0_ } ;
"ED8z|]j :{}_|]>K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!q/5yEJ>h
M[P^]J@ template < typename T >
POd/+e9d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M}FWBs'*| {
05e>\}{0 return l(t) = r(t);
Wr%7~y*K }
=Viy^ieN$ 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。
EA0iYzV 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9C}qVoNu )2j:z#'> 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
bKz{wm% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
S7sb7c'4 k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\9m*(_Qf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?Myh7 最后的布局是:
&9 B_/m3 Add
@)0 Y~A ) / \
uH{'gd,q8 Divide 5
W
kkxU.xXE / \
mb1IQ & _1 3
xy^1US,L1 似乎一切都解决了?不。
,x#ztdvr 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。
X0i3 _RVa 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。
h}Ygb-uZ 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:
Lo`F 4M`Xrfwm'[ template < typename Right >
`iYc<N` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:t$A8+A+0 Right & rt) const
'EX4.h
a5 {
tY_5Pz(@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
UzQ$B> f }
avNLV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(_8#YyW# 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。
FmT
`Oa> 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。
Mtp%co )f 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。
uw_?O[ZA[ 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。
%KV2<t? 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?
#x)}29%e# 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:
"'{OIP $h[Yz l template < class Action >
j$PI,` class picker : public Action
TmP8q
{
x:-`o_Q*i public :
]Z@k|Nw picker( const Action & act) : Action(act) {}
gxM[V>[ // all the operator overloaded
Slx2z%'> } ;
;'1Apy /H&aMk}J@y 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。
myvh@@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:
]N}]d
+^6 Q_}n%P:u template < typename Right >
" i`8l.Lc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^ KOzCLC {
9q|7<raS return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'lQYJ0 }
~ x`7)3 vInFo.e[4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m5gI~1(9 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。
Oxa5Kfpa el*9 Ih template < typename T > struct picker_maker
~3 @*7B5Q {
*.8:'F typedef picker < constant_t < T > > result;
*8-p7,D } ;
otnV-7)@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0vckoE {
+Jq`$+%C typedef picker < T > result;
!;WbOnLP } ;
-1m vhR~ ~e^)q>Lb7( 下面总的结构就有了:
w2Kq(^? functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
lU$X4JBzS 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。
[4gjC
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
IwRQL% 至此链式操作完美实现。
1v]t!}W:6 NbDda/7ki yWuIu>VJ 七. 问题3
6/7F">@j 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。
G"Pj6QUva u}CG>^0C template < typename T1, typename T2 >
%EIUAG ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$rB!Ex{@ac {
J|?[.h7tO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j],&z^O$ }
LUul7y'"
FV8\+ep 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:pr BhkAQEsWTQ template < typename T1, typename T2 >
uu@<&.r\C struct result_2
s01$fFJgO {
p">WK<N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{X]9^=O" } ;
>w2f8tW`PP 3_U\VGm 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
~2 Oc
K 这个差事就留给了holder自己。
sD2Qm sH@ &* E7LbSZ template < int Order >
hXnw..0" class holder;
!7Uu]m69n template <>
Cz[5Ug'V class holder < 1 >
FvA|1c {
`&,_xUA public :
Bxt_a.LthH template < typename T >
w 3d\0ub struct result_1
j]Ua\|t {
]!-R<[b
6 typedef T & result;
f~iML5lG } ;
1O4D+0@ template < typename T1, typename T2 >
Vy r]
x struct result_2
U,d2DAvt {
vC-[#]< typedef T1 & result;
T7s+9CE } ;
`W="g6( template < typename T >
,i;9[4QMX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o[imNy~ ~ {
vcV!K^M- return (T & )r;
*NF&Y }
GJ>ypEWo template < typename T1, typename T2 >
lXw;|dGF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vhX-Qk t} {
1"d\mE return (T1 & )r1;
C?(y2p`d\ }
w4aiI2KFq } ;
Uv'uqt 9QZ}Hn`p template <>
5@iy3olP class holder < 2 >
Sn0Xl3yr
{
sB8p(
L public :
%'kX"}N/ template < typename T >
W=F3XYS struct result_1
+O,V6XRr {
Ho>p ^p typedef T & result;
QdirE4W } ;
p>!1S template < typename T1, typename T2 >
(\tq<h0 struct result_2
FfjC
M7? {
O2$!'!hz typedef T2 & result;
_3I3AG0e } ;
cS5w +`,L template < typename T >
^`/V i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(+@faP
{
Lq%[A*`^ return (T & )r;
65uZLsQ }
-z&9DWH template < typename T1, typename T2 >
83B\+]{hD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v F] {
tI
`w;e%HN return (T2 & )r2;
"3v7 gtGG }
+6uOg,; } ;
}@3$)L%n_u :^K~t!@ %odw+PhO 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xL|?(pQ/BK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Mi<*6j0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i4 P$wlO *P&OxVz return l(i, j) = r(i, j);
20n%o&kG]8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ST#PMb'izn h=:*7>} return ( int & )i;
;U8dm" return ( int & )j;
YHJ' 最后执行i = j;
F=:F>6` 可见,参数被正确的选择了。
W&Y4Dq^ /95FDk> D5}DV [;)~nPjI kWI]fZ_n 八. 中期总结
CzK%x?~] 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:
:u,2"] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-DA;KWYS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HW^{ ;'kH~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(2n3exx x/pC%25 gX/|aG$a!U KwY`<t1lA; Mf!owpW
T Uy:@,DW 九. 简化
B[C7G7<B 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。
bBd *}"v^" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
RJQ/y3 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:
g8C+1G8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9c#L{in +-*/&|^等
D-;J;m
\ 2. 返回引用。
R9S7_u =,各种复合赋值等
$[WN[J 3. 返回固定类型。
Ufyxw5u5F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Z?vY3) 4. 原样返回。
lv*Wnn@k operator,
4KN0i 5. 返回解引用的类型。
A;K{ &x operator*(单目)
':5U& 6. 返回地址。
tW'qO:y+ operator&(单目)
IO?~b X P 7. 下表访问返回类型。
"-G.V#zI operator[]
NHst7$Y< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>?H_A operator<<和operator>>
:0i#=ODR wI|bBfd( 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。
jJiCF,m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
g`y/_ b#bO=T$e- template < typename Left >
89 _&X[X struct value_return
#MmmwPB_ {
J$o[$G_Z template < typename T >
1',+&2)oj struct result_1
k
i~Raa/e {
FZ;YvdX6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uOy\{5s8 } ;
}s8*QfK> g;|
n8] template < typename T1, typename T2 >
N9~'P-V struct result_2
{FrHm {
D_L'x" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B'<O)"1w } ;
c~Q`{2%+ } ;
#l8K8GLuf rElG7[+)p C={sE*&dYX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q{N lF$X f)!{y>Q 下面我们来剥离functor中的operator()
uhPIV\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
l%v hV& >B|ofwm* return l(t) op r(t)
ulJ+:zwq$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zwF7DnW<< return op l(t)
ZVCv(J return op l(t1, t2)
JC1BUheeb return l(t) op
?Vb=4B{~ return l(t1, t2) op
^ ^U)WB return l(t)[r(t)]
D(W7O>5vQ2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t/4/G']W !YuON6{) 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:
qX}dbuDE"P 单目: return f(l(t), r(t));
`0/gs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c;A
ew! 双目: return f(l(t));
0:nt#n~_ return f(l(t1, t2));
u!156X?[eU 下面就是f的实现,以operator/为例
&AkzSgP vwSX$OZ struct meta_divide
Fp* &os {
lS Kv* template < typename T1, typename T2 >
QQ2OZy>W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#EwRb<'Em {
@idp8J [td return t1 / t2;
?j
; ,q }
OmQuAG
^\x } ;
[K^q:3R B@:XC&R^ 这个工作可以让宏来做:
`jl. f 6'X.[0M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X]f#w template < typename T1, typename T2 > \
J^e|"0d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
S
a#d?:L 以后可以直接用
Q}`2Y^. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)@};lmPR 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
u+"hr"}${ (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。。。)
8wNU2yH+D 3vEjf ~S~x@&yR 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
ESXU,
qK]v TbSt{TX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ff2.|20 class unary_op : public Rettype
kgib$t_7 {
FkkZyCqZ` Left l;
#6#BSZ E public :
#gr+%=S'6C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_a:!U^4 s`7
_J9 template < typename T >
=Am*$wGI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D6@4 {
>H]|A<9u( return FuncType::execute(l(t));
g#bfY=C }
5<>R dLo )QJU]G template < typename T1, typename T2 >
ag*Hs<gi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p{pzOMi6 {
}<x!95 return FuncType::execute(l(t1, t2));
V-o`L`(F` }
#h|,GvmF<b } ;
lQ(BEv"2G[ Tef3
Z6 ^?l-YnQqm? 同样还可以申明一个binary_op
"=0lcbC j,V$vK P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lyc{Z%!3 class binary_op : public Rettype
Z~.]ZWj- {
E;+OD&| Left l;
1Tk\n Right r;
?5+KHG*) public :
GF,|;)ly binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z]R!l%` UEdl"FwM4 template < typename T >
I]j/ ab7> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
77[;J {
.]d
tRH< return FuncType::execute(l(t), r(t));
y{},{~FA" }
"5z6~dq @):NNbtA template < typename T1, typename T2 >
F7PZV+\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X;[zfEB {
'%r@D&*vp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=xQfgj }
"/]tFY%Y } ;
"u>sS ucm.~1G( s%?p%2&RA 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
jnLo[Cf,H8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
lPSDY&`P DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
i(qYyO' 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。
C%7 ,#}[U/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9/qS*Zdh) 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。。。
uL{~(?U $ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?@ye*%w_ 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)
1ROgUJ; 下面是修改过的unary_op
1VM5W!} \/dm}' ` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ur quVb class unary_op
&+|4(d1 {
b5,}w: Left l;
2/o/UfYjgF W;9X*I8f8 public :
'f<_SKd H\>I&gC' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xbC-ueEj )jZ=/xG template < typename T >
lM]),}
struct result_1
'C8=d(mR=m {
,(Hmk(, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!`Yi{}1_ } ;
8@*|T?r 9^h%}> template < typename T1, typename T2 >
VX@G}3Ck struct result_2
zNTu j p {
1&L){ hg typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=id $ } ;
.F$AmVTN uM6!RR!~ template < typename T1, typename T2 >
uTt:/gm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FwzA_
nn {
') cgx9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gBS#Z. }
SX<mj aC6b})^ template < typename T >
F0(Sv\<:: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3tcsj0Rb {
;GEu.PdxB return OpClass::execute(lt(t));
w+(wvNmNEK }
NjyIwo0 _o"3gfH&sJ } ;
(dt_ D >43yty\
ZvKMRW 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
/'_ RI 好啦,现在才真正完美了。
/6*.%M>r 现在在picker里面就可以这么添加了:
#\["y%;W UN 4)>\Y template < typename Right >
y$No o)Z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%4KJ&R
(>[ {
T/6=A$4
# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6(^9D_"@ }
E.bbIV6mQ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
lH>XIEj nEEGO~e RUtS_Z& XFe7qt;% pREYAZh 十. bind
{4q:4i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?7ZlX?D[ 先来分析一下一段例子
Y-{BY5E. Czxrn2p/ cY]Y8T) int foo( int x, int y) { return x - y;}
<~*Ol+/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~8{3Fc 0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bD-Em#> 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
<\EfG:e 我们来写个简单的。
GLF"`M /g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<%7
V`,*g/ 对于函数对象类的版本:
oA%[x .u?$h0u5 template < typename Func >
Y/(-mcR struct functor_trait
e;[8GE.
{
,LO-!\L typedef typename Func::result_type result_type;
Y\|J1I,Z4 } ;
l!` 0I] } 对于无参数函数的版本:
*
XGBym e!Okc*, template < typename Ret >
W-QPO struct functor_trait < Ret ( * )() >
X5<.%@Z {
W
(=B H typedef Ret result_type;
"-:\-sMt{ } ;
9X` QlJ2| 对于单参数函数的版本:
Q0_W<+` c/U6K
yiK template < typename Ret, typename V1 >
@v=q,A8_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fMaNv6( {
a $%[!vF typedef Ret result_type;
uy:=V}p } ;
<J`xCm K 对于双参数函数的版本:
elB 8 Zw{tuO7}K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~`H<sJ?9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&2igX?60 {
;)a9Y? typedef Ret result_type;
-"H4brj;G } ;
O+j:L 等等。。。
:n9^:srGZH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H\bIO!vb b15qy? `y template < typename Func >
j #YFwX4. struct func_return
J@iN':l- {
3Q)>gh* template < typename T >
nWu4HFi struct result_1
6Qu*' {
FM[To typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RY<b]| } ;
Uk6!Sb 18`%WUPnT template < typename T1, typename T2 >
E%B Gf}h struct result_2
SqB|(~S {
,2bAKa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H/Q)zDP } ;
i@L2W>{P } ;
/)TEx}wk }}1Q<puM V}-o):dI| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.YF-t`{ ]'/]j template < typename Func, typename aPicker >
T_T{c+,Zd$ class binder_1
zmRK%a( {
Am4(WXVQ Func fn;
2,0F8=L aPicker pk;
(=rv `1 public :
mA@+4& pa-4|)qY template < typename T >
jF9CTL< struct result_1
YYW70k: {
aM!# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G-
WJlu } ;
I_7EfAqg( It-*CD9
template < typename T1, typename T2 >
q2vz#\A? struct result_2
He3zV\X[Z {
A!yLwkc:5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ze)K-6SKH } ;
=)8fE*[s F9w&!yW: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a0\UL"z#+ kELyD(^P` template < typename T >
n^#LB*q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
faX#KRpfd {
HC,@tfS return fn(pk(t));
f@L{*Upj+ }
b%j:-^0V template < typename T1, typename T2 >
BwD1}1jp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^/vWK\- {
sb.SpF>
return fn(pk(t1, t2));
|>GIPfVT }
H%aLkV!J } ;
;(6lN<iU |3ETF|)? $t'I*k^N 一目了然不是么?
B)8Hj).@B 最后实现bind
vI}S6-"< k]pD3.QJ ;jI"|v{vnS template < typename Func, typename aPicker >
"\?G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
y: [] + {
%Oqe7Cx>+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ZNeqsN{ }
\;gt&*$- pUG fm 2个以上参数的bind可以同理实现。
P@`"MNS 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。
f om"8iL1 N)WG~=Gi 十一. phoenix
X(28xbd| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;NeEgqW" MiM=fIuw@s for_each(v.begin(), v.end(),
][#*h`I (
m]q!y3 do_
6qpV53H [
$VIq)s2az| cout << _1 << " , "
I]1Hi?A2 ]
|9$'?4F .while_( -- _1),
No\&~ cout << var( " \n " )
j88sE MZ )
Fxx2vTV4ag );
/+O8A} 15DK\_; 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:
Hd`p_?3] 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
-GVG1#5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Y_hRL&u3W 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wQB{K3 N2s%p6RMPD 6'!{0 5=m template < typename Cond, typename Actor >
=2)t1 H class do_while
s/H"Ab {
3eP0v Cond cd;
W+C_=7_ Actor act;
;I71_>m public :
g@VndAp template < typename T >
_rd j,F8 struct result_1
0(9@GIT {
<dPxy`_ typedef int result_type;
$!C+i"q$ } ;
Ab<Ok\e5 [j U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lILtxVBO2o F>(#Af9 template < typename T >
BG0Mj2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v/.h%6n? {
u;qMo `- do
~(OIo7#; {
rGGepd act(t);
05I39/T% }
A=]F_ while (cd(t));
810<1NP
return 0 ;
3N0X?* (x| }
E?4@C"Na } ;
Mr,y| <;E[)tv m{dyVE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-
zw{<+; 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。
^J~A+CEf"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。
TM}'XZ& 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。
?iEXFYJG 下面就是产生这个functor的类:
dN/ "1%9) l~!fQ$~ rnv7L^9^A template < typename Actor >
]N <] class do_while_actor
;=\5$J9 {
wW! r}I# Actor act;
nk|N.%E public :
Yj7= T%5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/,N!g_"Z zo7XmUI3P template < typename Cond >
(X_ ,*3Yxk picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6`baQ!xc. } ;
K[>@'P}y 0ij~e< rjAkpAT 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
) UDJ[pL@ 最后,是那个do_
UQ.D!q [q+e]kD <_a70"i class do_while_invoker
j_'rhEdLP {
h?3,B0G public :
Lr?4Y template < typename Actor >
t-7[Mk9@ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
eMl]td rI {
^c0$pqZ}r return do_while_actor < Actor > (act);
y.*=Ww+ }
kuj12 } do_;
KjwY'aYwr: '0_j{ig 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-Mi}yi 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Op/79]$ 最后来说说怎么处理break和continue
H(NT| 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。
5hH6G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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