一. 什么是Lambda
u<nLag 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
++DG5` 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,
iPrLwheb a<fUI%_ 8|$3OVS ZNx$r]4nF class filler
hI( SOsKs {
M'!U<Y
- public :
[b$4Shx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^gFqRbuS } ;
is/scv< *OyHHq|>q T\r@5Xv 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
n6k9~ "? wM|"I^[ `~cuQ<3Tn
%E_b'[8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]G2uk` -J^(eog[6 Yf[Qtmh]I 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M5x U9]B GHmv}
Z c,*9K/: |^9BA-nA 二. 战前分析
yZ!T8"mz{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
TFuR@KaBR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
BT@r!>Nl #:d
=)Qj0 r$wxk 4%Rz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;vb8G$ /* --------------------------------------------- */
6[]]Y,Y vector < int *> vp( 10 );
!`7B^RZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~0b O} /* --------------------------------------------- */
C2{lf^9:& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
D0N9Ksq /* --------------------------------------------- */
pn*3\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q#EP| /* --------------------------------------------- */
Sv;_HZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
m%PC8bf`S /* --------------------------------------------- */
XQ*eP?OS{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d,by/.2 q=lAb\i wRrnniqf8 3T&6opaF 看了之后,我们可以思考一些问题:
?^j^K-rx 1._1, _2是什么?
Y\0}R,]a- 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。
pZU9^Z?~6 2._1 = 1是在做什么?
ci+tdMA 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。
f$'2}'.!$ 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。
S'HnBn / ko^\HSXl eW>3XD4 三. 动工
XerbUkZ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
95<EN(oUD %2V-~.Ro6 F"N60>> ;Q+xKh% template < typename T >
|_G )qp; class assignment
RV&^g*;E {
boo
}u T value;
{$ep7;'d public :
gqWupL
assignment( const T & v) : value(v) {}
o:6@Kw^ template < typename T2 >
dZ _zg< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LbtX0^ } ;
HD N9.5S !@'%G6:. -)~SM& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-[qq(E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|T{C,"9y #Eb5: ; f>ZyI{ i%6; class holder
SIKOFs {
kapC%/6" public :
z%/N!RLW template < typename T >
`CeJWL5{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
*:O.97q@h {
P4T h_B7 return assignment < T > (t);
jzK5-;b }
)Af~B'OUd } ;
S(mF%WJ #Mg]GeDJ{ BYKoel 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Ssk}e=] V
i&*&"q static holder _1;
Qeu\&%C!< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?h!i0Rsm qp}Ma8+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'<0J@^vZ 而不用手动写一个函数对象。
I=;+n- a
{ab*tM }^(}HBT .IJ_jt-^d 四. 问题分析
<x\7L2#p 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
^'jEnN( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
6;
Y0a4Ax 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S\CRG> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>O5m5@GK3a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\u&_sBLKV .%zy`n 五. 问题1:一致性
GQ_p-/p
R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Erk?}E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0<TD/1wN GHQ;hN: struct holder
kPjd_8z2n {
QORN9SY //
r_YIpnJ template < typename T >
7#<c>~
T & operator ()( const T & r) const
8?Z4-6!{V, {
+w8R!jdA return (T & )r;
rDdzxrKg{ }
E\u#t$ } ;
.`CZUKG R<x'l=,D( 这样的话assignment也必须相应改动:
dCu'>G\bP _uc\ D
R template < typename Left, typename Right >
ip~$X2 class assignment
KgW:@X7wvM {
"KJ%|pg_C Left l;
Z@gnsPN^r Right r;
=:SN1#G3n public :
Bb{!Yh].:A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>*$; template < typename T2 >
Ys8SDlMo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*z'yk* } ;
V]S1X^ OMk5{-8B 同时,holder的operator=也需要改动:
.q][? mW3 !K?qgM template < typename T >
y&_m4Zw" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-{
u*qtp {
N S#TW return assignment < holder, T > ( * this , t);
!Oi~:Pp }
s
s
3t Rte+(- iL 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。
{J5JYdK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
p*5\+WO>!( I\|N return l(rhs) = r;
_j>;ipTb+ 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。
+}Av-47`h 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
eh R{X7J A>VX*xd template < typename Tp >
7DlOW1| class constant_t
7FO'{Qq {
tvd0R$5} const Tp t;
vEQ<A<[Z public :
gw _$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
vB!|\eJ template < typename T >
Z X~
_g@
const Tp & operator ()( const T & r) const
~L7:2weV[ {
Gs2p5nL< return t;
3/JyUh? }
vs6, } ;
#%@MGrsK u-"c0@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-=698h* 下面就可以修改holder的operator=了
]S 7^ITn 0J~Qq]g template < typename T >
FEz>[#eOX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
UofTll) {
^zEE6i return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7~M<cD }
eo^/c+FG 6D;^uM2N 同时也要修改assignment的operator()
oPKXZU(c 0iEa[G3 template < typename T2 >
0@Kkl$O>mb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8dK0o>|} 现在代码看起来就很一致了。
0uCT+- vw<K}z 六. 问题2:链式操作
Q+i\8RJ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
S'B6jJK2x 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
xv7"WFb 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
pUl8{YGS 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
BpLEPuu30 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
TFDm5XJ .I$}KE) template < typename T >
rsa&Oo
D> struct result_1
)R{UXk3q} {
y|_Eu: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U\+&cob. } ;
!.fw,!}hOD ;K:8#XuV 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:
> 8]j
rn.\tDeA template < typename T >
cy~oPj]j struct ref
=FW5Tkw0 {
AW5iV3 typedef T & reference;
y,+[$u7h } ;
DlE_W+F template < typename T >
e<gx~N9l' struct ref < T &>
K'6[J"dB {
,ZI\dtl typedef T & reference;
IPA*-I57 } ;
u@FsLHn ?)3jqQ. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
N~,_`=yRx H l j6$%. template < typename T >
iz}sM>^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Qu{cB^Ga* {
+_HdX
w# return l(t) = r(t);
~tm0QrJn/ }
S T8!i`Q$ 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。
: cp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[~Hg}-c 0o&}mKe 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
.6T6 S
v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2Eh@e([PMs _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
SlT*C6f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
zXc}W*ymj 最后的布局是:
xQt 3[(Z Add
k ~6-cx / \
?)tK!' Divide 5
E1>/R / \
VTe.M[: _1 3
:X ., 似乎一切都解决了?不。
nJ3vi}` 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。
OKwOugi0 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。
0|)19LR 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:
oJaAM|7uv V"d=.Hb> template < typename Right >
|9NIGg'n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&+nRIv S_` Right & rt) const
J l7z|Q S {
M/jb}*xDR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=L0fZf }
ehO:')XF 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zsTbdF 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。
&^ I+s^\= 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。
%]Cjhs"v 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。
Ht=$] Px 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
m7 XjP2 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
~LE[,
I:q 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
|ViU4&d* O<,r>b, template < class Action >
,@Z_{,b class picker : public Action
4'At.<]jL {
LR$z0rDEM public :
q9}2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
shi
Hy*(v // all the operator overloaded
x%XT2+ } ;
N
<pbO#e k0&lu B% 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。
l`rC0kJ] 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:
dm^H5D/A |6B6?' template < typename Right >
}bfn_ G picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*)PG-$6X& {
<NQyP{p return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{$TZ}z"DA }
E#h~V5Tf .Dv=pB,u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
X!0kK8v 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。
VJ1*|r, /e 5\ 9 template < typename T > struct picker_maker
anx&Xj|=.F {
^HFo3V
}h typedef picker < constant_t < T > > result;
b:B[3|
} ;
3h JH(ToO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Dt {') {
Y.
TYc; typedef picker < T > result;
vo b$iS`>= } ;
R@ QQNYU.D HU[oR4E 下面总的结构就有了:
i=da,W=0 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。
5^|"_Q#: 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。
Es:6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
z_(eQP]) 至此链式操作完美实现。
y"R("j $ ?cBO6^ g5TkD~w" 七. 问题3
a2 >[0_E 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。
o4'v> b .wri5 template < typename T1, typename T2 >
9[f%;WaS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8m7eaZ {
/Su)|[/' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zv9MHC
& }
"w^Nu6 &
>b+loF 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:
Riq|w+Q xK!DtRzsA template < typename T1, typename T2 >
E(/ sXji! struct result_2
104!!m {
: ~'Z(-a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!c_u-&b) } ;
iwkJ~(5z p)z-W( 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?
7%op zdS# 这个差事就留给了holder自己。
#[,= 1Od(q :tlE`BIp @{bb'q['@ template < int Order >
5h(jeT8" class holder;
*zSxG[s template <>
. z].:$J& class holder < 1 >
^cb)f_90 {
W2n*bNI public :
[edH%S}\ template < typename T >
r+TK5|ke struct result_1
aL 8Gnqf2 {
YME[%c2x typedef T & result;
RK;;b~
} ;
%6Rp,M9= template < typename T1, typename T2 >
-=>U
=| struct result_2
() <`t}FQ {
@4@PuWI0- typedef T1 & result;
skK*OO2- } ;
kyK' template < typename T >
$"1pws?d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`;}H% {
Rj&qh` return (T & )r;
'oCm.~;_ }
p70,\&@3 template < typename T1, typename T2 >
Y^X:vI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Np)ho8zU {
RCCv>o return (T1 & )r1;
F1\`l{B,\ }
T(&kXMaB } ;
qlEFJ5; E{I)]h template <>
y,^";7U class holder < 2 >
1h{>[ 'L {
\"J?@ public :
(`F|nG=X template < typename T >
uX98iJ struct result_1
EM=xd~H {
!+=Zjm4L typedef T & result;
|a>}9:g,=* } ;
Y.(v{l template < typename T1, typename T2 >
Q;Q%SI`yT struct result_2
{GK(fBE {
PM8Ks?P#u typedef T2 & result;
}D Z)W0RDe } ;
_o&94& template < typename T >
OH0S2?,{> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FQ0KUb}0 {
~JAjr(G#o return (T & )r;
/=q.tDH=I }
]79~:m[C template < typename T1, typename T2 >
P6:;Y5e0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:b<KX%g {
%mJ~F*Dy return (T2 & )r2;
V0s,f.a }
}2h't.Z<u } ;
IO*l vy wy YtpW |G)Y8 #D 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> >。
"bPCOJ[v9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K]ca4Z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
bI#<Ee0nJ rAM*\= return l(i, j) = r(i, j);
_Q)d+Fl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^l--zzO8l abL/Y23
" return ( int & )i;
pXve02b1B return ( int & )j;
(1rJFl! 最后执行i = j;
r)OO&. P@j 可见,参数被正确的选择了。
oPCrD.s [gpOuTW ]GQv4-y n>br,bQe xC[~Fyhp 八. 中期总结
0r0c|*[+4z 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:
\QliHm! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
El'yiJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q,D0kS P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<{E;s)hD? J6eJIKK w2 /* `YO g})6V '!Hhd![\=| O%fUm0O d 九. 简化
P@2tR5<R 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。
@+iC/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4 #aqz9k 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:
%)8d{1at 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K*HCFqrU" +-*/&|^等
4sb )^3T 2. 返回引用。
.F4oo = =,各种复合赋值等
y+?=E g 3. 返回固定类型。
{%=S+89l 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
D*CIE\+ 4. 原样返回。
3T"#T&eL operator,
HmhUc,EC 5. 返回解引用的类型。
/X@7ju; operator*(单目)
VPWxHVf 6. 返回地址。
aF,jJ}On operator&(单目)
4g>1Gqv6 7. 下表访问返回类型。
(L`l+t1 operator[]
;0;3BH A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f9vcf# 2 operator<<和operator>>
~l(G6/R _t$lcOT 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。
C5>{Q:.`e' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XI]OA7Zis I0I_vu template < typename Left >
^OsA+Ea\ struct value_return
sP9 ^IP {
7X(rLd
6# template < typename T >
MhHr*!N"} struct result_1
P\,F1N_?r {
v$[ @]` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ooomi"u } ;
A(q~{ |VTWw<{LX template < typename T1, typename T2 >
V/`#B$6 struct result_2
l{nB.m2 {
)\um"l*\c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=]!8:I?C< } ;
,D:iQDG^ } ;
$/NGNkl[ jAA'hA kSLSxfR 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Pbc`LN/s| L.SDM z 下面我们来剥离functor中的operator()
9+]ZH.(YE 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;n3uV`\ dK:l&R return l(t) op r(t)
| \AbL!u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
PXOrOK return op l(t)
T^KCB\\< return op l(t1, t2)
2.^7?ok return l(t) op
qJsQb return l(t1, t2) op
.Ql;(Wyl return l(t)[r(t)]
%T3j8fC{s return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)3k)2X F FI3sLA 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:
'
%bj9{(0 单目: return f(l(t), r(t));
lf?Z{^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TjKzBAX 双目: return f(l(t));
[P.@1mV return f(l(t1, t2));
g|tNa/ 下面就是f的实现,以operator/为例
db{NKwpj' j%6|:o3G( struct meta_divide
F6RyOUma {
M/n[& template < typename T1, typename T2 >
2Som0T<2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B=Xnv*e {
|M[v493\ return t1 / t2;
j)6@q@P/ }
lH6Cd/a } ;
ph Wc8[Q :GN)7|: 这个工作可以让宏来做:
~| X99?P ODM>Z8@W/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0|],d?-h template < typename T1, typename T2 > \
>g5T;NgH9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/AK*aRU^ 以后可以直接用
G/x3wR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bl(BA}< 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
2&^,IIp (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。。。)
$ka1X&f +W V@o' Iu=pk@*O 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
C! aX45eg T+&x{+gZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h1Ke$#$6 class unary_op : public Rettype
sq8 tv] {
uf{SxEa Left l;
'0\0SL public :
5pNvzw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OGSEvfW Ktg&G<%J0 template < typename T >
m
_t(rn~f6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sRkz
WMl {
kcg)_]~6 return FuncType::execute(l(t));
Wh#_9); }
y>)mSl@1y !nP8ysB template < typename T1, typename T2 >
cHqvkN` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TzD:bKE& {
o=a:L^nt, return FuncType::execute(l(t1, t2));
htdn$kqG
}
~NNaLl
} ;
ZaEBdBv 9m<X-B&P
B`RW-14g 同样还可以申明一个binary_op
y1@"H/nYJ ~Mg8C9B?%3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EvGU j$ class binary_op : public Rettype
'W<a54T?z {
B}TInI%H Left l;
=y,yQO Right r;
A-AN6. public :
`4"y#Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i9#`F.7F dpc=yXg>"c template < typename T >
Gaw,1Ow!`2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2u I`$A: {
ie$fMBIq return FuncType::execute(l(t), r(t));
;X9MA=b }
xX/Qoq (}i n@yd{Rc template < typename T1, typename T2 >
9M-NItFos typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y(Z(dV!Po {
rRA_'t;uK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2WbZ>^:Nsk }
`9G$p|6 } ;
+v `^_ 1*x5/b W~W?<%@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
0X S' v,| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z9uEOX&2\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Og%zf1)aZM 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
eAenkUBz6, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
e\|E; l 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-Z\UYt 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>.k@!* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Qh1Kl_a?Lv 下面是修改过的unary_op
YA8yMh*4D? V)@nRJ g template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Wb}0-U{S' class unary_op
' /@!"IXz {
['9OGV\ Left l;
a#^4xy: c_DB^M!h public :
K{[Fa,]' >Y*iy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!O%f)v? P[J qJi/H template < typename T >
XQ|j5] struct result_1
QdG?"Bdt2 {
X\^3,k." typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H$($l<G9C } ;
={&TeMMA `[W)6OUCx} template < typename T1, typename T2 >
U:5*i struct result_2
:ayO+fr# {
|[n|=ORI' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
="[+6X } ;
hTNYjXj HDfQ9__ template < typename T1, typename T2 >
, K"2tb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S)AE {
eJwii
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:XZJx gx }
KG./<"c ?eg@
7n template < typename T >
(}7o
a9Q< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\FaB!7*~ {
4j=@}!TBt return OpClass::execute(lt(t));
B#/~U`t* }
&hM,b!R| $K>d \{@+7 } ;
-iZ js J~ gkGso |GLn
9vw7S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
e715)_HD 好啦,现在才真正完美了。
66y ,{t 现在在picker里面就可以这么添加了:
f~(^|~ZT !nD[hI8P template < typename Right >
Z#E#P<&d picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5;KT-(q~ {
;lPhSkD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"r `6c0Z }
GmWQJY X\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
c=c.p
i"s OKNs (H oz5lt4 !*QA;*e ;U:o'9^9T 十. bind
zYl+BM-j,6 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+Y%I0.?&5 先来分析一下一段例子
^`C*";8Q &wWGZ~T
fVe-esAw int foo( int x, int y) { return x - y;}
j?` D\LZhf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.dq.F#2B; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:$@zX]?M 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。
Y~\xWYR 我们来写个简单的。
kc/H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KgkB)1s@n 对于函数对象类的版本:
LSOwa 3 mMdq*X5 template < typename Func >
a*ixs'MJ struct functor_trait
O8}s*} ] {
U";Rp&\3; typedef typename Func::result_type result_type;
}lbx } ;
&[\arwe) 对于无参数函数的版本:
dodz|5o% Fu=VY{U4 template < typename Ret >
i3\oy`GJ struct functor_trait < Ret ( * )() >
G}OrpPP {
ZCq\Zk1O& typedef Ret result_type;
mgl'
d } ;
'k) P(H 对于单参数函数的版本:
SodW5v a Wh&Z *J template < typename Ret, typename V1 >
cN(QTbyl6Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)9P {
TOP'Bmb typedef Ret result_type;
m*WEge*$t } ;
p{_O*bo
对于双参数函数的版本:
&5CeRx7% 2Uw}'J_N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{ l~T~3/i struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pc(9(. | {
FP
cvkXQD typedef Ret result_type;
J-,X0v"
} ;
J!qEj{ 等等。。。
@o.i2iG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.oOt(K+ }LVE^6zyk template < typename Func >
a*@Z^5f struct func_return
60gn`s,, {
mTu9'/$( template < typename T >
5 BG&r*U struct result_1
CKK5+ {
JQv
ZTwSI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Xrs~ove1V } ;
#nL0Hx7]E YmF(o template < typename T1, typename T2 >
E&=?\KM struct result_2
r/w@Dh]{_ {
z^a?t<+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r]vBr^kq } ;
Z~:lfCK` } ;
Rf$6}F
eHZl-|- ;(Va_
最后一个单参数binder就很容易写出来了
w9}IM149 W..>Ny;'3 template < typename Func, typename aPicker >
Ji:@z%osr class binder_1
2{qG {
:D7!6}% Func fn;
eJdQ7g[> aPicker pk;
&cejy>K public :
=I3U.^: P?-44m# template < typename T >
D-EM struct result_1
f)fw87UPc {
alD|-{Bf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>}tG^ )os } ;
!KW)* z{_Vn(Kg template < typename T1, typename T2 >
T+( A7Qrx% struct result_2
En%o7^W++ {
OF}_RGKg3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TW?
MS em } ;
qWK7K%-$E TUCpmj binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2o}FB\4^i 2(x KE_| template < typename T >
5,fzB~$TX( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<\
c8q3N {
.;Yei6H return fn(pk(t));
Hc3/`.nt }
e6a8ad template < typename T1, typename T2 >
4H'&5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%^A++Z$` {
qa#F}aGd return fn(pk(t1, t2));
1@Gv`{v }
x/v+7Pt_ } ;
2?&ptN)`N `84yGXLK x$4'a~E 一目了然不是么?
=i<(hgD 最后实现bind
3mpjSL o*8 pM`uw W{2y*yqY template < typename Func, typename aPicker >
.w"O/6." picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M6n.uho/ {
DSa92:M} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z0^do }
>eI(M $ epe}^Pl 2个以上参数的bind可以同理实现。
Q4 S8NqE 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。
+[qy HTcG ~<-h# B 十一. phoenix
SJe;T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Nzt1JHRS SesO$=y for_each(v.begin(), v.end(),
J>&GP#7} (
w Nnb@ do_
s)=7tHoqB) [
^4i3 #} cout << _1 << " , "
WR%iUO40 ]
|'#NDFI>} .while_( -- _1),
-JkO[IF cout << var( " \n " )
cQb%bmBc5 )
h<q``hn> );
T!r7RS T9yW# . 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
%UhF=C 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
G3n7x?4m operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s"Wdbw(O ' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4T-AWk \U8Vsx1tl X88ZdM' template < typename Cond, typename Actor >
I_Qnq4Sk( class do_while
4)z](e$ {
Q2uE_w`B Cond cd;
?*0kQo' Actor act;
7y3; F7V public :
*!kg@ _0K template < typename T >
=T`-h"E~@ struct result_1
jXQ_7 {
Q)/q h;Ru typedef int result_type;
-0{WB(P } ;
ZVL0S{V-mh ?aui q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fyeS) ]Ea6Z template < typename T >
.nN7*))Fj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~%ZO8X:^ {
#,Y} do
r` @Dgo} {
IYFA>*Es act(t);
ub&1L_K }
L
$~Id while (cd(t));
lHU$A; return 0 ;
n1|%xQBU@ }
kW9STN } ;
bYfcn]N B(5g&+{Lq~ qA42f83 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xN]bRr 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。
TV}SKvu 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。
bhRpYP%x 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。
[F$3mzx 下面就是产生这个functor的类:
-JK+{< rm7UFMCR6i ORO~(%-(e template < typename Actor >
4{_5z7ody class do_while_actor
%9K@`v- {
$uqlJG#` Actor act;
7gkHKdJoMA public :
#"|Ey6& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
cVMTT]cj1 3
V<8 template < typename Cond >
jB;+tDC!Co picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%AFy{l } ;
R?(j#bk GUxhCoxb 6ZE]7~X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Nb6HM~ 最后,是那个do_
W*0KAC`m z{ 8!3>:E ]5/C" class do_while_invoker
p5*Y&aKj {
$FoNEr&q public :
9"rATgN1 template < typename Actor >
px*MOHq K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z7Kc`9.0| {
5R4 dN=L*1 return do_while_actor < Actor > (act);
86i =N_ }
0bor/FU-d } do_;
-(jcsqDk L\UYt\ks 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$I'ES#8P6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
u=4Rn
最后来说说怎么处理break和continue
V\_
&2',t 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。
^6=nL<L 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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