一. 什么是Lambda
BT;hW7){9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Cnd70tbD ) 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,
O-Hu:KuIf rB;`&)- eO;i1 > txQyHQ)@ class filler
Z
l.}= {
DLcfOOn1I public :
JPfNf3<@My void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%<$CH],% } ;
+Q_(wR"FS =Xze ).g 44FK%TmtF 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
! utgo/n H|;6K`O_ `M/=_O3 yLCqlK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zy`4]w$Lj+ fv$Y&_,5 cnvxTI< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*zeY<6 {dvrj<? / U1VE|T m)3?hF) 二. 战前分析
1)(p=<$ 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。
z1}YoCj1 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
%HSS
x+2oR #S2LQ5U ,OWdp<z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w,TyV%b[_ /* --------------------------------------------- */
!+Z"7e
nj vector < int *> vp( 10 );
Ntr5Q
IPd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sj a;NL /* --------------------------------------------- */
J7$1+|" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N[X%tf\L]F /* --------------------------------------------- */
rg+28tlDn int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
S!.aBAW /* --------------------------------------------- */
#n%?} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nN>D=a"&F /* --------------------------------------------- */
3U<\y6/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0h!2--Aur zOYkkQE3mJ S+>&O3m `%;nHQ" 看了之后,我们可以思考一些问题:
:,rD5aOQ 1._1, _2是什么?
4 q}1 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Nge_ Ks 2._1 = 1是在做什么?
WI9'$hB\ 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。
)?~3fb6^ 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。
YS=|y}Q|7d [W=%L:Ea IcZ_AIjlk 三. 动工
^% BD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
C0/s/p' $UW!tg*U& heoOOP(# SFoF]U09 template < typename T >
$de_> class assignment
(Tp+43v {
RtH[OZu(8 T value;
%(;jx public :
C&D]!ZvF assignment( const T & v) : value(v) {}
W~p^AHco` template < typename T2 >
Tj*o [2mD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T[a1S ?_*T } ;
fC
xN! =YF\mhMQ: 5FqUFzVqsl 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n>>hfxv(O! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-aG( Yx Y>t*L#i }D
dg v}A] R9TY class holder
d hiLv_/ {
yd"|HHx public :
@dX0gHU[c template < typename T >
U#G
uB&V assignment < T > operator = ( const T & t) const
_tL+39 u {
acB,u& return assignment < T > (t);
WhE5u&` }
OzBo*X/p } ;
QNFA#`H <kn#`w1U' LW_Y 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
95(c{
l/ GiHJr1 static holder _1;
JiZ9ly(G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;nLQ?eS\ (HLy;^#R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!? ?Cxs' 而不用手动写一个函数对象。
;w4rwL V'c9DoSRI\ 9Q=g]int u OTtSMO
四. 问题分析
z%ljEI"<C 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
kr8NKZ/ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
(~-q}_G;Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xp/u, q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\s&w0V`Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
mDipP RTA9CR)JP4 五. 问题1:一致性
@SPmb o 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
<<(~'$~,L 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}llzO yHQ.EZ~% struct holder
T7m rOp {
5yp~PhHf //
;5my(J*b template < typename T >
E1 *\)q T & operator ()( const T & r) const
*[
Wh9 ,H {
HT
A-L>Cee return (T & )r;
OI %v>ns }
)U<4ul } ;
yN{Ybp A42At] 这样的话assignment也必须相应改动:
\_@u"+,$W {xEX_$nv template < typename Left, typename Right >
wX#\\Jgi class assignment
U,iTURd {
#`z!f0
P Left l;
f:7Y Right r;
;}f%b E public :
-2> L*"^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cWFvYF template < typename T2 >
(4ow0}1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
G2a fHL< } ;
Iay7Fkv G D[~4G 同时,holder的operator=也需要改动:
:KX/` H=X>o.iVqi template < typename T >
zF)_t S assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Btpx[T {
q,u>`]} return assignment < holder, T > ( * this , t);
TM!R[-\ }
Vz 5:73 m{%_5 nW 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。
2:p2u1Q
O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=AgY8cF!sl lBQ|= return l(rhs) = r;
8H;TPa 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。
DX$`\PA 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D:n0dfPU U45/%?kE) template < typename Tp >
Q2rZMK class constant_t
_nx|ZJ {
*tRJ= const Tp t;
apY m,_ public :
u8o7J(aQsR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9\Xl3j! template < typename T >
q<hN\kBs const Tp & operator ()( const T & r) const
sE/9~L {
Pv1psKu return t;
vZ]gb$ }
{B\.8)&8 } ;
r`<evwIe lq.0?( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r.K4<ly-N 下面就可以修改holder的operator=了
Fof_xv9 G)< k5U4 template < typename T >
\re.KB#R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
RtqW!ZZ:H {
*D<sk7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}FM<uBKW }
Ccc6 ko_ ~Dy0HVE 同时也要修改assignment的operator()
w-\fCp ) ;quGy3 template < typename T2 >
3ZZJYf= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
IZ2#jSDn 现在代码看起来就很一致了。
U_VD* F4Bv k*M{?4 六. 问题2:链式操作
YRYrR|I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
RhQOl9 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。
Ix *KL=MG 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。
l^Lg"m2 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。
]iz5VI@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G&uj}rj PTePSj1N template < typename T >
P@5^`b| struct result_1
DV%tby {
)bK<t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6]rrj } ;
o9~qJnB/O hM8G"b 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:
qQ1m5_OD`z uq 6T|Zm template < typename T >
T.1z<l"" struct ref
U{ O\ {
4a3f!G$ typedef T & reference;
/FYa{.Vlr } ;
5 ;|9bWH template < typename T >
1qQgAhoY struct ref < T &>
rg'? ?rq {
Pc(2'r@# typedef T & reference;
Me`"@{r|# } ;
CZa9hsM r?[mn^Bo 5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tICxAp: 6u.b?_u template < typename T >
d3{Zhn@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R]V`t^1 {
jr9ZRHCU return l(t) = r(t);
72{kig9c }
NK4ven7/ 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。
`r]Cd
{G 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2i>xJMW T@RzY2tz 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
3oKqj> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*e8V4P _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Fza)dJ7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
@Td[rHl 最后的布局是:
6Nl$&jL Add
92VAQU6 / \
jkdNisq37 Divide 5
f0[xMn0Tu / \
,F*e^#> _1 3
3]
@<. 似乎一切都解决了?不。
RB\WttI 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
c:$:j,i} 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。
HOUyB's' 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:
/f6]XP\'`+ 4kz8U template < typename Right >
&FZe LIt assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2fLd/x~ Right & rt) const
Ke/P[fo {
i5wA=K_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tL).f:? }
'|q:h 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S m1bDa\!= 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。
Dr2h- 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。
_cJ{fYwYU 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。
E8j9@BHU[r 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。
i;tA<-$- 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
-s)2b
; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Zk/NO^1b KXM-GIRUG template < class Action >
.o-j class picker : public Action
Lhc@*_2 {
OcH- `A public :
UMX+h])#N picker( const Action & act) : Action(act) {}
C=m Y // all the operator overloaded
D-~Jj&7 } ;
iwVra"y K;97/"
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Xo*$|9[. 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:
JZY=2q& dyp]y$ template < typename Right >
q+:(@w6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
XnY}dsSO {
]_=HC5" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ps[6)d)o }
EiN.VU ` 'wZy: c Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XVLuhwi 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。
C[KU~@ E*I]v template < typename T > struct picker_maker
dSL %% {
XH2SEeh typedef picker < constant_t < T > > result;
#wd \& } ;
.;F+ QP0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0!VLPA: {
2(rZ@Wl typedef picker < T > result;
&B2c]GoW } ;
w2,T.3DT =%u|8Ea*` 下面总的结构就有了:
NY;UI(<] 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。
q7]WR(e 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。
?% X9XH/! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`%XgGHiE 至此链式操作完美实现。
^kD?0Fm ^VIUXa VoyH: 七. 问题3
M"vcF5q 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。
c6uKKh> }F`Tp8/&j template < typename T1, typename T2 >
6C0_. =7# ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Wu4Nq+ {
"[?/I3{E return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?xo,)`` }
i]-gO F^NR qE 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:
ZYt
__N <D dHP template < typename T1, typename T2 >
]6;AK\9TM struct result_2
7, 13g) {
9HE(*S typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G}-.xj] } ;
4d 3Znpf D{4hNO 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?
Uaj=}p\+.p 这个差事就留给了holder自己。
L@4zuzmlb LA?\~rh! Z
:9VxZ template < int Order >
%1@<), class holder;
lp}WB d+ template <>
^'fKey` class holder < 1 >
`I>K? {
xI:
'Hk1 public :
UvZ@"El template < typename T >
;a3nH struct result_1
D,n}Qf!GYk {
XeSbA typedef T & result;
#VV.[N } ;
$048y
X 7M template < typename T1, typename T2 >
KYu(H[a struct result_2
]Z-oUO
Z<k {
0GYEt typedef T1 & result;
!:<UgbiVv } ;
Inc:t_ template < typename T >
&a=e=nR5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6XAr8mw9 {
3NN'E$"3 return (T & )r;
bVeTseAG }
--twkD template < typename T1, typename T2 >
E.`dk. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{?mQqoZ?. {
y<1$^Y1/) return (T1 & )r1;
Z&w^9;30P }
w;EXjl;X O } ;
-p.*<y Jo3(bl%u template <>
unnx#e] class holder < 2 >
!NYM(6!( {
@5jG public :
B#6pQp$ template < typename T >
G\+nWvV7 struct result_1
L{LU@.;1 {
S%X\,N typedef T & result;
ij(4)= } ;
9I\3T6&tr template < typename T1, typename T2 >
!1'-'Q@f struct result_2
R2O.}!' {
!Gp3/<"Wy$ typedef T2 & result;
_`_IUuj$E } ;
!e'0jf-~ template < typename T >
O_Rcd&<mr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U[QD! {
aoDD&JE return (T & )r;
E^ok`wfO }
8RAeJ~e template < typename T1, typename T2 >
8M|)ojH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2ly,l[p8 {
eq~c return (T2 & )r2;
"'!%}; }
Dw`m>'J0 } ;
0O#B'Uu R==cz^# Ejms)JK+ 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> >。
I\upnEKKzZ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
vA;F]epr! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~$4.Mf,u aGe(vQPi9 return l(i, j) = r(i, j);
q[7d7i/r6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`8(h,aj; o? i.v0@!K return ( int & )i;
v]T(zL| return ( int & )j;
5Y Q 最后执行i = j;
1_NG+H]x9 可见,参数被正确的选择了。
lP*
f5aF6FBH 6%kJDY. bqrJP3 qggk:cN1 八. 中期总结
Dk`4bYK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
43>9)t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Pc(n@'m~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rMHQzQ0% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?7uKP}1| Aw4?y[{H gr>o
E#7 (]Ye[j^"7 O wA~( (9}eF)+O 九. 简化
@yt2_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
RM&H!E<# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Y=a v8Y|` 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
;tp]^iB# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sLG>>d3R1 +-*/&|^等
'B3Wz a. 2. 返回引用。
y~ _za(k =,各种复合赋值等
q#99iiG1 3. 返回固定类型。
qByNHo7Tb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i
Y*o;z,~ 4. 原样返回。
U|J$?aFDr operator,
5fu+rU-# 5. 返回解引用的类型。
,\lYPx\P[ operator*(单目)
%o@['9U[j 6. 返回地址。
2f19W#
'0 operator&(单目)
Z'Exw-ca 7. 下表访问返回类型。
ACigeK^C}E operator[]
d&|z=%9xl 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6F*-qb3 operator<<和operator>>
heL$2dZ5H Tr8AG> 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。
+Y>"/i.
N 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[eNkU">} |rHG%VnBH template < typename Left >
u>}w- struct value_return
U g}8y8
{
!/Iq{2LX template < typename T >
0]T.Lh$3 struct result_1
Y=vVxVI\ {
B;Xoa, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
fvcW'T}r } ;
{f+N]Oo* v2hZq-q template < typename T1, typename T2 >
*jM_ wwG struct result_2
\3Dk5cSDk+ {
<<=e9Lh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*Y85DEA } ;
)jyq{Jb } ;
O^9CV*]!n zL:&Q< Rx6l|'e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*jk3 \KaoV 0]AN; 下面我们来剥离functor中的operator()
)0#j\B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
D##+)`dK 2+?T66 g return l(t) op r(t)
sm 's-gD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3k#[(phk return op l(t)
O'k+7y return op l(t1, t2)
(I-<f$3 return l(t) op
0A;"V'i return l(t1, t2) op
>~I#JQ% return l(t)[r(t)]
#`W=mN(+k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
S6v!GQ I eG=J4:* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
yND"bF9 单目: return f(l(t), r(t));
%35L=d[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'_:(oAi,C 双目: return f(l(t));
JD6aiI!Su return f(l(t1, t2));
C5P$&s\ 下面就是f的实现,以operator/为例
w8O" =}, IY=/`g struct meta_divide
jY7=mAd {
*YWk1Cwjo template < typename T1, typename T2 >
00ofHZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Btj#EoSI_ {
[SVhtrx|% return t1 / t2;
)4l>XlQ& }
V=pMq?Nr } ;
TG}d3ZU
! %$@1FlqX; 这个工作可以让宏来做:
.%=V">R F{<5aLaYti #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-? s&pKi template < typename T1, typename T2 > \
yuOS&+,P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
veeI==] 以后可以直接用
>F1G!#$0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~h-C&G,v 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Nln`fE/Ht (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
5W/{h q8}} 6{q;1-8j+j <,"4k&0Q>V 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
+`@M*kd q\%cFB} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<aJ$lseG class unary_op : public Rettype
{7*>Cv} {
^/HW$8wEi Left l;
lbQQtpEKO public :
>M]6uf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{(
#zcK
bu>qsU3 template < typename T >
? B@E!/f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9mlIbEAb {
Tc6:UF return FuncType::execute(l(t));
='Q{R*u }
n]Zk;%yL 9'?se5\ template < typename T1, typename T2 >
aSC9&Nf; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)p<WDiX1!e {
y<pnp?x4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
IOL L1ar }
Q_]d5pl } ;
7p.>\YtoR} ]1D%zKY%$Z xg<Hxn,<M 同样还可以申明一个binary_op
41G5!=i y%S1ZTScO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.%}?b~
class binary_op : public Rettype
7tNc=,x} {
y}FZD?" Left l;
)KE[!ofD Right r;
|?d#eQ9a public :
#sTEQjJ,J binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fmfTSN(Q~` VIC0}LT0R template < typename T >
Z&Y=`GOI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$<nCXVqL, {
.Da'pOe return FuncType::execute(l(t), r(t));
R x7X_A} }
V8WFQdXc uI~s8{0T6 template < typename T1, typename T2 >
)[L^Dmd, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
).5RPAP {
D f4+^B,1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5!I4l1 }
Q8D&tJg } ;
lhH`dG D k|vI<:'p, lx |5?P 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
0p(L' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,HB2hHD DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|l0Ea 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。
b>\?yL/%+? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>(r{7Qg 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。。。
sa1h%< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{D`'0Z1" 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)
)w h%| 下面是修改过的unary_op
|&3x#1A 7%MbhlN. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
DC+b=IOz class unary_op
t23'x0l {
^03j8Pc-c Left l;
eS+g| $cW ~g#r6pzN- public :
4dawg8K`9 59r_#(uo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K+Y^>N 4m -d+aV1n template < typename T >
`F t]MR struct result_1
h.eM
RdlO {
@L/o\pvc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@I`C#~ } ;
R=Zn -q ^EELaG template < typename T1, typename T2 >
"9!d]2.-Vk struct result_2
2I/xJ+ {
$e1=xSQp4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Cx<0 H } ;
O`G/=/GZ =,y |00l template < typename T1, typename T2 >
80b;I|-T, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\1"'E@+ {
6%,C_7j return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~y HU^5D }
DdQ;Q5| ^y!;xc$(Qs template < typename T >
(*p ,T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]rehW} {
sRSz}] return OpClass::execute(lt(t));
o*WY= }
=Prb'8 W : _e# } ;
Byl^?5 ?BA]7M(,4 6W[}$#w 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
$+JS&k/'m 好啦,现在才真正完美了。
U>Ld~cw 现在在picker里面就可以这么添加了:
K6/@]y%Wr r3E!dTDWq template < typename Right >
o?L'Pg picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YB<*"HxM)} {
; Uc0o!1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
qgIb/6;xQ }
) J]9 lW&y 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。
$rIoHxh. y KmG T>TWU: ca i<,3H K 0gI): 十. bind
z>sbr<doa 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
@NhvnfZ 先来分析一下一段例子
6E(Qx~iL Y8M]Lwj }En int foo( int x, int y) { return x - y;}
!+>v[(OzM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
qm/Q65>E bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:NJ_n6E 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
pl@O
N"=[ 我们来写个简单的。
,B?~-2cCz 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
OsBo+fwT 对于函数对象类的版本:
vgY3L Z;9>S=w! template < typename Func >
^b: (jI*l struct functor_trait
.2d9?p3Y {
:w}{$v}#D; typedef typename Func::result_type result_type;
T134ZXqqz } ;
ojYbR<jn9 对于无参数函数的版本:
Xq'cA9v=$J sn7AR88M; template < typename Ret >
f}g\D#`]/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
R_M?dEtE> {
*I}`dC[ typedef Ret result_type;
'iLpE7 } ;
4tL<q_ 对于单参数函数的版本:
4XVCHs( X%yO5c\l2 template < typename Ret, typename V1 >
COH<Tj struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J>fQNW!{ {
+"9hWb5 typedef Ret result_type;
(c0A.L)
} ;
; ^t{Il'j 对于双参数函数的版本:
N0hE4t ::_i@r template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d%l{V6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^u3V
E {
f0Bto/,>~ typedef Ret result_type;
oIUy -| } ;
U(~+o 等等。。。
&-(463 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3u%{dG a 3?Y 2L template < typename Func >
9x,RvWTb struct func_return
>S$Z {
ss;R8:5 template < typename T >
xsWur(> ] struct result_1
5 ae2<Y= {
F~A 'X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[O:
!(Gje } ;
^vG8#A}] 6e&>rq6C template < typename T1, typename T2 >
pp9Zb.D\ struct result_2
N !TW! {
MZmb`%BZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d)~Fmi; } ;
qI^
/"k*5 } ;
<n3!{w3< C6rg<tCH NcY608C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B"%{i-v>** @?h/B=56 template < typename Func, typename aPicker >
6 uKTGc4 class binder_1
Jx'i2&hGN {
M'_9A Func fn;
wEzKqD aPicker pk;
`xrmT t
X public :
5d Z |! 1sYEZO; template < typename T >
odIZo|dv struct result_1
42]pYm(jk3 {
;WldHaZ9r typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&=4(l|wcg } ;
DBLO|&2!z[ JEE{QjTh template < typename T1, typename T2 >
fGmT_C0t struct result_2
CbN!1E6). {
*Q1~S]g typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]9\!;Bz^J } ;
bXS:x c6Y\n%d& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;NNe!}C kI%%i>Y} template < typename T >
8i?l02 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.7n\d55a {
*Vho?P6y\Y return fn(pk(t));
y-CX}B#j }
"?| > btr template < typename T1, typename T2 >
&w=3^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xLx]_R() {
([xo9FP ; return fn(pk(t1, t2));
u ElAnrm }
'=l[;Q^Q } ;
m*mm\wN5 |ae97 5 EM\'GW 一目了然不是么?
NKQOUw:qn 最后实现bind
IgC}& ^{8Gt@ ZY:[ekm%4Z template < typename Func, typename aPicker >
.Lfo)?zG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
j;+?HbL {
Y"KE7>Jf return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
umdG(osR }
T~b>B`_ Znetzm=0 2个以上参数的bind可以同理实现。
cW+t#>'r 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。
,K^4fL$C;3 Oh4AsOj@ 十一. phoenix
`c'W-O/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Yq/.-4y YBnA+l* for_each(v.begin(), v.end(),
itzyCw2|# (
<7Ae-!>x do_
IJ/sX_k [
;U_QvN| cout << _1 << " , "
lSH6>0#B ]
UQ4% Xp .while_( -- _1),
nJ"
' cout << var( " \n " )
oTT7M`P3h )
_sbp6ZO_ );
sdS^e`S not YeY7wR 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
~,2/JDVJ5- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
wfjnA~1h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
fK(}Ce 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E_zIg+(+ `8FUX= Sh ZNx$r]4nF template < typename Cond, typename Actor >
T,$WlK
Wj class do_while
+CI1V>6^ {
F-*2LMe Cond cd;
?ByM[E$ Actor act;
xz:J public :
y_.!!@, template < typename T >
QFIL)'K struct result_1
h;j IYxj {
(#;`"Yu typedef int result_type;
%E_b'[8 } ;
]G2uk` -J^(eog[6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
mLL340c#\ 1LJUr"6] template < typename T >
{?`al5Sz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B7z -7&TE {
^H6<Km
l/V do
y1/o^d+@ {
r0m*5rd1 act(t);
@}:uu$OH }
j;Z?WXWDh while (cd(t));
bz|
D-. return 0 ;
[g2;N,V# }
`ImE% r! } ;
_FwK-?4E- uWrQ&}@ VAXT{s&4> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
u_).f<mUdF 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。
{f{ZHi| 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。
x=#VX\5k: 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。
r `eU~7 下面就是产生这个functor的类:
l
(3bW1{n Xj*vh
m%i #A8@CA^d template < typename Actor >
P/`I.p ; class do_while_actor
4GB7A]^E {
7L^%x3-|& Actor act;
Xo*DvD public :
TYA~#3G) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
03j]d&P%d
~l2aNVv; template < typename Cond >
LF0sH)e] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
WlYs~(=9 } ;
Q%-di= R-:fd!3oQ i>_u_)- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Vn~UB#]'3 最后,是那个do_
\qUKP"dr Q#IG; `~X!Ll class do_while_invoker
" ZX3sfkh {
,y%3mR_~ public :
_Ob@` template < typename Actor >
`|Or{ih do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
jM:Y'l] {
mYU9
trHV return do_while_actor < Actor > (act);
|]Qg7m,O }
{6oE0;2o' } do_;
FaBqj1O1 X<R?uI?L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jVH|uX"M5Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@X3{x\i'I 最后来说说怎么处理break和continue
D13Rx 6b 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。
rcGb[=B f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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