一. 什么是Lambda
wF@qBDxg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0qJ(3N 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,
Pb]s+1 ;K$E;ZhPN ]0m4esK` wQM(Lm#Q class filler
C+y:<oo) {
y3;G<9K2c] public :
"5Kx]y8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z%*ZmF ^K } ;
+` Em& ub,Sj{Mq" [|k@Suv |z 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:
O$$s]R6 [(#ncR8B iCl,7$[* Bj%{PK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%\r4c*O1q $ZQP f #Fu OTBNvB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'7xmj:.== ,6a'x~y<r wk8XD(& T!v%NZj3 二. 战前分析
Bsz kQ>#6 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
3TtnLay.k 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#<v3G)|aS *]x]U >EF DJrA@hm/Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s'} oVx] /* --------------------------------------------- */
gtCd#t'(V vector < int *> vp( 10 );
`n5)oU2q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!n)2HDYhx, /* --------------------------------------------- */
lXv{+ic sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/ x$O6gi /* --------------------------------------------- */
D_@r_^} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y#?Sqm( /* --------------------------------------------- */
?LvZEiJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
HK:?Y[ebs /* --------------------------------------------- */
[[[p@d/Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!\?? [1_e G'{4ec0<{ "hs`Y4U
#{ `(;83 看了之后,我们可以思考一些问题:
Nv #vfh9}P 1._1, _2是什么?
#G9S[J=xe 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。
(hd2&mSy 2._1 = 1是在做什么?
9.1%T06$ 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。
fS!%qr 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。
q1NAKcA<U RUO,tB|(_; "MK:y[+* 三. 动工
E >SnH
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3&3S*1b-H --
_,; NsWyxcty Ej6vGC., template < typename T >
g%RL9-z class assignment
";s?#c {
%3z-^#B= T value;
zy+|)^E public :
/p X\)wi assignment( const T & v) : value(v) {}
\7gLk: template < typename T2 >
Et`z7Q*e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bnUd !/; } ;
=3/||b4c j<wg>O:s%r ` [@
F3x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ur*1I/v 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d;;]+% R2t5T-8`c kQ{pFFO ,}`II|.oB class holder
r+v*(Tu {
.xCO_7Rd public :
3VALrb; template < typename T >
"'II~/9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
\f@PEiARG7 {
-i?!em'J return assignment < T > (t);
HtmJIH: }
oACuI|b } ;
a.wRJ mY;Y$fz;xL b_\aSEaTT 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
[^~Fu9+" Ou8@7S static holder _1;
X^fMt] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}MXZ 9$UjZ$ v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(K^9$w]tf 而不用手动写一个函数对象。
NaB8cLURp n1.]5c3p ;se-IDN M/R#f9W 四. 问题分析
X#gZgz =' 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
nmS3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3vNo D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|2{y'?, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Mq6.!j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F~{yqY5]n }_gCWz-5? 五. 问题1:一致性
a|TP 2m 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
hpLo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
im4V6 f;% YX!%R]c% struct holder
Aw9^}k}UfD {
1&Nk //
4vp,izNW template < typename T >
f>-OwL($P T & operator ()( const T & r) const
73 D|gF* {
lj'c0k8 return (T & )r;
" 0K5
/9 }
)#IiHBF } ;
xREqcH,vU >Y)jt*vQ 这样的话assignment也必须相应改动:
FU5vo mi%d([)%< template < typename Left, typename Right >
YNHn# 98\ class assignment
&Q(Q/]U~ {
w*$nG$ Left l;
sqj8c)6 Right r;
5pE[}@-c9 public :
T3%yV*F, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?Z*LTsPr template < typename T2 >
2syKYHV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ny
p5= } ;
YDC[s ^d5 >L?/Ph %d 同时,holder的operator=也需要改动:
6hAeLlU1 mY#[D;mUe template < typename T >
lNls8@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L?4c8!Q {
nWmc return assignment < holder, T > ( * this , t);
tjuW+5O }
mNWmp_c,1 a}0\kDe 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。
u <D&RT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
WI](a8bm E3_EXz9h return l(rhs) = r;
j?[fpN$ 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。
V,*YM 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
FzA_-d/_dg j#3}nJB%#i template < typename Tp >
(#X/sZQh class constant_t
X -w#E3 {
!`)-seTm const Tp t;
OZQhT)nS] public :
=JX.*
MEB constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Euk#C;uBg template < typename T >
k "'q const Tp & operator ()( const T & r) const
dxUq5`#G, {
u}qfwVX Z return t;
Z\6azhbI} }
:*)~nPVV } ;
1sGkbfh{t s80:.B 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
z,I7 PY& G 下面就可以修改holder的operator=了
"Yq-s$yBi q~_Nv5r%O template < typename T >
~}$:iyJV(> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J0C<Qb[ {
}\OLBg/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+mMn1& }
e7>)Z ()}O|JL:K 同时也要修改assignment的operator()
;)u}`4~L UVxE~801Y template < typename T2 >
Ajs<a(,6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>"5^]o2?~l 现在代码看起来就很一致了。
zPH1{|H+l uy~5!i& 六. 问题2:链式操作
@@'zMV% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2fFNJ 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。
Q^b_+M 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。
9Rb-QI 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。
!M)! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
iG6 ^s62z7 ^$`xUKp`pn template < typename T >
;!Ojb struct result_1
T,`'qZ> {
B#B$w_z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J55K+ } ;
zTAt% w5 Haaungb" 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:
<@A/`3_O) E)09M%fe template < typename T >
cx1U6A+ struct ref
mhnD1}9,Ih {
J,4]du$ typedef T & reference;
|.*),t3
(w } ;
pvDr&n9 template < typename T >
HJ !)D~M{ struct ref < T &>
[qIi_(%o {
wU2y<?$\8 typedef T & reference;
RR75ke[Hs } ;
pIC CjA?3@ ryW1OV6?_0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V%<<Udu< fP&F$"o8 template < typename T >
@zT.&1;` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jtS+y)2 {
gD@ &/j7 return l(t) = r(t);
q4xB`G }
f8lB xK 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。
HP3~.1Sp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8rGW G ^h1VCyoR* 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
#fk)Y1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/h0-qW _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ie
2X.# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^ B=x-G. 最后的布局是:
v"F.<Q Add
dt',)i8D / \
&oWWc$ Divide 5
Hm-+1Wx / \
})M$#%( _1 3
|n}W^}S5 似乎一切都解决了?不。
--Dw 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
PC.$&x4w1 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。
awHfd5nRS 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:
)gmDxD
^C fB3O zff template < typename Right >
X']>b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
l^uP?l" Right & rt) const
$Y,,e3R3 {
^R,5T}J. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_>dqz(8# }
>tr_Ypfv,c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/raM\EyrlP XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
= EyxM 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
1_fFbb" 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
9x;/q7 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
OV7vwj/- 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
^W_}Gd<-#Y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
3${?!OC Zj<oh8 template < class Action >
Zv7@ class picker : public Action
"f!*%SR:
1 {
c72Oy+# public :
~BERs;4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
\xDu#/^ // all the operator overloaded
jm.pb/ } ;
.x(&- `eND3c 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。
,H1J$=X' 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:
i>ORCOOU MeQ(,irr^ template < typename Right >
CV]PCq! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`DG6ollp{ {
)N)ziAy} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+(/XMx}a }
smIZ:L% "sAR<5b Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
thipfS 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。
%f6l"~y 6ynQCD template < typename T > struct picker_maker
xXA$16kd {
<j:3<''o typedef picker < constant_t < T > > result;
XhWMvme } ;
iV'-j,-i template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v0"|J3 {
+GP"9S2%R typedef picker < T > result;
X-:Ni_O\ty } ;
M\\TQ(B ])m",8d&T 下面总的结构就有了:
Ef%8+_ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
<Ks?g=K- picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
eb9qg.9Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n 8AND0a1C 至此链式操作完美实现。
"*+epC|ks *9j9=N? +}m j6I 七. 问题3
K8|6r|x 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
g?`D8 4fzq C) template < typename T1, typename T2 >
xBgf)'W_Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2-j|q6m5 {
Qi=rhN` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T2Y`q' }
R&ou4Y:DG
`c :'il? 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
7c
%@2
VZAdc*X template < typename T1, typename T2 >
OUI}jJw+ struct result_2
"5{Yn!-: {
LTzf&TZbx5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<R GRvv } ;
DOhXb !PUhdW 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
F<V
zVEx 这个差事就留给了holder自己。
}{K)5k@ @'C)ss =kj Z]w_2- - template < int Order >
cb'8Li8,j class holder;
:6HMb^4 template <>
JYv&I t class holder < 1 >
ZmmuP/~2K {
CvbY2_>Nh public :
ec=4L@V* template < typename T >
{E 6W]Mno struct result_1
?ZDx9*f {
sv0kksj typedef T & result;
`Z%XA> } ;
cLR8U1k' template < typename T1, typename T2 >
Ae ue:u> struct result_2
M\`6H8aLn {
#:s'&.6 typedef T1 & result;
& RROra } ;
TUpEhQ+* template < typename T >
D"^ogY#LK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\GMudN {
/23v]HEPy return (T & )r;
dcHkb,HsO }
>$R-:>~zN template < typename T1, typename T2 >
0
|F(qR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4?%0z) g {
c#HocwP@ return (T1 & )r1;
5~rs55W }
$<ZX};/D } ;
~gBqkZ# y? lPFMNRt~8 template <>
_I$]L8hC class holder < 2 >
<7PtC,74 {
*Gu=O|Mm public :
l@j!j]nE template < typename T >
k?J}-+Bm[| struct result_1
D(h|r^5 {
.S?,%4v%% typedef T & result;
|?g2k:fzB7 } ;
BwEL\*$g template < typename T1, typename T2 >
8\I(a]kM` struct result_2
8i:b~y0 {
58v5Z$%-- typedef T2 & result;
R0/~)
P } ;
?C $_?Qi template < typename T >
J41ZQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2l\Oufer" {
C
y&L, return (T & )r;
{ld([ }
.S5&MNE template < typename T1, typename T2 >
ko,
u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v
WhtClJ3 {
{?m',sG;& return (T2 & )r2;
5@v!wms }
~&yaIuW< } ;
[6/%ynlP ;$%+TN
Pt1Htt:BE 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> >。
aqyXxJS8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
P,># 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
p1|@F^Q H>Fy 2w return l(i, j) = r(i, j);
CV&
SNA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
90ORx\Oeo Wo2M}]0 return ( int & )i;
h[lh01z return ( int & )j;
N86Hn]# 最后执行i = j;
lq%s/l 可见,参数被正确的选择了。
#v~5f;[AAs 9JUlu /\=g;o' _Y~+ #Vc 7M$>'PfO 八. 中期总结
T
%cN(0@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
i^gzl_! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|5FyfDaFBX 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3F4I{L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GQ[\R&]q< /#Xz+#SqY 9wI1/> RWoa'lnu
=nY*,Xu< @0)bY*njj 九. 简化
2smLv1w@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
: 0%V:B 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
( E0be. 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
CF$^we 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
y\@XW*_? +-*/&|^等
0<P
-` |X 2. 返回引用。
R"82=">v =,各种复合赋值等
Q}m)Q('Rk 3. 返回固定类型。
K}wUM^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A46y?"]/30 4. 原样返回。
k|g~xmI; operator,
Tlf G"HzZ% 5. 返回解引用的类型。
R_Z
H+@O operator*(单目)
#nu?b?X' 6. 返回地址。
fYH%vr) operator&(单目)
fo5!d@Nv 7. 下表访问返回类型。
2pB@qi-] operator[]
jmAWto}. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?5+= operator<<和operator>>
J[<:-$E /O&j1g@ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
gN(8T_r 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
K\;b3 IJs`3? template < typename Left >
RE*SdazY? struct value_return
#^eviF8 {
Dpof~o,f template < typename T >
>S!QvyM(V struct result_1
^Ji5)c {
,c7 8O8| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
rt."P20T } ;
3UBG?%!$f & }}o9 template < typename T1, typename T2 >
,H.q%!{h_ struct result_2
q5QYp {
e&wWlB![ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v_oNM5w } ;
#Ok*Or } ;
*xt3mv/<z OHH wcJ 7N -,p(PK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&%INfl>o7. G#K=n 下面我们来剥离functor中的operator()
Qs*g)Yr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Y.=v!*p?} M3x%D)* return l(t) op r(t)
i"zWv@1z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
p5Y"W(5_ return op l(t)
sH#UM(N return op l(t1, t2)
+Pn+&o;D return l(t) op
UB=I> return l(t1, t2) op
]JtK)9 return l(t)[r(t)]
H{9di\xnEm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^TnBtIU-B p"Fj6T2 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:
LL.YkYu 单目: return f(l(t), r(t));
Rsqb<+7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ULAAY$o@5 双目: return f(l(t));
7X1T9'jI2 return f(l(t1, t2));
KLlW\MF1 下面就是f的实现,以operator/为例
*qGxQ?/ -Vw,9VCF struct meta_divide
,GGr@}) {
lS9rgq<n template < typename T1, typename T2 >
P b2exS( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p]IF=~b {
NtSa#$A return t1 / t2;
)CEfG }
~x`OCii } ;
`0Qzu\gRb <+pwGKtD 这个工作可以让宏来做:
l *.#g gHA"O@HgDI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"ifYy>d template < typename T1, typename T2 > \
leX&py static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*N<~"D 以后可以直接用
hbzU?_} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
a\aJw[d{ 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
ZB<goEg (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。。。)
A2g+m g!cTG-bh>J TDk' 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
iIA&\'|;i M-"%4^8_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jBarY g class unary_op : public Rettype
Hj$JXo[U {
WOG=Uy$ Left l;
i4&"-ujrm public :
G2zfdgW${/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@9-z8PyF Hq3"OMG q template < typename T >
X^eTf-*T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
| Fm( {
&}Cm9V return FuncType::execute(l(t));
pQ!NhzQ }
[n44; a9` E&Q}z template < typename T1, typename T2 >
v&D^N9hy9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tc.R(F96 {
>7p?^*&7; return FuncType::execute(l(t1, t2));
u-$(TyDEl| }
d.3-@^P } ;
X@2[!%nm I_oJx Cpz'6F^oP 同样还可以申明一个binary_op
D({%FQ" }v"X.fa^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OV_Y`u7YR class binary_op : public Rettype
nK)U.SZ {
`rN,*kcP Left l;
I>B-[QEC Right r;
4U*J{''L public :
Om,+59ua* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!MOVv\@O hjtkq.@ template < typename T >
#qtAFIm' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b*\K I {
! av
B &Z return FuncType::execute(l(t), r(t));
?k
CK$P }
D .oX>L#: ^y]CHr template < typename T1, typename T2 >
o['HiX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aqSHo2]DX9 {
~k'KS
7c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]v{f!r=} }
;!v2kVuS] } ;
R'`q0MoN1 UR>zL3 $e)d!m. 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
J=JYf_=4bc 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zxTcjC)y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wt0^R<28 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
B"ZW.jMaI 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.DiH)
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
q\cH+n)C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o{f|==<t3# 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
;}"_hLX 下面是修改过的unary_op
[p^N].K$ X`JWYb4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
BU(:6 class unary_op
xb1 i{d {
>~8;H x].d Left l;
;[V_w/-u _w0t+=& public :
^1^k< :L*"OT7(6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/Ut h#s: Ab ,n^ template < typename T >
:vZ8n6J[ struct result_1
? FGzw {
J6r"_>)z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bw\fKZ } ;
&MKG#Y} 3z';Zwz &X template < typename T1, typename T2 >
5 0uYU[W struct result_2
M0zJGIT~b {
ofH=h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^m8T$^z> } ;
Dvbrpn!sk &7"a.&*9xX template < typename T1, typename T2 >
/T1zz2l~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yV[9 ( {
"Ah (EZAR
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l$N
b1& }
6bF?2 OC sLrSi template < typename T >
Z
M_
6A1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ywWF+kR_ {
qKNX^n; return OpClass::execute(lt(t));
Y7(E<1Yx }
ChO?Lm$y mO<sw } ;
wTb7 xBI Whp;wAz B7BXS*_b 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
s3@sX_2 好啦,现在才真正完美了。
t>.1,'zb 现在在picker里面就可以这么添加了:
[!1z;
/ 29]-s Utqv template < typename Right >
q/w<>u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
k]?M^jrm {
tl9=u-D13@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Mwp[?#1j }
y"q7Gx*^j 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\9k$pC+l l`=).k WwG +Xa jR-DH]@y &S[tI$ 十. bind
FdwT 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。
pn3f{fQ 先来分析一下一段例子
<q|IP_ Q M7z
. -wv5c int foo( int x, int y) { return x - y;}
7.g)_W{7} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X{KWBk.1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gSLwpIK% 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。
5dOA^P@`,M 我们来写个简单的。
%. ^8&4$+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=qPk'n9i8 对于函数对象类的版本:
Q -;ltJ N5 ITb0Tv template < typename Func >
Y8!T4dkn struct functor_trait
L(tS]yWHw {
\|^fG9M~ typedef typename Func::result_type result_type;
%~%1Is`4J } ;
P5M+usx 对于无参数函数的版本:
zWvG];fsN `.>5H\w0e template < typename Ret >
Fq3[/'M^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
wUkLe-n,dE {
3?|gBiX typedef Ret result_type;
gEC*JbA.3 } ;
2B&Yw 对于单参数函数的版本:
.s$#: ls? +9Z RCmV template < typename Ret, typename V1 >
[ox!MQ+s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r"#h6lYK& {
_|%pe]St typedef Ret result_type;
q@ !p } ;
lsmzy_gV7 对于双参数函数的版本:
R:=C FkJa+ZA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Kp,}7%hDw! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#k? Rl {
_YF~DU typedef Ret result_type;
,Nl]rmI } ;
aIaydu+ \ 等等。。。
!R,9Pg*Ey 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?3
J A6w/X`([O template < typename Func >
~:7AHK2 struct func_return
PRmZ3 {
=uKGh`^[ template < typename T >
N!6{c~^ struct result_1
+js3o@Ku{\ {
bh=d'9B@&J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.UNh\R?r } ;
t6
:;0[j FI@2KM template < typename T1, typename T2 >
^9T6Ix{= struct result_2
EFeG[bxM {
!NuYx9L?L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-x
)(2| } ;
pGw|T~e% } ;
TnET1$@qr* YLk; ^? ]RHR> =; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
I0ycLx Yjz'lWg template < typename Func, typename aPicker >
wd*i&ooQ*L class binder_1
-k\7k2 {
)f#@`lf[< Func fn;
Y{y #us1 aPicker pk;
^EU&6M2 public :
'R6D+Vk/ @'[w7HsJ template < typename T >
WH :+HNl1d struct result_1
L;.6j*E* {
X70 vDoW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~h -G } ;
K8*QS_* cqeId&Cg template < typename T1, typename T2 >
.UbmU^y| struct result_2
vj0`[X {
j}8IT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/1++ 8= } ;
G 8|[.n AG)N^yd binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[:$j<}UmB /b@0HL? template < typename T >
:j$K.3n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1DcYc-k# {
IDBhhv3ak return fn(pk(t));
+AyQ4Q(-o }
xMg&>}5 template < typename T1, typename T2 >
Y%qhgzz?/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sBp|Lo {
FsZM_0>/s return fn(pk(t1, t2));
4s*P5w_'/ }
Mr:*l`b_ } ;
lj%8(X u )<4o"R:* W"Dj+/uS 一目了然不是么?
9.e?<u*-z 最后实现bind
n]4)~ZIAU Rz`<E97- 93fKv template < typename Func, typename aPicker >
`u:U{m picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#c4LdZu9 {
Jf`;F : return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M4M
4*o }
(d993~|h tZ>>aiI3 2个以上参数的bind可以同理实现。
u]E% R& 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
WlP@Tm5g/ jLvI!q 十一. phoenix
7|zt'.56[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`]]gD EPG{ ]Vjn7P`~N for_each(v.begin(), v.end(),
aVuan&]*= (
Cd#*Wp)s do_
f&`v-kiAn= [
)Tngtt D cout << _1 << " , "
9 N=KU ]
<t]c' .while_( -- _1),
fFXs:( cout << var( " \n " )
eJ{"\c( )
K *vNv4 );
/Re1QS UkNC|#l) 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
#CV(F$\1{ 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
&:]_a?|*S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DJ}xD&G 那么我们就照着这个思路来实现吧:
oBqP^uT>a| Fh v) :;0?;dpO template < typename Cond, typename Actor >
Vu`dEvL? class do_while
tP!sOvQ: {
+KFK.. Cond cd;
aSHZR Actor act;
y#AY+
> public :
U
YUIpe template < typename T >
.NjdkHYR struct result_1
>4M_jC. {
N_pJE? typedef int result_type;
q(.%f3( } ;
`H/HLCt Cy6[p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|&n dQ(!l AaTtYd template < typename T >
O-T/H-J` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n^&QOII@> {
R~RY:[5?w do
*kyy''r {
8" 8{Nf-" act(t);
xDADJ>u2K }
m$LZ3=v%8 while (cd(t));
W\~ZmA. return 0 ;
"r"]NyM }
T>f-b3dk } ;
qWE"vI22M S"3g 1yU^_ k})9(Sy~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6\0GVM\ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
vy|}\%*r~ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
* y(2BrL> 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
T82=R@7 下面就是产生这个functor的类:
SmR*b2U [c86b ) 0}o bPp template < typename Actor >
LiV]!*9$KG class do_while_actor
>^InNJd {
<Isr Actor act;
y
Fp1@*ef public :
Ds}6{']K do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Wnf`Rf)1z |=%$7b\C template < typename Cond >
_4E+7+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t&r?O dc&m } ;
|um)vlN;9
vN4X%^:( 7gQt
k 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9(X
*[X# 最后,是那个do_
%;W8; m9e$ZZG$ #='#`5_5 class do_while_invoker
^Ws~h\{% {
um8ZhXq public :
J7cqn j template < typename Actor >
D3^v[>E2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
T >-F~?7Sv {
xq~=T:>/A return do_while_actor < Actor > (act);
&H+<uYV }
5~[Fh2+ } do_;
7L<oWAq @~N#)L^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"t\9@nzdX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
IS=)J( 0 最后来说说怎么处理break和continue
*M`[YG19!e 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。
q?0goL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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