一. 什么是Lambda
8%dE$smH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
me+F0:L 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
&3SQVOW ~T 8e`'Ox_5a 2&f]v`|M| l.#iMi(@p~ class filler
]5+db0 {
lm?1 K:+[ public :
L|7F%oR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Q!%4Iq%jr } ;
:+9KNyA uz(3ml^S :jol
Nl|a 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
/$
-^k[% XQW+6LEQ b>B.3E\Pc dc.o K4G} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'8Q:}{ 1kG{z;9 jb!R 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6[dLj9 G% Kd?TIeF E G\y: O9( &B</^: 二. 战前分析
S}/?Lm} 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。
?Mb'l4 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
8b0!eB#_Ee L"w% ew L8&$o2+07r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V'XmMn)! /* --------------------------------------------- */
I.f)rMl+h
vector < int *> vp( 10 );
+J^-B}v transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e;y\v/A /* --------------------------------------------- */
yEnurq%J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5Iv3B|u /* --------------------------------------------- */
. C g2Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
JF%eC}[d /* --------------------------------------------- */
&i&k 4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qP"+SVqC /* --------------------------------------------- */
%nTgrgS(= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_B@=fY(g! /'V(F* g ,cbCt HC4vet 看了之后,我们可以思考一些问题:
Svs!C+:le 1._1, _2是什么?
?R
4sH 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
=*VKp{5= 2._1 = 1是在做什么?
4,8=0[eRG 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
N3D{t\hg Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
)jM'
x&Vg =l % As$:V<Z 三. 动工
tevB2'3^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i'GBj,: q~[@(+zP5 *}pl W| z
djb template < typename T >
1Na*7| class assignment
i8F^ N= {
kZ&|.q1zki T value;
cmpT_51~O public :
v99gI%TA' assignment( const T & v) : value(v) {}
P}] xz Vy template < typename T2 >
HN/ %(y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
d|^cKLu } ;
uSeRn@ .AIlv^:|U 5pF4{Jd1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ze+_iQ5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(;f7/2~` q5jLK) cR/-FR K,uTO7Mk[ class holder
mVJW"*}8 {
DAZzc :1Aj public :
g_kR5Wxpt template < typename T >
%\5wHT+) assignment < T > operator = ( const T & t) const
3#{{+5G {
{u3eel return assignment < T > (t);
HgHhc&- }
"pP5;*^f } ;
_|VWf 8?\ 5H (CP dKs^Dq 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:
C$9+p@G6 o5!"dxR static holder _1;
Q_ zGs6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*h+@a {`2R<O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y<~Nx~w{ 而不用手动写一个函数对象。
X6+2~'*t I%.96V (8M^|z}q 8Iz-YG~%3 四. 问题分析
fs8nYgv|Q 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
c6IFt4)g 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h5+qP"n!?q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K"p$ga{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>Oary 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c,ccavv{I }(x| 五. 问题1:一致性
']nB_x7 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?|
[@SLt$9" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
W<J".2D aBo8?VV]8 struct holder
]_cBd)3P} {
YeN /J.R //
Ix+===6 template < typename T >
Y^zL}@ T & operator ()( const T & r) const
G k'j<a
{
<SiD m-=E return (T & )r;
SfKm]Z>Hp }
d>ltL`xn } ;
%9|}H [x ',?9\xEB 这样的话assignment也必须相应改动:
Q
o}&2m e-$U .cx template < typename Left, typename Right >
aE[>^~Lv} class assignment
z93HTy9 {
5gZEcJ Left l;
68m (%%E@ Right r;
('!{kVLT- public :
' 0iXx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nWTo$*>W template < typename T2 >
HOWm""IkB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S@AHI!"h=V } ;
w28!Yj1Q NGl/F{< 同时,holder的operator=也需要改动:
,2Y PD4 fz%I'+! template < typename T >
E)eRi"a46 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'4gi*8Y {
rlj @' return assignment < holder, T > ( * this , t);
;]ojfR=?% }
]B;GU r 5!ie!5gE 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Vf:w.G A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\Y)pm9! oY!nM%z/ return l(rhs) = r;
Wa#!O$u 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。
Qr`WPTQr" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
VE4Z;Dr" ,|gX?[o template < typename Tp >
/O"IA4O class constant_t
GF6c6TXF@ {
Q>\y%&df const Tp t;
HGuY-f public :
A;e[-5@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!olvP*c" template < typename T >
Yjv[rH5v const Tp & operator ()( const T & r) const
f
wN {
[4)q6N5`f return t;
gTz66a@i }
&!I^m } ;
!V~`e9[rl al/3$0#U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{}Y QB'} 下面就可以修改holder的operator=了
*9"L?S(X# _Je k;N template < typename T >
#qk}e4u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.@0 i,7S {
D]+0X8@kH7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kyQUaFG }
SvUC8y Am~ NBQ7 同时也要修改assignment的operator()
xrbDqA.b qXPT1%+)y template < typename T2 >
JpVV0x/Q/_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2ql7*g?Uq@ 现在代码看起来就很一致了。
+PC<# K&(}5`H0= 六. 问题2:链式操作
"yR56`= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9/$D&tRN 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。
wAHW@q9CK 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。
.r9-^01mG 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。
:tP:X+?O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%N\pfZ2\ !"u) `I2 template < typename T >
ny:c&XS struct result_1
Lp\89tB> {
&]VCZQL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fMjn8. } ;
3z Jbb3e ZN)a}\] 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:
%G9:M;|' =>ooB/ template < typename T >
F(E3U'G struct ref
r!eCfV7 {
9moenkL typedef T & reference;
}8E//$J } ;
?}*A/-Hx0U template < typename T >
:[gM 5G struct ref < T &>
VFN\
Ryd {
8Rq+eOP=S typedef T & reference;
<fX]`57Dc` } ;
}{*((@GY} Wx}+Vq<q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*#j+,q!X ~8'4/wh+8 template < typename T >
K~nk:}3Ui typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7&G[mOx0 {
bK `'zi return l(t) = r(t);
]a|3"DP5 }
/ZAS%_as 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。
G!~[+B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<wwcPe} 3 wVN:g7 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
kq6K<e4jO _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0dhJ# [Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ZOl
=zn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9OB[ig 最后的布局是:
B 95}_q Add
Tfc5R;Rw / \
>j1\]uo Divide 5
DKL< "#.7 / \
z^
+CD- _1 3
se](hu~w 似乎一切都解决了?不。
4VE7%.z+ 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。
-d\O{{%>.z 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。
E^S[8= 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:
d)|{iUcW ~:ddTv?F template < typename Right >
Sc
"J5^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
S5ka;g Right & rt) const
Xz5 aTJ& {
gP.Q_/V return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T{M~*5$ }
2U,O
e9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
G.K3'^_ 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。
| ]`gps 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。
U6qv8*~ 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。
@L|X('i 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。
k))*Sg 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?
jh.W$.Oq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
juuBLv JDVMq=ui template < class Action >
R}4o{l6 class picker : public Action
pYV$sDlD {
10dVV[= public :
1E!0N`E picker( const Action & act) : Action(act) {}
N$J)Ow // all the operator overloaded
T{u!4Yu } ;
dwks"5l LH..8nfl Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
~I6Er6$C^ 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:
>jAr9Blz] ) F 6#n&2 template < typename Right >
N m-{$U picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vrXmzq {
D1bS=>
;," return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#V[?puE@ }
DG1
>T Xg.'<.!g0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/E(H`;DG 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。
V#!ihL/> xd8UdQ,lt template < typename T > struct picker_maker
-bo2"*|m {
W;*rSK|(Sc typedef picker < constant_t < T > > result;
`pY\Mmgv1 } ;
i%H_ua template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(5?5? < {
Okca6=2" typedef picker < T > result;
(A?{6 } ;
jJl6H~
"q 9BB<.
p 下面总的结构就有了:
hi,! 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。
-i|qk`Y 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。
,s0 E]]( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%[ 4/UD=7 至此链式操作完美实现。
|E!()j= Ojp)OeF\ DR/qe0D 七. 问题3
%a+X\\v2 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。
G5Y5_r6Gu o7VNw8Bp template < typename T1, typename T2 >
Ea1{9>S ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"+s#!Fh * {
LU4\&fd return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~c[}%Ir> }
a>`\^>G4 [8.ufpZ 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:
Mw7!w-1+ $*K5 template < typename T1, typename T2 >
.Ozfj@ f struct result_2
gs 8w/ {
rq9{m( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
nL@
"FZ`( } ;
:N^1T6v Ken |!rL 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?
FCQoz"M 这个差事就留给了holder自己。
3tI=?E# 8rXq-V_u &/R@cS6}' template < int Order >
B?-RzWB\3 class holder;
dv-yZRU: template <>
(?xGlV`n class holder < 1 >
MQE=8\
{
,T"pUe VJ public :
sW+YfJT template < typename T >
+FQ:Q+ struct result_1
"e g`3v {
%@ $h?HP typedef T & result;
`3kE$h# } ;
Y\BB;"x1 template < typename T1, typename T2 >
'T7JXV5 struct result_2
UT [7 J {
m\7-/e2a typedef T1 & result;
#h ;j2 } ;
E!Hq%L!/ template < typename T >
xq=+M!V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F/ 2@%,2n {
hSaS2RLF return (T & )r;
)V JAs| }
?+GbPG~ template < typename T1, typename T2 >
z=!$3E ecr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C!XI0d
{
rfYu8- return (T1 & )r1;
c }ivYH?`w }
MjE.pb } ;
EG&^;uU n=r}jRH1 template <>
:7Rs$
-*Uk class holder < 2 >
mW1Sd#0 {
PTA;a0A public :
n)} J< template < typename T >
8Nxf2i5 struct result_1
q?8MKf[N {
=b32E^z, typedef T & result;
y4VCehdJ
} ;
<?52Svi}} template < typename T1, typename T2 >
-QIcBzw;q struct result_2
cZ|D!1% {
JwB:NqB typedef T2 & result;
s6Bt)8A } ;
NUH;GMj,, template < typename T >
Y::fcMJr;Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o}v #Df {
)
EEr? " return (T & )r;
7t5X }
7oF`Os+U template < typename T1, typename T2 >
oF.Fg<p( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N ED`GU {
Cd'P return (T2 & )r2;
ce2d)FG}e }
:m5&
i& } ;
& /-@R| .`Z{ptt> k}ps-w6: 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> >。
}yx{13:[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Mn>dI@/gM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
MGc=TQ. @EfCNOy return l(i, j) = r(i, j);
#H
O\I7m 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
z(.$>O&6H L)8 +/+ return ( int & )i;
:m8ED[9b return ( int & )j;
||`w MWq 最后执行i = j;
><LIOFqsS 可见,参数被正确的选择了。
Z<jRZH*L {N)\It :1_hQeq =e$
#m; zIF &ZYP 八. 中期总结
lUUq|Qr 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:
`Kym{og 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-B4uK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C$*`c6R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[7<X&Q zmr=iK ^+`vh0TPQ t)cG_+rJ G]P4[#5 :U)e
8 九. 简化
bcM#KA 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
FVY,CeA. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W U<#_by
g 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
H7Y}qP5X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
C| Mh<,~E +-*/&|^等
+V2a|uvEc 2. 返回引用。
rA`zuYo =,各种复合赋值等
LvWU
%? 3. 返回固定类型。
>=U$s@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U&u7d$AN P 4. 原样返回。
)[p8 operator,
q{U -kuui 5. 返回解引用的类型。
<ya'L& operator*(单目)
n:wn(BC3 6. 返回地址。
T"QY@#E operator&(单目)
I,YGm
7. 下表访问返回类型。
"b1_vA]03 operator[]
I.KYWs 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
L+I[yJY:! operator<<和operator>>
v~jN,f* ~%<PEl| 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。
UBqK$2
# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
JYSw!!eC ;Ly4Z*!2 template < typename Left >
uXhp+q\ struct value_return
8OBvC\% {
2$\f !6p template < typename T >
s|,]Nb=z/ struct result_1
ZM|>Va/X {
]ei])
JI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
G x,D'H' } ;
1c}'o*K_% nn=JM7e\9 template < typename T1, typename T2 >
1Rczf (,aT struct result_2
=x7ODBYW^ {
Ev^Xs6 }" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^k_!+8"q{ } ;
whLske- } ;
R
+\y". 4k#B5^iJ "Y%\qw/wq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&McmA xDQ$Ui. 下面我们来剥离functor中的operator()
2f:'~ P56 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ItRGq 'R'>`?Nh return l(t) op r(t)
w}YHCh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
piId5Gx7 return op l(t)
7Ru0>4B return op l(t1, t2)
,7QnZ=F return l(t) op
]-}a{z return l(t1, t2) op
{^\-%3$ return l(t)[r(t)]
Xs!eV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+$UfP(XmH 'P~ *cr ?A 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
iF%q6R 单目: return f(l(t), r(t));
SHGO; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fx@
{] 双目: return f(l(t));
:EO}uP2 return f(l(t1, t2));
r!M2H{ 下面就是f的实现,以operator/为例
|SxEJ FdSa Ood8 struct meta_divide
lp9<j1Wl {
5G!X4%a template < typename T1, typename T2 >
;=7z!:) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~'U;).C {
uZYeru"w return t1 / t2;
<]9MgfAe
}
lyi}q"Kn*; } ;
!e7vc[N )a}5\V 这个工作可以让宏来做:
JJ+<?CeHD [-CG&l2?L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-0]aOT-- template < typename T1, typename T2 > \
NRl"!FSD;" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zJsoenU 以后可以直接用
/F4:1
} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>u4e:/5] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
l~=iUZW< (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
:rj78_e9 7'8O*EoB' bo*q{@Ue 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
m!2Dk#t C{ti>'"V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x)?\g{JH class unary_op : public Rettype
ms{R|vU%b {
oF>GWstTR Left l;
E??%)q public :
C=]3NB>Jc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=;`YtOL w %zw+E template < typename T >
6,7omYof typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U=t'>;(g {
]lo1Kw return FuncType::execute(l(t));
|H A7 C }
KF'M4P &Ch)SD template < typename T1, typename T2 >
|HEw~x<= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t,+S~Cj| {
nZT@d;]U9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
'
EDi6 }
Z`*cI } ;
Y/^<t'o& ,,J3 h ep?0@5D}] 同样还可以申明一个binary_op
Y;w]u_ [s/@z*,M1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Z~uKT n class binary_op : public Rettype
K$.zO4 {
IBqY$K+l Left l;
G4}q*&:k Right r;
"uCQm ' public :
P&GZe/6Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]Rye AJ3 1+jYpYEQW template < typename T >
9X%Klm 5w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eTc`FXw` {
!7oy%{L return FuncType::execute(l(t), r(t));
T]W -g }
2UF94 =5`@:!t7 template < typename T1, typename T2 >
G|lI=Q3f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bw\=F_>L {
~Z2eQx
jtM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&[RU.Q!_H }
!d\GD8|4 } ;
0I((UA/7Zs As|/
O7% .LhmYbQ2WE 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
ku?_/-ko] 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
E5 oD|'=WA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)^H9C"7T 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。
c0&'rxi(B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<&:&qngg 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。。。
}yw;L(3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h<;[P?z 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)
bFezTl{M 下面是修改过的unary_op
5V~p@vCx A=UIN! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Fz&ilB class unary_op
0@lC5-= {
o2 d~ Left l;
suFOc #@^w>D6W public :
gF6j6 lM^!^6=v0l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h(Ed% 5iddB $ template < typename T >
2nkj;x{H$ struct result_1
EAw#$Aq= {
*t{c}Y&@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pki4wDCTW } ;
"GI&S% F Ok~{@\ template < typename T1, typename T2 >
$af}+:' struct result_2
-!,]Y10 {
jHlOP,kc typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7/_ VE } ;
qYZ7Zt; /}`/i(k template < typename T1, typename T2 >
w"agn}CK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/ 7X dV {
~e77w\Q0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J xm9@, }
noNF;zT xg,]M/J template < typename T >
NK9WrUj) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=8p+-8M[d {
' P`p.5nH return OpClass::execute(lt(t));
yj'' \ }
`.(S#!gw \h7J/es^p! } ;
H!r
Kz }<ONx g6Kb l$VxE'&LQ 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
w2N3+Tkg 好啦,现在才真正完美了。
xPMyG); 现在在picker里面就可以这么添加了:
_:X|R#d * \o$-6<
template < typename Right >
(1AA;)`Kp picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Di<J6xu {
x56
F return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
e9@fQ }
j%Z{.>mJ 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。
!N8)C@= zLw h6^?Y 207 O["Y j(6$7+2qN x)VIA] 十. bind
;5Vk01R 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+yb$[E* 先来分析一下一段例子
f'6qJk%J Uk*;C iCnUnR{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
TdP{{&'9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3H'nRK}, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%rDmW?T 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。
'+!S|U,{ 我们来写个简单的。
O/Mz?$8J 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J4[x,(iq( 对于函数对象类的版本:
/ }XsuH u@bOEcxK template < typename Func >
=F%wlzF: struct functor_trait
kyx SIQ^ {
9VUm=Z#` typedef typename Func::result_type result_type;
n`m_S } ;
F7Dc!JNa 对于无参数函数的版本:
-S,ir 827)n[#%| template < typename Ret >
=EcIXDzC> struct functor_trait < Ret ( * )() >
YR|(;B {
=WmBpUh typedef Ret result_type;
zh^jWu } ;
#'4<> G] 对于单参数函数的版本:
pcuMGo-# yF/< : template < typename Ret, typename V1 >
-.b
I o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s0)qlm* {
p&OJa$N$[ typedef Ret result_type;
V+=*2?1 } ;
53`9^|: 对于双参数函数的版本:
9uw,-0*5 hnsa)@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@0vC v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F9k
I'<Q {
Q"OV>kl k typedef Ret result_type;
kj{rk^x } ;
T Oco({/_/ 等等。。。
fXu~69_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Qh|-a@ yZ;k@t_WRD template < typename Func >
`rz`3:ZH struct func_return
CRc!|? {
xH"W}-#[ template < typename T >
?GUz?'d struct result_1
Siz!/O!' {
r*i$+ Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kMl @v` } ;
6+Wr6'kuH .*EOVo9S template < typename T1, typename T2 >
6bbZ<E5At struct result_2
,5eH2W {
;&+[W(7Sy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Sv~YFS :oy } ;
@ate49W } ;
<+?
Y
2fkIdy#n@ z"6ZDC6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(#j2P0B Gut J_2f^9 template < typename Func, typename aPicker >
{?EEIfg class binder_1
Gd30Be2gd {
y wW-p. Func fn;
3x"@**(Q aPicker pk;
bK03S Vx public :
kyW6S+ #- c&7Do} template < typename T >
%rpR-}j struct result_1
]]p19 [4s {
[cGt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5i!V}hE } ;
_`bS[%CJ QL)>/%yU template < typename T1, typename T2 >
1DEO3p struct result_2
<a8#0ojm {
WF ?/GN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T!u'V'Ei2 } ;
qDby!^ryc a.
h?4+^bN binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xa87xX=a o &BPG@n template < typename T >
OW+ e_im} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]j& FbP)3 {
+(;8@"u return fn(pk(t));
jd ["eI }
o"'iXUJ template < typename T1, typename T2 >
PHQ{-b?4t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$.oOG"u0] {
0s860Kn return fn(pk(t1, t2));
La`h$=#` }
wzD\8_;6N } ;
2}^+]5 9 '2= r_4TtP&UW 一目了然不是么?
jA4PDH f+ 最后实现bind
2Ryp@c&r^ xK$}QZ) /a@ k S template < typename Func, typename aPicker >
Y.DwtfE picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+VSZhg,Np8 {
wENzlXeOP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\Os:6U=X- }
]UK`?J=t2g :&Qb>PH[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
'n~fR]h} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
sS
C?io OI~}e,[2z 十一. phoenix
]}BB/KQy^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
CfQf7- y7CWBTH0> for_each(v.begin(), v.end(),
5B}3GBA (
(FM4 ^#6 do_
@q,)fBZq [
Q2*/`L}m\ cout << _1 << " , "
66oK3%[ ]
zLh Fbyn( .while_( -- _1),
{J{1`@ cout << var( " \n " )
;!'qtw"CB )
Oz:D.V
3~ );
<\h*Zy 1+R:3(AC 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
GA.BI"l 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
SV&kWbS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!d\t:0; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,,S9$@R
ir]Mn.(Y <# >Oy&E template < typename Cond, typename Actor >
"cwR^DoD& class do_while
f:xUPH?+ {
[1NaH Cond cd;
i#k-)N _$ Actor act;
_HwpPRVP/ public :
!&W|myN^ template < typename T >
~
9=27p struct result_1
QO@6VY@ {
for{ typedef int result_type;
sN-oEqS } ;
]5N zK=2{ Z
#EvRC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T0r<O_ubOA [ dGO,ndE template < typename T >
m`'=)x| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|B
eA== {
d^tVD`Fm do
*MI)]S {
w}d}hI act(t);
`Z:3`7c }
)i @1XH"D while (cd(t));
58J_ w X return 0 ;
KCD5*xH }
D%A@lMru } ;
P 4QkY#v lDC}HC g&bwtEZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|ixGY^3; 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。
}hCaNQ&jH 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。
Ss 2$n 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。
Z9xR 下面就是产生这个functor的类:
^1.7Juvb ~Yl<S(/4 P])L8zK template < typename Actor >
s{ =5-: class do_while_actor
+lKrj\Xj {
+5-]iKh Actor act;
XoJgs$3B public :
8^y= H= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vb
%T7 ;,dkJ7M template < typename Cond >
[.a;L"> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Mm.Ql } ;
%]#VdS|N AeaPK k Q~ %=pn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|#V(p^ 最后,是那个do_
ge$LIsE8 (`pNXQ0n Ra0=q4vdk class do_while_invoker
@89I#t6A. {
!y%+GwoW public :
:c=v} template < typename Actor >
pisB,wP$2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7 W{~f?Sh {
#d% vT!Bz~ return do_while_actor < Actor > (act);
8)Zk24:])_ }
#X5hSw; } do_;
x{Sd
P$ T/5"}P` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<raG07{!* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V!xwb:J 最后来说说怎么处理break和continue
;R!*I% 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。
Ft)
lp>3gv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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