一. 什么是Lambda
qh$D;t1= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
B2d$!Any 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,
sxL;o>{ ]wne2 WXE mXc/sh")X N=D
Ynz_~ class filler
4:r^6m%% {
zq!2);, public :
$Fz/&;KX! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
([|5(Omd\ } ;
+^YV>; _if&a' ?y<n^` 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
XeDU
, 3+A 0O%0* t)XV'J ORQGay for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iN<5[ztd 6?*iIA$b ]p'Qk 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
N["c*=x ZfT%EPoZ: -Qnnzp$] nWFp$tJ/R 二. 战前分析
mMN oR] 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。
lNsPwyCoj 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
EfDo%H^!j ?;)(O2p vCH>Fj"7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^e@c
Ozt /* --------------------------------------------- */
6}iIK,Om vector < int *> vp( 10 );
gp-wlu4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*XH?|SV /* --------------------------------------------- */
ccD+o$7LT sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_?G\^^ /* --------------------------------------------- */
D{N1.rSxv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pMt]wyKr /* --------------------------------------------- */
([f6\Pw\ < for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
x?CjRvT$ /* --------------------------------------------- */
uzp!Y&C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
F!]UaEmV eg(xN/D {h9#JMIA QQ2xNNF[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
^|\ *i 1._1, _2是什么?
Dj!J 4uD 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。
DP;B*s4{U 2._1 = 1是在做什么?
\!cqeg*53 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。
,6t0w|@-k 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。
[Hd^49<P2 *otJtEI>6 _9n.ir5YX 三. 动工
u x:,io 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:Hd?0eZ| ~Ag!wj Q]6nW[@j' (3]7[h7 template < typename T >
WDzov9ot class assignment
7%7_i%6wP {
$6y1';A T value;
G Q8I |E public :
<R3S{ty assignment( const T & v) : value(v) {}
FNc[2sI template < typename T2 >
o{-PT' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/c'#+!19 } ;
0w+hf3K+: bO2$0!=I k9^P#l@p 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$%1[<}< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q8:u 1$} PI?-gc?[ JC =Bxv {ReAl_Cm class holder
:hMuxHr {
/ _}v|E0 public :
^S<Z'S template < typename T >
QyHUuG|g assignment < T > operator = ( const T & t) const
=z=Guvcn` {
=HoiQWQs` return assignment < T > (t);
tOspDPSXX }
gVG :z_6 } ;
"r"Y9KODm ; $y.+5 q R4IFl
z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
xY!]eLZ)& ~Zj?%4 static holder _1;
a[(n91J0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.mok.f<G_m tkuN$Jl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u8?ceM^r 而不用手动写一个函数对象。
R8],}6,;E} M/1Q/;0P m2_&rjGz #e9B|Y?b 四. 问题分析
bM-Y4[ 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。
(j-(fS 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。
>Mvt;'c 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^2mXXAQf7^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}>Os@]*'^( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
N}dJ)<(2~ pg>P]a{ 五. 问题1:一致性
"V9!srIC 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?|
RisrU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*K+*0_
Tl=vgs1 struct holder
2}}~\C}o+ {
U3za}3 //
RsV<*s template < typename T >
XD|&{/O T & operator ()( const T & r) const
DG:=E/ @ {
:\bttPw5 return (T & )r;
VWMCbg>R }
LZoth+: } ;
x%(!+ hVGakp9WE 这样的话assignment也必须相应改动:
ho(Y?'^t3 CLYcg$V template < typename Left, typename Right >
nEGku]pCH{ class assignment
lZ.,"F@ {
Q`//HOM, Left l;
G)e 20Mst Right r;
/4T%s public :
?v")Z0 ~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i5AhF\7F9 template < typename T2 >
+QHhAA$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
u{3KV6MS } ;
'.dW>7 #Kh`ATme 同时,holder的operator=也需要改动:
Mq7|37(N[ $K,aLcu template < typename T >
f
a\cLC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
lhjPS!A~ {
|QzPY8B9O return assignment < holder, T > ( * this , t);
nB:Bw8U"Q }
T4f:0r;^f* mWGT
(`|~/ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
F;_;lRAb 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#15q`w >)5vsqGZaK return l(rhs) = r;
;J5oO$H+68 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。
j2\G1@05 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3 $kZu &G"]v]V template < typename Tp >
P,%|(qB class constant_t
.9ROa#7U;n {
@eMyq1ZU const Tp t;
*Zc-&Dk:Ir public :
h5Z\9`f[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bZlAK) template < typename T >
!PQRlgcG const Tp & operator ()( const T & r) const
hT
Xc0 {
~j4=PT return t;
LSfj7j` }
>N3{*W } ;
MD
On; Af> au7BqV!uL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qMUqd}=P 下面就可以修改holder的operator=了
g_x<+3a '+eP%Y[W% template < typename T >
eU12*( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)l"0:1I g {
S4(IYnwN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V*TG%V - }
b,@:eVQ7 .DX#:?@4@Y 同时也要修改assignment的operator()
4Cfwz-Qo /;lk.-yU template < typename T2 >
l9jcoVo. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
tT
v@8f 现在代码看起来就很一致了。
3dM6zOK 2MC\~"L< 六. 问题2:链式操作
81n%2G 现在让我们来看看如何处理链式操作。
c49#aNR 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
AH}
nTm 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
h43k
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
4-"wFp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XmnqZWB F?dTCa template < typename T >
980+Y struct result_1
^*r${Nj {
Oh^X^*I$@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8%NX)hZyq} } ;
q"cFw${ ^g0 Ig2' 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:
E`s_Dr}K pQ/:*cd+M template < typename T >
yO($KL+ struct ref
Z5U~g? {
PY2`RZ/ @ typedef T & reference;
9w(j2i
q } ;
>YW>=5_ template < typename T >
_x
\Ll?, struct ref < T &>
m=K XMX {
^w HMKC typedef T & reference;
WDX?|q9rCt } ;
;e{2?}#8& H z6H,h 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q[#\qT&QU u1"e+4f template < typename T >
]@f6O*&= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i" )_M|
{
l?~ci
;lG return l(t) = r(t);
mSzwx/3" }
w iq{Jo# 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
}iC~B} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
AVJk EvYw$j 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
<Kh\i'8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZJ4"QsF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Y[H_?f=;% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.xx#>Y-\ 最后的布局是:
Cam}:'a/` Add
izKk@{Md / \
GBQb({ Divide 5
`%=Jsi0.Nq / \
i`Yf|^;@2> _1 3
b'OO~>86 似乎一切都解决了?不。
!69^kIi$ 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。
1D`RR/g& 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。
cU>&E*wD 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:
7mjj% QA3l:D}u template < typename Right >
KZE.}8^%D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ZChY:I$< Right & rt) const
e!8_3BE {
R*y[/Aw return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.~8+s.y }
W(8g3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{aL$vgYT1 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。
:}-u`K* 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。
NWg\{a 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。
EzyIsp> _ 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。
G225Nz;Y* 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?
<8bO1t^* 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:
~
/[Cgh0 N|j.@K template < class Action >
RmQt%a7\{ class picker : public Action
GlZ9k-ZRF {
[E^X=+Jnz public :
g-^m\>B picker( const Action & act) : Action(act) {}
jysV%q 3 // all the operator overloaded
Dmi;# WY } ;
;Y'\: </Id';|v 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。
n96gDH* 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:
Fs|;>Up0 e^GW[lT template < typename Right >
{|gJC>f@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>(rB[ZJ {
^;3rdBprm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CJOl|"UyJ }
8?YW i `|w#K28t" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+m.8*^ 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。
(0Qq rNs J9FNjM[qe template < typename T > struct picker_maker
5jQP"^g {
_pGviGR typedef picker < constant_t < T > > result;
,OCTm%6e } ;
xdM#>z`; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hN53= X: {
h n|E< typedef picker < T > result;
eh>E). } ;
0q>lW &J ;5k|gW 下面总的结构就有了:
C6M/$_l&a functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
`.W;ptZ6 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
DxgT]F% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xW9
s[X 至此链式操作完美实现。
XgKG\C=3 WS/+Yl f5% & 七. 问题3
=)YYx8gR 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
zrO|L|F&P ss{= ::# template < typename T1, typename T2 >
uq%3;#[0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I0vnd7 {
D,j5k3< # return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@>IjfrjV }
9u @h` RM1uYFs< 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
CD1=2 _0["J:s9 template < typename T1, typename T2 >
:"^<
aLj struct result_2
PL$F;d {
UMwMXmZNJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.4W>9
8 } ;
P i!r}m t)Q@sKT6 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?
('-}"3 这个差事就留给了holder自己。
X9A[
|a$w;s>\ ]~Vu-@
/} template < int Order >
#ljg2:I+ class holder;
9:i,WJO template <>
*.c9$`s class holder < 1 >
(I
ds<n" {
50aWFJYw public :
&jZ|@K? template < typename T >
Q3%#
o+R> struct result_1
#(+HSZm {
i;zGw.;Q typedef T & result;
{U '&9_y } ;
%Dls36F template < typename T1, typename T2 >
2 `h!:0 struct result_2
"ue$DyN {
#Rx"L&3Ue typedef T1 & result;
wLN2`ucC } ;
So*Wk " template < typename T >
@1&;R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Fg\| e% {
wv.Ulrpx. return (T & )r;
K}<!{/fi) }
,."(Gp template < typename T1, typename T2 >
h_chZB' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E
D^rWE_ {
-f2`qltjb return (T1 & )r1;
0#fG4D_ }
UX'NJ1f } ;
e_k
_ty` lhA
s!\F template <>
9>&tMq class holder < 2 >
QcG5PV {
),cQUB public :
<XQN;{xSa template < typename T >
a=J@yK struct result_1
iK5]y+@8 {
+{,N X typedef T & result;
a>o"^%x } ;
KTG:I@|C template < typename T1, typename T2 >
'}jf#C1$c struct result_2
BIxV|\k {
h8f!<:rTS typedef T2 & result;
'1W!xQ}E } ;
IajD;V template < typename T >
(KT38RhA
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1MbY7!?PG {
R'Kt=.s< return (T & )r;
&mN'Tk }
pU?{0xZH template < typename T1, typename T2 >
81GQijq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+1otn~(E {
Nb~,`bu,2 return (T2 & )r2;
+
,@ FxZl }
{0is wq'J } ;
BFBR/d[& m b%C}8D Sm$p\ORa 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
S~+O`y^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
E2^ KK:4s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Uc_jQ4e_ U7^7/s/. return l(i, j) = r(i, j);
.:w#&yM [U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
f ,tW_g \hs/D+MCk return ( int & )i;
ppAmN0=G return ( int & )j;
iuiAK 最后执行i = j;
w Y8@1>ah 可见,参数被正确的选择了。
a?5WKO 0CPxIF& kUNj4xp) M{C6rm| iI3v[S 八. 中期总结
p86~~rvq[ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
R'rTE 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`TUZZz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C">`' G2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
hHcJN P+[QI
U TqIAWbb& d; 9*l!CF iJFr4o/R hT?6sWa 九. 简化
a
"R7JjH 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
%1Yz'AiW[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
oFWt(r 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
k/% #> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
59V#FWe- +-*/&|^等
OkLz^R?d 2. 返回引用。
3)}(M =,各种复合赋值等
&=YSM.G 3. 返回固定类型。
Yl$X3wi 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
m;dm|4L^ 4. 原样返回。
%B@! operator,
>^dyQyK 5. 返回解引用的类型。
$0_^=DEW operator*(单目)
v2d<o[[C 6. 返回地址。
?-pi,O~(p operator&(单目)
BWWq4mdb{ 7. 下表访问返回类型。
hw;0t,1 operator[]
_}D%iJg# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
KE<kj$
operator<<和operator>>
.Y;b)]@f yH^f\u0 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。
n|WfaJQZ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F9-[%l uS~#4;R template < typename Left >
T=WNBqKo] struct value_return
UH[<&v {
uKv&7p@|_) template < typename T >
hi!`9k struct result_1
%dc3z"u {
WJfES2N typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2UiR~P]% } ;
~/2g)IS #<4--$Xo template < typename T1, typename T2 >
xOythvO struct result_2
@dl8(ILk' {
-OrR $w|e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o]<jZ_|gB } ;
vYdR ht\( } ;
PY?8[A+ 3)3Hck
6JhMkB^h 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@D)Z{=>{=5 L1sqU-gt 下面我们来剥离functor中的operator()
$/+so;KD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
} ~| k l;OYUq~F return l(t) op r(t)
[>f]@> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6gnbkpYi return op l(t)
&f-hG3/M return op l(t1, t2)
ND5$bq Nu? return l(t) op
obO}NF*g^ return l(t1, t2) op
yYY Nu` return l(t)[r(t)]
L;S}s, 2x return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WWNu:, kx:jI^ 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:
?R|th Z 单目: return f(l(t), r(t));
W m
.
}Zh return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}x:0os 双目: return f(l(t));
-p`L%xj\ return f(l(t1, t2));
A?8\Y{FQ 下面就是f的实现,以operator/为例
FbAW_Am( <C'Z H'p struct meta_divide
v`x|]-/M& {
:'}@Al9=> template < typename T1, typename T2 >
'Dath>Y= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}$&xTW_ {
D<bI2 return t1 / t2;
G(/DtY] }
%?9Ok } ;
z\T Lsx ^z~~VBv 这个工作可以让宏来做:
/ylc*3e'4 9[VxskEh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/1d<P! H template < typename T1, typename T2 > \
"UG
K8x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&J$##B 以后可以直接用
(u&`Ij9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
OX\$ nQ\o 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
W\8Ln> (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。。。)
Z(e^ iH ?qmp_2:WU _'!kuE,*1 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
GS;%zdH~ x GH1epf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)*|(i] class unary_op : public Rettype
ut_pHj@ {
&^!h}D%T/ Left l;
HbM0TXo public :
l+'F_a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xq[Yg15d% mrM4RoO template < typename T >
Qhn;`9+L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fvqd'2 t {
T2=HG Z return FuncType::execute(l(t));
s_[VHPN }
lr~0pL !l 6dg& template < typename T1, typename T2 >
N|K4{Frm typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uwmQ?LS]V {
TTZe$>f return FuncType::execute(l(t1, t2));
~aTKG|74 }
<jA105U"m> } ;
p?# pT}1 8 lT{1ro },@``&e 同样还可以申明一个binary_op
5M F#&v 94/BG0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)8,|-o= class binary_op : public Rettype
7K;!iX<d {
@?kJ). Left l;
#_JYh? Right r;
Q@S-f:! public :
$IX\O binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O
)d[8jw" F #`=oM$5 template < typename T >
fjG&`m#" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t;NV $!! {
`yO'[2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
HrM$NRhu }
rD
&D)w d`y!cu2} template < typename T1, typename T2 >
5,)vJ,fs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#7G*GbKY {
nw6pV% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=9wy/c$ }
r^fe4b } ;
l\OLyQ KP]"P*?
? 0~Gle: 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
"i^
GmVn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ravyiOL DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aZS7sV28 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。
aYn^)6^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:-T*gqj| 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。。。
-NJ!g/ >mM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7[pBUDA 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)
neZ.`"LV 下面是修改过的unary_op
u]*0;-tz % Zjdl template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<0P5 o| class unary_op
8\.b4FNJ {
Yk!/ow@. Left l;
0RFRbi@n( a_~=#]a public :
k[j90C5 U8$4
R,+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Mkxi~p%<r WKfkKk;G template < typename T >
&7e)O= struct result_1
ULJ mSe {
o 5U(i typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X}ma] } ;
$sHP\{ )!:sFa
1 template < typename T1, typename T2 >
c2nKPEX&5 struct result_2
]`g@UtD9` {
&ANP`= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)kXhtjOl| } ;
dt@P>rel 2Os1C}m template < typename T1, typename T2 >
q? qC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'a6<ixgo0 {
O^Q7b7}y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ED>prE0 }
9;.(u'y| i:]*P template < typename T >
/AY4M;}p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F,BOgWwP {
'xY@ x-o return OpClass::execute(lt(t));
"\C$ }
Yb3mP!3q8Z GzXUU@p } ;
^!<dgBNj nAIo{
F
s#~GH6/ 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
8BOZh6BV 好啦,现在才真正完美了。
{%lXY Myu 现在在picker里面就可以这么添加了:
W]M)Q}:Y Mips.Bx template < typename Right >
D"(L5jR8m@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g[RI.&? {
S{pXs&4O return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~c^>54 }
U4f5xUY0) 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。
V&8VwF^- klg25 #t gxz-R?. !U9|x\BqJ2 h,aA w#NE* 十. bind
ryF7 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。
f"7O "6 先来分析一下一段例子
3~ S'LxV ( wDm*bZ* {'?)FX*W int foo( int x, int y) { return x - y;}
0.T4{JS# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
F'jWV5"* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lO&3{dOYE 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。
]D[DU]K 我们来写个简单的。
gb
^?l~SS 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M FTkqbc 对于函数对象类的版本:
J;_}lF9d@ 'o|30LzYgQ template < typename Func >
k.("3R6v: struct functor_trait
\$0F-=w`8 {
`>0MNmu typedef typename Func::result_type result_type;
B`*ZsS=R- } ;
p&+;w 对于无参数函数的版本:
_XJ2fA ) Tc8un. template < typename Ret >
x~xa6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
'!l1=cZD {
I2nF-JzD2a typedef Ret result_type;
3vcO!6Z5 } ;
3)-/`iy# 对于单参数函数的版本:
j83p)ido I}Nd$P)> template < typename Ret, typename V1 >
_ZY)M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?\C"YG69T {
C<KrMRWh^ typedef Ret result_type;
(Yp+bS(PU* } ;
ono4U.C9 对于双参数函数的版本:
PH"n{lW.T 5>BK%` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>2bKSh struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
PV|uPuz {
^Ge+~o?x typedef Ret result_type;
j'9"cE5_ } ;
:'#TCDlOb 等等。。。
#fT*]NN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nX$XL=6mJ& \
[a%('} template < typename Func >
sR/b$j>i3 struct func_return
O'Js} {
W6On93sa template < typename T >
9Xx's%U struct result_1
m(pE5B( {
()~pY!)1/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7S?4XyU/o } ;
\[Z?& .e_cgad : template < typename T1, typename T2 >
^]{R.(#z struct result_2
E b=}FuV {
^Z:~91Tv-_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
31/Edd"] } ;
s
kg* } ;
,o)d3g-&g %-d]X{J: 76u&EG% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
bV ZMW/w ]('D^Ro template < typename Func, typename aPicker >
Mbjvh2z class binder_1
0v9rv.Y" {
HttiX/2~ Func fn;
`w]s;G[ aPicker pk;
y@\V+ public :
Yo[;W
vu qWmQ-|Py template < typename T >
YW{C} NA struct result_1
dd]/.Z {
lsJnI| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!?|Th5e } ;
CiB%B`,N ,?L2wl[ template < typename T1, typename T2 >
lbpq_= struct result_2
V0)fZS@tf {
$m42:a mM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\Ym5<];E } ;
x
g0iN'e'K ,_Z+8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g]*#%Xa :_O%/k1\@ template < typename T >
;<leKcvhQ& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0:+WO%z {
fl\ly`_ return fn(pk(t));
#-bA[eQV }
TA{\PKA) template < typename T1, typename T2 >
g1jTy7g? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~Q\3pI. | {
7D<#(CE{ return fn(pk(t1, t2));
]MxC_V+P` }
{7)st
W } ;
Z,=7Tu bR# Y 'ow '#k0a,<N 一目了然不是么?
|`cKD > 最后实现bind
zzxGAVu ,lyb!k8 }`@728E
template < typename Func, typename aPicker >
lyGhdgWc picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
JYTP
2 {
Y./2Ely return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
JfR%L q~ }
m}X`> aD/ 1;{Rhu7*
k 2个以上参数的bind可以同理实现。
sQ
fFu 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
5F~'gLH/F-
YxP&7oq 十一. phoenix
B&@?*^. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
62Z#YQ}x #W|'1
OX4 for_each(v.begin(), v.end(),
{DR`;ea])1 (
!1ED~3/X do_
{HCzp,Y [
f`[R7Q5 cout << _1 << " , "
'#&os`mQ ]
@~%r5pz6 .while_( -- _1),
+ ~>Aj cout << var( " \n " )
9o+)?1\ )
~x|F)~:0= );
AT%u%cE- N|6MP
e 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
#Jw1IcuH 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
.dav8n* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3nhXZOO1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!Ze5)g%H w$Rro)?}7 sNLs\4v template < typename Cond, typename Actor >
aXoVy&x= class do_while
7eiV{ tYF {
%;rHrDP(> Cond cd;
*#C+iAF|)' Actor act;
lk( }- public :
v~^{{O template < typename T >
h"/<?3{ struct result_1
fe9LEM8j {
;t|Ii8Ne typedef int result_type;
^G.B+dG@`x } ;
apu4DAy&8 o/+13C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SF>c\eTtx c5u@pvSP template < typename T >
i ~{Ufi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ac<Phy-J {
LL3#5AA"k| do
wwyPl {
~W{2Jd act(t);
hBBUw0" }
6,0_)O}\b while (cd(t));
5Er2}KZJv, return 0 ;
*^:N.&] }
E6pMT^{K } ;
9T*v9d FSA1gAW6g '7iSp= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)3>hhuaa 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。
{qN 5MsY 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。
PEc=\? 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。
ZR(x%ews 下面就是产生这个functor的类:
Yo|,]X>/ <c2'0I > Z\k&gio5C^ template < typename Actor >
\Hn>oonph class do_while_actor
[D<1CF {
C,NJb+J Actor act;
/JWGifH public :
ybY]e; v*O do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZOZ+ Y\uU uA#P'? template < typename Cond >
z{o'
G3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
lc~%= } ;
d2H|LMhJ `1bv@yzq !Rhlf.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。
,}K7Dg^1 最后,是那个do_
61)-cVC #?/< ' <@3i[M class do_while_invoker
SUU !7Yd| {
u[DfzH public :
N-e @j4WU template < typename Actor >
[<
&oF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Bg|5KOnd {
Y07ZB'K return do_while_actor < Actor > (act);
'.81zpff }
SAyufLEv, } do_;
V0P>YQq9s cT!\{~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5Hw~2 ?a, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
F*3j.lI 最后来说说怎么处理break和continue
p(/dBt[3k 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。
'a\%L:` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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