一. 什么是Lambda
ywCF{rRd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
MODi:jsl 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,
DV6B_A{kI an<loLW F?3zw4Vt~ ~4}'R_ class filler
Y6R+i0guz {
Y}aaW[ public :
/,`40^U} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ej^pFo } ;
*D_p FS^l /W @k: w~lxWgaY7 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:
Y`tv"v2 ]NRQM8\ UbDRE[^P '(.vB~m7*+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'xn3g ;5 `yXJaTbo [\|p~Qb)s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{CVn&|}J 2 yY.rs G*].g[' D(YNa 二. 战前分析
B}|(/a@* 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。
qe@ctHpn 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
4!,`|W1 aplOo[ F2bAo 6~R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'UN
'gXny /* --------------------------------------------- */
Ic,V,#my vector < int *> vp( 10 );
:"utFBO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uLK4tQ /* --------------------------------------------- */
wFHz<i!jr& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YH
.+(tNv /* --------------------------------------------- */
\'}? j- 8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
UwQyAD]Ht /* --------------------------------------------- */
N:]Ud(VRM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
hOTqbd} /* --------------------------------------------- */
]u(EEsG/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@4EC z>Q q n2X._` 7Ns1b(kU dh.vZ0v=7 看了之后,我们可以思考一些问题:
]>%M%B 1._1, _2是什么?
iAWd
9x 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。
1TIP23: 2._1 = 1是在做什么?
/"LcW"2;N 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。
k5X& |L/ 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。
=yy7P[D }0(.HMiGj h+<F,0 三. 动工
s<;kTReA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
teDO,$ 8E:d!?<^&I Ki_8g C2/B1ba template < typename T >
4a6WQVS class assignment
W.O]f.h {
i[\`]C{gf T value;
sERm+x< public :
q%H#04Yh assignment( const T & v) : value(v) {}
}wkZ\q[ template < typename T2 >
LaolAqU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c|,6(4j>$ } ;
|5h~&kA sBuOKT/j ow!NH,'Hy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JJ=%\j 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.dvO Ut I[ k9|8@3(h =,4iMENm! `ywI+^b class holder
"{igrl8 {
$QB~ x{v@n public :
W?
^ ?Kx template < typename T >
D+u#!t[q assignment < T > operator = ( const T & t) const
)>X
C_ R {
v.~uJ.T return assignment < T > (t);
6k@(7Mw8A }
3{j&J- } ;
dQkp &. NUvHY: rCTH 5" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Pgp`g.$< \F
}s"# static holder _1;
1m5=Nu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
gq +|Hr 0:SR29(p1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Oz:J8l% 而不用手动写一个函数对象。
MS~|F^g p!wx10b 2VgDM6h M~uX!bDH 四. 问题分析
0OrT{jo 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。
AzmISm 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。
eInx\/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"yo~;[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Fz 6&.f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{ejJI/o0 l^$8;$Rq
五. 问题1:一致性
|~Op|gs 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?|
b# RTHe&X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
n:#gKR-J \>%.ktG struct holder
@0mR_\u\ {
u*aFWl]= //
rphfW: template < typename T >
u0M? l T & operator ()( const T & r) const
=mq02C~y {
mg)Zo C return (T & )r;
VX`E7Sf!} }
=(-oQ<@v } ;
iO 9fg QS*!3?% 这样的话assignment也必须相应改动:
bc{ {a f.~-31 template < typename Left, typename Right >
j1yW{
class assignment
_^;;vR% {
^Iz(V2 Left l;
QQB\$[M!Z Right r;
EzXGb public :
`h:$3a:5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(q@DBb4 template < typename T2 >
Jp0*Y-*Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~`<(T)rs } ;
c5 ($*tTT me7? 同时,holder的operator=也需要改动:
wTL&m+xr vwlPFrLl template < typename T >
T/A[C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O7MFKAaD {
I`~ofq?r return assignment < holder, T > ( * this , t);
!D_Qat }
[KT'aGK$ ^x:%_yGY 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。
K)z!e;r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4}4K6y<q 905%5\Y return l(rhs) = r;
_aR_[ 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。
\UD:9g" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
bw@"MF{ :dZq!1~t template < typename Tp >
P{'T9U|O- class constant_t
+;H-0Q5 {
<Ag`pZ<s const Tp t;
S:*.,zC public :
IC1oW) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:z^VI M template < typename T >
h7}D//~p const Tp & operator ()( const T & r) const
u+&t"B {
OF4iGFw return t;
F@76V$U. }
c%5G3j } ;
Vm_waa u; c)Tt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x }8 U\ 下面就可以修改holder的operator=了
,<pk&54.@' fO;#;p. template < typename T >
<|Pw*L$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
kb27$4mm {
Y"x9B%e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
jO|D #nC }
WB:NV=&^ 9L$bJO-3 同时也要修改assignment的operator()
"M)kV5v% rW.o_z03^ template < typename T2 >
&.>
2@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U]aH4N 现在代码看起来就很一致了。
GW]b[l +/bT4TkML 六. 问题2:链式操作
K,!"5W rX* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G,VTFM6 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。
4\cJ}p}LZ{ 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。
0Y%u[i/ 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。
D8`dEB2|S 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Gk!06 G(g.~|=EZ template < typename T >
5#DtaVz struct result_1
!9 B` {
X9J&OQ[W typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
cZd9A(1"^ } ;
(}]ae* S? -6hGA
j 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:
b3>`%?A -^Pn4y]A) template < typename T >
-3z$~
{ struct ref
e^N6h3WF {
+"u6+[E typedef T & reference;
#J=@} S) } ;
7Fg-}lJAC template < typename T >
t_VF=B^LuR struct ref < T &>
u%o2BLx {
H=_ Wio typedef T & reference;
6X2~30pdE } ;
;tBc&LJ? j>OuNeo@4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%ut^ O 0q@U># template < typename T >
yF~iVt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o7qZy |\4S {
7U@;X~c return l(t) = r(t);
.L#xX1qr }
#@i1jZ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
G2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c]u^0X?& "@!B"'xg 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
zKnHo:SV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
U2lDTRt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Xy0KZ ! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#o(c= 最后的布局是:
1 2Lc$\3P Add
A6 D@#(D / \
X;~3 U
9 Divide 5
_o'3v=5T / \
=b{!p | _1 3
w2o%{n\L 似乎一切都解决了?不。
QSaJb?I 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。
&fyT}MA 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。
~h:/9q 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:
BEm~o#D J:N4F.o&K template < typename Right >
ggy 7p44 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B. J_(V+ Right & rt) const
~O;'],#Co {
^GyGh{@,f return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+Kw&XRAd }
B!;qz[]I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
H.n+CR 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。
O%$XgEJ8p 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
y[pU8QSt 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
'ot,6@~x> 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
w
b@Zna 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
VSxls 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
snl$v ,{pC1A@s template < class Action >
U&(TqRi, class picker : public Action
*Dz<Pi^ {
EYsf<8cl public :
miq"3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
_YT9zG // all the operator overloaded
!,I530eh7 } ;
o:.6{+|N ,.g9HO/R1 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。
b{Qg$ZJeR 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
jP{W|9@(
a2z1/Nh template < typename Right >
hv6w=?7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jOE~?{8m {
)=PmHUd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g4`)n` }
" iKX-VIl " %,KZI Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}gfs 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
%. zcE@7* d{gj8 template < typename T > struct picker_maker
W,g0n=2V {
Gx$rk<;ZW typedef picker < constant_t < T > > result;
nJ ZQRRa:C } ;
=s\RK
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{e3XmVAI {
9uRs@]i typedef picker < T > result;
[^J2<\<0 } ;
h|DKD. -%h0`hOG{ 下面总的结构就有了:
w|;kL{(W 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。
?11\@d 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。
EE^
N01<"\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DH5]Kzb/ 至此链式操作完美实现。
c'678!r9 P <]/z45? ,J(+%#$UT 七. 问题3
)Q!3p={S* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
)(Z)yz =,UuQJ,l template < typename T1, typename T2 >
3=SN;cn ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M<
T[%)v {
i;yr=S,a0/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
neHozmm| }
/{j") Ao%;!(\I% 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Yy_o*Ozq X5M{No>z template < typename T1, typename T2 >
#]BpTpRAe< struct result_2
c<(LXf+61 {
dV5a Ij typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1e0O-aT#Q } ;
'A|OVyH :EXH8n&| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
S!/N
lSr< 这个差事就留给了holder自己。
gm-m_cB< Q]?Lg U;QN+fF]u template < int Order >
@_O,0d
g class holder;
0%m}tfQ5 template <>
T.=du$ class holder < 1 >
2Sq+w;/ {
+>F #{b public :
*@C4~Zo template < typename T >
N1O& fMz struct result_1
#*g .hL< {
`#m>3 typedef T & result;
9O%4x"*PO } ;
) ny,vcU] template < typename T1, typename T2 >
Rj/9\F3H struct result_2
fO4e[g;G {
/eoS$q typedef T1 & result;
bwo{
Lw~ } ;
|?t6h 5Mt" template < typename T >
T@GR Tg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'pUJlPGx {
7jb{E+DrG return (T & )r;
f>u{e~Q, }
ATeXOe template < typename T1, typename T2 >
'k9?n)<DW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Dm3/i|Y {
+Rtz`V1d return (T1 & )r1;
.Y.{j4[LQ }
QSn%~o05 } ;
<z>K{:+> `%2e?"OOJ template <>
Kp|#04] class holder < 2 >
$jd>=TU| {
)P{I<TBI; public :
a=55bEn template < typename T >
jJpSn[{ struct result_1
u%^Lu.l_c {
[ imC21U typedef T & result;
-zeodv7 } ;
~dIb>[7wy template < typename T1, typename T2 >
[7gyF}*; struct result_2
)$#r6fQO {
)8c`o typedef T2 & result;
brQkVt_)EE } ;
Y:nF.An3 template < typename T >
g5EdW=Dt, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S=Ihg
{
~IHjj1s return (T & )r;
dBV^Khf J }
>`jsUeS template < typename T1, typename T2 >
9`8\<a'rU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$ {$XJs4 {
/!o(Y8e>x return (T2 & )r2;
`ag7xd! }
lR!Sdd} - } ;
\ B~9Ue! o:\RJig< Fr%LV#Q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xM1>kbo| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
SL;\S74 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z\=].[,w4 Co2* -[R return l(i, j) = r(i, j);
VV(>e@Bc4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
guC/eSxv +$ )C KC return ( int & )i;
1i}Rc: return ( int & )j;
2Yx6.e< 最后执行i = j;
Fj9/@pe1 可见,参数被正确的选择了。
WUid5e2 eSynw$F2N t)o #!)| (~oUd4 -jB1tba 八. 中期总结
n:?fv=9n 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:
28[dTsd% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_nR8L`l*z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QZBXI3%#s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YJw 9 d] {xw*H<"f< r}i<cyL &*
4uji P'#m1ntxQ =2#a@D6Bl 九. 简化
9l+`O0.@ 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。
^R.#n[-r2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5_+vjV;5 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:
4BG6C'`% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h<.G^c) +-*/&|^等
'sJ=h0d_[V 2. 返回引用。
d:0RDK-}s =,各种复合赋值等
,ZcW+! 3. 返回固定类型。
&\] [:kG; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
a z
7Vy- 4. 原样返回。
w,NK]<dU@ operator,
5y!
4ny_ 5. 返回解引用的类型。
\4wM8j operator*(单目)
eI?<* 6. 返回地址。
.~V0>r~my operator&(单目)
?H7*? HV 7. 下表访问返回类型。
ze
Qgg|; operator[]
&0Zn21q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
C
#ng`7 q operator<<和operator>>
Q3#-q>;7 *=L3bBu? 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。
(US]e
un
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?7@Y=7BS4 [~bfM6Jw template < typename Left >
4NL TtK struct value_return
e*uaxh+7 {
krZ J"` template < typename T >
#Nxk3He]8 struct result_1
SN|EWe^ {
KyW6[WA9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
e# K =SV!H } ;
|,bsMJh0 /-<S F T` template < typename T1, typename T2 >
y3$i?}?A struct result_2
~C<
X~$y& {
[JFmhLP9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T#^ } ;
IC+Z C } ;
D%umL/[] :(?joLA JwbC3t):@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xA]CtB*o7 *52*IRH 下面我们来剥离functor中的operator()
AwB ]0H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m8H|cQ@Uu C$\|eC j return l(t) op r(t)
!<]%V]5[_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
dg 0`0k return op l(t)
;A~S){ return op l(t1, t2)
pt;E~_ return l(t) op
"<0BCJJ return l(t1, t2) op
#EAP<h return l(t)[r(t)]
A1@tp/L=o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Kxz<f>`b/ xh[Mmq/R 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
^ng#J\
单目: return f(l(t), r(t));
8 s!0Z1Roc return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8Wid.o-U 双目: return f(l(t));
Ol:&cX3G return f(l(t1, t2));
EtJyI&7VK 下面就是f的实现,以operator/为例
aOfL;I -Ep cX!i struct meta_divide
y5iLFR3z {
bLGgu# template < typename T1, typename T2 >
=C8 t5BZ" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j[gX"PdQ {
X>EwJ"q# return t1 / t2;
S*],18z? }
_)Q)tOW } ;
O^|dc= Y$!K<c k 这个工作可以让宏来做:
0/S|P1!b ;!&A #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<Bb$d@c template < typename T1, typename T2 > \
uQWJ7Xm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vGO- a2Z 以后可以直接用
ZO{uG(u DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0G1? 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
?1i>b-> (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
gxpR#/(E~ x)l}d3
! lgsV..R 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
FGu:8`c9 H1rge< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]p:x,%nm class unary_op : public Rettype
r9 'lFj {
'YQ"Lf Left l;
d*Dq=.F( public :
(Mhj-0xf$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-}1S6dzr 9r@r\- template < typename T >
X|t?{.p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G`PSb<h\oc {
`o
yz"07m return FuncType::execute(l(t));
/]2-I_WB }
16)@<7b]J |_8::kir: template < typename T1, typename T2 >
bwUsE U 0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GrjL9+|x {
!=--pb return FuncType::execute(l(t1, t2));
*DObtS_
6 }
bEP-I5j1t } ;
c 6@!?8J ug0[*#|Y NmYSk6kWJ 同样还可以申明一个binary_op
Kf2*|ZHj 0*YLFqN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&e@2zfl7 class binary_op : public Rettype
{co(w
7 {
x0@J~
_0 Left l;
ZN-J!e"` Right r;
.]0B=w* Z public :
rBa <s binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A>(m}P lidzs<W-fW template < typename T >
xekW-=#a7- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sguE{!BO {
`YAqR?Xj_< return FuncType::execute(l(t), r(t));
OJ\IdUZ }
rcMVYSj0 % @3AA< template < typename T1, typename T2 >
RoSh|$JF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u*Z>&]W_ {
GLQ1rT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n(l!T
7 }
)Y}t~ Zfx } ;
=HmV0 ;X-~C.7k |`_qmk[:R 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
YpoO: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f;`pj`-k% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]]`hnzJX 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
8<t6_* f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J?Brnf. 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5s_7P"&H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=z'- B~ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
y[Zl ,v7 下面是修改过的unary_op
4YM!S E-I TKj8a(R_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\~d|MP}"F: class unary_op
wv<D%nF2| {
j*nZ
Left l;
1%Xwk2l,8b )9MmL-7K public :
o0^..f ;E>5<[aa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=Ig'Aw$ x QCQku\GLV template < typename T >
fu'iG7U M struct result_1
zQM3n =y {
EGL1[7It` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]\w0u7} } ;
^
}Rqe }Iz'#I
Xx template < typename T1, typename T2 >
9YRoWb{y struct result_2
)kR~|Yn<- {
z=:<]j#= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jm0J)Z_"nr } ;
azR<Y_tw 5A /8G}'XZ template < typename T1, typename T2 >
Q1 ?O~ao typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'#gd19# {
a5ZU"6Hi return OpClass::execute(lt(t1, t2));
lb ol+O65 }
['ol]ZJ /=I&-gxC template < typename T >
9~98v;Z1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H$TYp {
n.jF: return OpClass::execute(lt(t));
x=Z\c,@O }
opxVxjTT# R}njFQvS) } ;
i <0H W {$z )7s _Qg^>}]A1 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
}ozlED`E 好啦,现在才真正完美了。
rStfluPL 现在在picker里面就可以这么添加了:
BoZ])Y6= .}>d[},F template < typename Right >
)j(13faW| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
yE[ -@3v {
hNs970i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:=vB|Ch:~ }
im{'PgiR 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。
=KqcWN3k s2A3.SN B5h-JON]- {vYmK#} &}wrN(?w 十. bind
S6CM/ 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。
KD?~ hpg 先来分析一下一段例子
T)wc{C9w XzI c<81Z tz0@csXV int foo( int x, int y) { return x - y;}
TJFxo?
gC" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y,EReamp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
._@Scd 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。
3|zqEGT* 我们来写个简单的。
%}jwuNGA 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
vRa|lGeW 对于函数对象类的版本:
N"MK 0k fTiqY72h template < typename Func >
TY~8`+bJ struct functor_trait
4GWt.+{J$ {
su.hmc typedef typename Func::result_type result_type;
WmU4~. } ;
-5,QrMM< 对于无参数函数的版本:
A5-y+ /.<%y8v template < typename Ret >
"&?F6Pi struct functor_trait < Ret ( * )() >
{[WEA^C~Q {
^|y6oj typedef Ret result_type;
}M?\BH& } ;
?:l3O_U5 对于单参数函数的版本:
(7BG~T mqgA template < typename Ret, typename V1 >
W5,e;4/hL struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
WccTR
aq {
}[ LME Z typedef Ret result_type;
:e> y=
s> } ;
usEdp 对于双参数函数的版本:
'Lu7cb^ =ic"K6mhq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j<H`<S struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
nIdB, {
i? 5jl&30 typedef Ret result_type;
!|6M ,Rk_ } ;
P#-9{T 等等。。。
\Z9+U:n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9bvz t8pc q<(yNqMKP template < typename Func >
0[
MQp"z struct func_return
KdU!wsKfG {
(sLFJ
a6e template < typename T >
1}+lL)-! struct result_1
f)w>V3~w, {
T0BFit6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bM7y}P5`1 } ;
)RA$E`!b _mVq9nBEf template < typename T1, typename T2 >
Q\>9PKK struct result_2
gi!{y {
Ut:>'TwG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,]HH%/h
} ;
'>dsROB-> } ;
2u 8z>/G fwaq y ,][ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mU.(aLHW #\9sCnb template < typename Func, typename aPicker >
E>|[@Z class binder_1
ERcj$ [:T( {
pvCn+y/U; Func fn;
ELoE-b)Cb aPicker pk;
UjLZ!-} public :
MT{7I" [1{#a {4 template < typename T >
1_JtD|Jy struct result_1
Yw7+wc8R {
1F?`.~q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dx['7l;I } ;
0}:- t^P *m2{6N_ template < typename T1, typename T2 >
=#)Zm?[; struct result_2
}^r=( {
;/gH6Z? typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9W{`$30 } ;
W rvSYqN hE.NW binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
u&MlWKCi i,HafY template < typename T >
Vs@[=" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vbT"}+^Sh {
GFM$1} return fn(pk(t));
N7%iz+ }
E]eVoC template < typename T1, typename T2 >
m$nT#@l5bH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OO)m{5r,{ {
nNuv 0 return fn(pk(t1, t2));
>E*j4gg
}
yZ7aH|Q81B } ;
e}|UVoeH Z"spua5 +#qW 0g 一目了然不是么?
OcR6\t' 最后实现bind
so[i"ZM) T\ ;7' ZJUTti D template < typename Func, typename aPicker >
1J$sIY,Ou picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
r$3{1HXc {
8yr_A[S8. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K/oC+Z;K }
t~mbe lwS6"2q 2个以上参数的bind可以同理实现。
^kg[n908Nw 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
qs\O(K8 n_G< /8 十一. phoenix
>T'=4n[' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
osKM3}Sb #"tHT<8 u for_each(v.begin(), v.end(),
eq^<5
f (
Z";~]]$!Y do_
,E&PIbDL1 [
r{DR$jD cout << _1 << " , "
tI651Wm9 ]
r!/=Iy@ .while_( -- _1),
#$!(8>YJ cout << var( " \n " )
u= a5Z4 N' )
J;Y=oB );
G$X+g{ AvW2)+6G 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
dz^l6<a"n 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}9n{E-bj * operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`
VL`8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J*)Vpk 5|l&` fv` c.5?Q>!+ template < typename Cond, typename Actor >
\@yx;}bdI class do_while
dB{o-R {
jJ^p
? Cond cd;
;6o p|O Actor act;
]"'$i4I{R public :
G8}w|'0m template < typename T >
hrfu\cI struct result_1
25xpq^Zw {
~*-(_<FH typedef int result_type;
=nQ"ye } ;
oK;.|ja aA Hx^X^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U\N|hw#f!! H,r> @Y template < typename T >
5GD6%{\O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uloa]X=Im8 {
0IHcyb do
#R_IF&7 {
Ap}^6_YXd act(t);
3QL I|VpO }
m%[Ul@!V while (cd(t));
RqenPMk return 0 ;
ar#Xe;T! }
=MP?aH
[ } ;
"'8^OZR 7E}.P1 (n>gC
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
th 9I]g^=t 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。
4,yS7l 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。
Z}E.s@w 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。
:K#z~#n 下面就是产生这个functor的类:
@ 7WWoy Go8?8* 2VY.#9vl template < typename Actor >
`RriVYc< class do_while_actor
^#Ruw?D {
<NVSF6` Actor act;
a#_=c>h; public :
'%}k"&t$i do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O`pqS\H T/b%,!N) template < typename Cond >
-#e3aXe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%( tu< } ;
@+,J^[ y DviR D[+q" 3a_=e
B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ew9\Y R} 最后,是那个do_
y7?n;3U]CS x?*) X5V8w4NN class do_while_invoker
>&mNC\PA {
&YU;
K& public :
?)#qBE ] template < typename Actor >
n*Q~<`T do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2c
Pd$j {
+5>*$L%8T` return do_while_actor < Actor > (act);
cKb jW }
.*3.47O } do_;
^V1iOf: aT[qJbp1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
vfn _Nq; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zK5/0zMZ 最后来说说怎么处理break和continue
N"+o=nS 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。
bu
j}pEI 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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