一. 什么是Lambda
]_gU#,8
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C}Cs8eUn 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,
h[Y1?ln&h 7n<{tM r l% &p@O_0nF class filler
$s:aW^k {
<%eG:n,# public :
C&%_a~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q|(HsLs } ;
/([kh~a n-;`Cy`k ^yp{32 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
oG\Vxg* P=
NDS2 8nV+e~-w a1lh-2xX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Q197mN+0 u6JM]kR >kVz49j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Y$_B1_ ~f98#43 Z FL~;_r :$c
| 二. 战前分析
y<Ot)fa$ 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。
#_p\Ie*rd 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
q/,O\, "chDg(jMZ YOO+R{4( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
26h21Z16q /* --------------------------------------------- */
rx|pOz,: vector < int *> vp( 10 );
XSLFPTDEc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j\M?~=*w /* --------------------------------------------- */
%.|@]!C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Gd85kY@w7 /* --------------------------------------------- */
bk[!8-b/a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
WNtW|IV /* --------------------------------------------- */
i/Zd8+.n$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d2$IH#~9B /* --------------------------------------------- */
Q$"D]!G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J|7 3.&B cr;da) +NUG p`qgrI` 看了之后,我们可以思考一些问题:
W"{N Bi 1._1, _2是什么?
(E1~H0^ 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。
,ig/s2ZG6X 2._1 = 1是在做什么?
G3T]`Atf 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。
V0mn4sfs 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。
Q3?F(ER@ )^hbsMhO qHsA1<wg 三. 动工
@H8EWTZ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@=u3ZVD vl)l' OY({.uV dX ]Hv[ IodJ template < typename T >
BiBOr}ZQ class assignment
YS_;OFsd {
K3uRs{l| T value;
*LY8D<:zs public :
1o>xEWt:0K assignment( const T & v) : value(v) {}
`Pnoxm' template < typename T2 >
N'=gep0V@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<1!O1ab } ;
>yDZw!C TA~{1_l ,/unhfs1q 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
k9F=8q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\'j|BJ~L f ?aMOZn? ;dhQN}7 Wc
'H class holder
93hxSRw {
f%hEnZv public :
C7AUsYM template < typename T >
9N3eN assignment < T > operator = ( const T & t) const
5@W j>:w {
x,V r=FB return assignment < T > (t);
jc9y<{~x/ }
i!Ga5 v8n: } ;
@KAI4LP Z?z.?ar :BTq!>s 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:
{(}By/_ u#SWj,X static holder _1;
F6dP,( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{l>hMxij "zy7C*)>r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,Y48[_ymm 而不用手动写一个函数对象。
v.5+7,4 %~S&AE- SX-iAS[< _J [P[(ab 四. 问题分析
pD+k* 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。
>F&47Yn 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。
3f;>" P} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pD]OT-8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
POR\e|hRT] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
TuqH*{NNy9 G*v,GR 五. 问题1:一致性
WMg~Y"W 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?|
-|\ZrE_h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;jTN| i' }:#P)8/v>% struct holder
{FTqu. {
HUO j0T //
~^b/( template < typename T >
N)>ID(}F1 T & operator ()( const T & r) const
}4S6Xe {
jlg(drTo return (T & )r;
2dgd~
}
gltBC${7wZ } ;
da~],MN 2VCI 1E 这样的话assignment也必须相应改动:
NW)1#]gg% FU<Jp3<% template < typename Left, typename Right >
W|(1Y
D class assignment
%;"y+YFdv {
G9@0@2aY8 Left l;
o,3a4nH; Right r;
S>;
5[l 4 public :
VOh4#%Vj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
maR"t+ template < typename T2 >
_t}WsEQ+P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5QO9Q]I#_\ } ;
8SS|a Q.c\/& 同时,holder的operator=也需要改动:
{T ~#?v( eGbGw template < typename T >
9k[9P;"F: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r-/`"j{O! {
W'u># return assignment < holder, T > ( * this , t);
mUx+Y ]Ep }
xFg>SJ7] iMRwp+$ 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。
26x[X.C: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Nu~lsWyRI5 &UlWCOo8 return l(rhs) = r;
TrR8?- 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。
*bpD`s
@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v1,oilL d4z/5Oa template < typename Tp >
N_q|\S>t/ class constant_t
y Fq&8 x<X {
K@w{"7} const Tp t;
-!]ZMi9 public :
0% I=d constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
V,N%;iB} template < typename T >
4x[S\,20 const Tp & operator ()( const T & r) const
K8Y=S12Ti {
q?/a~a return t;
,L'zRyP }
vd4ytC } ;
W-lN>]5}m 6<(.4a? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Aj]V`B:65 下面就可以修改holder的operator=了
'K,:j 388 R@k&SlL'` template < typename T >
RhLVg~x assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*$ %a:q1U {
%z4Nl$\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
qPfQy
}
QGmn#]w\\ hODWB&b 同时也要修改assignment的operator()
0b(N^$js' WU=59gB+jL template < typename T2 >
;q6Ki.D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5(HG| 现在代码看起来就很一致了。
y:qUn!3
zi`o#+ 六. 问题2:链式操作
s#=7IH30 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_/5H l` 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。
F6flIG&h 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。
M?uC%x+S$_ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
_[ZO p ~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3HY9\'t6 :'*~uJrR template < typename T >
cJ
@Wt>YI struct result_1
j9+w#G]hV {
Z^MNf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W#WV fr } ;
agW@{c ?o#%Xs 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
n3
r3"~i MfQ?W`Kop template < typename T >
_D(rI#q struct ref
.$) {
rFYWs6 typedef T & reference;
WKa~[j|-K } ;
PGV/ h template < typename T >
GD_hhDyD struct ref < T &>
gi
_ 5?$ {
j*TYoH1 typedef T & reference;
g0ly } ;
|02gup qqi k4y'b 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\<TXS)w] >{J(>B\ template < typename T >
6- B|Y3)B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'AEE[
{
=`s!; return l(t) = r(t);
!Bq3Z?xA} }
Ob`d 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。
JKmIvZ)8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C-6F]2: (uZ&V7l 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
TXvI4"& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YRN06*hS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l &5QZI0I +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$jqq
`n_ 最后的布局是:
8jo p_PG' Add
8~z~_TD6m@ / \
kH7(@Pa Divide 5
jeH~<t{ / \
e:n<EnT _1 3
X1-'COQS%& 似乎一切都解决了?不。
p(`6hWx 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。
qjdMqoOCjl 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。
#S*/bao# 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:
v8[I8{41 n+q!l&& template < typename Right >
JJ2_hVU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wL
4dTc Right & rt) const
_Wq {
pRIhFf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WR yaKM }
?+W9az]+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{rH@gz|@i 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。
r6}
|hpJ8 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。
Cdu4U}^H 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。
^N;.cY 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。
EGzzHIZ`! 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?
^l=!JP=M= 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:
$oU*9}}Rn vV6I0 template < class Action >
_%!c+f7 class picker : public Action
6dN7_v) {
MLje4 public :
XJ` ]ga picker( const Action & act) : Action(act) {}
+)<wDDC_ // all the operator overloaded
9~mh@Kgv } ;
:'3XAntZA ?:8ido#- Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
gVv>9W(' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)d1_Wm#B V#t%/l template < typename Right >
)ufg9"\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w' OXlR {
+HeTtFo{M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g -HN }
*/|lJm'R O[s{ Gk'> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wrbLDod / 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
gp^5# EQ`(yj template < typename T > struct picker_maker
c5l.B#-lY {
L z!,kwg typedef picker < constant_t < T > > result;
?hM>mL } ;
(?`kYTw7g' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
lB4GU y$ {
8:>1F, typedef picker < T > result;
8x8uo } ;
YN2sdG KgOqbSJ 下面总的结构就有了:
`m>*d!h= 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。
s3O} 6 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。
B}?5]N==] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(TwnkXrR, 至此链式操作完美实现。
j =WST }YMy6eW4 e~@[18 七. 问题3
m&\h4$[kql 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
)V ;mwT!Q ?~;:jz|9<' template < typename T1, typename T2 >
n9A7K$ZD@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8`
@G; o {
W#BM(I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Y$Y_fjd_ }
{%{`l- CkD#/
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
}!/$M\w NqEA4C template < typename T1, typename T2 >
a,+@|TJ,i struct result_2
Tp?y8r {
&S]@Ot<z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
DrBUe'RH:M } ;
8<7GdCME z$GoaS( 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
'XofD}dm 这个差事就留给了holder自己。
On@<J&% 6{+{lBm=y q7Dw_< template < int Order >
t|!j2<e class holder;
Q~Hh\L t template <>
OhmQ, class holder < 1 >
FwY&/\J7V {
P=+nB*hG public :
A"l?:?rtw] template < typename T >
MJCzo |w struct result_1
+1!qs, {
6"t;gSt4 typedef T & result;
5qkH|*Z3 } ;
N,
*m , template < typename T1, typename T2 >
)0e2ic/ struct result_2
G4;3cT3' {
!>`N$-U X typedef T1 & result;
|*Yf.- } ;
#gaQaUjR template < typename T >
uy^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ls `,EFF {
{
"xln/ return (T & )r;
o|iYd
n\ }
RQB]/D\BO template < typename T1, typename T2 >
$DC*i-}qFg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fr}Eaa-{^ {
>'5_Y]h4m| return (T1 & )r1;
*;U'[H3Q }
J~iBB~x. } ;
{d%&zvJnD w pt='( template <>
;.Ie#Vr1N class holder < 2 >
Ty@=yA17 {
deeU@x`f< public :
X$\i{p9jw template < typename T >
c$,_>tcP struct result_1
*P!e:Tm) {
mNAY%Wn6k typedef T & result;
nGf);U#K } ;
$hVYTy~} template < typename T1, typename T2 >
EIbXmkHl< struct result_2
lhYn5d)DV
{
vhT_=:x typedef T2 & result;
gbSt Ar. } ;
DtWwGC template < typename T >
Xvok1NM,
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!lmWb-v%36 {
m&oi8 P-6 return (T & )r;
%_aMl }
(|fm6$ template < typename T1, typename T2 >
wFIh6[3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"$5\, {
^Ori|
4}' return (T2 & )r2;
PaCzr5!~f }
Y?r
po } ;
qG9+/u)\ j#6|V]l rn:!dV[ 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> >。
t.hm9}UQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
SnTDLa 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
A?"h@-~2 `wTlyS3[ return l(i, j) = r(i, j);
<;t)6:N\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
GfyX'(ge m>e3vu return ( int & )i;
"x&C5l}n return ( int & )j;
{sv{847V 最后执行i = j;
^yKY'>T#d 可见,参数被正确的选择了。
q cA`)j Q\J,}1<`6 7/X"z=Q^| 7yiJ1K<bIt 6j8<Q 2
八. 中期总结
+MO E 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:
FFGqa& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y5!b)vke 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
lg:y|@Y'' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{lz G*4? *R`MMm _b4fS'[ f!-Sz/ c# U06o;s( Dd2Lx&9 九. 简化
*"G 8 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。
!Zw f
397 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t&814Uf&\ 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:
#Y,A[Y5jX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
abY0)t +-*/&|^等
{.#zHL
; 2. 返回引用。
":d*dl =,各种复合赋值等
|r~
uos 3. 返回固定类型。
! VRI_c 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{u30rc" 4. 原样返回。
1BD6l2y operator,
~Y/z=^ 5. 返回解引用的类型。
"L~@.W!@ operator*(单目)
a0zG(7.D 6. 返回地址。
5(}H
? operator&(单目)
T~Y g5J 7. 下表访问返回类型。
@&/\r
7
' operator[]
g+Ph6W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=O^7TrM operator<<和operator>>
O=O(3Pf>
o?R,0 - 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。
WX*cI Cb5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
KHJ=$5r) O~Uw&Bq template < typename Left >
Z oTNm struct value_return
>7FSH"8[, {
~&[u]u[ template < typename T >
t+}uIp42< struct result_1
Rc7.M"wzjX {
iy
3DX|] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x[m'FsR4 } ;
@dhH;gt.I 3GWrn,f template < typename T1, typename T2 >
p[P[#IeL struct result_2
aT/KT,! {
&kq7gCd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
pFH?/D/q } ;
bVmvjY4 } ;
2TCRS#z }I<N^j=/pO y84XoDQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sRil>6QR G+Ei#:W, 下面我们来剥离functor中的operator()
zuj;T,R; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<d<RK@2- <\xQ7|e return l(t) op r(t)
fsb=8>}63} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G\IocZ3Gz return op l(t)
QW:Z[?39^ return op l(t1, t2)
Pb=rFas*C return l(t) op
i-Ljff return l(t1, t2) op
"]9_Fv return l(t)[r(t)]
a j_:|]j return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Kk56/(_S ].c@Gm_( 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:
9/QS0 单目: return f(l(t), r(t));
]LY^9eK)>{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
F_~6n]Sr 双目: return f(l(t));
[@s=J)H return f(l(t1, t2));
O^D c&w 下面就是f的实现,以operator/为例
/T4VJ{D qIUC2,&g struct meta_divide
(T`q++ {
vzQyE0T/ template < typename T1, typename T2 >
D)RdOldr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w-8)YJ Y {
l+'`BBh*] return t1 / t2;
5]Z] j[8Y }
>pJ6{Ip } ;
Xd5!
Ti} 1pl2;! 这个工作可以让宏来做:
lP-kZA! G0^V!0I&O #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xBt4~q;#sE template < typename T1, typename T2 > \
?\l!]vu* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V=Ww> 以后可以直接用
<m:4g
,6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
U5 -zB)V 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
|^\Hv5 (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。。。)
YGi/]^Nba aslNlH 6 y`T--v3mI 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
"o~N42DLB% ktdz@f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T;xHIg4 class unary_op : public Rettype
+YkmLD {
|q9,,i}! Left l;
fB@K'JQG public :
DHSU?o#jY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:K!GR :$+D
2*( template < typename T >
5 >0\e_V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wGZ>iLe: {
xop-f#U* return FuncType::execute(l(t));
UA1]o5K }
z|taa;iM RcKQER template < typename T1, typename T2 >
&zaW"uy3T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r|u6O F> {
m1M;'tT@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
>F_qa=t%[ }
$4#=#aKW. } ;
YqK+F=0 5e~ j (xjoRbU* 同样还可以申明一个binary_op
;H D 4~3 Wo<PmSt9i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FkB6*dm- class binary_op : public Rettype
{Zd)U " {
{66Q" H"I Left l;
n0>5'm%ES Right r;
`[g#Mxw public :
E.En$'BvB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tk]_QX
% qcpG}o+&D template < typename T >
bahc{ZC2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u(TgWp5WF {
9!Q
$GE?vl return FuncType::execute(l(t), r(t));
{d*qlztO }
&+|jJ{93z E#&c]9QM75 template < typename T1, typename T2 >
%nG~u,_2f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3thG*^C5 {
CBz(hCaI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:_I
wc= }
CguU+8]
} ;
Sl+jduc :"y7Weh ^bY^x+d 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
inq4CGY 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,/[dmoe DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,_TH@0{ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
v"Ud mv " 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m`1}O"<&i 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
"\R@lUx.Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H*:r>Lm= 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
zwniS6R1 下面是修改过的unary_op
,*O{jc`( hD9'`SQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>8Yrmq class unary_op
,&pF:qlF {
3gfV0C\ Left l;
^r?sgJ VUg~[ public :
9<0$mE^: y>pq*i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H(*=9 [gg7Z|Hu template < typename T >
|
xErA struct result_1
/9vMGef@ {
U}C#:Xi>$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#uR q] 'P } ;
v2uS6 ;^H+
|&$> template < typename T1, typename T2 >
w|UKMbRMU] struct result_2
+h\W~muR {
RWm Q] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9 %.<V_$ } ;
%>*0.)wG H*
JC`: template < typename T1, typename T2 >
HDae_. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~ dI&> CL {
7.1E mJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y_ ;i }
\kJt@ [w% Gv2./<{# template < typename T >
X-) ]lAP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2KNKdV3NK {
s)'_{ A"h return OpClass::execute(lt(t));
u g$\&rM> }
OB
I8~k (R|FQdH } ;
ug3lMN4UX W/F4wEODY ^1&
LHrT 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
r+.4|u 好啦,现在才真正完美了。
=&g}Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
E1 gTrMo a>jI_)L template < typename Right >
ii]=C(e9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YM/3VD {
5Yibv6:3a return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
u|*|RuY }
x]01j4HJ 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。
.AI'L|FQ%c o0+BQ&A)s*
G?1V~6 $=QO_t)? +jZg%$Q!# 十. bind
lJ1xx }k{U 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。
FveK|- 先来分析一下一段例子
v2X0Px_ {gHscj;SM `}Zbfe~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
p:>? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8PVs!?Nne bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Dj&bHC5% 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。
J9t? ]9.,: 我们来写个简单的。
w^6N
:]d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!*.
nR(>d 对于函数对象类的版本:
'#
2J?f' `V2j[Fz template < typename Func >
'Mhdw} struct functor_trait
=WRU<`\ {
>} (*s^!k typedef typename Func::result_type result_type;
ew ,ed U } ;
.vF<3p| 对于无参数函数的版本:
_llaH l0 :xQV` template < typename Ret >
wyEgm:Vt struct functor_trait < Ret ( * )() >
MQMy Z: {
YHtI% typedef Ret result_type;
`%I{l } ;
rX
d2[pp 对于单参数函数的版本:
6]49kHgMhe !0+Ex
F template < typename Ret, typename V1 >
b<cM[GaV~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vXZz=E
AH {
,qqV11P] typedef Ret result_type;
9f[[%80 } ;
'MlC
1HEp 对于双参数函数的版本:
+-137!x\q )% c)-c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+Z0E?,Oz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)yAPYC {
v@SrEmg typedef Ret result_type;
'J2P3t } ;
L%Hm#eFx 等等。。。
j2n@8sCSO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y_r6T
XnGL EmoU7iy template < typename Func >
Db:WAjU struct func_return
+38P$Koz{r {
WF0>R^SpZ template < typename T >
}TLC b/+ struct result_1
Ik)Q0_<a {
<p
.[E]a2_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'FXZ`+r| } ;
en":
cK@K\AE template < typename T1, typename T2 >
=MLL-a1 struct result_2
)j*qGsOg {
}H.vH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j(2T,WM } ;
e:R[ } ;
c:T P7"vG yh<aFYdk @ U|u _S@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.[A S $sJfxh
r template < typename Func, typename aPicker >
q;JQs:U! class binder_1
Xs_y!l {
[X]o` Func fn;
0<k!F3= aPicker pk;
qo|iw+0Y public :
XPKcF I= (#lS?+w) template < typename T >
u>Hx#R<*% struct result_1
mD3#$E!A1 {
M$9h)3(B typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h08T Q=n } ;
6 H.Da]hk hI0l2OE template < typename T1, typename T2 >
#u^d3
$Nj struct result_2
L4%LE/t|e {
*uR'eXW typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M`'2
a } ;
Sq%R GYO"1PM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g=8e.Y*Fr =j-{Mxb3 template < typename T >
}$jIvb,3? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,@xZuq+K< {
u#<]>EtbB return fn(pk(t));
yFjSvm6 }
"^`AS"z' template < typename T1, typename T2 >
|EunDb[Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
he@swE& {
}J1#UH_E return fn(pk(t1, t2));
gC.T5,tn }
c9V'Z d# } ;
6*tGf`Pfdw vHmn)d1pl q=U=Y
n 一目了然不是么?
zQ~nS 最后实现bind
lCXo+|$?s %"D-1&%zY lOZZ- template < typename Func, typename aPicker >
! WNr09` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
o'G")o {
^)WGc/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rnUe/HjH }
%y'#@%kO:S P$Nwf,d2u 2个以上参数的bind可以同理实现。
t$b`Am 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
i{.!1i: 3$_wAt4w 十一. phoenix
U<$ |ET' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Onao'sjY t5S S] for_each(v.begin(), v.end(),
pV_2JXM~@ (
^VD14V3 do_
NeYj[Q~xy [
o}BaZ|iZ2 cout << _1 << " , "
IIzdCa{l ]
#-{4F?DA]y .while_( -- _1),
se&:Y&vrc~ cout << var( " \n " )
9kcAMk1K )
}0:=)e );
.M04n\ |2Q;SaI^\ 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:
5bk5EE` 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
opKtSF|) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
vq|W& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ZDlMkHJ C+_ NG Q!c*2hI template < typename Cond, typename Actor >
f -bVcWI class do_while
?g1%-F+ {
>#SQDVFf Cond cd;
l78zS' Actor act;
|VIBSty2d public :
S>nM&758 template < typename T >
@X:P`?("^ struct result_1
9k1n-po {
M^a QH/=:" typedef int result_type;
:WE(1!P@ } ;
?_IRO| ? r^+- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Jjv,
)@yo bPWIf*3# template < typename T >
_&P![o)x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7cH[}v`pn {
5TqX;=B do
F]xo * {
,JX/`7y act(t);
u9 J;OsnHK }
9 u{#S}c` while (cd(t));
w[t!?(![> return 0 ;
KnKV+:" }
\)pk/ } ;
K[O'@v #7GbG\ xDm^f^}> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>zVj+ 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。
|\J8:b>} 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。
[;%qxAB/_ 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。
5\lOZYHX 下面就是产生这个functor的类:
vzG(u_,9[ |}t[-a j'g':U template < typename Actor >
"aHA6zTB class do_while_actor
B[}#m'Lv {
adRvAq]mA Actor act;
0& 54xP public :
{dTtYL$'" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
F<VoPqHq Mt"j< ]EW template < typename Cond >
lku}I4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T_i]y4dg } ;
2Ck'A0d }j;*7x8( .IXkdy 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CvS}U% 最后,是那个do_
x 8|sdZFxo $9)| cO 80DcM9^t8 class do_while_invoker
Zl^#U c" {
$)8b)Tb public :
(
E;!.=% template < typename Actor >
lu2"?y[2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>VIb|YA {
RsU!mYs:H return do_while_actor < Actor > (act);
os9X)G }
ziPE(B } do_;
.s Ci9d
WR qn=~4rg]R 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m_
>+$uL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8$4@U;Vh; 最后来说说怎么处理break和continue
:!Ea.v 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。
<_(UAv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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