一. 什么是Lambda
h=(DX5:A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
# g_Bx 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,
!OT-b>*w i} N8(B( ^b 7GH9<& qA!]E^0*Ke class filler
VMCLHpSfW {
q+[SbG& public :
CYKr\DA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
b*FC\:\ } ;
!>>f(t4 59#lU~Kv J]q%gcM 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:
\TF!S"V v*9<c{a H_0/f8GwnG ;s~X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fPrLM' @fa@s-wb OQ,NOiNkap 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|=EZ1<KzD **+e7k NHl|x4Zpw a&k_=/X& 二. 战前分析
!xwG%{_ 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。
5bA)j!#)|X 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
CEC
nq3 )
/v6l tw(JZDc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CT\;xt,S /* --------------------------------------------- */
4<x'ocKlD vector < int *> vp( 10 );
F
{B\kq8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ru`U' /* --------------------------------------------- */
l9Q(xuhv sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
gN>2xnh'm /* --------------------------------------------- */
OKHX)"j\\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r)T:7zy /* --------------------------------------------- */
~l$3uN[g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
jn:NYJv /* --------------------------------------------- */
k2xHH$+{#= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'oN\hy($,h c)Ic#<e( *-12VIG'H 5"/J^"!h 看了之后,我们可以思考一些问题:
[lk'xzE 1._1, _2是什么?
/1 RAAa 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。
3b YCOqG 2._1 = 1是在做什么?
!J=sk4T 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。
Pub0IIs 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。
Q.Aw2 yi^b)2G <F
)_!0C 三. 动工
9z
I.pv+] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O8]'o*<] !;Jmg J>^\oAgpE w0ZLcND{ template < typename T >
]?h`:,] class assignment
/cK%n4l.y {
'u4ezwF; T value;
"v}pdUW public :
KvQ,;A assignment( const T & v) : value(v) {}
\*\R1_+ template < typename T2 >
^VT1vu
%03 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WU4U Zpz } ;
F/1#l@qN .d?%;2*{q 4Iq'/r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
l/y]nw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@=5qT]%U3J h7X_S4p/Mg $hR)i XCsiEKZ_i class holder
7B3w\ {
3K@@D B6 public :
W2;N<[wa<u template < typename T >
?4G|+yby assignment < T > operator = ( const T & t) const
L5IbExjV {
%g]vxm5? return assignment < T > (t);
a4gi,pz$] }
>\<*4J$PZ } ;
QHBtWQgS qP!P
+'B 3E^M?N2oc 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~<1': IgL_5A static holder _1;
QO{y/{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RQW6N??C ?y XAu0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f DgD@YC D 而不用手动写一个函数对象。
8iC:xcN3 hbOnlj4 p3^jGj@ VyG4(Xva 四. 问题分析
SKY*.IW/Z 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。
! o,5h|\ 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。
C.!_]Pxs 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e yw'7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IxDWJ#k 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K_-d( >
^[z3T 五. 问题1:一致性
P}3}ek1Ax 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?|
&217l2X
/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?Ce#BwQ> ?T:
jk4+ struct holder
~bA,GfSn0 {
u~ F;xQ //
BZ+-p5]- template < typename T >
Xwu.AVsr T & operator ()( const T & r) const
S9Y[4*// {
GSVdb/+ return (T & )r;
\Xg?Ug*9w }
,WTTJN } ;
('o&Q_ R 4EEelSZu 这样的话assignment也必须相应改动:
+`| *s3M !DjT<dxf template < typename Left, typename Right >
V/#v\*JHFc class assignment
uVU`tDzd: {
ddpl Pzm# Left l;
m24v@?* Right r;
')PVGV(D+ public :
%|Hp Bs#' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7t(Y;4<2 template < typename T2 >
r:.uBc&_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wgd<3 X } ;
MR9/Y:Nm pz}mF D&[ 同时,holder的operator=也需要改动:
Z(!pYhLq M23&<}Q8 template < typename T >
F$6?t.@J assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H*U` {
bejGfc return assignment < holder, T > ( * this , t);
,Q2N[Jwd$ }
L~0&
Q *%- ?54B 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。
N=ifIVc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wL
eHQ] C-#.RI7 return l(rhs) = r;
el@XK}<dr 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。
?n*fy 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D9,!
%7i {rGYRn, template < typename Tp >
Y1r,2 k class constant_t
p{H0dj ^| {
G1_Nd2w const Tp t;
S %+R#A1 public :
wu^q`!ml constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5~xeO@%I template < typename T >
k:0P+d const Tp & operator ()( const T & r) const
NWISS {
z> :U{!5k return t;
^![{,o@"A }
IA4+ad'\E } ;
aJ-} %|?1B$s0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=HPu{K$ 下面就可以修改holder的operator=了
zz3 r<?#5 (5(fd.m+_ template < typename T >
Q&wYc{TUbm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1~EO+ {
:@e\'~7sH return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
YX `%A6 }
w
a.f![ BGpk&.J 同时也要修改assignment的operator()
?z"YC&Tp Qdm(q:w template < typename T2 >
4
m$sJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5ZUy: 现在代码看起来就很一致了。
P' FKk< {c?ymkK 六. 问题2:链式操作
{9{J^@ @ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
y {;u@o?T 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
M\jB)@) 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
]c,l5u}A$ 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。
UFk!dK+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
w=$'Lt!
w[{*9 template < typename T >
L`pY27| struct result_1
QB9A-U<J {
.]zw*t* typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u!u5g.Q } ;
L
B<UC?e L,%Z9 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
.SBc5KX JQH7ZaN template < typename T >
mc~` struct ref
)?9\$^I {
K
/8qB~J* typedef T & reference;
:OX$LCi } ;
A{t"M-< template < typename T >
W\a!Q]pV struct ref < T &>
ac3_L$X[ {
iU,/!IQ typedef T & reference;
mMslWe } ;
'me:Zd \E~Q1eAJT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
pbFYiu+ 67fIIXk& template < typename T >
IF^[^^v+H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"C& J wm? {
4xp j< return l(t) = r(t);
+{'lZa }
&6Ns7w6*z 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
RpU Lm1b 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l-Fmn/V hO%Y{Gg 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
#Af)n( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_J` |<}?t; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8KZ$F>T]> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7
s7}?l9 最后的布局是:
4YBf ~Pp Add
pAMo
XJ` / \
S'|lU@PCl Divide 5
3V"dG1? / \
iY}QgB< M _1 3
h<GyplG 似乎一切都解决了?不。
V;P1nL4L 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。
o}d2N/T 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。
_ \_3s 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:
&^AzIfX}Gw 2V
4`s' template < typename Right >
gYRqqV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\f6lT3"VN Right & rt) const
{`tHJ|8 {
PnI)n=(\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q3(hK<Qh; }
FYxUOO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$U\!q@'$ 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。
eB)UXOu1 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。
t>XZ3 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。
}<E sS 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。
GU2]/\W*a 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?
P0a>+^:% 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:
\o0z@Ntq MacL3f template < class Action >
b (g_.1[ class picker : public Action
e|S+G6 :O2 {
U+:S7z@j? public :
TXA. 6e picker( const Action & act) : Action(act) {}
6(\q< fx // all the operator overloaded
f<Va<TL6- } ;
Uyz;U34 oI P9 W<gIO 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。
y.L|rRe@P 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:
C~3@M<X 40`9t Xn template < typename Right >
F!
|TW6)gv picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MBnK&GS {
at_dmU2[7 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u40b?
n.
}
R^n*
o s@*,r@< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8 /:X&
& 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。
KfJ c :
OSmr template < typename T > struct picker_maker
(:tTx>V# {
)Mm;9UA typedef picker < constant_t < T > > result;
YzforM^F } ;
Gnuo-8lb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|H3?ox* {
oyi7YRvwd typedef picker < T > result;
F[Guy7?O } ;
,"v)vTt 9-X{x95] 下面总的结构就有了:
mR!&.R? 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。
1{;[q3a 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。
iA1;k*)q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&r5&6p 至此链式操作完美实现。
< e7<t9 SNopAACf1 y~4SKv
$ 七. 问题3
"4Wp>B 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 PLCic,T @8 oDy$j template < typename T1, typename T2 >
B6Wq/fl/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vUodp#s {
JsWq._O{/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
HL}sqcp }
G{&yzHAuae T9U2j-lA? 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]iE.fQ?;J u+I r:k template < typename T1, typename T2 >
01UR struct result_2
O[5_9W
4 {
ib""Fv7{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&?5{z\;1" } ;
8f6;y1!; u]>>B>KOJ7 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
h.}t${1ZC 这个差事就留给了holder自己。
b[&,%Sm+6 Ndug9j\2 "`$'tk[ template < int Order >
?( dYW7S class holder;
&Curvc1fm template <>
&[2Ej|o class holder < 1 >
foP>w4pB {
6yl;o_6: public :
DS,FVh".| template < typename T >
8y4D9_{ struct result_1
bsk=9K2_2t {
!=h|&Vta typedef T & result;
!>Qc2&ZV } ;
Jq+$_Uqd template < typename T1, typename T2 >
>fZ/09&3 struct result_2
0Z);.l^ {
X\$W'^ np typedef T1 & result;
,;=( )- } ;
0@FM^ejA# template < typename T >
fj
t_9-. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sfoy8<j {
?od}~G4s# return (T & )r;
N;`[R>Z~ }
YaJ{"'} template < typename T1, typename T2 >
*_).UAP. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\gI:`>-
x {
VgZaDd; return (T1 & )r1;
moJT8tb }
c%LB|(@j{ } ;
:rs\ydDUF J"2ODB5" template <>
`2(R}zUHN class holder < 2 >
h3d\MYO)B {
ZAM+4#@ public :
R$;&O.
5M template < typename T >
]20"la5 struct result_1
UK<DcM~n {
Rn~Xu)@e typedef T & result;
0-~6}
r$ } ;
61rh\<bn template < typename T1, typename T2 >
&pY G struct result_2
,fG_'3wb {
GWqY$YT typedef T2 & result;
(jE:Q2" } ;
Nj-rZ%& template < typename T >
|^k1hX2?W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\;:@=9` {
73z|'0. return (T & )r;
\y )4`A }
$E,DxDT template < typename T1, typename T2 >
%FWfiFV|< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.yfqS|( {
=U7D}n
hS- return (T2 & )r2;
P "_}F }
2l(j
4~g } ;
>fj$wOq O-lh\9{'R [O+^eE6h 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> >。
yqb<<4I 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jG(~9P7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7RFkHME lvJ{=~u return l(i, j) = r(i, j);
;q&D,4r] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hG;=ci3EE *^+xcG return ( int & )i;
<IDzv' return ( int & )j;
z(X6%p0 最后执行i = j;
J$/BH\ 可见,参数被正确的选择了。
yW(+?7U BI^]juH-c L.:QI<n @d^h/w 7c]Ai 八. 中期总结
Z2jb>% 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
pP,bW~rk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I8;[DP9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}/0dfes 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
slfVQ809 =T4w: 9?$!=4 &it/@8yH `2+e\%f/0 {leG~[d 九. 简化
ea>\.D-S 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。
8~#Q * 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vnC&1 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:
x.Ml~W[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(#M$t!'% +-*/&|^等
1^^D :tt 2. 返回引用。
#'h CohL =,各种复合赋值等
n`Iy7X 3. 返回固定类型。
+aqo8'a 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Z@/5~p 4. 原样返回。
S9oGf operator,
z5vI0 N$ 5. 返回解引用的类型。
K({,]<l5 operator*(单目)
9W$)W 6. 返回地址。
YH9]T, operator&(单目)
Pv.@Y30 7. 下表访问返回类型。
5K~6` operator[]
~"Ki2'j)^] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
AB\4+ CLV operator<<和operator>>
yo?Q%w'Nh Z"+!ayA7D OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
8:fiO|~% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N&`ay{&`: p
n>`v template < typename Left >
:zRboqe(cc struct value_return
pk1M.+ {
D/UGN+ template < typename T >
G3?z.5,Q struct result_1
LWV`xCr8R {
&[5az/Hj* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1_lL?S3,a@ } ;
G)7sXEe 3k^jR1 template < typename T1, typename T2 >
Q~_x%KN/` struct result_2
;D:T
^4 {
#KW:OFT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'DQyB`V2y } ;
54w-yY } ;
_yUFe& 90}B*3x e,8-P-h~T 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j83
V$
Le sXu+F2O 下面我们来剥离functor中的operator()
J]B5w{??b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
nT"z(\i.!J gBu4`M return l(t) op r(t)
,RQ-w2j? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
EA.U>5Fq return op l(t)
'zK*?= ^jk return op l(t1, t2)
mX^RSg9 E} return l(t) op
=C|^C return l(t1, t2) op
)3sb2
# return l(t)[r(t)]
f6nltZ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\.]
U E"=$p$k 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:
y e'5A 单目: return f(l(t), r(t));
S}X:LHr* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r$5!KO 双目: return f(l(t));
fF%r$`2 return f(l(t1, t2));
qv\yQ&pj 下面就是f的实现,以operator/为例
s8Oz^5p( O5
SX"A struct meta_divide
A_%w(7o" {
=xoTH3/,> template < typename T1, typename T2 >
7[LC*nrr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B|v
fkX2f {
qb&*,zN return t1 / t2;
f$|v }
)Pq.kn{Sp } ;
AI2CfH#:C |4vk@0L 这个工作可以让宏来做:
/hQ!dU.+ #Z : r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Cb.Aw! template < typename T1, typename T2 > \
#LiC@> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
R<-KXT9 以后可以直接用
6]VTn- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
b11C3TyQT 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
pN[i%\vh
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
M4| L *L=CJg r_G`#Z_5F 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
2;/hFwm F~EriO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SPBXI[[- class unary_op : public Rettype
8Xr"4;}f+ {
o&=m]hKpQl Left l;
"2mVW_k public :
Ne%X:h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kDsUKO
p
Ap/WgVw; template < typename T >
9 wc=B(a| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]l`DR4
= {
j2+&B9( return FuncType::execute(l(t));
{PZe!EQ }
5@Sb[za <T['J]k% template < typename T1, typename T2 >
V;$lgTs|' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[yz;OoA:; {
?pFHpz return FuncType::execute(l(t1, t2));
H_9~gi }
.fgoEB,( } ;
.$Y[>9 *N7\d9y ZEW`?6 同样还可以申明一个binary_op
[X|P(&\hQd "QMHY\C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d/e9LK class binary_op : public Rettype
=&vV$UtV {
grZN.zTO Left l;
/SyiJCx0 Right r;
Mf?4 `LM public :
_b+3;Dy binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\o/oM,u akR*|iK#b template < typename T >
p0Vw@R= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\!_ >ul {
W_?S^>?l/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
>d=k-d }
;(z0r_p<q co:
W! template < typename T1, typename T2 >
{L#Pdj{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x,n;GR {
V4|pZ] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$ #CkI09 }
W)\~T :Kn } ;
~GZ(Ou-& X"yLo8y8$ OfPWqNpO 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
F*QGzbv) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
By"
=]|Q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
< d?O#( 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。
Kpg]b"9.R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v=!]t=P)t 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。。。
t'^/}=c- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Y}PI{PN 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)
=YR/|9( 下面是修改过的unary_op
.QW89e,O3 b*7OIN5h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
fxjs"rD5 class unary_op
L \pe {
='a$>JVJ5 Left l;
XJGOX
n$/
1I_(!F{Ho public :
^ [2A<
g IG
6yt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Po% V%~ 4\3Z$%2^LZ template < typename T >
t;{/Q&C struct result_1
PC/Oo~Gx {
5EM(3eY ^q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2}K7(y!?u } ;
]JbGP{UiN S-*4HV_l template < typename T1, typename T2 >
&0~E+
9b struct result_2
ml\A)8O]j/ {
K%O%#Kk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^As^hY^p } ;
e+j7dmGa n)gzHch template < typename T1, typename T2 >
YhRES]^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ckS.j)@.c {
h,45-#+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;~3CuN8 }
pri=;I(2A CtfI&rb[ template < typename T >
P-.>vi^+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|\Nu+w {
j@
lHgis return OpClass::execute(lt(t));
,E<(K8 }
L TzD\C' zuwlVn } ;
sA[hG*#/S [LbUlNq^B@ !`JaYUL[e 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
FWNWOU 好啦,现在才真正完美了。
gs7h`5[es 现在在picker里面就可以这么添加了:
$hXhq*5|c {26/SY template < typename Right >
rOHU)2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3 -Nwg9U {
TCWy^8LA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L)p*D( }
..'k+0u^ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
',$Uw|N F%M4i`Vh aNs~Uad1U 46OYOa Q8OA{EUtq 十. bind
}86&?
0j. 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。
9$U@h7|Q` 先来分析一下一段例子
bk^W]<:z` D+.<
kY. I6@98w}" int foo( int x, int y) { return x - y;}
Xfo3fW)s bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lV924mh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
u_ou,RF 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
2^RWGCEv 我们来写个简单的。
S5'ZKk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6:_@ ;/03% 对于函数对象类的版本:
PxE 0b0eo vMG >Xb template < typename Func >
Z1Y/2MVSb struct functor_trait
s[<a( {
B6 rz typedef typename Func::result_type result_type;
{<$ D|<S } ;
(OS -v~{r@ 对于无参数函数的版本:
z 3((L WRIOj Q: template < typename Ret >
Zfwhg4G~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
Y%$@ZYW {
k_d) typedef Ret result_type;
ygI81\D } ;
;6+e !h'1 对于单参数函数的版本:
"MS}@NLUW p>x[:* template < typename Ret, typename V1 >
xAlyik
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8d4:8} {
'DLgOUvh typedef Ret result_type;
;zq3>A } ;
*49({TD6` 对于双参数函数的版本:
R;yi58Be lSW6\jX template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5l_ >QB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
[te9ui%JS {
Ebk9[= typedef Ret result_type;
M8Tj;ATr } ;
WC0gJy 等等。。。
&>%R)?SZh 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XHN*'@
77; nf%"7 y{dd template < typename Func >
m%$GiNs} struct func_return
X6h@K</c^: {
;pH&YBY template < typename T >
*HC[LM struct result_1
40?xu#" {
P
}BU7`8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Uj/m } ;
h
eR$j @Yzdq\FI template < typename T1, typename T2 >
76'@}wNnw struct result_2
=P}BAJ {
mKTa. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DA9-F } ;
Sh@en\m=#S } ;
j:Y1 9e aqq j Z6]G{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#E'aa'P} $E >) template < typename Func, typename aPicker >
J$+K't5BZ class binder_1
iHYvH
{
FS+v YqwK Func fn;
TXH9BlDn aPicker pk;
5YG%\ public :
Qnr7Qnb g!![%*'
b template < typename T >
asj*/eC$/i struct result_1
^.Xom~ {
2a,l;o$2& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@lO(QpdG } ;
^Gt9. {y\5 9 template < typename T1, typename T2 >
\9Yc2$dY struct result_2
=QG0:z)K<v {
h%=>iQ%enc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)a;ou>u } ;
^_0l(ke B|pdqSI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z\1wEGP7{ -~HyzX\cZB template < typename T >
4UV6'X)V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OZCbMeB{+J {
m Bc2x8g) return fn(pk(t));
Xlp $xp" }
%fzZpd]v=, template < typename T1, typename T2 >
^6?)EM# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bAkCk]>5 {
==^9_a^ return fn(pk(t1, t2));
2<X.kM?N{B }
?*K{1Ghf } ;
$p?TE8G MmL)CT 4r+s"
| 一目了然不是么?
up^D9(y\ 最后实现bind
:,~]R,tJQ o
00(\ -eb e^ ZxU/e template < typename Func, typename aPicker >
\[CPI`yQe picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q2U8]V U) {
Kc,=J?Ob return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
KhFw%Z0s< }
wusj;v4C4M G Ch]5\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
6|HxBC#4 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。
R32A2Ml M7x*LiKc2 十一. phoenix
!\(j[d# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
NAnccB D!{ J6s@}@R1 for_each(v.begin(), v.end(),
=IC
cN| (
UifuRmn do_
xJemc3]2 [
piPx8jT`F cout << _1 << " , "
z<h?WsL ]
xoQ;fVNp .while_( -- _1),
R8(Bt73 cout << var( " \n " )
-rXo}I,VI )
"$6 .L^9W );
W}0cM9 g `rQDX<? 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
7JL*y\' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5+yT{,(5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8-.jf 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6%Ws>H4@| -z6{! T x
6\ template < typename Cond, typename Actor >
K H&o`U(} class do_while
V#-\ 4`c {
'}pe$= Cond cd;
wLW[Vur[ Actor act;
8RE" xJMff public :
?K9zTas@ template < typename T >
0[QVU,]< struct result_1
$ytlj1. {
Aav|N3 typedef int result_type;
|tua*zEsS } ;
[:Y`^iR. \[MQJX,dn do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Du7DMo=l L2P#5B!S template < typename T >
1.6Y=Mh=i[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bxFDB^ {
k}tTl 2 do
iM'rl0 {
zhW.0:9
CR act(t);
Pko2fJt1 }
A!n)Fpk
while (cd(t));
F4$N:Jkl return 0 ;
iF!r}fUU6 }
Z.x9SEe1t } ;
/~nPPC XI8rU)q +w(>UBy- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n)6mfoe 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}+3v5Nz; 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
rh+2
7" 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
\pJBBG 下面就是产生这个functor的类:
l$mfsm|{: w>6~
zAh Y-vLEIX= template < typename Actor >
VzZ'W[/7)B class do_while_actor
cq-UVk"Gl {
2C@s-`b Actor act;
T#:n7$M|?A public :
8&2W^f5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+,$ SZ O] gI5" \"T{ template < typename Cond >
:3$$PdZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hErO.ad1o } ;
i{.%4tA4 DuV@^qSbG. yWkg4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
f 3t&Bcw$ 最后,是那个do_
y?4%eD L28DBj E)A cQOc^W class do_while_invoker
Tu*"+*r>s {
Q
q7+_,w public :
jXCSD@?]K template < typename Actor >
}_vUs jK do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
D<SLv,Y {
IA&NMf;{ return do_while_actor < Actor > (act);
U 4Sxr }
<{xU.zp'
} do_;
.>A`FqV$~+ S="teH[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
miCW(mbO8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6&Al9+$ 最后来说说怎么处理break和continue
"B9aJo 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。
ZBX,4kxK7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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