一. 什么是Lambda
^GHA,cSf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N"@aisi) 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,
}GRZCX> p78X,44xg UTC|8 ]gx]7 class filler
Z2!O)8 {
R$sG*=a!8j public :
5Z@OgR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:*k } ;
f+d[Q1 wak_^8x /p}^Tpu 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+O8rjVg) N D`?T
&PK 1<IF@__ Yi:@>A<# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xJlf}LEyF m:_'r"o INt]OPD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gn4+$ f~w > yk2 mO=bq4! z3>ldT 二. 战前分析
RzgA;ZC' 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。
ROqz$yY 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i-Er|u; W tX)l_?jVH Jvac|rN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xL&M8: /* --------------------------------------------- */
F`))qCgg] vector < int *> vp( 10 );
T8'm{[C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
- >_rSjnM{ /* --------------------------------------------- */
_/xA5/V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t`%Xxxu /* --------------------------------------------- */
&pCa{p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GP<PU /* --------------------------------------------- */
[C@|qAh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cCa+UTxaJ /* --------------------------------------------- */
Z8 eB5!$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.! 'SG6 q P-]u&m/6 rHngYcjR L/*D5k%J 看了之后,我们可以思考一些问题:
|tn.ZEgw3~ 1._1, _2是什么?
9:9gam 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。
^?<gz!(- 2._1 = 1是在做什么?
V$o]}| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
\k
9EimT} Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
{wJ8%
;Z7 ~$PY6s >>nOS] UL 三. 动工
Rq@M~;p 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
kD*r@s]= 2UbTKN !94q F,#1 -F7P$/9 template < typename T >
<Dk6o`7^N class assignment
Q h~ {
|&u4Q /0 T value;
}z,f8Yz public :
%^KNY ;E assignment( const T & v) : value(v) {}
"rVf{ template < typename T2 >
Gg TrIF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.QVN&UyZ } ;
W @
?* ~ eHE?#r16Z +d!"Zy2|B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
IeN~E'~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:q34KP \DMZ M G0h/]%I \%/Y(YVm class holder
sD=iHO
Am {
FE'F@aS\ public :
AFdBf6/"i template < typename T >
3]rd!Gp=* assignment < T > operator = ( const T & t) const
pq +~| {
wl5+VC*l0 return assignment < T > (t);
bIy:~z5
}
b wqd`C } ;
E}lNb
:{=2ih-} /NB;eV? 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ana?;NvC q?$<{Z" static holder _1;
IA~wmOF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5:vy_e& A(1dq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^kh@AgG^ 而不用手动写一个函数对象。
M/evZ?uis "t&_!Rm oGKk2oP
lG R6S 四. 问题分析
Yq0j w&v
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。
4l~B/"} 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。
+
0 |d2_]E 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O m5+j:YM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
XK,l9 {* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ICm/9Onh& ?bw1zYP 五. 问题1:一致性
zC|y" PTw 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?|
LWIPq" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l~'NqmXe q-D|96>8 struct holder
$;As7MI {
~@ML>z7 //
i1ss}JJp* template < typename T >
M&ec%<lM T & operator ()( const T & r) const
|YWX.-aeo {
%dDwus return (T & )r;
&-2i+KjEX }
DcX,o*ec! } ;
1gh<nn 7#9yAS+x( 这样的话assignment也必须相应改动:
F8OE @ZtDjxN
& template < typename Left, typename Right >
BjAmM*k class assignment
f+>g_Q {
~spfQV~ Left l;
<p\iB'y Right r;
G !;<#|a public :
IrTMZG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m\;@~o'k template < typename T2 >
~ -zch=+u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wC>Xu.Z: } ;
6rg?0\A< 25m!Bf 同时,holder的operator=也需要改动:
.vk|aIG * vW#XDx template < typename T >
L>{p> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-Gn0TA2/C {
HZEDr}RN return assignment < holder, T > ( * this , t);
yVl?gGgh }
>uVr;,=y 0MX``/Z72 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。
Kfk/pYMDq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gbL!8Z1h ^Uq"hT(41 return l(rhs) = r;
3lT>C'qq 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。
e
QGhX( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$pGdGV\H b@m\ca template < typename Tp >
GMJ</xG class constant_t
*9I/h~I {
i!DO const Tp t;
|)+;d public :
+c-?1j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/R!/)sg template < typename T >
T~JE.Y3B3 const Tp & operator ()( const T & r) const
OD`?BM {
Ql.abU return t;
xI b^x=|h }
NvU~? WN } ;
j&
~`wGM Qkq9oZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Tye[iJ 下面就可以修改holder的operator=了
eV)'@8p i1k#WgvZR template < typename T >
csNB
\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<C6*-j1oz {
Ihn+_Hu return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r[Zg$CW }
/Xo8 kC
[9>h! khs 同时也要修改assignment的operator()
P}RewMJ$L >Qg 9KGk' template < typename T2 >
Ccx1#^` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
PGaYYc3X 现在代码看起来就很一致了。
d9kN@W g&oAa;~o 六. 问题2:链式操作
UoSzxL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
SB#Y^! 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
z6+D=< 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
"x
P2GZ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
1QPS=;|) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4UV<Q*B\F @;K-@*k3 template < typename T >
Sh+$w=vC struct result_1
MR{JMo=r {
^w(~gQ6|mP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OqcM3# } ;
yoc;`hO- |1[3RnGS 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:
. \6q\7Ej xq<3*Bcw template < typename T >
<*'%Xgm struct ref
HZDeQx`*s {
_>k&M7OU4 typedef T & reference;
9z0G0QW[ } ;
2/ES.>K!. template < typename T >
O"6
(k{` struct ref < T &>
eGF+@)K1" {
do$+ Eh typedef T & reference;
6 J
B"qd } ;
l}jC$B`5 N9}27T+4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
bCbp JZ `EJ.L6j$' template < typename T >
uihU)]+@t/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NQpC]#n {
BD.>aAi! return l(t) = r(t);
r|,_qNrw }
4v?}K 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
R|u2ga~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SE7mn6,%\ F).7%YfY 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
}gR!]Cs)^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;.'\8!j _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J\%SAit@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qe3d,! 最后的布局是:
`$oy4lDKQ Add
y:Ne}S*ncE / \
$3'xb/3| Divide 5
f]C`]qg / \
3"O&IY< _1 3
Zb4+zps^- 似乎一切都解决了?不。
qe<xH#6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
xMr=tU1C 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
WZ6'"Cz` OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
5!Ho[ S\dG>F>S template < typename Right >
[fZhfZ)< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#Y%(CI Right & rt) const
]]eI80u[ {
e,DRQ2AU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\TS.9 >\ }
8mM`v 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'A{B[ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
"%rzL.</ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
'TO/i:{\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
lKBI3oYn 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Q79WGW 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
044Q>Qz, 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
fJK;[*&Y 9yYNX;C template < class Action >
AK//]
class picker : public Action
ys- w0H {
">v-CSHY public :
9WT{~PGj picker( const Action & act) : Action(act) {}
E4N"|u| // all the operator overloaded
SNrX(V::z } ;
Aj{G=AT ^~kfo| Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
9|l6.$Me/ 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:
d04fj/B
IO{iQ-Mg template < typename Right >
v`\ CzT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Mt*eC)~Yx {
CuFlI?~8 z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_5/3RN
}
,Yu2K` (gEz<}Av. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,8)aKy 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。
lFV\Go Sd *7jW? template < typename T > struct picker_maker
*(o^w'5 {
TeHxqWx typedef picker < constant_t < T > > result;
4hWFgk } ;
TUX:[1~Nf[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q22@ZRw {
ekCt1^5Y typedef picker < T > result;
&\W5|*`x- } ;
YDaGr6y4i $]~|W3\G 下面总的结构就有了:
FPkig`(3 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。
`{&l
_ 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。
I#-T/1N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
B*^8kc:)L 至此链式操作完美实现。
yHnN7& 0Ci:w|J (G 9Ku 8Y 七. 问题3
yPks,7U 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。
1>)uI@?Rb ]htx9ds= template < typename T1, typename T2 >
\79aG3MyK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&`}ACTY'P {
/rnP/X)T return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R_duPaWc@ }
X=[`+= k8w:8*y'. 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:
_Kv;hR> IFkU8EK&B template < typename T1, typename T2 >
_/5xtupxE struct result_2
keS%w]87 {
DG/<#SCF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U?8X] } ;
r?R!/`f n:[LsbTk 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?
7!q.MOYm 这个差事就留给了holder自己。
ka<rlh<h TL@{yJ;s $*;ke5Dm4 template < int Order >
_))--+cL class holder;
kjRL|qx`a; template <>
*W<|5<<u@ class holder < 1 >
Za'}26 {
eXQzCm public :
[p96H)8YU template < typename T >
}^ZPah struct result_1
ca"20NQ) {
Y4)=D@JI typedef T & result;
2^fSC`! } ;
u<nPJeE template < typename T1, typename T2 >
p 4Y2AQ9 struct result_2
q&V=A[<rz {
2@f?yh0 typedef T1 & result;
$jN,]N~ } ;
/;9]LC.g template < typename T >
0[!38 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZZU"Q7`^ {
'
4Kf return (T & )r;
W_ubgCB }
7_]Bu<{f template < typename T1, typename T2 >
?&"!, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(\ Gs7 {
0BQ< a return (T1 & )r1;
}zqYn`ffD }
Q*caX
} ;
Jtl[9qe#] 8\rHSsP template <>
QW6\~l 4 class holder < 2 >
"hXB_73)V {
Z{
b($po public :
?iaD;:'qE template < typename T >
S1W(]%0/ struct result_1
-{a&Zkz>V {
Oxr?y8C~ typedef T & result;
)Tj\ym-Vl } ;
J2Eb"y>/; template < typename T1, typename T2 >
Pt8 U0)i) struct result_2
Xw<N nvz6 {
"~aCW~ typedef T2 & result;
qY%{c-aMA } ;
TkV*^j5 template < typename T >
e"6!0Py#* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\&5t@sC {
CDgu`jj%] return (T & )r;
% yP*Vp,W }
^FN(wvqb8 template < typename T1, typename T2 >
\F8*HPM=* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$K*&Wdo {
2?nhkast#= return (T2 & )r2;
;c;PNihg }
A+bU{oLr } ;
< e7 [";<YR7iRN J;cTEB 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oN
" /w~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tQrkRg(E: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xbhU:,o Oa|'wh ug return l(i, j) = r(i, j);
QKtTy>5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k-a3oLCR, ,1&</R_ return ( int & )i;
(
mKuFz7 return ( int & )j;
7!-y72qx 最后执行i = j;
63n<4VSH 可见,参数被正确的选择了。
Vpsv@\@J> pt+[BF 6P "8h7"WR 2^C>orKQ0 `+O7IyTMA 八. 中期总结
q+Cq&|4
?2 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
o$_,2$>mn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
TEi~X2u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]M5w!O! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o `N /w &o$Pwk\p/ enJgk( 6!^&]4 smN|r #DFfySH)A 九. 简化
OFe?T\dQn 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。
/htM/pR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f/6,b&l, 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:
CDTM<0`% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2RC|u?+@ +-*/&|^等
8RJ^e[?o( 2. 返回引用。
KWH l+pL =,各种复合赋值等
q2C._{ 0' 3. 返回固定类型。
[:(^n0% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_M;M-hk/ 4. 原样返回。
Uc?#E $X operator,
oWo/QNw9 5. 返回解引用的类型。
&KS*rHgt? operator*(单目)
!+# pGSk 6. 返回地址。
J"Z=`I)KON operator&(单目)
p 3*y8g- 7. 下表访问返回类型。
EFNi# D8s operator[]
I?_YL* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3.?kxac operator<<和operator>>
7; e$ sr cq,0?2R`t 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。
c$skLz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
w`$M}oX( A%$ZB9#zQ template < typename Left >
P 4|p[V8 struct value_return
GnzKDDH
' {
O W|5IEC template < typename T >
da/Tms`T struct result_1
yhpeP {
p\ }Ep typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
at-+%e } ;
z[`OYwsW -]K9sy)I template < typename T1, typename T2 >
FELDz7DYya struct result_2
3</gK$f2 {
H${5pY_M typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ghb Jty` } ;
J>XMaI})U } ;
;mAlF>6]\ BrO" _ Dxlpo!
?# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*VPjBzcH Y 3 QrD&V 下面我们来剥离functor中的operator()
b&j}f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
RU_wr< 9_ return l(t) op r(t)
;0c
-+, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[,)G\ return op l(t)
V|n}v?f_q return op l(t1, t2)
?8GggJC return l(t) op
p&nPzZQL( return l(t1, t2) op
;"K;D@xzh] return l(t)[r(t)]
%7y8a`} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
zG. \xmp vk&6L%_~a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
^I CSs]}1 单目: return f(l(t), r(t));
,&5\` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R#^.8g)t 双目: return f(l(t));
[PW\l+i return f(l(t1, t2));
%A^V@0K3 下面就是f的实现,以operator/为例
15X.gx NlG~{rfI struct meta_divide
~]_U!r[FA {
]9P2v X template < typename T1, typename T2 >
dz>2/' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D,l&^diz {
QK`5KB(k' return t1 / t2;
!5}u \ }
P\lEfsuR } ;
T{:~v+I= $"P[nNW3 这个工作可以让宏来做:
DQ*T2*L .;$Ub[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
kR,ry:J- template < typename T1, typename T2 > \
rd:WF(] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^kO+NH40 以后可以直接用
+>}LT_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=G,wR'M 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
!K[UJQs\ (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。。。)
qbsmB8rh y<5RV>"Vg $~+(si2 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
a-bj! Rs o^ zrF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y9)w(y! class unary_op : public Rettype
pv[Gg^ {
!Soz??~o/ Left l;
Q_r}cL/A public :
U5RLM_a@M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>_J9D?3S SIridZ*% template < typename T >
$Vp*,oRL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.US=fWyrb {
~~\C.6c# return FuncType::execute(l(t));
H-&T) }
v6C$Y+5~ n muzTFs= template < typename T1, typename T2 >
mfqnRPZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$-MVsa9>I {
BICG@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
.mbqsb]&Y }
@u @~gEt } ;
9]Fi2M 'CMbqLk# U
#C@&2 同样还可以申明一个binary_op
akA7))Q 1PB"1.wnd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#soV'SFG class binary_op : public Rettype
bQ3txuha {
(yb$h0HN Left l;
l@)`Q Right r;
8g0VTY4$jP public :
r@a]fTf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YO'aX bEKh U\@=J template < typename T >
%b[>eIJU# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xwo%DZKN {
;=p3L<~c`K return FuncType::execute(l(t), r(t));
![i)_XO }
7tbY>U8 vc0LV'lmg template < typename T1, typename T2 >
uc>":V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jNvDE}' {
w*M&@+3I return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%E\zR/ }
^B)f!HtU } ;
'eo/"~/*w ;,}Dh/&E Z%Fc
-KVt 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
GEK7q< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
M$48}q+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ZZn$N- 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。
r3B}d*v 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]9N&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。。。
Mbp7%^E"A 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
bp!Jjct 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)
3=Q:{ 下面是修改过的unary_op
6_s(Kx>j |A/H*J, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N;']&f class unary_op
njc-=o {
RR+{uSO,t Left l;
B[k=6EU8k ,$} xPC public :
uGv|!UQw {Q}F.0Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L>h|1ZK N;`/>R4|I template < typename T >
!Ii[`H struct result_1
hvG D` {
31~nay15 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:r>^^tGT! } ;
pM^Z C _6SAU8M, template < typename T1, typename T2 >
v\[+ struct result_2
Cyos* {
$g^D1zkuDT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"[eH|z/ } ;
Z5E; FGPb * bd3^mP template < typename T1, typename T2 >
$J^fp XO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t/}NX[q {
^v`naA( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ftG3!} }
9QaE)wt ?ac4GA( template < typename T >
Vr|e(e.% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-V4%f{9T3 {
QgI[#d{ return OpClass::execute(lt(t));
y^"@$ }
p- a{6<h ~o>Gm>5!HH } ;
Zwm/ c]6` W#%s0EN<_ f1]zsn: 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
@0'U
p 好啦,现在才真正完美了。
'Oj 1@0*0 现在在picker里面就可以这么添加了:
TF%Xb>jy[ c"v75lW-J template < typename Right >
6\ yBA_z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-OSj<m< {
^DN:.qQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8L,=E ap }
FieDESsX> 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。
>MGWN c}+*$DeT *5 +GJWKN g@37t @I <|3%}? 十. bind
'f!U[Qatg 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
NJ)Dw`|%|) 先来分析一下一段例子
~_-]>
SI jM&di ;F#(:-: int foo( int x, int y) { return x - y;}
F~8'3!<9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
R0}1:1}$Sn bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
WFiX=@SS 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
s(nT7x+W 我们来写个简单的。
b,^Gj]7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'Y /0:) 对于函数对象类的版本:
O 5:bdt. Z(7kwhP[` template < typename Func >
g_1#if& struct functor_trait
fO$){(]^ {
dYwkP^KB typedef typename Func::result_type result_type;
m/1FVC@* } ;
&s='$a;4 对于无参数函数的版本:
UWF
\Vx*)b [Q0V 5P~Q' template < typename Ret >
v !8=B21 struct functor_trait < Ret ( * )() >
t&xoi7!$ {
8 ECX[fw typedef Ret result_type;
X3\PVsH$K } ;
cf88Fd6l/ 对于单参数函数的版本:
E?G'F3i J7* o%W*V template < typename Ret, typename V1 >
X58U>4a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4%^z=% {
{_Wrs.a'8 typedef Ret result_type;
G;3%k.{ } ;
7-``J#9= 对于双参数函数的版本:
4kjfYf@A ,\s`T O template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z-U u/GjB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l cie6'< {
$G-<kC}8: typedef Ret result_type;
KGYbPty} } ;
?1D!%jfi 等等。。。
hhze5_$_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$Lr&V~ 4AS%^&ah template < typename Func >
>UvP/rp struct func_return
tL$,]I$1+ {
0+e=s0s. template < typename T >
<NMJkl-r8r struct result_1
v-tI`Qpb {
H-PVV&r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n@8Y6+7i } ;
0&UG=q oI;ho6y) template < typename T1, typename T2 >
V
9Qt;]mQ struct result_2
byxlC?q7 {
[ ,;e,ld typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]~aj } ;
1ysfpX{= } ;
TP
rq:"K NX&dJ
6a He(65ciT<O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Jy)=TJ!y Y(g_h:lf,] template < typename Func, typename aPicker >
Z 2N6r6 class binder_1
Vr
EGR$ {
w$:\!FImx Func fn;
[kg?q5F) aPicker pk;
!0W(f.A{K public :
`NNP<z+\ 8Yh'/,o=L# template < typename T >
S=_u3OH0 struct result_1
cXPpxRXBD {
.; F<X\_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e Ucbe33 } ;
h mRmU{(Y x/DV> Nfn template < typename T1, typename T2 >
8ttJ\m struct result_2
]q1w@)]n} {
J"C9z{[Z& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9"S2KT @8 } ;
Rn~'S2`u YVMvT>/, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5@2Rl>B$ g8Ex$,\, template < typename T >
^I!Z)/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I?'*vAW< {
8\rca:cF
return fn(pk(t));
p(n0(}eVC' }
~6f/jCluR% template < typename T1, typename T2 >
(%X *b.n= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.o/|]d`% {
93]63NY return fn(pk(t1, t2));
0`x>p6.)G }
AkQ(V } ;
juR>4SH uppa`addK HPt3WBRzS; 一目了然不是么?
z\m$>C| 最后实现bind
U4"^NLAq |8'}mjs.Q L<!h3n template < typename Func, typename aPicker >
b-_l&;NWg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
oJTEN}fL {
Ak?9a_f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M2Nh3ijr }
f SkC>mWv h"1}j'2>@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
Fqeqn[, 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。
}k VC]+ ,7B7X)m{3 十一. phoenix
P8YnKyI,. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LA6XTgcu 6]1RxrAV for_each(v.begin(), v.end(),
jA1S|gV (
U2A-ub>7 do_
ec!e [
PB^rniYh cout << _1 << " , "
w5i*pOG)Z ]
X"TL'"?fo .while_( -- _1),
z\|<h=EU cout << var( " \n " )
=78y*`L )
.4a|^ vT );
jA,y.(mR m~+.vk 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:
r ~{nlLO} 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
wo&IVy@s$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"o--MBq4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(f&V 7n +PYV-@q /(~
HHN nh template < typename Cond, typename Actor >
Nf4@m|# class do_while
791v>h {
OAkqPG&w Cond cd;
GG#-x$jK Actor act;
vE[d& b[ public :
vu.ug$T template < typename T >
Aa9l-:R struct result_1
l iY/BkpH {
@g[ijs\ typedef int result_type;
Ov(k:"N } ;
hWt_}' i|h{<X7[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vVB WhY] O.dZ3!!+ template < typename T >
!*c%Dj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!S<p"
{
SVa^:\"$[ do
QO$18MBcc {
8;qOsV)UDT act(t);
^X#)'\T }
w8+phN(-M while (cd(t));
yHY2 SXm return 0 ;
9+(b7L }
%{ U (y# } ;
@^0}w k !v3d:n\W8 |$tF{\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\/dOv[ 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。
p_xJKQS 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。
c*owP 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。
g#P]72TQ 下面就是产生这个functor的类:
|+h x2?Nv k6 OO\= &LV'"2ng8 template < typename Actor >
G$)q% b;Lz class do_while_actor
}Q[U4G {
5#z7Hj&w Actor act;
c
CjN8< public :
#F/W_G7 v do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Fp B3SJ6 B klmbbLce template < typename Cond >
Cno[:iom picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y@}WxSK*0 } ;
9|jMN
j]vo l/?bXNt Zc";R!At 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tv-SX=T 最后,是那个do_
hXH+C-%{ * k\;G? L]YJ#5 class do_while_invoker
B|syb!g {
Bz{"K public :
/?>W\bP< template < typename Actor >
f3;[ZS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-R9{Ak {
UnDX .W*2 return do_while_actor < Actor > (act);
P{RGW.Ci@ }
B8wGWZ@ } do_;
5-4 v%#@.D!) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)"Ujx`]4r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O>*Vo!z\f 最后来说说怎么处理break和continue
*"jlsI 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。
p*jH5h cy 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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