一. 什么是Lambda
ywJ [WfCY 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Mu> 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,
:41Y ?d3K:|g j7Fb4;o{ n5kGHL2 class filler
\ji\r ]k {
*|Vf1R] public :
Fge%6hu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4&cQW) } ;
:rU.5(, }R<t=): 5NZuaN 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:
Jm<NDE~rw qm!cv;}c1 Lbrl CB+ 7he,(V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^nNY|
* ]]K?Q
)9x x9>$197 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*/h(4Hz a6n@
>
pb}@\;: y!gPBkG&3n 二. 战前分析
xR0*w7YE 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
e-y$&[
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
?YR;o4 d.+ vU,7Y|t` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V\zcv @ /* --------------------------------------------- */
(.P}>$M9 vector < int *> vp( 10 );
`15}jTi transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+8zACs{p /* --------------------------------------------- */
U\lbh;9G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E2r5Pg
/* --------------------------------------------- */
aInt[D( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~ |Vqv{ /* --------------------------------------------- */
qI9j=4s. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)!27=R/ /* --------------------------------------------- */
2*V%S/cck for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
dPu27 " "qq$i35x !6-t_S &D M3/^70 看了之后,我们可以思考一些问题:
+:@^nPfHy 1._1, _2是什么?
I%r7L 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。
$/"Ymm#"\Y 2._1 = 1是在做什么?
@`KbzN_h/ 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。
=hTJp/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。
k*;U?C! 5%2~/
" fQib?g/G 三. 动工
M
_<
|n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
n R, QG8
Culv/ >P
j#?j*Y 6<W^T9}v@/ template < typename T >
h>!h|Ma class assignment
:epBd3f {
A x8 > T value;
YaS!YrpI public :
Q.$8>) assignment( const T & v) : value(v) {}
#d % v=.1 template < typename T2 >
OE(y$+L3_I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?VotIruR } ;
/E<Q_/'Z 9e`};DE aQ(P#n>a2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d3rjj4N"z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
aU;X&g+_) S*G^U1Sc+ E|9`J00 i}8OaX3x class holder
(.N n|lY<i {
12#yHsk public :
@lDnD%vZ` template < typename T >
n>u_>2Ikkj assignment < T > operator = ( const T & t) const
9<rs3 84 {
<7`k[~)VB return assignment < T > (t);
O<p=&=TD7 }
bJMsB|r } ;
9`92
> VE]TT>< #L!`n)J" 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:
ef*Z;HI0 Y`22DFO static holder _1;
/F.<Gz;w Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&,{>b[ l\L71|3" g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-_9*BvS]R 而不用手动写一个函数对象。
3L==p`
UUz{Qm% ;V~x[J|x G!VEV3zT 四. 问题分析
W>!:K^8] 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。
dn'|~zf. 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。
AB%i|t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"
l|`LjP5M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
VOj7Tz9UD 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\1<aBgKi
P'B|s/) 五. 问题1:一致性
U~BR8]=G 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?|
r Yt|[Pk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kO`!!M[Oo v @M6D} struct holder
}~LGq.H {
N}/V2K]Q //
lPz`?Hn template < typename T >
=C$"e4%Be T & operator ()( const T & r) const
pvsY
0a@4 {
h(@.bt# return (T & )r;
=),ZZD#J }
nnhI]#,a{ } ;
ASEKP(]v 3>3t(M| 这样的话assignment也必须相应改动:
RU/WI<O =g6~2p=H template < typename Left, typename Right >
W"s/8; class assignment
nT:<_'! {
5xKod0bA Left l;
pFMJG<W9, Right r;
OD[=fR|cp public :
|a])o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O=} template < typename T2 >
yT<"?S>D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n'vdA !R } ;
GBZ u<t/ m==DBh 同时,holder的operator=也需要改动:
1Bs t| j/oc+ M^ template < typename T >
8[@Y`j8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J0bcW25 {
L}Sb0 o. return assignment < holder, T > ( * this , t);
)/!HI0TU }
hyPS 6Y'1 (5`(H.( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
A]QGaWK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D
dwFKc& *>aVU' return l(rhs) = r;
30w(uF 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-h|[8UG^b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|Z>}#R!,P 1:7fV@jw template < typename Tp >
PY4">~6\i class constant_t
OPUrz ?p2C {
"}0QxogYE const Tp t;
l(QntP public :
mK7SEH; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qldm"Ul template < typename T >
6&i])iH const Tp & operator ()( const T & r) const
7^.g\Kt? {
=v|$dDz return t;
+5O^{Ce6 }
6 Yva4Lv } ;
$5ea[nc d+h~4'ebv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{LKW%G7 下面就可以修改holder的operator=了
GRj [2I7: Su@V5yz template < typename T >
3&[ d.,/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z
*tHZ7b {
;O>zA]Z8r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V@z/%=PJ }
Zl#';~9W (O:&RAkk7 同时也要修改assignment的operator()
eGKvzu DcRoW template < typename T2 >
b~ig$!N] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6L~5qbQ 现在代码看起来就很一致了。
S{XO3 \qW^AD(it< 六. 问题2:链式操作
T|$tQgY^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
l9%ckC*q 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
b
H5lLcdf 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
B|^=2 >8s 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
P"Q6 wdm 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Wl&6T1A`" +sZY0(|K8 template < typename T >
UY *Z`$ struct result_1
ze8 MFz'm {
Cvt/ot-J? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F`gK6;zp } ;
ER!s jX$U)O 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
^8ilUu E_D@7a template < typename T >
{^:i}4ZRl struct ref
T-s[na(/L {
`P|V&;}K typedef T & reference;
*g'%5i1ed } ;
(L1O;~$ template < typename T >
Sng3 B struct ref < T &>
/sB,)>X
{
Wb^g{F!W typedef T & reference;
GVu-<R } ;
d_V7w4lK v~dUH0P<>e 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F CfU=4O W-1Ub |8C template < typename T >
9-=kVmT&g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h!Fh@% {
TuwSJS7 return l(t) = r(t);
ZQ\O|
n8 }
Z2]\k|%<Fa 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。
ZOJ7^g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,/p.!+ )q{e L$ 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
v~!_DD
au _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~^~+p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'<C#"2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W\ARCcTQ 最后的布局是:
))6iVgSE$ Add
kQ6YQsJ.* / \
!*k'3rKOW Divide 5
`LTD|0; / \
NQbgk+&wD _1 3
]MMXpj,9h 似乎一切都解决了?不。
RL"hAUs_1 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。
@G>&Gu;5 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。
Oh1a'& 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:
i@YM{FycX ;ejtP #$ template < typename Right >
j{%'A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8;,(D#p Right & rt) const
`C*psS {
0)|;uW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=\jPnov! }
pN;T t+} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6bpO#&T 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。
!V0)eC50 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[f6J3/ 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。
0ARj3 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。
rY=dNK]d 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?
\z-OJ1[F 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:
R|7_iMIZ kgF x template < class Action >
/T<,vR class picker : public Action
hQJ-
~ {
n#5 pd;!n public :
"4QD\k5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
`uqsYY`V // all the operator overloaded
HO8x:2m } ;
RjHKFB2 Z9I
?j1K|! 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。
yuB\Z/ 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:
4g/Ly8 p@=B\A] template < typename Right >
3)~z~p7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
u6p
nO {
V34]5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EDGAaN*Q }
p~t5PU*( +JBYGYN&K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b@N*W] 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。
bdyE9t HNL;s5gq template < typename T > struct picker_maker
[JX=<a)U {
mr#XN&e typedef picker < constant_t < T > > result;
@{^6_n+gT% } ;
rt!Uix& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vqBT^Q_q; {
G2_l}q~ typedef picker < T > result;
kF"G {5 } ;
k/#321Z ^sZ,(sc{G 下面总的结构就有了:
3l''
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。
T#G
(&0J5 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。
IWAp picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(Z};(Hn 至此链式操作完美实现。
%y2i1^ 3ES3,uR 8#~x6\!b 七. 问题3
Ru^j~Cj5 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。
<-a6'g2y -MH~1Tw6Z template < typename T1, typename T2 >
=5X(RGK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w}QU;rl8q {
-D30(g{O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NYN(2J }
UkXf) /M8&` 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:
oSqkAAGz\ 79Si^n1\ template < typename T1, typename T2 >
K9N\E"6ZP struct result_2
`!iVMTp {
G~Mxh,aD$> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.R>4'#8q } ;
IgU65p n g?kl|VG 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
ZzV%+n7<Vx 这个差事就留给了holder自己。
:f58JLX M%Dv-D{ ZA/:\6gm template < int Order >
xp"5L8:C class holder;
N| L Ey template <>
mg7Q~SLL{ class holder < 1 >
9-?[%8 {
XDrNc!XN public :
4^rO K template < typename T >
J$Nc9?|ZZ struct result_1
1K'.QRZMb9 {
7|eD}=jy typedef T & result;
H-aSLc } ;
8'X:}O/ template < typename T1, typename T2 >
[>tyx{T Ye struct result_2
u|a+:r)*4 {
<[mvfw typedef T1 & result;
i=G.{. } ;
atO/Tp template < typename T >
6S2v3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v"dj%75O?e {
!F&Ss|(} return (T & )r;
Ohmi(s
}
2K1odqO# template < typename T1, typename T2 >
K1K3s<y+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OCVF+D : {
E
_DSf return (T1 & )r1;
SecZ5(+= }
- &/n[EE } ;
]B"YW_.x2 5+[`x']l template <>
5U^ class holder < 2 >
4 06.6jmv {
_U`_;=( public :
1"Z61gXrz template < typename T >
:7+E
fu struct result_1
$'2yPoR {
p;VHg typedef T & result;
L3g}Z1<!$ } ;
_,JdL'[d template < typename T1, typename T2 >
` E2@GX+, struct result_2
i;
3^vhbQ {
ua]>0\D typedef T2 & result;
!wtt KUO? } ;
;w_f ^R # template < typename T >
eQUm!9) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wKq-|yf, {
_XqD3?yH4 return (T & )r;
)Ekp <2B:0 }
AW+q#Is template < typename T1, typename T2 >
+EWfsKz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aT %A<'O! {
loLN
~6 return (T2 & )r2;
:>K=kZ=k }
Ws;}D}+ } ;
aQK>q. t )`ZTu -| jHxg(] 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> >。
5`B!1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qdFYf/y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)NwIEk>Tf |hprk-R*OH return l(i, j) = r(i, j);
k2xOu9ncEj 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'}D$"2I* ^=nJ,-(h_ return ( int & )i;
rU/V~;#% return ( int & )j;
kR0d]"dr 最后执行i = j;
l 6;}nG 可见,参数被正确的选择了。
;nPjyu'g
5Y\wXqlY D#T1~r4 d +Vx:`tT :{d?B$ 八. 中期总结
nSL
x1Q 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:
4$=Dq$4z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wh\J)pA1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
xi]qdiA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I3A@0'Vm;L Rmrv@.dr! >!vb ;a! B!=JRfT u*ZRU
4U fBptjt_ 九. 简化
TqM(I[J7\ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
etEm#3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
szY=N7\S* 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
k{op ,n# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|d* K'+ +-*/&|^等
'=_}& 2. 返回引用。
]Y'oxh =,各种复合赋值等
|uT&`0T'e` 3. 返回固定类型。
Kzw)Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
H
h4G3h0 4. 原样返回。
F]hKi`@ operator,
s:j"8ZH 5. 返回解引用的类型。
==[a7|q operator*(单目)
2\xv Yf- 6. 返回地址。
qFo'"z`84 operator&(单目)
)19As8rL/o 7. 下表访问返回类型。
LV'@JFT- operator[]
?G[<~J3-E 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f((pRP operator<<和operator>>
f3>8ZB4 @iZ"I i&+ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Cz2OGM*mz? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*uAsKU xhAORhw# template < typename Left >
\4RVJ[2 struct value_return
qV%t[> {
kMGK8y template < typename T >
&95iGL28Q struct result_1
s}]qlg {
sbZ$h
< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7a@%^G @! } ;
R6ynL([xh :>U2yI template < typename T1, typename T2 >
%z6.}4h struct result_2
'1lr "}"Q+ {
1sL#XB$@N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L~yu } ;
G:f\wK[ } ;
"#H@d+u J`T1 88 S~QL
x 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=X(8[ e
=v4;t'_^ 下面我们来剥离functor中的operator()
qW57h8M 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mJ=3faM pSQ)DqW return l(t) op r(t)
y9?~^pTx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
uaMf3HeYV return op l(t)
B5>1T[T'- return op l(t1, t2)
7Vf2Qx1_ return l(t) op
"T/
vE return l(t1, t2) op
289@O-
return l(t)[r(t)]
N;XaK+_2F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Lw
7,[?,Z &u62@ug#} 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
y$VYWcFE 单目: return f(l(t), r(t));
~+1t3M e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m>C}T 双目: return f(l(t));
8SvPDGu`] return f(l(t1, t2));
_zG9.?'b3 下面就是f的实现,以operator/为例
~c~$2Xo
uqy b struct meta_divide
M{U {iS {
J`U\3:b`SP template < typename T1, typename T2 >
X|'E yZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|=C&JA {
P@ewr} return t1 / t2;
C WJGr:}& }
bkQEfx. } ;
Vy;f 4;I{ -@49Zh2' 这个工作可以让宏来做:
D-8NDa(` 2s{PE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?*i qg[: template < typename T1, typename T2 > \
bT|NZ!V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jtdhdA 以后可以直接用
W+3ZuAP\n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,Vz
1l_7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
MHN?ZHC) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
74VN3m 'JR2@W`]] Mp=2}d%P 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
HZBU?{ l0Myem
v?z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c+PT"/3 class unary_op : public Rettype
>#}MDwKZD {
6fvzTd}, Left l;
>hcA:\UPk public :
0GR\iw$[J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(?SK< 4! !r:X`~\a template < typename T >
t.sbfLu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O$}p}%%y7 {
v\Zni4 return FuncType::execute(l(t));
tGGv 2TCEy }
T+z]ztO pK=$)<I"6 template < typename T1, typename T2 >
90)0\i+P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w
^ v*1KA& {
2Yd0:$a return FuncType::execute(l(t1, t2));
t+'|&b][Qi }
c@RMy$RTF } ;
$x,?+N i>!7/o
rn^7B-V 同样还可以申明一个binary_op
O>)<w
Ms` 2s, [DC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v)|[= class binary_op : public Rettype
& 2MI(9v {
2}Dd{kC- Left l;
YfBb=rN2s Right r;
0-H! \IB public :
_3UH"9g{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z;:c_y!f 6QsH?!bu template < typename T >
3L$_OXx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-%]O-' {
%(a<(3r return FuncType::execute(l(t), r(t));
a!MhxM5 }
L8K=Q 1:<= zqh0 template < typename T1, typename T2 >
4`F(RweGx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>$=-0?. {
]3tg|?%B return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;SAurG$ }
uU v yZ } ;
o:ki IZ] ~F8M_ `IQ01FuP 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
-"qw5Y_oF? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7;dTQ.%n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y9d[-j
;w 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。
mA|&K8H 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t3ua5xw 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。。。
uP<w rlW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5urM,1SQ@ 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)
wjk-$p 下面是修改过的unary_op
'Eds0"3 -x~h.s, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m9bR
%j class unary_op
&jCT-dj {
* z|i{=W
F Left l;
F&US-ce:M fUQuEh5_ public :
q[4{Xh ^UP!y!&N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,L#Qy>MOb c"BFkw template < typename T >
m(QGP\Ya struct result_1
:0,q>w {
lqFDX
d typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;cQhs7m(9 } ;
NpV#zzE (Fq|hgOA>M template < typename T1, typename T2 >
HRkO.230
struct result_2
^)ouL25Z*2 {
E"!I[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WAPN,WuW } ;
CJ B
V4cCu~(3;~ template < typename T1, typename T2 >
S,Q!Xb@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K#bd b {
T^LpoN/T return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}gL:"C"~ }
(.Hiee43 bJc<FL<E template < typename T >
L><# I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WP, Ll\K)7 {
{awv=s
return OpClass::execute(lt(t));
"?Dov/+Q. }
4|Z;EAFx @UCI^a~w } ;
YXE?b@W" &phers /BB(riG 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^VsX9 好啦,现在才真正完美了。
~!( (?8" 现在在picker里面就可以这么添加了:
C
Z8Fe$F A4RA5N/} template < typename Right >
M@$}Og picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/DOV/>@5% {
om%L>zfB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
);T0n }
C^ngdba\ 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。
,|hM`<"? ,lK=m~ z3!j>X_w U ObI&*2 `"CIy_m 十. bind
^):m^w. 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。
$hexJzX 先来分析一下一段例子
'n`+R~Kkh uC{qaMQ JCoDe. int foo( int x, int y) { return x - y;}
VC%{qal;q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~R7F[R bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
SMHQo/c r 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
MD(?Wh 我们来写个简单的。
[J0f:&7\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
nY(>|! 对于函数对象类的版本:
F?!P7 zW yWI30hW template < typename Func >
!u@XEN>/ struct functor_trait
KU,KEtf {
v{%x,K56 typedef typename Func::result_type result_type;
I9S=VFhZ` } ;
\Eq,4-q 对于无参数函数的版本:
up+W[#+ v+a$Xh3Y~ template < typename Ret >
u{#}Lo>B # struct functor_trait < Ret ( * )() >
e>yPFXSk {
Y~ j.Kt typedef Ret result_type;
(Fc\*Vn } ;
2$=U#!OtU 对于单参数函数的版本:
\Fd6Q_ NfG<! template < typename Ret, typename V1 >
B/"TaXVU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
YbaaX{7^ {
>*jcXao^ typedef Ret result_type;
eVL#3|= } ;
${(v
Er#}k 对于双参数函数的版本:
a1p Z{Od vW`Dy8`06 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"B18|#v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,;3#}OGg {
}yQ&[Mt typedef Ret result_type;
P2y`d9,Q } ;
l=EnK"aU 等等。。。
=T_E]>FF9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
UQq,Xq YU=Q`y[k template < typename Func >
>R9Q| struct func_return
+tsF.Is!t {
_5<d'fBd template < typename T >
p
mv6m struct result_1
0,1x-
yD {
HEqTlnxUu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R8[l\Y>Ec } ;
?HD(EGdx c6v@6jzx0Y template < typename T1, typename T2 >
&(M][Uo{|' struct result_2
-D=J/5L#5 {
GYvD*?uBc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R _#x } ;
=;9
%Q{ } ;
9o)sSaTx= UoDS)(i A0mj!P 9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6"3-8orj p~(+4uA template < typename Func, typename aPicker >
m Acny$u class binder_1
UZcsMMKH {
w'Y(doY, Func fn;
OS$}ej\ aPicker pk;
6I)[6R public :
PE!/ n6 b2L9%8h template < typename T >
@#HB6B struct result_1
9jwcO)p^ {
!VLk|6mn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:/rl \woA> } ;
n6A N O}#Ic$38 template < typename T1, typename T2 >
^?+qNbK struct result_2
|3LD"!rEx {
@;\2 PD typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rV{:'"=y- } ;
l=|>9,La }%8 :8_Ke binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@=
E~` E[$"~|7|$ template < typename T >
@wvgMu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^pB}eh.@U {
;$a+ > return fn(pk(t));
!sknO53`H` }
D.[h`Hkc template < typename T1, typename T2 >
s<z`<^hRe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2/WtOQIB {
(-}:'5|Yj return fn(pk(t1, t2));
7pllzy }
s=S9y7i(R } ;
q?R^~r G3.*fSY$.< i2+r#Hw#5R 一目了然不是么?
;C^!T 最后实现bind
.j
et0w $ol]G`+ _+sb~ template < typename Func, typename aPicker >
%wFz4: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
R"wBDWs {
='W= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y ;/T.W9! }
.2Q4EbM2 W)X" G3 2个以上参数的bind可以同理实现。
#!0=I
s^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/b1+ ^|_ ]iU8n (5f 十一. phoenix
)])nd"E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}}Zwdpo |?cL>]t for_each(v.begin(), v.end(),
=l)D$l (
*&vlfH do_
1 5heLnei [
._E 6? cout << _1 << " , "
=,BDd$e ]
{})d}dEC .while_( -- _1),
]Cc3}+(s cout << var( " \n " )
]8n*f o2# )
.B+Bl/ );
(jyT9'*wAT zAW+!C. 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
H]P*!q`Ko 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
R7o'V* d operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/3`yaYkSh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+Rj8"p$K vh$If0 sH'IA~7 template < typename Cond, typename Actor >
=ea'G>;[H class do_while
q"48U.}T {
l`bl^~xRo Cond cd;
%jE0Z4\ Actor act;
!+k);;.+ public :
/Hs\`Kg"! template < typename T >
I[6ft_* struct result_1
HUFm@? {
=Lh8#>T\h typedef int result_type;
{e+}jZ[L } ;
@*16agGg -k?K|w*X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6`h}#@ ( FUP0X2P template < typename T >
*@VS^JB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)krBjF.$ {
B,q)<z6< do
?NVX# t' {
[;C|WTYSL act(t);
4C#r=Uw` }
eP|_ while (cd(t));
yMz dM&a!* return 0 ;
LE|DMz|J }
Q\nIU7:bZ } ;
@CtnV| Akdx1h, u}">b+{! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H %Dcp#k 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。
[$DI!%e| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
zNO,vR[\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
x
MFo 下面就是产生这个functor的类:
U>i}C_7g /u&7!>, 0;L.h|R T( template < typename Actor >
6J]8BHJn+ class do_while_actor
F-XL {
Kr'Yz! Actor act;
}*P?KV ( public :
rw$ =!iyO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N}ugI`: ?{;7\1[4 template < typename Cond >
IkuE | picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
v@d]*TG } ;
<^w4+5sT/ OJ1MV 7& K8JshFIe 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5^97#;Q;J" 最后,是那个do_
,_UTeW6M 1{<r~ >|pN4FS class do_while_invoker
V/+D] {
5K,=S public :
<c&Nm_) template < typename Actor >
O9*l6^Scw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
sE])EwZ {
1d!TU=* return do_while_actor < Actor > (act);
6VtN4c.Q }
]-sgzM]q } do_;
^&lkh@Y1q p4@0[z' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g_JSgH!4 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ie[DTy 最后来说说怎么处理break和continue
4$y P_3 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。
Yy{(XBJ~%t 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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