一. 什么是Lambda
4\g[& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4x3 _8/= 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,
Df:/r% i1A<0W| g W9`k,U R,=8)OI2 class filler
q">}3`k {
mZmEE2h public :
(/!@
-]1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~C>Q+tR8 } ;
_-^mxC|M [TFp2B~)# 8lS
RK% 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:
wzJdS}Yy!y n2Mpo\2 pG"hZB3) 7Cbr'!E\_V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
J#t8xL Z,81L3#6 :XPat93w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\pTv;( {XUSw8W' kBk2mMZ W- nS{v( 二. 战前分析
`Mcg&Mi~ 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。
qPWf=s7! 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
:}/\hz
, rc~)%M<[2 ;OD-?bC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H\N}0^ea /* --------------------------------------------- */
x K\i&A vector < int *> vp( 10 );
w^YXnLLJG transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6E:H /* --------------------------------------------- */
k B4Fz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8Gy*BpmJn /* --------------------------------------------- */
;l `Ufx int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sG[qlzR=8 /* --------------------------------------------- */
J$sp6g>K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s{V&vRr /* --------------------------------------------- */
8Q{9AoQ3' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&0:Gj3` U5@B7v1 \u(Gj]B#" :(tKc3z 看了之后,我们可以思考一些问题:
dLwP7#r 1._1, _2是什么?
8*&73cp 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。
Gm=&[?} 2._1 = 1是在做什么?
l @@pXg3 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。
^P/OHuDL 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。
w}t}Sh (x.qyYEoI Fi\)ka\u 三. 动工
|ITb1O`_P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x2aG5@<3 -f1}N|hy ;X0uA? ;:ZD<'+N template < typename T >
aRI. &3- class assignment
99,=dzm {
D!Nc&|X^ T value;
MPyDG"B * public :
-eS r assignment( const T & v) : value(v) {}
9f5~hBlo template < typename T2 >
1&7?f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O:RN4/17 } ;
(b&Z\?" W[]|Uu/% ,HmGp 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^^tTA^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.pm%qEh )hoVB W_Y56@7e {_$['D^ az class holder
yfR0vp<& {
hb/Z{T' public :
XpK
Y# template < typename T >
/d Ua assignment < T > operator = ( const T & t) const
) .' + { {
*8yC6|wL? return assignment < T > (t);
YN:Sn\`D 8 }
M
0RA& } ;
P6ka'!z ]~f-8!$$R TeR bW 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:
MTgf. [z=!OFdE static holder _1;
US-f<Wq Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
EGFPv'De R$`&g@P=" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AE`{k-3=% 而不用手动写一个函数对象。
Qm"~XP f(!cz,y^\* xCT2FvX6 d/$e#8 四. 问题分析
sE|8a 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。
VsK8 :[Al 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。
Ah5o>ZtcO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T-kHk( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w-v8P`V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
REi"Aj= CD^@*jH9" 五. 问题1:一致性
'@\[U0?@K 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?|
US9@/V*2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w+5OI9 iXXaB+w struct holder
Xqew~R^MP {
jO*H8XO //
r~fnK%| template < typename T >
)qFqf<:yc T & operator ()( const T & r) const
*p0n^XZ% ? {
8. +f@wv return (T & )r;
N}{V*H^0QU }
EBQ_c@ } ;
.N\t3\9} Txpj#JD 这样的话assignment也必须相应改动:
wGIRRM !b hg'eSU$J template < typename Left, typename Right >
j/E(*Hv class assignment
J\'f5)k {
bS55/M w Left l;
cP@H8|c= Right r;
fmUrwI1 % public :
rfSEL
57' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
29|nt1Z template < typename T2 >
q$}J/w(, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~=oCou`XF } ;
Ip8:~Fl] @j%@Z 同时,holder的operator=也需要改动:
q1r-xsjV= 9fM=5 template < typename T >
P$^I\aGO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`(O#$n {
('d,Sh return assignment < holder, T > ( * this , t);
JlEfUg#* }
;4v`FC> ,,)'YhG( 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。
$I ,Np)i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ze[\y(K! PtL8Kd0`C return l(rhs) = r;
.uN(44^+x 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
uLI;_,/: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
JZ-64OT G[OJ<px template < typename Tp >
qk0cf~gz class constant_t
2t{Tz}g* {
Lc-WfzT const Tp t;
&rG]]IO public :
iP$>/ [I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+9<:z\B| template < typename T >
X"HVK+ const Tp & operator ()( const T & r) const
/>>KCmc {
|B^Picu return t;
ke/4l?zs }
eU]I !pI< } ;
PBiA/dG[; FS('*w&bP 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<5ULu(b&$ 下面就可以修改holder的operator=了
ZR{YpLFQ j``Ku@/x0 template < typename T >
_Ii=3Qsf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lC
d\nE8G {
a^O>i#i return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X>]<rEh }
yRQNmR;Uy #}tdA(
- 同时也要修改assignment的operator()
X1V~.kvt) hOdU% template < typename T2 >
2G3Hi;q18 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Wm)Id_ 现在代码看起来就很一致了。
I:MrX Un5 AStG 六. 问题2:链式操作
AkO-PL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
a,fcR< 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。
}XCh>LvX 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。
8#1o 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。
/Vx
EqIK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Sm|TDH Upg8t'%{op template < typename T >
nmuU*oL struct result_1
5fmQ+2AC1 {
?PV@WrU>B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'CG% PjCO } ;
"`a,/h' )$*B 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:
vP%:\u:{ #9qX:*>h template < typename T >
f&$$*a struct ref
-7Kstc- {
+p]@ b typedef T & reference;
'S=eW_ 0/ } ;
w2r*$Q template < typename T >
,1vFX$ struct ref < T &>
W(.svJUgb. {
dLR[<@E typedef T & reference;
FL0yRF5 } ;
XuU>.T$] c xa{.hp? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
D@@"w+ J10&iCr{r* template < typename T >
iqsR]mab typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W3R43>$ {
QlH[_Pi return l(t) = r(t);
izu_KBzy }
=">0\# 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。
2B_+5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}me`(zp ]^@m $O 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
PevT`\> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WO^]bR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
v sYbR3O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_m%Ab3iT~ 最后的布局是:
A\.{(,;kp Add
x
Y}.mP / \
[Qqss8a Divide 5
ZiaFByLy / \
,z+n@sUR: _1 3
)E6E} 似乎一切都解决了?不。
^Q!A4qOQ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
&u(pBr8B 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
8Qkwg]X OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
O}6*9Xy ydE}.0zN template < typename Right >
jd}~#:FUr* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
K>-01AGHL Right & rt) const
0rAuK7 {
/d$kz&aIV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N4WX} }
A 0;ng2& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-"bC[ WN 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。
w3ZOCWJS 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。
5<7sVd. 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。
@ xTVX'$ 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。
^r{N^ 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?
X%`:waR 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:
h+9~^<oFl _) UnHp_^ template < class Action >
SJsbuLxR class picker : public Action
jRW@$ <mG {
\+C0Rv^^ public :
^<j
=.E picker( const Action & act) : Action(act) {}
5hDPX\ // all the operator overloaded
TR'_v[uK3 } ;
d"lk"R veS)
j?4 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。
"R%
RI(
y{ 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:
xhMAWFg| : T qeVf template < typename Right >
X*&Thmee picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9]I{GyH {
;i?R+T return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iD>H{1 h }
NpS =_QeNw <J.q[fd1* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(Hs,Tj 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。
'GLpSWL+* 6Z@T
/"mU( template < typename T > struct picker_maker
\[wbJ {
Ghar
hJ>v typedef picker < constant_t < T > > result;
6E_YUk?KW } ;
=(v'8?-- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
65rf=*kz: {
Mh@n>+IR typedef picker < T > result;
X*hPE=2`
p } ;
s Dsq:z 7{NH;U t 下面总的结构就有了:
d$n<^~Z functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Z!l]v.S picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Nema>T] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dl3}\o_ 至此链式操作完美实现。
n
ON]YDg s&\krW& Qm*X Wo 七. 问题3
fC$@m_-KD 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。
]q&NO(:kbq y
QGd<( template < typename T1, typename T2 >
5>~D3?IAd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?Q"1zcX {
^szi[Cj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P5lk3Zg' }
U7-*]i k f#gV>.P;h\ 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:
`A8ErfA sR)jZpmC( template < typename T1, typename T2 >
iMQ0Sq-%1 struct result_2
(N`GvB7; {
}R_Rw:W typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d\r-)VWSr" } ;
F]s:`4 x1}Ono3"T 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?
Uyd' uC 这个差事就留给了holder自己。
v
<OZ
#
L$ X<g
}F[Y p+b$jKWQ template < int Order >
7&w| class holder;
'UC1!Z template <>
%pf9Yd0t class holder < 1 >
Af`Tr6) {
gq="& public :
o1uM( template < typename T >
6.6?Rp". struct result_1
eK}GBBdO {
B|'}HBkP typedef T & result;
Tf('iZ2+ } ;
wNmC1HOh template < typename T1, typename T2 >
T>J ,kh struct result_2
#G=AD/z {
eL{$=Um typedef T1 & result;
[ B*r{ } ;
f85~[3
J template < typename T >
n+ k,:O5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z{?T1 =n {
>=.3Vydi1 return (T & )r;
Rgl cd }
[.&n,.k template < typename T1, typename T2 >
Ei=rBi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=J'Q%qN<Zd {
Hlpt zez return (T1 & )r1;
]0W64cuT }
e&!8UYP } ;
=T1Xfib ,T;D33XV template <>
zMd><UQP{ class holder < 2 >
(*AJ6BQWa {
"{zqXM}:C public :
ImbA2Gcs template < typename T >
;^|):x+O struct result_1
6{yn;D4 {
_'*(-K5& typedef T & result;
08! _B\ } ;
d1'= \PYr template < typename T1, typename T2 >
k$pND,Ws struct result_2
hFxT@I~ {
<`wOy[e typedef T2 & result;
D|^N9lDaQ } ;
[a?bv7Kz template < typename T >
A;o({9VH`Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ge^,hAM' {
^66OzT8A return (T & )r;
=YD<q:n4 }
w^,Xa template < typename T1, typename T2 >
WZh_z^rwn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y,w_x,m {
&>QxL d# return (T2 & )r2;
)<qL8#["U }
[jrfh>v } ;
Gl[1K/,* XL'\$f yB 'C9wEH 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
J6"GHbsO 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.tQ(q=# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
COmu.'%* ^YB2E* return l(i, j) = r(i, j);
}Z<Sca7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(@;^uVJP 0)ZLdF_6 return ( int & )i;
Qqk(,1u return ( int & )j;
iSg0X8J) 最后执行i = j;
Q{an[9To~P 可见,参数被正确的选择了。
T8x8TN" p(K^Zc tmoaa!yRnT };<?W){!H gQJLqs"F 八. 中期总结
bbDm6, 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
iyXd"O 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#z7yoP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:{B']~Xf 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w0vsdM;G uZ'Z-!=CL 5(E&jKn& 4jZB%tH 4^ U%` 1 F^S]7{ 九. 简化
69apTx 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
ck3+A/ !z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fNfa.0s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
AjoIL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
oN%zpz;OR +-*/&|^等
6a_U[-a9; 2. 返回引用。
%~8f0B|im =,各种复合赋值等
}[h]z7e2S 3. 返回固定类型。
Z:es7<#y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
XXA]ukj;r 4. 原样返回。
o=K9\ l operator,
9)o@d`*
5. 返回解引用的类型。
FK`:eP{ operator*(单目)
V>GJO (9 6. 返回地址。
?mSZQF:d@ operator&(单目)
NJV kn~< 7. 下表访问返回类型。
Q
w - z operator[]
n&zEYCSI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_`p^B%[ operator<<和operator>>
_VTpfeL@n y,6kL2DM OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*[*q#b$j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}xi?vAaTl V{w &RJ template < typename Left >
)Q>Ao. struct value_return
5`g VziS!S {
}V`_(%Q-e template < typename T >
-K H"2q struct result_1
o?j8"^!7 {
m g@Ol"2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(@qS } ;
AE~@F4MK dqo-.,= template < typename T1, typename T2 >
1~3dX[& struct result_2
:Ea|FAeK8 {
;Bj&9DZd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
a1/+C$
oB } ;
k;2.g$)W[c } ;
\8s:I+[HH uOy/c 8` v ?}0h5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$xq04ejJ OLm@-I* 下面我们来剥离functor中的operator()
^;.u}W 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:N"&o(^ qu dY9_ return l(t) op r(t)
[@8 po-()L return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?%Tx%
dB return op l(t)
MPy><J return op l(t1, t2)
`Syfl^9B return l(t) op
4z26a return l(t1, t2) op
a?8)47) return l(t)[r(t)]
BHYguS^qz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.XiO92d9 vyB{35p$ 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:
(v|<"
tv 单目: return f(l(t), r(t));
\_6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3dLqlJ^7B 双目: return f(l(t));
+`>E_+Mp return f(l(t1, t2));
(C"q-0?n 下面就是f的实现,以operator/为例
Xw<;)m n:) [%on struct meta_divide
GKSF(Tnj {
KG9-ac template < typename T1, typename T2 >
_~ei1
G.R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O!XSU, {
VBF:MAA return t1 / t2;
G$&jP:2q }
\[.qN } ;
Az8ZA ~Op= QV:> x#=V 这个工作可以让宏来做:
SE@TY32T 6NhGTLI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%dq%+yw{%m template < typename T1, typename T2 > \
F kf4R5Y? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d|7LCW+HW 以后可以直接用
&FT`z"^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
VP^Yf_ 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
u a_w5o7 (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。。。)
g\@ .qKF S.1>bs2 Ol+D"k~<C 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
]?wz. 0)~c)B:5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$@71 w~y class unary_op : public Rettype
QRBx}!:NZ# {
vt* Left l;
N[Ei%I public :
US"g>WLwJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OY:rcGc`t BG?>)]6 template < typename T >
W|2| v?v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7Re\*[)T {
]4c+{ return FuncType::execute(l(t));
.74C~{}$ }
>dm9YfQ m*N8!1Ot template < typename T1, typename T2 >
~n%Lo3RiP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LD5`9- {
{"{]S12N return FuncType::execute(l(t1, t2));
j3/6hE> }
REK):(i7P } ;
:DNI\TmhJ 2y;vX|lX] ~&qv[XS 同样还可以申明一个binary_op
/_{ZWLi( \gPMYMd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2gZp
O9 class binary_op : public Rettype
<,n:w[+!`P {
4m91XD Left l;
nQ+5jGP1 Right r;
O_4B>
)zd public :
jaKW[@< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x< 2]UB` R<6y7?]bZ template < typename T >
Qg(;>ops typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}8aqSD<: {
SE^l`.U@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
*PL&CDu=) }
d4\JM 65 };9s8VZE template < typename T1, typename T2 >
w(S~}'Sg*P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iCg%$h {
e"eIQI|N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:}Yk0* }
Hv,ll1@h } ;
{2P18&=
qmFbq<& .nrbd#i- 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
UWV%y P 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Y3&,U DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[Tbnfst 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
,&S0/j 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fK+E5~vQ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
%,02i@Fc 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`:V'E>B 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:dULsl$Nz 下面是修改过的unary_op
,
ftJw s=jYQ5nv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$9Bzq_! class unary_op
i({\fb|0 {
ny1O- `!1 Left l;
md'wre3 a@W9\b@I public :
\ Voly W7
Iy _> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ut560,h~ C{uT1` template < typename T >
}kvix{ struct result_1
$[fq Th {
l$9k:#\FD typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!0Nf`iCQ( } ;
i)X~L4gn nf"#F@dk template < typename T1, typename T2 >
+<[ q"3 struct result_2
uE9,N$\L_ {
7R:Ij[dV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y _"V=: } ;
ROQ]sQpk a_5s'Dh template < typename T1, typename T2 >
{Oy|c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"%^_.Db>| {
a}FyJp return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6#CswSpS }
#vyf*jPr ]9/A=p?J@ template < typename T >
8YlZ({f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HOWpTu( {
Fovah4q%V return OpClass::execute(lt(t));
bs)wxU`Q* }
\l/}` w -sJD:G,% } ;
q&v~9~^}d !10/M rmkBp_i{| 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
{X(nn.GpC 好啦,现在才真正完美了。
v8y Cf7+" 现在在picker里面就可以这么添加了:
{*GBUv5 _h}(jEd! template < typename Right >
L k
nK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#9]2Uixq[ {
t}h(j| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*aCVkFp }
W9w(a:~hY 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。
[=jZP,b&), q%kCTw eu$VKLY* 9 CZ@IFS ,(x`zpp _ 十. bind
}>BNdm"Er 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Bj\
x 先来分析一下一段例子
~"`e9Im hjg1By( .p e3L7g int foo( int x, int y) { return x - y;}
er3~gm bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^lV}![do! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V>)/z|[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
MSM8wYcD 我们来写个简单的。
B;=Z^$%T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~%>i lWaHB 对于函数对象类的版本:
*'8q?R?7g dNt^lx template < typename Func >
vkGF_aenk struct functor_trait
ms}o[Z@n {
\X*y~)+K` typedef typename Func::result_type result_type;
LZ_VLW9wE } ;
,S`n?.&& 7 对于无参数函数的版本:
5O]tkHYR U~ a\v8l~ template < typename Ret >
@Drl5C}+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
SQK82/ {
8ly)G typedef Ret result_type;
!|4]V}JQ } ;
06AgY0\ 对于单参数函数的版本:
gw,K*ph}q >^g2Tg: template < typename Ret, typename V1 >
Posz|u<x struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>>KI_$V {
)GG9[%H! typedef Ret result_type;
u,8)M'UU } ;
klQmo30i 对于双参数函数的版本:
+:jonN9d dX1jn;7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
SceHdx(] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$)ka1L"N {
I[K4/91 typedef Ret result_type;
ZXb{-b?[` } ;
M1m]1< 等等。。。
Xv!Gg6v6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&K'*67h lJFy(^KQG, template < typename Func >
w#A\(z%;x struct func_return
i,;eW&
{
z-gMk@l template < typename T >
d6tv4Cf struct result_1
)Hin{~h {
LBD],Ba! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Jb*QlsGd } ;
%p)&mYK{ -(
p%+` template < typename T1, typename T2 >
gkxHfm struct result_2
*l
=f= {
\f4rA?+f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4bL *7bA } ;
*\'t$se+ } ;
T$u'+*
Xx 9rz$c, Y( 'q:7PkN!p 最后一个单参数binder就很容易写出来了
LRu*%3xx T<Xw[PEnP template < typename Func, typename aPicker >
u4
es8" class binder_1
1\@PrO35J {
}Em{?Hqy Func fn;
00i MU aPicker pk;
Ddq*}Pf0K public :
J2x}@p 9b=0
4aWHm template < typename T >
Z|*#)<|~ struct result_1
GNM>hQ)h: {
w]qM
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KZg2`8F } ;
z0+JMZ/ g9^\QYh! template < typename T1, typename T2 >
lFtEQ '} struct result_2
<FBH;}] {
Fl($0}ER typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b1#C,UWK } ;
rAHP5dx: p({@t=L3g binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
sdO8;v> p: z][I template < typename T >
~x9J&*zxM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EmO[-W|2 {
bs\kb-\R return fn(pk(t));
bK#ZY }
qgl-,3GY%N template < typename T1, typename T2 >
!4+Die X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{G vGV {
lq53
xT return fn(pk(t1, t2));
&D[M<7T }
3YLfh`6 } ;
hY{4_ie=8 YC 4c-M ?/MkH0[G = 一目了然不是么?
d m"R0> 最后实现bind
Ws3z-U>j W f"$ S) zw[m template < typename Func, typename aPicker >
9*FA=E picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(@*|[wN {
JXkx!X_{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vjGJRk|XED }
=/a`X[9vI b*S,8vE] 2个以上参数的bind可以同理实现。
] +%`WCr9 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。
z6M5'$\y ^, =}'H] 十一. phoenix
vA:ZR=)F Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9A4n8,&sm v `/nX-> for_each(v.begin(), v.end(),
cu?6\@cD (
*>qc6d@' do_
Z;~%! [
viU} cout << _1 << " , "
B=>Xr!pM! ]
BTr;F]W .while_( -- _1),
1yF9zKs&_ cout << var( " \n " )
Y9f7~w^s )
-eV*I>G );
,^mEi y~]D402Cx 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:
) C~#W 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
\ CcVk"/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
LEnv/t6U 那么我们就照着这个思路来实现吧:
& ;5f/ e^~dx}X 9.dZA9l@g template < typename Cond, typename Actor >
a>4q"IT6 class do_while
_Fj\0S" {
n7ZJ< ~wl Cond cd;
%2D'NZS Actor act;
ts[8;<YD public :
n)a/pO_ template < typename T >
+fozE? struct result_1
T7ShE-X {
In%FOPO typedef int result_type;
r`FTiPD.C } ;
#+6j-^<_6 7W},5c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
n=d#Fm0< d<ES template < typename T >
x%$6l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=HMCNl
{
o\W>$$EXD do
3VMaD@nYa {
_]'kw [ act(t);
U<XfO'XJ }
GfP' while (cd(t));
?6vGE~MuR return 0 ;
En-=z`j
G }
Y=sv
} ;
F\;l) JM0+-,dl[ Z[z" v 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
kd&~_=Q 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。
#]i^L;u1A 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。
''9K(p6 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。
\Qnr0t@0 下面就是产生这个functor的类:
2|exY>`w m|?1HCRXRI h8M}} template < typename Actor >
/;q3Q# class do_while_actor
;H%'K {
,{iMF
(Nj Actor act;
JT6Be8
public :
Gz\wmH&rVz do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=Ldf#8J p|0SA=?k" template < typename Cond >
>3 p8o@: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0.!vp?
} ;
:&$v.# \mb@-kM) }|=Fnyj 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
K43`$ 最后,是那个do_
S9b=?? M) 7PfNPz<4+ a&mL Dh/ class do_while_invoker
[UdJ(cGf {
b4KNIP7E public :
0lqh;/ template < typename Actor >
l'!_km0{d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%dmQmO, {
XI ><;# return do_while_actor < Actor > (act);
Bz,Xg-k+ }
Y>nQ< } do_;
4|jPr J
4rCw#mVtB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|l|$Q; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ow,! 7|m 最后来说说怎么处理break和continue
NQ '|M 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。
}DvT6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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