一. 什么是Lambda
cKpQr7]ur 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@H4wHlb 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,
;*`_#Rn# -R74/GBg &NP6%}bR` ~*kK4]lP class filler
bZXlJa`'S {
. =R=cA7 public :
5*XH6g F void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_Ff".t<" } ;
7?"9J`* ]0YDb~UB 9/Wn!Ld 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:
hOn h{H]xe[Q 5C65v:Q`N @|'Z@>!/pV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wNR=?Z~ 6>lW5U^yA\ 'F<Sf:?.p 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5E.vje{U; U5clQiow iW-t}}Z>B Y)v% 二. 战前分析
K]MzP|T, 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。
Uk|9@Auav 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
hvL6zCi `{WCrw6) 1V\1]J/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YOlH*cZtg /* --------------------------------------------- */
klo^K9! vector < int *> vp( 10 );
S}O5l}E transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0O^U{#*$I /* --------------------------------------------- */
xT/9kM&}L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?qIGQ/af& /* --------------------------------------------- */
H<{*ub4'L* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@@; 1%z /* --------------------------------------------- */
S~} +ypV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
xNx`J@xt$ /* --------------------------------------------- */
^[*AK_o_DQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#e*$2+`[A 8W{ g gi
'^qi2 Yr:>icz| 看了之后,我们可以思考一些问题:
qm~Kw!kV 1._1, _2是什么?
%K`4k.gN 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。
'oT|cmlc 2._1 = 1是在做什么?
hPS/CgLq 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。
7~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。
np= J:v4 $*wu~ Km%8Yw0+ 三. 动工
sAf9rZt*' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]KzJ u`O%G Mru~<:9 EyzY2>"^ }&=uZ: template < typename T >
T<_+3kw class assignment
&KLvr| {
W0+u)gDDz T value;
+ I?Qg public :
E:%>0FE assignment( const T & v) : value(v) {}
t<8z08 template < typename T2 >
*pY/5? g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
La@\q[U{@ } ;
eO~eu]r D_zcOq9 \gjl^#; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y{`3`Pg&N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qNhH%tYQ P:jDB{ &qG?[R{ |YJ$c@ class holder
{P,>Q4N {
aS2a_!f public :
8U8P
g2 template < typename T >
JB641nv assignment < T > operator = ( const T & t) const
L)@`58Eil {
iz,]%<_PE return assignment < T > (t);
l A 0-?k }
^V_ku@DY } ;
|)~Ex 9%ev wbn^R' 7cy+Nz 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:
Fa6H(L3 6oPUYn- static holder _1;
^f!Zr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Xq[:GUnt xq8}6Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X^u4%O[' 而不用手动写一个函数对象。
PEK.Kt\M GP0[Y <.y;&a o I3V{"Nx6 四. 问题分析
SjFF=ib 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。
Cij$GYkv 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
5)h+(u C3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kq-mr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
JS }_q1H 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@'6S[zU WK/b=p|#o 五. 问题1:一致性
o6`Y7,] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
u<BHf@AI 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3'|Uqf8 9/@FADh struct holder
LG"BfYy6 {
gPF}aaB6 //
3tJ=d'U template < typename T >
3sd{AkD^ T & operator ()( const T & r) const
we6+2 {
LC~CPV'F return (T & )r;
n23%[#,r }
cij]&$;Q } ;
}3
fLV 1R^XWAb 这样的话assignment也必须相应改动:
T%;k% )&b}^1 template < typename Left, typename Right >
60Xl. class assignment
M6o
xtt4 {
F:[Nw#gj/ Left l;
WcV\kemf Right r;
HM(bR"E public :
I{*.htt{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
op.PS{_t template < typename T2 >
v%69]a-T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6Y92& } ;
iZDb.9@&t XC+F! R 同时,holder的operator=也需要改动:
V{a}#J r-1yJ template < typename T >
HlOAo:8' assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#2ZrdD"5kQ {
ZYl-p]\*y return assignment < holder, T > ( * this , t);
EDPI*@> }
rS,*s'G )Bm^aMVl3 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。
@vQ;>4 i. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P@! Q1pr C[J`x>-K return l(rhs) = r;
Ca`/ t8= 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。
$z`cMQ r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
gOES2
4$2 ^,ZvKA"}+/ template < typename Tp >
w'5dk3$" class constant_t
XSHwE)m {
c!(~BH3p const Tp t;
{8>_,z^P) public :
iBPdCp%]` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bCY^.S- template < typename T >
/%}YuN const Tp & operator ()( const T & r) const
rt\<nwc {
gl(6m`a> return t;
wZ\e3H z }
n_!]B_Vd$ } ;
([4{n [w#x5Xsn 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
dTU.XgX)1^ 下面就可以修改holder的operator=了
k{u%p < 8'g*}[ template < typename T >
I;|5C=! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%8`1Li6g {
0F;(_2V- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m?kIa!GM= }
7Hr4yh[j& Jz:W-o 同时也要修改assignment的operator()
Y"]e H{ s_Ge22BZ template < typename T2 >
H $qdU!c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U%B]N@ 现在代码看起来就很一致了。
Q,M/R6i- LTls]@N 六. 问题2:链式操作
'\E*W!R.] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
o"+&^ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
OD@@O9 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
,*}g
r 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
XKPt[$ab 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
p6eDd"Y G~$M"@Q7N template < typename T >
nY5n%>8 struct result_1
2O)Kn
q {
TXvt0&- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gJ[q
{b } ;
S
bqM=I+ /Geks/ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
jiB>.te IM&7h!
l"| template < typename T >
!&:W1Jkp( struct ref
O
|I:[S}, {
q!h*3mNm typedef T & reference;
#?|1~HC } ;
`GN5QLg#}0 template < typename T >
!vo '8r?& struct ref < T &>
Z$=$oJzB {
eRqexqO! typedef T & reference;
>D^7v(& } ;
<IkD=X E?5B>Jer# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
s1b\I6&:J E$yf2Q~k template < typename T >
Pv$"DEXA2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.+~kJ0~Y {
T7Qd
I[K%b return l(t) = r(t);
D2*Q1n }
@KRn3$U 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。
]` Gz_e 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!";$Zu 2i'-lM= 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
,?N_67 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;%.k}R%O@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^WYG?/{4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
EjCzou 最后的布局是:
2
]6u
Be Add
2X|jq4 / \
.B-,GD} Divide 5
;? QAPTz / \
$,v+i
- _1 3
Z42 Suy 似乎一切都解决了?不。
r\- k/ 0 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。
<T~fh>a 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。
00x^zu?N 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:
Q2WrB+/ FrM~6A_ template < typename Right >
$<DA[
%pv assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FNRE_83 Right & rt) const
Q6<Uuiw {
>l*9DaZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eeR@p$4i }
>!.lr9(l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fe`G^hV 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。
i]WlMC6 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。
jsht2]iq3K 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。
%SFR.U0}yK 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。
o:\j/+] 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?
s|`)' 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/~BUg' d'nuk#r template < class Action >
n&&U9sf? class picker : public Action
H LGy"P {
AS^$1i: public :
/3%xQK>% picker( const Action & act) : Action(act) {}
~4gKAD // all the operator overloaded
zC;lfy{f= } ;
e[o
;l
,+evP=(cX 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。
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:
F09AX'nj RLX^'g+P template < typename Right >
;XuEMq,Di picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
n,LKkOG {
AdW7 vn return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X.5LB!I) }
p arG J~`%Nj5> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$F$R4?_ 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。
UeeV+xU }r<^]Q*&p template < typename T > struct picker_maker
[,X,2 {
!9OgA typedef picker < constant_t < T > > result;
()JDjzQT } ;
k}qiIMdI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hvZR4|k> {
*dgNpJ 9 typedef picker < T > result;
Qj[O$L0 $ } ;
4'|:SyOm J, >PLQAa 下面总的结构就有了:
}f*S 9V 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。
XmR5dLc8 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。
.?]_yX picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K0a
50@B] 至此链式操作完美实现。
ixpG[8s ~]+
jn qE=OQs9 七. 问题3
$o H,:x?} 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。
Ux]@prA q ^<+heX template < typename T1, typename T2 >
5aQg^f%\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)S?}huX {
g+*[CKO{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y Dw!u[: }
i|'t!3I^m ;Nij*-U4~ 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:
>Sah\u` T0jJp7O template < typename T1, typename T2 >
&|] ^ u/ struct result_2
H4jqF~ {
4N:
;Mo&B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S45_-aE } ;
PCjY,O pQ8+T|0x 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?
?yK\L-ad 这个差事就留给了holder自己。
rfpxE>_|G 0k [6 m,O!Mt template < int Order >
:LG%8Z{R class holder;
,iUx'U template <>
miqCUbcU class holder < 1 >
F{tSfKy2 {
k6S<46}h| public :
Bs}>#I template < typename T >
iSHl_/I< struct result_1
O!tD1^O!1} {
T(F8z5s5 typedef T & result;
eH{ 9w8~ } ;
O6]~5&8U. template < typename T1, typename T2 >
= ;d<Ikj struct result_2
/G ;yxdb {
UepBXt3) typedef T1 & result;
G]CY3xw98 } ;
qZe"'"3M template < typename T >
K2 2Xo<3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y
rk#)@/m {
ev $eM return (T & )r;
eHR<(8c'f }
%3j5Q template < typename T1, typename T2 >
>^&+,*tsS4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2X_ef {
.&y1gh!= return (T1 & )r1;
*bEsWeP }
"RLb wm~ } ;
a2TC, tUQ)q template <>
9&cZIP class holder < 2 >
j$6}r {
{Y Ymt!Ic public :
8*wI^*Q template < typename T >
?}[keSEh> struct result_1
VM[8w` {
q@:&^CS typedef T & result;
LxT ]- } ;
YVT^}7# template < typename T1, typename T2 >
DZue.or struct result_2
s><co] {
i7FEjjGtG typedef T2 & result;
:z\STXq } ;
\+xsJbEV template < typename T >
@_{"ho typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$4&Ql {
`c(@WK4 return (T & )r;
rzu^br9X }
;QYK {3R? template < typename T1, typename T2 >
q)*0G* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ArY'NE\Htt {
#=rR[:M return (T2 & )r2;
7F.,Xvw&@ }
art{PV4- } ;
/03>|Juo r`2& o \
(,2^T'$J 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> >。
H<
j+-u4b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t(Uoi~#[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Nu'rn*Y_ Q *he%@w return l(i, j) = r(i, j);
y_6HQ: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wrbDbp1L (rJvE* return ( int & )i;
Gkl#s7' return ( int & )j;
Ot?rsr 最后执行i = j;
fOVRtSls 可见,参数被正确的选择了。
z?PF9QL1 B !XT:.+ }49?Z 3 uyj5}F+O ;c`B' 八. 中期总结
`d8TA#|` 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:
/y} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
V+^\SiM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
g=)@yZ3>v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D)Zv DCj!m<Y& !>Xx</iD1 L|<Mtw {'1,JwSmb WCH>9Z>cj 九. 简化
>9 iv> 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。
KvQ9R!V 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
du !.j 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:
"jSn` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*$QUE0 +-*/&|^等
/vu7;xVG 2. 返回引用。
WI%,m~ =,各种复合赋值等
`)'YU^s 3. 返回固定类型。
L,i-T:Z~= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}sFHb[I & 4. 原样返回。
FW2} 9#R operator,
OHU(?TBo 5. 返回解引用的类型。
>a<;)K^1 operator*(单目)
S7bSR?~L[ 6. 返回地址。
|
!Knd ^} operator&(单目)
TtzB[F 7. 下表访问返回类型。
[Y[|:_+5 operator[]
fA8 ,wy|> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?g 3sv5\u operator<<和operator>>
j'Fni4; ^dro*a, 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。
/#tOi[0[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U-@\V1;C fIu/*PFPVY template < typename Left >
u7S7lR"lxW struct value_return
(j(6%U {
n'SnqJ&} template < typename T >
$3So`8Bm[$ struct result_1
^Kn}{m/3Y {
u!O)\m- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+:b|I'S } ;
r_QWt1K },l3N K template < typename T1, typename T2 >
}q^CR(h (R struct result_2
|.YL2\ {
J(0c#}d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2?&h{PA+ } ;
;aSEv"iWX } ;
#soWX_> #(OL!B bS*9eX=K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>6c{CYuT #<{sP0v* 下面我们来剥离functor中的operator()
cG.4%Va@s_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+BESO Lx.X#n.]T return l(t) op r(t)
~MOIrF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-0Ps.B return op l(t)
'2eggX% return op l(t1, t2)
[l0>pHl@ return l(t) op
OmsNo0OA return l(t1, t2) op
WHL@]^E@m return l(t)[r(t)]
&T{+B:*v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sq_
f[! OF}vY0oiw? 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:
z&w@67
>j 单目: return f(l(t), r(t));
%k9GoX_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y:m Xv<g 双目: return f(l(t));
V
V<Zl return f(l(t1, t2));
Z\n
nVM= 下面就是f的实现,以operator/为例
bO9X;}\6 |(]XZ !{ struct meta_divide
5~v({R. {
`rvS(p[s template < typename T1, typename T2 >
{q:6;yzxl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
HUZI7rC[=) {
^]K_k7`I return t1 / t2;
zpJQ7hym }
Zv-#v } ;
q.*k
J/L _G@)Bj^* 这个工作可以让宏来做:
3:s!0ty" G22u+ua #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'vBuQinn template < typename T1, typename T2 > \
o^mW`g8[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#>}cuC@ 以后可以直接用
A\LMmg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Q/I/>6M7UZ 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
H>%K}Fh (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。。。)
Pa+%H]vB {;q
zz9 | cJMp`DQzc 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
Nzf tc )
}(Po_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
51xiX90D class unary_op : public Rettype
|Y4c+6@_ {
S/V%<<[>p] Left l;
vkp_v1F%+ public :
\Cx2$<8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]v=A}}kS f["c,,[ template < typename T >
JD9)Qelw^$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZwM(H[iqL {
UyENzK<%u return FuncType::execute(l(t));
;0FfP }
.k cyw>T`I %py3fzg template < typename T1, typename T2 >
O |!cPB: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f}=>c|Do {
{u~JR(C: return FuncType::execute(l(t1, t2));
#Pt_<?JtV }
fN&@y$ } ;
Kl_(4kQE_ ~bf4_5 >cJix
1 同样还可以申明一个binary_op
- ({h @ >e>%AMzo[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-Gy=1W`09 class binary_op : public Rettype
s5h}MXIXw {
Q<0X80w> Left l;
SP.k]@P Right r;
f YSH]! public :
ncrg`<'/, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zG{P5@:.R z^vfha template < typename T >
qA0PGo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
# ~Doz7~ {
GXG 7P,p, return FuncType::execute(l(t), r(t));
9fm9xTL }
>v2/0>U D%L^[|)c\s template < typename T1, typename T2 >
oz:"w
nX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#/_{(P {
t0,=U8]w return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
FY<Q|Ov }
_o[fjd } ;
4_kY^"*#" %_."JT$v{ wx^Det 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
aVCPaYe^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&(oA/jFQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)(0if0D4 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
)r^vrCNy> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tn#cVB3 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
w?>f:2(=[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
l`.z^+!8@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4GbfA
.u 下面是修改过的unary_op
F ei5' Q 9fK)j1$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9}%$j class unary_op
58XZ]Mc0 {
9dq"x[ Left l;
BBM[Fy37!} b{qN7X~> public :
?r KbL^2 /v^'5j1o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PChe w3 G<M0KU( template < typename T >
vn+XY=Qnr struct result_1
/cb`%"Z {
yI1:L
- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}[Z'Sg]s } ;
_tJt
eDRY Ym1vq= template < typename T1, typename T2 >
4XNheP;b struct result_2
Asv]2> x {
VxBBZsZO~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Gsv<Rjj: } ;
Qn7T{ BW 9Q=VRH: template < typename T1, typename T2 >
&y5"0mA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D3cJIVM {
y QClq{A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Xd=KBB[r? }
AY{KxCrb^ b%0p<*:a/ template < typename T >
db~^Gqv6k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?>Sv_0 {
H}$7c`;q return OpClass::execute(lt(t));
O;~e^ <* }
j@>D]j !gve]>M } ;
=..Bh8P71! *Jgi=,!m E
+_n@t" 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
zMR)w77 好啦,现在才真正完美了。
7pm'b,J< 现在在picker里面就可以这么添加了:
q7X#LY k k5I;Y:~` template < typename Right >
[3jJQ3O, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F{0\a;U@^ {
!l9{R8m>eJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
pcy;]U? }
<{isWEW9]3 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。
I.n,TJoz4J T&lgWOls $Z:O&sD{ V4+|D2 3PE.7-HF 十. bind
:j]1wp+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
U05;qKgkDF 先来分析一下一段例子
{V6&((E8 a_RY Yj S"cTi[9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
lI<jYd
0fZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Nap[=[rv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
; ~pgF_ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
FJ_7<4ET 我们来写个简单的。
<rBW6o7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
e$Ksn_wEq 对于函数对象类的版本:
\baY+,Dr+ J].Oxch&y template < typename Func >
lL}NiN-)t struct functor_trait
nGH6D2!F {
)0VL$A typedef typename Func::result_type result_type;
4>d4g\Z0L } ;
jH<
#)R 对于无参数函数的版本:
3`bQ0-D; YzESVTh template < typename Ret >
UxGu1a struct functor_trait < Ret ( * )() >
.nPOjwEx&Y {
EhxpMTS typedef Ret result_type;
~*HQPp?v } ;
aJ'Fn 对于单参数函数的版本:
9{u= qYK^S4L template < typename Ret, typename V1 >
MgXZN{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o701RG~) {
csy6_q( typedef Ret result_type;
;z'&$#pA } ;
8ymdg\I+L 对于双参数函数的版本:
BJjic% V ,"EaZ/Bl/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2lTt struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
wlXs/\es {
T#ls2UL*xh typedef Ret result_type;
}9^:(ty2A } ;
$94lF~ 等等。。。
LCivZ0?|X 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
jZA1fV i!a!qE.1 template < typename Func >
287j,'vR struct func_return
)]fsl_Yq {
3Bl|~K;- template < typename T >
Z>g72I%X struct result_1
"V[j&B)P {
w!m4>w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4|?(LHBD) } ;
1aAOT6h ~O}r<PQ template < typename T1, typename T2 >
D_l$"35? struct result_2
2j-l<!s {
A%^?z. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ctP+ECH } ;
n9Fq^^? } ;
evyjHc Cx RN`TUCQL Xh8U}w<k6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
So ziFI G<C D4:V template < typename Func, typename aPicker >
#:?:gY< class binder_1
BZ?w}%-MO {
JN8Rh Func fn;
tj;47UtH aPicker pk;
y4kn2Mw; public :
7J);{ &x9h bW`nLiw}% template < typename T >
A|"T8KSMB struct result_1
-5*OSA:8x {
_
s 3aaOL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O ~5t[ } ;
D"4*l5l b$@I(.X: template < typename T1, typename T2 >
"09v6Tx struct result_2
|b\a)1Po: {
<-1:o*8:} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rZgu`5<a } ;
-
|pe D
L v.RA{a 9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-|V#U`mwF H,D5)1Uu template < typename T >
hJSvx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KH2]:&6:Q {
6w%n$tiX return fn(pk(t));
z?DCQ }
aj4ZS template < typename T1, typename T2 >
Xm,fyk> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g[~{iu_$d {
y(DT^>0 return fn(pk(t1, t2));
CzlG#?kU?2 }
(PPC?6s } ;
M[qhy. E:qh}wY p-j6H 一目了然不是么?
,=e.QAF!" 最后实现bind
-3ePCAtXbe S:z|"u:+ >$ZhhM/} J template < typename Func, typename aPicker >
GJdL1ptc picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
u.A}&'H {
6?xF!VIL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L]l/w }
|dxWO k9eyl) 2个以上参数的bind可以同理实现。
?$`kT..j,u 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
\dQc!)&C9 3^P;mQ$p1 十一. phoenix
@:im/SE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
53hX%{3 &B5&:ib1D for_each(v.begin(), v.end(),
`a52{Wa (
d%I7OBBx@ do_
o~'p&f [
^Zvb3RJ g cout << _1 << " , "
a =W%x{ ]
'`;=d<' .while_( -- _1),
Z'A 3\f cout << var( " \n " )
yMdu
Zmkc )
dA~_[x:Z );
u"zR_CzYc %KVmpWku 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:
or#]
![7N 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
JFI*Pt;X9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
sPc}hG+N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4Q#{, y944 yR~$i3Z* ~0+<-T template < typename Cond, typename Actor >
zf8SpQ2~ class do_while
CA|l|
t^ {
u3Z]!l Cond cd;
[f:&aS+ Actor act;
~rb]u
Ny- public :
`}`Q qv template < typename T >
PK|qiu-O&* struct result_1
bLS10^g5 {
q0q-Coh> typedef int result_type;
?Sh"%x } ;
)o:sDj`b] \s[L=^! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
K. B\F)K UU(Pg{DA6 template < typename T >
db_Qt' > typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Tk:?U{ {
W;8A{3q%N0 do
eaO'|@;{~ {
iOfO+3'Z_U act(t);
5MG4S }
` Ft-1eE while (cd(t));
b5MU$}: return 0 ;
`oe=K{aX }
//N="9)@ } ;
YFu>`w^Y ]gX8z#*k 3~R,)fO; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
f?ycZ 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。
@H$8;CRM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
J0vQqTaT 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
P(yLRc 下面就是产生这个functor的类:
Wgs6}1bg sMAj?]hI$ Q7e4MKy7 template < typename Actor >
LK4NNZf7 class do_while_actor
">!pos`<C {
uO]|YF Actor act;
vn*K\, public :
J|hVD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ELV~
ayp5 }fk3a9j9u template < typename Cond >
NRG06M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*.eeiSi{ } ;
P7T'.|d f99"~)B| ez9F!1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Py#EjF12 最后,是那个do_
#-Mr3 Wm" q8-<< Ohj^Z&j class do_while_invoker
b&@]f2/ {
%CYo,
e public :
%}H
2 template < typename Actor >
6:S,
{@G do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
MCTJ^ g"D {
D^>d<LX return do_while_actor < Actor > (act);
zqrqbqK5R }
8ZbXGQ } do_;
b3_P??yp 3n)Kzexh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
/~s<@<1!X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
OcWKK!A 最后来说说怎么处理break和continue
\:s%;s51 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。
\z6UWZ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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