一. 什么是Lambda
tL5Xfd?u 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
zPmVECS 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,
d!d
3r W;A ^Y&Cm.w ^d"J2n,7L oaKf{$vg class filler
;L[9[uQ[C {
Ntqc=z public :
70NHU;&N void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k`t'P6
bU } ;
ceOjuzY 8x{vgx @M wv7jh~x(4 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
9,Mp/.T" \ k@~-|\ooG MJb = +L 5bw]cv$i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
V;6M[ic} ~L1O\V
i Z^|C~lp;n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bXfOZFzq) `8-aHPF- 6?lg
6a/eO ^Pf&C0xXv 二. 战前分析
Fv: %"P^ 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。
4"2/"D0 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
c,qCZ-.Sg )k1,oUx U&5zs r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W
wE)XE /* --------------------------------------------- */
]UI+6}r vector < int *> vp( 10 );
t[maUy_A transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>R:+ml /* --------------------------------------------- */
+wSm6*j7= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
iF0a /* --------------------------------------------- */
e.+)0)A- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<It7s1O /* --------------------------------------------- */
@}Ixr{t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$SXxAS1 /* --------------------------------------------- */
I5A^/=bf& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;!}SgzSH} v;Dcq U,M,E@ NQJqS?^W&M 看了之后,我们可以思考一些问题:
p^:Lj 9Qax 1._1, _2是什么?
[w/t 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
J*Hn/m 2._1 = 1是在做什么?
EVL;" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
/$z@_U[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。
v (h Xk]S C]H <L#)ZU of`]LU: 三. 动工
ZX;k*OrW 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}^ <zVdwp FNM"!z nnNg^<[k3 t4*A+"~j template < typename T >
%MJ7u} class assignment
0q>lW &J {
;5k|gW T value;
C6M/$_l&a public :
`.W;ptZ6 assignment( const T & v) : value(v) {}
DxgT]F% template < typename T2 >
xW9
s[X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XgKG\C=3 } ;
PoJyWC f5% & pCUOeQL(
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
zrO|L|F&P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=.oWg uzu fti|3c 1^#Q/J, Bqi2n'^O2 class holder
*`-29eR"8 {
.^S78hr]n public :
F\R}no5C template < typename T >
mv?H]i`N assignment < T > operator = ( const T & t) const
y7-:l u$9 {
*F*fH>?C# return assignment < T > (t);
0|!<|N< }
E`n`#=xKR } ;
J_|}Xd)~t6 {\/nUbo[ ()#tR^T 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:
"3|"rc&F# AV4HX\`{P0 static holder _1;
cu^*x/0, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
TY\"@(Q|G <57l|}8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/VO@>Hoh 而不用手动写一个函数对象。
rOHW TQd FC\@f" FTnQqDuT [0ffOTy 四. 问题分析
]C6[`WF 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。
idS
RWa 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。
h;p%EZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|K;Txe_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9*+0j2uhQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
llfiNEK5; RhNaYO 五. 问题1:一致性
+4g%?5' 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?|
51opP8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d 4\E >MWpYp struct holder
ynbpew aa {
P&3/nL$9N //
:@`(}5F4 template < typename T >
s|j<b#<xQ T & operator ()( const T & r) const
&9_\E{o%] {
';\gR/L return (T & )r;
<GgtP55 }
:KP'xf. } ;
B=bI'S8\ 0#fG4D_ 这样的话assignment也必须相应改动:
UX'NJ1f Y+u-J4bj template < typename Left, typename Right >
UxcDDa/j2T class assignment
8C,utjy {
ObyuhAR Left l;
4_762Gu% Right r;
N3yB1_ public :
1|WpKaMoq assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
RvS q KW8 template < typename T2 >
sMS9!{A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&<V_[Wh" } ;
;#yu"6{ \_Kt6= 同时,holder的operator=也需要改动:
?hJsN uWB:"&!^ template < typename T >
T
E&Q6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/1W7<']>xV {
n*i'v tQ8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Dyk[ug5 }
y^QYlZO 7vpN6YP 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。
-j`!(IJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zRy5,,i5=[ Q P=[ Vw return l(rhs) = r;
y+"; 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。
Qyv'nx0= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n;kciTD%wK Vo 6y8@\ template < typename Tp >
QI#*5zm class constant_t
Cj !i)- {
j[/SXF\= const Tp t;
]opW; |{e public :
!0OD(XT constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Cl9SPz template < typename T >
RZ|HwYG const Tp & operator ()( const T & r) const
g{v5mly {
.:Bwa return t;
zyZok*s }
<p^*Ydx } ;
nGv23R(?G 2z.8rNwT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6L8tz8 下面就可以修改holder的operator=了
mS:j$$]u ,_Qe}qFU template < typename T >
l$-=Pqb assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xxoHH#a {
"y~muE:. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"$W|/vD+ }
q:
TT4MUj< c}IX" 同时也要修改assignment的operator()
Tr+h$M1_Ja $m:2&lU3 template < typename T2 >
&Mhv XHI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[+%d3+27 现在代码看起来就很一致了。
GX7 eRqz > 2q-:p8 六. 问题2:链式操作
sb}K%- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(ET ;LH3 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。
@ .Z[M 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。
Zk/' \(5 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。
'9-axIj70 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
OS4]Y Mhv1K|4s template < typename T >
rL%]S&M9 struct result_1
rnn2u+OG {
{d 1N& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
QiTR-M2C! } ;
FJa[ToZ4+ <JL\?)}n 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:
s-,=e ]pOYVf *$ template < typename T >
C#U<k0R struct ref
Lp:Nw4 _ {
?iPZsV typedef T & reference;
A6^p}_ } ;
E!zd( template < typename T >
%\}dbYS
' struct ref < T &>
|rE!
{
5q5 )uv" typedef T & reference;
Q7~'![(a } ;
Gur8.A;Y xFBh? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@-wNrW$ SY%A"bC template < typename T >
cBz!U8( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a>o"^%x {
MzEm*`< return l(t) = r(t);
H GO#e }
I~\O 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。
/d0Q>v.g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T}n N=Q4 6=ZRn gQ 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
Q`.'-iq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xwTijSj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Ur'9bl{5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
LP^p~5Az 最后的布局是:
"/ tUA\=j Add
9W{,=.%MX$ / \
CfPXn0I Divide 5
RLdlz / \
|av*!i5Q _1 3
oLgg 似乎一切都解决了?不。
&$mZ?%^C 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。
m b%C}8D 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。
W(;x\Nc7 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:
zKIGWH=qqm !oZQ2z~ template < typename Right >
|-~b$nUe assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0LetsDN7I Right & rt) const
K :1g" {
9#v-2QY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F>(qOH.I }
\hs/D+MCk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ppAmN0=G 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。
oR*ztM
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。
iuiAK 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。
VZ\O9lD 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。
rHvF%o 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?
B4`2.yRis 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:
fuq(
2&^ "6?lQw
e template < class Action >
>%-Hj6% class picker : public Action
,"~WkLI~\t {
TQ;
Z.)L public :
"yg.hK` picker( const Action & act) : Action(act) {}
*8z"^7?^= // all the operator overloaded
$aB/+, } ;
<f%ujrX TqIAWbb& 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。
"gFxfWIA 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:
iJFr4o/R hT?6sWa template < typename Right >
lc]V\'e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^;.T}c%N {
BbFa=H. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Hal7
MP }
Z;#%t. ~|h lE z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ful#Px6m 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。
G3G/xC" e|yX QTlvL template < typename T > struct picker_maker
W7t
>&3l {
|~z3U> typedef picker < constant_t < T > > result;
hw;0t,1 } ;
'iJDWxCD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
aSel*
L {
Re>AsnA[ typedef picker < T > result;
l09Fn>wa } ;
u^Vh.g] Z .quh; 下面总的结构就有了:
_1ew(x2J 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。
|pJC:woq 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。
',GV6kt_k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o7.e'1@ 至此链式操作完美实现。
sI'a1$ D}-o+6TI? u#1%P5r&X 七. 问题3
S.{fDcM 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。
K}x_nW 1pK6=-3w3 template < typename T1, typename T2 >
_3/ec]1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-;$nb~y {
;J]25j]] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NetYg]8` }
#b'N}2'p#V ^5>s7SGB" 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:
Wbe0ZnM] C}q>YRubZ template < typename T1, typename T2 >
KF+mZB struct result_2
@D)Z{=>{=5 {
pV7N byb4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Ry&q1j } ;
)>\4ULR83 Oa!
m
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?
I.1D*!tz 这个差事就留给了holder自己。
Y6A;AmM8 Z&Ue|Z4Qt OiF{3ae( template < int Order >
i\)3l%AK]T class holder;
Ql8bt77eI- template <>
);Z]SGd class holder < 1 >
2:Q(Gl`<l {
;\qXbL7 public :
GX
}q9 template < typename T >
/4*W DiH struct result_1
#jBN?Z# {
:=*}htP4C typedef T & result;
KVN"XqE4 } ;
7NJFWz! template < typename T1, typename T2 >
X P;Bhz3j struct result_2
Mu{BUtkzG {
w~|1Wd<v typedef T1 & result;
u`_*g^5q" } ;
pISp*& template < typename T >
M(enRs3`O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L2fZ{bgy {
)T1iN(Z return (T & )r;
}^Gd4[(,g }
8YX)0i' template < typename T1, typename T2 >
3-C\2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ja|{1&J. {
jZd}OC< return (T1 & )r1;
n*<v]1 }
Qqc]aVRF } ;
^2S# Uk RNWX.g)b template <>
b*EXIzQ class holder < 2 >
r8[T&z@_ {
GS;%zdH~ public :
x GH1epf template < typename T >
)*|(i] struct result_1
ut_pHj@ {
iidT~l typedef T & result;
/7/0x ./{ } ;
6ZOy&fd,Ty template < typename T1, typename T2 >
6o=G8y struct result_2
gl8Ib<{ {
dU_;2#3m typedef T2 & result;
G-u]L7t&1 } ;
QM'X@ template < typename T >
6B" egYv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0 )}$^TV {
X(*!2uS return (T & )r;
L(G92,. }
8Lz]Z
h=ZU template < typename T1, typename T2 >
B{MaMf) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V'pqxjfd {
</[: 9Cl return (T2 & )r2;
8 lT{1ro }
},@``&e } ;
c5% 6Y2W0 e,gyQjJR QJGKQ2^ n 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
|(%zb\#9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5l{Ts04k% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Kct@87z !wE}(0BTx return l(i, j) = r(i, j);
Z7a945Jd 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
S,jZ3^ 4_^[=p/R return ( int & )i;
nh.32q] return ( int & )j;
/M=3X|| 最后执行i = j;
*[}^[J
x 可见,参数被正确的选择了。
"rhYCZ B .0p^W9 N|usFqCNk^ N( Oyi "_1)CDqP 八. 中期总结
J G$Z.s 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:
G~,:2
o3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
WsGths+[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
wT,R0~V0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F3Maqr y "i^
GmVn ravyiOL aZS7sV28 A8r^)QJP{ /F)H\* 九. 简化
:-T*gqj| 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。
-NJ!g/ >mM 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7[pBUDA 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:
neZ.`"LV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
u]*0;-tz +-*/&|^等
% Zjdl 2. 返回引用。
<0P5 o| =,各种复合赋值等
8\.b4FNJ 3. 返回固定类型。
Yk!/ow@. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0RFRbi@n( 4. 原样返回。
I\O\,yPhhP operator,
3uWkc3 5. 返回解引用的类型。
4?\:{1X= operator*(单目)
U8$4
R,+ 6. 返回地址。
Mkxi~p%<r operator&(单目)
WKfkKk;G 7. 下表访问返回类型。
&7e)O= operator[]
qet>1< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
8^/I>0EZ operator<<和operator>>
X}ma] WJH\~<{mP OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
!]yO^Ob.E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
KngTc(^_D 942lSyix template < typename Left >
4GdX/6C. struct value_return
e'%v1-&sP {
"qz3u`[o template < typename T >
rwLAW"0Qz struct result_1
B;>{0
s {
K<`osdp=& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`F YjQe"p } ;
i:]*P b;sVls template < typename T1, typename T2 >
D,v U struct result_2
"\C$ {
Yb3mP!3q8Z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GzXUU@p } ;
^!<dgBNj } ;
H,3\0BKk OJ|r6 :}8Z@H!KkY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,l YE W!Hm~9fz 下面我们来剥离functor中的operator()
^&@w$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>@xrs &Mq~T_S return l(t) op r(t)
@hQlrq5c return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q/uwQo/ return op l(t)
g- AHdYJ return op l(t1, t2)
t7n(Qkrv return l(t) op
Q1d'~e return l(t1, t2) op
'. Ed`?<p return l(t)[r(t)]
NX`*%K return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Un`^jw#_ J%09^5:-z 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:
X+L) -d 单目: return f(l(t), r(t));
@AHm!9?o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c0B|F 双目: return f(l(t));
9{k97D/ return f(l(t1, t2));
^k5ll=} 下面就是f的实现,以operator/为例
)'17r82a 0sN.H= struct meta_divide
N{
Z
H {
3.22"U\1: template < typename T1, typename T2 >
61puqiGG^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
::Ke^dp {
@SZM82qU2z return t1 / t2;
{^(ACS9mL }
?0?
R } ;
Q_* "SRz S5~VD?O, 这个工作可以让宏来做:
HEA#bd\ ,@1p$n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A+6 n# template < typename T1, typename T2 > \
\drqG&wl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(py]LBZ 以后可以直接用
@1*ohdHH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+fvaUV_- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
FZ!`B]]le, (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H
0+dV3 O+g3X5f+ bM8If" 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
mPI8_5V8] 0/S_e)U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L}@c6fHG class unary_op : public Rettype
3 "o"fl {
s!n<}C Left l;
(WJ${OW public :
?A(QyaKz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xX*H7# wP[t0/dl template < typename T >
fP.F`V_Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XGP6L 0j {
'cY` w return FuncType::execute(l(t));
Y3Vlp/"rB" }
i4^o59}8 #fT*]NN template < typename T1, typename T2 >
m[j70jYe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nX$XL=6mJ& {
J[f;Xlh return FuncType::execute(l(t1, t2));
(`y*V;o4 }
626Z5Afg } ;
^Z~;4il_F A.hd
Kl 1V8-^ 同样还可以申明一个binary_op
{?'fyEeg h/~n\0,J/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N[k wO1 class binary_op : public Rettype
iD<(b`S {
3p0LN'q]A Left l;
z dO#0tN Right r;
PRz/inru- public :
_YcA+3ZL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v\p;SwI \&H nKhI template < typename T >
*S/_i-ony typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,o)d3g-&g {
%-d]X{J: return FuncType::execute(l(t), r(t));
76u&EG% }
`uC@nJ Pp )3(T: template < typename T1, typename T2 >
) $PDo
7# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Kr
`9r), {
y@\V+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Yo[;W
vu }
qWmQ-|Py } ;
YW{C} NA E9;|'Vy<E (\SA*.) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
_q~=~nub 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ANgw"&&>( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9W(dmde> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
lbpq_= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V0)fZS@tf 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
8']9$# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
s8}@=]aA 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)
#5V9oKM 下面是修改过的unary_op
I'|$}/\` g]*#%Xa template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L:FoSCN Y( class unary_op
'nF2aD%A {
vd8{c7g:n Left l;
0}b
tXh ih7/} public :
\EVBwE, U\Z?taXB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qHxqQ'ks; y\a1iy template < typename T >
'0FhL)x?"T struct result_1
daYx76yP_? {
@HOBRRm` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~JaAii{ } ;
%Ah^E$&n2 y3h/IpT template < typename T1, typename T2 >
-{ H0g] struct result_2
;UxP
Kpl {
KN* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
eM+!Y>8Y } ;
dH-s2r%s |o\8 template < typename T1, typename T2 >
y~FV2$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&}A[x1x06) {
gSh+}r<7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wu)w }
~J P=T 1R,: template < typename T >
vvm0t"|\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|9B.mBoX {
m%76i;uP return OpClass::execute(lt(t));
~8]NK&J }
dxmE3*b`
YxP&7oq } ;
7(5
4/ >"C,@cN}B 62Z#YQ}x 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
[Nk3|u`h 好啦,现在才真正完美了。
)Q.>rX,F 现在在picker里面就可以这么添加了:
5=Di<! a; ndkti5L,
template < typename Right >
Cvf[/C+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B#M5}QT|2 {
u,UmrR return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|]c8jG\h }
DK$s&zf 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。
$fzaPD4. f\jLqZY e:5bzk!~ xftBSdVE mVy|{Oh 十. bind
]bK=FIK2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
QnJZr:4b 先来分析一下一段例子
2K3{hxB 8p: j&F D ^x-^6^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
w/kt3Lw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?nmn1`UT bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
r.BIJt) 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0}CGuws 我们来写个简单的。
\Rp-;.I@6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
* cgI.+ 对于函数对象类的版本:
9_
dpR. vMm1Z5S/ template < typename Func >
lGOgN!?i struct functor_trait
Vb= Mg {
Wh.?j>vB typedef typename Func::result_type result_type;
|b)Y#)C; } ;
tfGHea)M 对于无参数函数的版本:
!s&NT @ S yI"6Da6|y template < typename Ret >
W`u[h0\c struct functor_trait < Ret ( * )() >
N9v1[~ bv_ {
]VD|xm:kj typedef Ret result_type;
[_}J F}6 } ;
i ~{Ufi 对于单参数函数的版本:
Ac<Phy-J LL3#5AA"k| template < typename Ret, typename V1 >
"*Tb"
'O struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vuoQz\ {
{\:{[{qF typedef Ret result_type;
D>LZP! } ;
5Er2}KZJv, 对于双参数函数的版本:
*^:N.&] \Z+z?K O template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#3+!ee27# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
TL}++e
7+ {
'7iSp= typedef Ret result_type;
)3>hhuaa } ;
{qN 5MsY 等等。。。
%'X[^W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6x%h6<#xh* |\7
ET[Xq template < typename Func >
:>Ay^{vf= struct func_return
L2[f]J% {
%@6}GmK^ template < typename T >
n\^Tq<] a struct result_1
N19({0+i2 {
<y?r!l=Am typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/\4'ddGU } ;
C,v(:ZE$J7 vy\RcP template < typename T1, typename T2 >
&M.66O@ struct result_2
DF*:_B) {
,f[>L|?e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z)SY.iK. } ;
T Kg aV;92 } ;
rV T{90, a_'2V; EV*IoE$W]= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SUU !7Yd| u[DfzH template < typename Func, typename aPicker >
i:OK8Q{VI class binder_1
=*r])Vg^ {
.MP !` Func fn;
e,Uo#T6J aPicker pk;
x7eQ2h6O public :
P_Gw-`L5T ?'KL11@R template < typename T >
p(/dBt[3k struct result_1
MMx9(`t*. {
VB,?Mo}R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E: $P=%b } ;
d\jPdA.a= B(n{e53 9f template < typename T1, typename T2 >
JNJ=e,O, struct result_2
}wHW7SJ {
no9;<]4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ljx(\Cm } ;
9mmCp&~Z >o7n+Rb: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<cqbUL mg$]QnbAnH template < typename T >
`CgaS# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iC98_o_9 {
^]W<X"H+Z return fn(pk(t));
{6_|/KE9_ }
--|Wh^i>? template < typename T1, typename T2 >
?C&z]f3(: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:n.f_v}6 {
]Zyur` return fn(pk(t1, t2));
dAkgR~ }
@jsDq
Ln } ;
(?(zH3 X0haj~o[ =1 Oj*x@*4 一目了然不是么?
#w\~&0 最后实现bind
PGLplXb#[S 32/MkuY^u TiO"xMX template < typename Func, typename aPicker >
jO1r)hw N> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:F{:Z*Fi0 {
]jmL]Ny^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^w c"&;=c| }
/iJ4{p f-E("o 2个以上参数的bind可以同理实现。
m6[0Kws& 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。
znaUB v_ 6u7?dG'4 十一. phoenix
or';A'k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zy(W^~NT Ct=-4 for_each(v.begin(), v.end(),
] 0B2#
d (
pXtX jb do_
~nG(5:A5g/ [
I.94v
#r cout << _1 << " , "
5Drq9B9; ]
;bLEL"x% .while_( -- _1),
<\}KT*Xp cout << var( " \n " )
zN:K%AiGxe )
3T!lA );
=yyp?WmC8 I|
b2acW 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:
I$0)Px%z 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
K3x.RQQ- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T3pmVl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kMt 8/ E` "t_-f7fS7 e[/dv)J template < typename Cond, typename Actor >
_G.>+!"2/
class do_while
)Hk3A$6( {
J1:1B,^y Cond cd;
$+3}po\ Actor act;
?Vdia:
public :
@Q/-s9b template < typename T >
AbYqf%~7`l struct result_1
8_6Q~ {
-cSP_1 typedef int result_type;
2U:H545]] } ;
4@ML3d/ '_/Bp4i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
K?zH35f$ y1bbILWej template < typename T >
uJ5Eka typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/i-J&*6_ {
T|dY
2 do
Ffv`kn@ {
[vHv0" act(t);
U9A~9"O }
Ie`13 L2 while (cd(t));
PV4(hj return 0 ;
'b#0t#|TM }
P3nb2. } ;
},>pDeX^P C~N/A73gF |*'cF-lp6v 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d_)o
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?6@\ 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。
O Vko+X` 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。
,XIz?R>;c 下面就是产生这个functor的类:
OZTPOz. r!HwXeEn/ LK, bO| template < typename Actor >
n ;$5Cq!v= class do_while_actor
4)"n
RjGg {
%d>=+Ds[ Actor act;
7_mw%|m6@ public :
,Td!|~I|j6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
L2pp6bW '6xQT-sUih template < typename Cond >
;M_o)OS3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
MwR0@S}* } ;
GA?87N m"fNK$_d 20iq2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ircp``g 最后,是那个do_
\z$p%4`E@ P '>SmQ E2"q3_,, class do_while_invoker
tvu!< dxZ {
mXUGe:e8 public :
Q`rF&)Q5 template < typename Actor >
pDh{Z g6t do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&p}$J)q {
l411a9o return do_while_actor < Actor > (act);
Pj4/xX }
<HJl2p N } do_;
( @3\`\X 't_[dSO 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s_>
f5/i2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"v` 最后来说说怎么处理break和continue
X83 w@-$} 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。
XP1~d>j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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