一. 什么是Lambda
BjHp3-A' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$oJjgA xcZ 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,
JE# H&]
dA<SVk*0Q .J=QWfqt Ba t@ class filler
>;#rK@*& {
Y5P9z{X= public :
ERIF#EY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Js.G
hTs } ;
+HjSU2 Zad>iw} S_^;#=_c 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:
=iB$4d2 "yl6WG#J >jnx2$ :;IZ|hU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"Z~@"JLb% t3*.Bm:^ }2^qM^,0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
We*uZ?+ $@w,9J\ ^E)8Sb9t Galh _;= 二. 战前分析
m|;gl|dTB 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
m8eoD{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
y3bL\d1 +Y2D @K?) \?|^w. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0g
Hd{H= /* --------------------------------------------- */
@i#=1)Ze vector < int *> vp( 10 );
|+Z-'k~Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ir(U7D /* --------------------------------------------- */
R8YU#D (Q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q'Uv5p"X /* --------------------------------------------- */
7UqDPEXU]` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4QYStDFe /* --------------------------------------------- */
vbtjPse for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
eT?vZH[N /* --------------------------------------------- */
`uqe[u;`6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k^#*x2b 4^9qs%& >wR)p\UEb s7\Ee-x)s 看了之后,我们可以思考一些问题:
uz:r'+v 1._1, _2是什么?
x7i,jMR 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
:.f(}sCS 2._1 = 1是在做什么?
ezhfKt]j 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
G7KOJZb+D Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
%|ioNXMu UMMGT6s,E8 IR&b2FTcU 三. 动工
n\$.6
_@x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L+mHeS l #KuBEHr :bCswgd[ wzcv[C-x template < typename T >
: H]MMe class assignment
KI].T+I {
z~i>GN_ T value;
.4Mc4' public :
0LTsWCUQ6e assignment( const T & v) : value(v) {}
a=sd&](_ template < typename T2 >
"|N0oEG& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#WE
lL2& } ;
i3)7Qa[ |Qpd<L g6$\i
m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_s:5) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
) bd`U e?\hz\^ mZ0_^ 8M]QDgd. class holder
D+w? {
vq\L9$WJ public :
?5EMDawt template < typename T >
W@+ge]9m& assignment < T > operator = ( const T & t) const
0Ca/[_ {
h?fp( return assignment < T > (t);
@udc/J$ }
=(bTS n } ;
q6o}2<T@ m6@;!*Y \ >#y*W< 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:
Z4{N|h? T?1e&H%USV static holder _1;
a4]=4[(iu> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Y$fF"pG? {+gK\Nz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)/z+W[t 而不用手动写一个函数对象。
l{\k\Q !4 <!*O[0s @mcP- =`!#V/= 四. 问题分析
\SWuylE 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
RGBntp% 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Y+EwBg)co 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
aCyn9Y$= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D+h`Z]"| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
PpSQf14, R#ya9GN{ 五. 问题1:一致性
LRdV_O1e6M 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 tro 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bE jQMlb m$g{& struct holder
=7S\-{ {
I@1VX5 //
yJ(ITJE_Z template < typename T >
H.O&seY T & operator ()( const T & r) const
ir_X65l/2 {
N`vPt?@ return (T & )r;
^@Qi&g`lr? }
\ZFQ?e,d } ;
q~J
oGTv z}1xy+ 这样的话assignment也必须相应改动:
}o^A^ g&4~nEp template < typename Left, typename Right >
z/KZ[qH\ class assignment
j#e.rNG {
kP)o=\|W{z Left l;
~RXpz-Ye Right r;
'Y[A'.*}4 public :
u-[t~-(a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q$)|/Y)) template < typename T2 >
jAK{<7v4U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#tZf>zrs } ;
A'(7VJ *yaX:,'\$ 同时,holder的operator=也需要改动:
Tj=dL _GO+fB/Q1 template < typename T >
u`pROd/ R5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{(OIu]: {
e5ru:#P.p return assignment < holder, T > ( * this , t);
*>'2$me= }
h)_Gxe"x sJb)HQ,7x 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
DAnb.0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[tqO}D T;4`wB8@ return l(rhs) = r;
kz0=GKic 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
2Nn1-wdhb 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
JblmXqtC z8[H:W#G template < typename Tp >
.H^P2tp class constant_t
'yd@GQM& {
~"0@u const Tp t;
JT|u;Z*n public :
@vQa\|j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
GzFE%< 9F template < typename T >
,<3uc const Tp & operator ()( const T & r) const
Hl3)R*&'J {
3u*hTT return t;
wm=RD98 }
kwHqvO!G } ;
VkpHzr[k k\pDJ7wF^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Mi}I0yhVm 下面就可以修改holder的operator=了
5_)@B]~nM 3eTrtCe$ template < typename T >
YN@6}B#1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
NLQE"\#a {
'e]HP-Y< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
OB6J.dF[% }
G*\abL 5#0e={X 同时也要修改assignment的operator()
Ud#X@xK<h T^$g N| template < typename T2 >
<jUrE[x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>`89N'lZBm 现在代码看起来就很一致了。
%l}Q?Z 0)AM-/" 六. 问题2:链式操作
ku9@&W+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nlzW.OLM 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ALd]1a& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\2Og>{"U 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Xlv#=@;O] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3@)obb e40udLH~x template < typename T >
JoCA{Fa} struct result_1
,;.B4 {
0/\PZX+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
't(}Rq@ } ;
{/d4PI7)tK {7?9jEj 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&$qF4B*
\Mb(6~nC template < typename T >
BWUt{,?KU struct ref
j1YH9T#|D {
o\ngR\> typedef T & reference;
py{eX`(MS } ;
VLsh=v template < typename T >
[?chK^8 struct ref < T &>
AJyq>0p {
:N@U[Wx0A typedef T & reference;
+z-[s6q2m } ;
MZ|\S/ Yb[n{.%/g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d/{Q
t 53
@oP template < typename T >
(*,8KLV_i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7DtIVMiK {
<%z@ return l(t) = r(t);
1E8H%2$ V }
S_!hsY 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。
}:`5,b%Y_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V+lRi"m?| w[(n> 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.&}v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NZLXN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&%^K,Q" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6eQsoKK 最后的布局是:
nr OqH
Add
9ilM@SR / \
)Zas
x6` Divide 5
vsKl#R B / \
vwKw?Z0%J _1 3
[O2h-` 似乎一切都解决了?不。
+YTx
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。
&Y1`?1;nw 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。
uBmxh%]C~ 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:
}A|))Ao| Wo{K} template < typename Right >
0G5'Y;8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:pwa{P Right & rt) const
|;P^clS3 {
tPA:_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'61i2\[lZQ }
{XtoiI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~r<p@k=.#0 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。
Xo Y7/&& 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。
@,k7xm$u 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
nfX12y_SXL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
2"@Ft()] 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
K;x~&G0= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
cw;co@!$ GR%{T'ZD` template < class Action >
b,dr+RB class picker : public Action
ic-IN~J- {
Ep mJWbU public :
>uTPjR[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
[Tb\woU // all the operator overloaded
H"+wsM^@ } ;
exQ#<x* &]< 3~6n 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。
(/K5! qh 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:
D`Gt ^agj4$ template < typename Right >
=EW3&+Lt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vX+.e1m {
qD-fw-,: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[ ?iqqG. }
QH~Jy*\+PX G>%AZr{M Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
?*H9-2W@ 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。
3B{[%#vO ?,07;>& template < typename T > struct picker_maker
d+6]u_J {
;i\C]* typedef picker < constant_t < T > > result;
F$Q04Qw } ;
5Z{_m;I. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4T`&Sl {
B'}"AC" typedef picker < T > result;
+8AvTSgX% } ;
)TU<:V h*Je35
下面总的结构就有了:
tPU-1by$ 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。
Uoji@ 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。
s<vs:jna picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t`5j4bdG 至此链式操作完美实现。
zAs&%OjG A59gIp*> MzzKJ;wbC6 七. 问题3
^e%}[q[>| 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。
A
WHU' r`6:Q&& template < typename T1, typename T2 >
5&!'^! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h^oH^moq< {
#.ct5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1fFj:p./l_ }
LjaGyj>) UTCzHh1 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:
q[d)e6
y-9+a7j template < typename T1, typename T2 >
+xp]:h| struct result_2
| o0RP|l {
Hi7y(h?wj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:#u}.G } ;
r_U>VT^E: rk|@B{CA; 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?
Zx{96G+1 这个差事就留给了holder自己。
bik*ZC?E >(3\kiYS T8XY fcc*h template < int Order >
U
O<:.6" class holder;
|P~;C6sf template <>
jL>:>r class holder < 1 >
8W+5)m.tp {
t-7og;^8k public :
p[v#EyoC template < typename T >
CO^Jz struct result_1
cCiI{ {
>w|*ei:@S typedef T & result;
"A3dvr } ;
)TJS4? template < typename T1, typename T2 >
}Qr6l/2 struct result_2
x83a!9 {
)oU)}asY typedef T1 & result;
2.lgT|p } ;
x /mp=
template < typename T >
o3N] `xD' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$_D6_|HK {
6f)2 F<
7 return (T & )r;
HpW 42 }
KE}H&1PjU template < typename T1, typename T2 >
#sB,1" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;inzyFbL= {
p_2pU)% return (T1 & )r1;
D WiBG }
2oVV'9;B } ;
DN8}glVxV ~i0R^qfr template <>
/ T
c= class holder < 2 >
|/`%3'4H {
,EpH4*e public :
aFj.i8+ template < typename T >
4n0xE[- struct result_1
/)>S<X {
cYNV\b4- typedef T & result;
lr@#^ } ;
8g~EL{' template < typename T1, typename T2 >
q]% T:A= struct result_2
T:iP="?{ {
_.V?A* typedef T2 & result;
Sq2P-y!w } ;
NHQF^2 \\ template < typename T >
3l1cyPv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jO~:<y3
= {
X~9j$3lUBR return (T & )r;
=L-I-e97@ }
F<&!b2)ML template < typename T1, typename T2 >
LnsD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)?aaBaN$ {
If-_?wZe return (T2 & )r2;
1zxq^BI }
0CExY9@Wq } ;
~I=Y{iM O(Jj|Z "3CJUr:Q 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> >。
(bp9Pj w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
D=r)) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O9M{ ). 0s#Kp49- return l(i, j) = r(i, j);
9N8I
ip]w 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M8&}j MCTsi:V>+ return ( int & )i;
\nqkA{;B{ return ( int & )j;
p0:kz l4$ 最后执行i = j;
DKL@wr}8 可见,参数被正确的选择了。
]0V}D,V($ 'jg3 #Pk$L+C YDJ4c;37 i[jJafAcN 八. 中期总结
XXZaKgsq 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:
U(>4s]O6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6IcNZ!j98 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
cre;P5^E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
J3RB]O_ <O<LYN+( (!L5-8O `)iY}Iu J:*-gwv9*m y046:@v( 九. 简化
/1UOT\8U 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。
jKIxdY:U 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{Azn&|%.t 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:
9pn>-1NJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v X~RP
* +-*/&|^等
1Na@|yY 2. 返回引用。
1/+C5Bp* =,各种复合赋值等
>SF Uy\3 3. 返回固定类型。
=ac_,]z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tC?=E#3V 4. 原样返回。
n:
ui operator,
5|0,X<& 5. 返回解引用的类型。
MM_k
]-7 operator*(单目)
#p(h]T32 6. 返回地址。
Fxs;Fp operator&(单目)
;ea]$9 7. 下表访问返回类型。
`:8J46or operator[]
pIV-kI:w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
olB)p$aH# operator<<和operator>>
&F:IIo7 "Mw[P [w* 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。
7"F*u : 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Ks^6.) Y_&g="`Q template < typename Left >
!l?.5Pm]) struct value_return
b
\KL;H/ {
GE;e]Jkjn template < typename T >
rEhX/(n# struct result_1
Xaz o9J {
ok^d@zI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
='ZRfb& } ;
)~4II.`%^ Mv544>: template < typename T1, typename T2 >
"I?Am&>' struct result_2
n9w9JXp;! {
`+'rib5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
x9/H/' } ;
kE>0M9EdH } ;
o./.Q9e7 +y7;81ND 6*4's5>?D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}jt?|dl1 E1dD7r\ 下面我们来剥离functor中的operator()
KH)D08 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oVA?J%EK OMhef,,H return l(t) op r(t)
h^,8rd return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1wzqGmjmt return op l(t)
(fNUj4[ return op l(t1, t2)
v 8T$ &-HJ return l(t) op
'w>_+jLT return l(t1, t2) op
#/"8F O%~p return l(t)[r(t)]
WV3|?,y]qm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W>r#RXmh ?]fF3 SJk 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:
2XTPBZNe 单目: return f(l(t), r(t));
bmN q[} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7{e{9QbJ4 双目: return f(l(t));
LTNj| u return f(l(t1, t2));
3!Sp0P 下面就是f的实现,以operator/为例
:q8b;*: 3czeTj struct meta_divide
UNijFGi {
=PRx?q`d template < typename T1, typename T2 >
S)QAXjH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;Op3?_ {
+4[^!q*
H return t1 / t2;
]{"Br$ }
Hsih[f } ;
ZX ?yL>4 D3|oOOoG 这个工作可以让宏来做:
TG}*5Z` 0TfS=scT #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
tz#gClo template < typename T1, typename T2 > \
mRB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xe7O/',pa= 以后可以直接用
I1[g&9, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A7(hw~+@ 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` oq(?| (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。。。)
Fk(JSiU (P&4d~)m rl9.]~ 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
?$f)&O uwRr LF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wi9DhVvc 0 class unary_op : public Rettype
0ye!R
{
4}` Left l;
R'kyrEO public :
(D@A74q\' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/R>nr" |
8qBm template < typename T >
bSVlk` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e]jH+IR:> {
jTLSdul+ return FuncType::execute(l(t));
XU+<?%u}z }
TCT57P#b SQeRSz8bK4 template < typename T1, typename T2 >
YF+n
b.0. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dw.F5?j`b {
Wf{O[yL* return FuncType::execute(l(t1, t2));
V([~r, }
kdb(I@6 } ;
F4<O2!V ?<G]&EK~~] V5p=
mmnA, 同样还可以申明一个binary_op
:>p8zG h3T9"w[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9f\/\L class binary_op : public Rettype
W8lx~:v {
5,)Qw Left l;
LH:i| I Right r;
p7:{^ public :
rDm'Z>nTf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jy]JiQB `DT3x{}_S template < typename T >
)xb|3&+W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rb(SBa {
>J|]moSVA return FuncType::execute(l(t), r(t));
a_h]?5
:c }
[:^-m8QC K|DWu8 template < typename T1, typename T2 >
88c<:fK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$lhC{&tBV {
~rjTF! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5OoN!TEM }
}du XC[ 6 } ;
:VF<9@t "B_K
XL cUDoN`fSl, 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
V/LQ<Yke 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
RT>{*E<I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-Ij& 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。
rHP%0f9: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&-5_f*{ 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。。。
_-5,zPR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rp5(pV7* 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)
191&_*Xb 下面是修改过的unary_op
PQ@L+],C kNqH zo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[o*7FEM|< class unary_op
L28*1]\Jh {
;Jd3u
- Left l;
6\61~u ~ I|# 5NE6 public :
W+*5"h *m2=/Sh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*Z_C4Tj iMfngIs | template < typename T >
d~h:~ struct result_1
>a3p >2 {
V5 U?F6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vSonkJ_ } ;
={hX}"*D JoSJH35=: template < typename T1, typename T2 >
OLI$1d_ struct result_2
Tr^nkD{ {
KRjV}\} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4e;QiTj } ;
J<Pw+6B~ L. ]$6Q0 template < typename T1, typename T2 >
&sF^Fgg{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r!,}Z=cGe {
s&GJW@
| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
udeoW-_ }
i|1^+; qYhs|tY) template < typename T >
OM{WI27 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
inlk++Og {
97)/"i e return OpClass::execute(lt(t));
s|y:UgD }
b*ef); GJqE!I,. } ;
*6(kbe s `gKf#f MQKfJru7 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
.5!t:FPOv 好啦,现在才真正完美了。
gl).cIp w 现在在picker里面就可以这么添加了:
fu$R7 fL]Pztsk+ template < typename Right >
O0>A+o[1F picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[%&ZPJT%i {
% >;#9"O4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
XR!us/U`a }
n<B<93f/ 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。
/pp1~r.s?> j1 =`| oq*N_mP0
UJs$q\#RO JMdPwI 十. bind
r <
cVp^ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3Tq\BZ 先来分析一下一段例子
^9-&o X>?b#Eva n&A'C\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
^T~gEv bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lD{Aa!\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)J?{+3 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0kDK~iT 我们来写个简单的。
-7!&@wuQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lr`1TH, 对于函数对象类的版本:
DQwGUF'( y$<Vha template < typename Func >
t tXjn struct functor_trait
L,;D@Xi {
N N|u _ typedef typename Func::result_type result_type;
yPw'] " } ;
Tlj:%yK2 对于无参数函数的版本:
fm~kM
J n4lutnF template < typename Ret >
|j3'eW&= struct functor_trait < Ret ( * )() >
0j(M*
sl {
<5=JE*s$NS typedef Ret result_type;
Z0De!?ALV\ } ;
2DD:~Tbi 对于单参数函数的版本:
7 h y&-<
rxO2QQ%V template < typename Ret, typename V1 >
fSDi-I struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~:km]?lz0 {
e?bYjJq typedef Ret result_type;
76.{0c } ;
+h_ !0dG 对于双参数函数的版本:
U:F/iXz 4.RG4Jq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~XeFOMq struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*Ei|fe$sa {
0q\7C[R_ typedef Ret result_type;
`"@ X.}\ } ;
CQ;]J=|<_ 等等。。。
A8A~!2V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
oUQ07z\C @Mvd'.r<; template < typename Func >
i
ZL2p> struct func_return
c"!lwm3b {
09o~9z0 template < typename T >
}IEbyb struct result_1
G;3~2^lB\ {
zY+Fl~$S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>+5?F*`\D* } ;
;@h0qRXW:h :R):b template < typename T1, typename T2 >
pdd/D struct result_2
#E0t?:t5bk {
b%f[p/no typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2k6 X, } ;
1+`l7'F } ;
^w~23g. qz4^{ *c[2C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
S]sk7 %7`f{|. template < typename Func, typename aPicker >
!QmzrX}h class binder_1
qW 1V85FG {
:Sg_tOf Func fn;
p
(FlR?= S aPicker pk;
k#bu#YZk public :
wiX ~D
9{j66 template < typename T >
c.\O/N
struct result_1
9t@:4O {
~](fFa{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OPBt$Ki } ;
UueD(T;p z=&z_}M8 template < typename T1, typename T2 >
0:KE@= struct result_2
e$c?}3E!z {
(SVWdgb typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-oz`"&% } ;
9s
+z B +D#Z n!P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8&"(WuZ@ acd:r%y template < typename T >
1r r@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!S%6Uzsj {
zm9TvoC%} return fn(pk(t));
CBf7]n0H }
CLKov\U\ template < typename T1, typename T2 >
CGw--`#\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pO<-., {
6) \dBOz return fn(pk(t1, t2));
mxwdugr` }
2WM\elnA } ;
u!N{y,7W) h06ku2Q
=R*Gk4<Y 一目了然不是么?
v;y0jD#b 最后实现bind
nD"~?*Lt V@=V5bZLs %,b X/! template < typename Func, typename aPicker >
&Y@#g9G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3HyhEVR-#~ {
ANH4IYd3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
P];JKE% }
V[pvJ( C-P06Q] 2个以上参数的bind可以同理实现。
c.H?4j7ga 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
PBks`
|+ RK9>dkW 十一. phoenix
|P6EO22p Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
I.}1JJF* _baYn`tFw- for_each(v.begin(), v.end(),
s_jBu (
4aZCFdc do_
g(0;[#@ [
P2n2Qt2 cout << _1 << " , "
MrE<vw@he ]
Ni[4OR$-O .while_( -- _1),
UkR3}{i cout << var( " \n " )
guN4-gGDr< )
b'>8ZIY );
;i#LIHJ \9)[#Ld 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:
Mj0Cat= 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
p}]q d4j operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>', y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;kaHN;4? {7Cx#Ewd pt:;9hA template < typename Cond, typename Actor >
7INk_2 class do_while
Ri:p8 {
OsW"CF2 Cond cd;
X<Za9 Actor act;
mp`PE= public :
67<CbQZoN3 template < typename T >
1q~LA[6 struct result_1
6i@ub%qq {
$CtCOwKZ typedef int result_type;
#t71U a } ;
Pw}_[[>$ y[HQBv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
993d/z|DX 7#4%\f+'t template < typename T >
'ND36jHcRD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q
G;-o)h {
}X1.Wt=? do
*M!kA65' {
`ENP=kL(+ act(t);
./maY1>T }
9EgP9up{6! while (cd(t));
{Qtq7q. return 0 ;
p?myuNd[ }
5}<[[}( } ;
%<U{K; $^vP< ;e;\q;GP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>_Uj?F: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
k8&FDz 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Tx+ p8J|Yr 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
g5R,% 6 下面就是产生这个functor的类:
#4y,a_) A o3HX i>Iee^_( template < typename Actor >
7Jx%JgF class do_while_actor
)*[
""& {
AUAI3K? Actor act;
d7~j^v)=^ public :
qc0 B<,x7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
atnQC ('WY5Yps template < typename Cond >
D9^7m
j?e picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z\!rH"8 } ;
*( *z|2 agY5Dg7 Kfjryo9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
="lI i$>O 最后,是那个do_
8IWwjyRr *CUdGI& vvh.@f class do_while_invoker
;5M<j3_* {
b7'F|h^ public :
*]!l%Uf% template < typename Actor >
}J;~P
9Y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
iBHw[X,b {
t{ H1u return do_while_actor < Actor > (act);
STlPT5e.} }
.YiaXP } do_;
=jUnM>23 56ZrCr 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jM\ %$_/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DyX0xx^ 最后来说说怎么处理break和continue
@KJV1t` 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。
?>)yKa# U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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