一. 什么是Lambda
(jgk !
6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Bh>L"'.2 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,
}htjT/Nm "s*-dZO T~TP (yOkf-e2y class filler
>qjV{M {
6o3
bq| public :
O !L`0
=%c void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'y8{,R4C } ;
EdJL&* <j'V}|3 *Gbhk8}V' 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:
nV;'UpQw IV QH
p yBIlwN`kB gV_/t+jI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4`IM[DIG~ Nk`UQ~g$ -EjXVn! vQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5gszAvOO OG,P"sv OW:*qY c;: )xGAe#E~j 二. 战前分析
Kz4S6N c 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。
!Brtao"m 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
WL$^B@gXQ P:qmg"i@3 mCtS_"W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E-MPFL /* --------------------------------------------- */
}2A6W%^>] vector < int *> vp( 10 );
15$xa_w}L
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Gn]36~)*H /* --------------------------------------------- */
,w
}Po sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$6QIYF"" /* --------------------------------------------- */
H#-3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cpY{o^ /* --------------------------------------------- */
#m+!< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
e5=d
Ev /* --------------------------------------------- */
@u3`lhUcT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Rd?}<L ,!ZuH?Z Ycm)PU [" LzygupxY! 看了之后,我们可以思考一些问题:
HDyf]2N*N 1._1, _2是什么?
y>{:[L9* 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
l/$GF|`U 2._1 = 1是在做什么?
h\m35'v! 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。
<?jdNM 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。
?5|;3N/zt W<Uu.Y{sG C3AWXO ^ 三. 动工
oL4W>b ) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*2X6;~ J=V E(qYCafC )cfi@-J+# template < typename T >
f*ZU a class assignment
#GsOE#*>T {
`s}* T value;
}E`Y.=
S public :
y48]|%73 assignment( const T & v) : value(v) {}
Jx*cq;`Vee template < typename T2 >
B|(g? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
, ,3lH-C } ;
:WhJDx`j
vwR_2u CjdM*#9lW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
FU|brSt 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xh6(~'$ nx9PNl@?V EZtU6kW" 3CUQQ_ class holder
"EW8ll7r {
%lKw+D public :
7KT*p&xm template < typename T >
:]"5UY?oF assignment < T > operator = ( const T & t) const
;qx#]Z0 < {
lR(9;3 return assignment < T > (t);
e8a^"Z`a }
p l)":}/) } ;
mq:k|w^6 Wzq
W1<*` |jsI-?%8J 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:
W5jwD o$_0Qs$ static holder _1;
! FcGa Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1=VyD<dNG6 /%$Zm^8c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8jK=A2pTa 而不用手动写一个函数对象。
5hs_k[q V:0IBbh)w x07 = cS&KD@. 四. 问题分析
VO#rJ1J 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
o.s'0xP] 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
f5}afPk 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F`}'^> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y A.&ap 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{R$`YWk wGHft`Z 五. 问题1:一致性
G/x6zdk 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?|
]#~J[uk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
KFM[caKeJO g%2G=gR$?z struct holder
*0U#Z]t {
deVd87;@7[ //
4^(x)r
&(? template < typename T >
Ff<cY%t T & operator ()( const T & r) const
92-Xz6Bo9 {
e\)%<G5 return (T & )r;
5 nt3gVy }
F6{g{
B } ;
lp*5;Ls'q QPy h.9:N 这样的话assignment也必须相应改动:
[bLKjD >WHajYO" template < typename Left, typename Right >
81RuNs] class assignment
;QZG< {
j;$f[@0o Left l;
``xm##K Right r;
~|u;z,\ public :
V .Kjcy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6Dd>ex!-A template < typename T2 >
t%@iF
U;} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
RXRbW %b } ;
mtUiO
p GzEw~JAs 同时,holder的operator=也需要改动:
'{`KYKLP+ fWP]{z` template < typename T >
PvKGB01_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BDt$s(
\ {
(JU8F-/9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
.)*&NY!nsl }
zkt~[-jm} 4lo7yx 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。
i7RK*{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n%r>W^2j 8] LF{Obz[ return l(rhs) = r;
FC 8<D 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。
CW;zviH5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b'(AVA o.$48h( template < typename Tp >
:F d1k
Jm class constant_t
Rd(8j+Q?ps {
ZW M:Wj192 const Tp t;
I/'>MDB! public :
hMupQDv/I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K-YxZAf template < typename T >
2?(/$F9X, const Tp & operator ()( const T & r) const
fe\'N4 {
-raK return t;
xK8m\=# }
Fpo}UQQbc } ;
t:dvgRJt* 4][VK/v+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-0uGzd+m* 下面就可以修改holder的operator=了
(muJ-~CJk \;%D;3Au template < typename T >
Cpzd k~+H assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
E.yFCaL {
2 U%t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TrZ!E`~ }
0gyvRM@ x[ C&F%
j. < 同时也要修改assignment的operator()
DN8I[5O uP7|#>1% template < typename T2 >
7|Vpk&.> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
]Y
&
2& 现在代码看起来就很一致了。
SdufI_'B JAW7Y:XB 六. 问题2:链式操作
HJr*\%D}1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b`wT*& 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。
XW'7 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。
wV-N\5!r%H 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。
$sL+k 'dY 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
IL Nghtm- 4YOLy\"S template < typename T >
a"+VP>4 struct result_1
bq7()ocA {
|/-# N typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rI)&.5^ } ;
9(&$Gwi L7II>^"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:
( ^=kV?< 7Aw <: template < typename T >
54JI/!a struct ref
b9f5 {
_qit$#wK; typedef T & reference;
LGy!{c } ;
]~WIGl"g template < typename T >
;?o"{mbb struct ref < T &>
' ]Km%uwL {
'u[cT$ typedef T & reference;
QK~>KgVi } ;
I7ySm12} WsM/-P1Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
IetV ]Ff6 D@mqfi(x template < typename T >
:)e/(I] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w68VOymD/ {
=2wy;@f return l(t) = r(t);
atFu
KYI }
/3vj`#jD 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。
1 pzd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[h
:FJ k.0pPl 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
r,Pu-bhF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
RA62Z&W3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%hzNkyD)Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
VM
ny>g&3 最后的布局是:
In4T`c?kQ Add
i
`8Y/$aT / \
j@s,5:;[ Divide 5
jd DcmR / \
t#J
#DyY5 _1 3
j#XU\G 似乎一切都解决了?不。
+hvVoBCM* 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
g>R md[!/ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
z[, ` OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
cXokq esEOV$s} template < typename Right >
0 g(hY: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
kjW`k?'s Right & rt) const
0ID
8L
[ {
8eoDE. } return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZjJEjw }
\oGZM0j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:U;ZBs3 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。
m;LeaD}0 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。
Hv>Hz*s_I 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。
B6Tn8@O 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。
3' 6>zp 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?
^Sr`)vP 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:
" mE<r2=@ 8YBsYKC template < class Action >
i_&&7. class picker : public Action
^Q_0Zq^H {
`}u~nu< public :
G>{;@u picker( const Action & act) : Action(act) {}
;z7iUke0% // all the operator overloaded
TM':G9n } ;
B)"WG7W E Z;i^h,j?$1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Kc\0-3 Z 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
#,qikKjt2 U07n7`2w template < typename Right >
^IM;D)X&: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Fk
1M5Dm {
PHD$E s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(N43?iv( }
YKUs>tQ! /^0Hi4+\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d8
ve$X 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
`^afbW G0//P
.# template < typename T > struct picker_maker
f5/ba9nI {
}` typedef picker < constant_t < T > > result;
c:~o e } ;
\"PlM!0du template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Jo
h&Ay {
lTdYPqMi typedef picker < T > result;
E(
*$wD } ;
|g4!Yd 3QS"n.d 下面总的结构就有了:
M* QqiE 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。
E<&VK*{zcO 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。
;Z.}~d6>! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
g[@]OsX 至此链式操作完美实现。
|vWx[=`o NP^kbF kG,6;aVZ8 七. 问题3
~Cj+6CrT 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。
XX}RbE#4 >&U]j*'4 template < typename T1, typename T2 >
n&[U/`o ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-\>Bphu,y {
vM\8>p*U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
UwdcU^xt9 }
rmR7^Ycv/ AytHnp\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:
O2Rv^la XF{}St~ ( template < typename T1, typename T2 >
]rHdG^0uss struct result_2
}QG6KJh_% {
jt-ayLq typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m[ txKj.=_ } ;
7=mU["raz` A@du*5>( 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?
](-:l6 这个差事就留给了holder自己。
yHk/8 +~02j1Jx zj`!ZY?fv template < int Order >
@;d(>_n class holder;
C8@SuJ template <>
T3)/?f?| class holder < 1 >
/[t]m,p$yq {
H`aqpa"C public :
1|n,s- template < typename T >
Gv6EJV1i struct result_1
#th^\pV {
2Wq)y1R<T typedef T & result;
FrB}2 } ;
hU+sg~E template < typename T1, typename T2 >
)aOg_*~ struct result_2
4 K{4=uU {
&d 9tR\} typedef T1 & result;
% nP13V] } ;
+;pdG[N template < typename T >
(?I8/KYR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q9yY% {
C-m
OtI return (T & )r;
Zz,E4+'Rm }
l)HF4#Bs template < typename T1, typename T2 >
!ZD[ $lt+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4=>/x90y {
^'*9,.ltd return (T1 & )r1;
RAR"9 N
. }
I/_`/mQ } ;
Fla,#uB +JB. EW/ template <>
X'IW&^kI class holder < 2 >
/Rb`^n# {
(p-a;.Twj public :
ShxB!/s template < typename T >
wz$1^ml struct result_1
TfDx>
F$ {
}rxFX typedef T & result;
BPIp3i } ;
_}EGk4E template < typename T1, typename T2 >
@w[WG:-+ struct result_2
$A9!} `V {
e 9U\48 typedef T2 & result;
#&\^{Z } ;
W0K&mBu template < typename T >
<}pqj3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y<#WC#3= {
c1'OIK C return (T & )r;
h$_Wh( }
#^"\WG7{ template < typename T1, typename T2 >
dMp7 ,{FhF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KxqT5`P& {
KCGs*kp> return (T2 & )r2;
=4/LixsV| }
Ny/bNQS } ;
<fC gU& EtWpB g qN1(mxa.? 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> >。
FZ6.<wN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
vHZw{'5y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n6ETWjP l[.*X return l(i, j) = r(i, j);
Z=_p 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(9CB&LZ(+E 2fT't"gw return ( int & )i;
NDm@\<MIzB return ( int & )j;
z1aApS 最后执行i = j;
L"rLalUw 可见,参数被正确的选择了。
a.v$+}+.[, VjS %!P wO@b=1j @#c(4}^ <w H'-Fv!l? 八. 中期总结
=iC5um: 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
g2l|NI#c^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mDC{c ? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T
{a%:=` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#m1e_[ 46o3F" (pm]U7 DZ?>9W{ JAj<*TB.% U5jY/e_ 九. 简化
w:I^iI. 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
;LELC5[*s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0I* ^VGZ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
k2sb#]-/} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&ME[H +-*/&|^等
9Xmb_@7b} 2. 返回引用。
}r3,
fH =,各种复合赋值等
-q[T0^eS 3. 返回固定类型。
81V,yq] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
b{)9?%_ 4. 原样返回。
EMU~gwPR operator,
%}j.6'`{
5. 返回解引用的类型。
W}EI gVHs operator*(单目)
cRsLt/Wr 6. 返回地址。
ca*USM operator&(单目)
I! {AWfp0 7. 下表访问返回类型。
/xJ,nwp7 operator[]
8Y3c,p/gS> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%+|k>?&z7 operator<<和operator>>
z{bMW^F DKm` OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
J4 .C"v0a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+ _rjA_ ^*"&e\+p template < typename Left >
ePa:_?( struct value_return
"zc@(OA[z {
ag]b]K template < typename T >
t }7hD struct result_1
w-FZ`OA`D {
7)O?jc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H"WkZX } ;
[@U8&W =xQ7:TB template < typename T1, typename T2 >
B~^MhX
+j struct result_2
,w; ~R4x {
Z2)f$ c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p18-yt;
1 } ;
v Q[{<|K } ;
#B8`qFpQC 0{F"b'h GRCc<TM,U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m(q6Xe:Vc v:B_%-GfOA 下面我们来剥离functor中的operator()
A^q= :ofQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*yKsgH >aW|W!. return l(t) op r(t)
%eT4Q~}5" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^c83_93)R return op l(t)
`IOp*8 return op l(t1, t2)
$_k'!/5 return l(t) op
<*0MD6$5 return l(t1, t2) op
TP{lt6wws( return l(t)[r(t)]
N[^%| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&JAQ:([: fU@}]& 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
kuu9'Sqc'b 单目: return f(l(t), r(t));
yiQke return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
LeO
)) 双目: return f(l(t));
\hdR&f5q return f(l(t1, t2));
%\_I%
yF 下面就是f的实现,以operator/为例
*U.$=4Az 7IBm(# struct meta_divide
=vT3SY {
VXQS~#dQj template < typename T1, typename T2 >
ioi0^aM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ox?LVRvxI {
6T< ~mn return t1 / t2;
HQ7-,!XO }
cNw<k&w6F } ;
*0{MAm ' :g8a=L 这个工作可以让宏来做:
KD$ P\(5# }!0,(<EsV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\-GV8A2:k template < typename T1, typename T2 > \
aBr%"&Z.MG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*D~@xypy 以后可以直接用
BT
98WR"\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NhCO C 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
TcZ
Ci^1F (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。。。)
9V?MJZ@aG 86/CA[Y- / Zz2=gDY 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
|?s%8c'w= EYGJDv(S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[Qy]henK class unary_op : public Rettype
HGWwGd {
Xu3^tH-b< Left l;
pTGq4v@6x public :
j!mI9*hP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@MtF^y g]$>G0E`oD template < typename T >
3, ,Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\VHi {
`!qWHm6I* return FuncType::execute(l(t));
T
fzad2}^ }
uFSgjWJ#~ GuM-H$, template < typename T1, typename T2 >
:b=`sUn<X+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W} Nd3 {
v6s8 p return FuncType::execute(l(t1, t2));
wIxLr{ }
w#Nn(!VR } ;
UT+\IzL sN-5vYfC* X%`8h_ 同样还可以申明一个binary_op
Rr%]/% }xLwv=Ia template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&9o @x]) @ class binary_op : public Rettype
^%go\ C ; {
t~5>PS Left l;
4$IPz7 Right r;
2(\>PN- public :
)KXLL;] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<+_OgF1G 8"oS1W template < typename T >
r+m8#uR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WNm,r>6m {
O(&EnNm[2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
G9E?
}
7:x.08 LYWQqxB template < typename T1, typename T2 >
}{iR+MX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=b`>ggw# {
3XL0Pm return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
N1LR _vS" }
wfo}TGhC } ;
),M8W15 ^4s#nf:} !m_'<=)B4~ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
j{p0yuZ)< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
? _HTOOa DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"Jv&=zJ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
i]Kq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.YS[Md{
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5fVdtJk7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<6(u%t0k5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/3Se*"u 下面是修改过的unary_op
uO"@YX/ dr9I+c7u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)K5~r>n& class unary_op
h!d#=.R {
^GRd;v=-@ Left l;
nH[@EL X^aujK^@ public :
RCxqqUS\C _II;$_N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E"V|Plf
c |W#^L`!G template < typename T >
60`y= !?f struct result_1
Qz<v. _ {
j5$Sm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(5Cm+Sy } ;
jriliEz;f `0.5aa template < typename T1, typename T2 >
&,e@pv c3 struct result_2
hTg%T#m {
E"u>&uPH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:j9;P7&"? } ;
JY>]u*= 2RM0ca_F template < typename T1, typename T2 >
7&T1RB'> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eRv3ZHH {
["@K~my~D* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(U|W=@8` }
"J[Cr m nnr(\r~ template < typename T >
h?$4\^/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-ud!j {
~~yo& ] return OpClass::execute(lt(t));
Kq.)5%~> }
#]:nQ( pLk?<y } ;
l&T;G9z tWc!!Hf2j (c[|k 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
$=H\#e)]Ug 好啦,现在才真正完美了。
X0
%k`3 现在在picker里面就可以这么添加了:
~BZ A_w"`1 ]2Lwd@ template < typename Right >
!@*Ac$J>$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
T.&^1q WWA {
>gVR5o
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
nP_ s+k }
Y{2\==~ 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。
SJ+.i
u/ ea7v:#O[S 30F&FTW lm@<i4%$F T_I"Tsv 十. bind
!&19%C4 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\_BaV0< 先来分析一下一段例子
t;E-9`N }vcC4 =t/ 6AzH'HF int foo( int x, int y) { return x - y;}
5z#>>|1># bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+B*ygv: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9Y*6AaKE6 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
G~^Pkl3%T 我们来写个简单的。
V&NOp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z!t&zkAK 对于函数对象类的版本:
PsLuyGR.< XlB`Z81j template < typename Func >
UyIjM;X struct functor_trait
%'EOFv]
{
@KNp?2a typedef typename Func::result_type result_type;
K3 "co1]u } ;
!y?g$e` 对于无参数函数的版本:
0y|}}92: ,R*ru* template < typename Ret >
rWSw1(sAA struct functor_trait < Ret ( * )() >
_X;5ORH" {
,/JrQWgD typedef Ret result_type;
{w{|y[[d~ } ;
v,1.n{!; 对于单参数函数的版本:
J;'?(xO3\ }%_x T template < typename Ret, typename V1 >
!]5F2~"v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"S)4Cjk {
:S?'6lOc( typedef Ret result_type;
j'CRm5O } ;
o_os; 对于双参数函数的版本:
`^(6{p ? ugucq},[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y@RPQPmIQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
RH>b, {
9 `J `( typedef Ret result_type;
fm:/}7s } ;
Lj({
T'f( 等等。。。
%E~4 Ur 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`h :&H,N I=Ws
/+ template < typename Func >
U}7$:hO"dX struct func_return
:NS;y-{^^y {
g:e| template < typename T >
56&s' struct result_1
hSr#/d w& {
tSE6m - typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'Ys"yY@ } ;
az0( 54M yBht4"\Al template < typename T1, typename T2 >
|5$9l#e struct result_2
p !U#53 {
tkV:kh< L~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M)Tv(7 } ;
:
bT*cgD{ } ;
rm(<?w%'? `=b*g24z[N :#c? `>uV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$*8c0.{U bo\|mvB~ template < typename Func, typename aPicker >
JB''Ujyi class binder_1
,N<;!6e {
@MAk/mb& Func fn;
Fov/?:f$ aPicker pk;
Y5cUOfYT public :
j\!zz
6bo,x template < typename T >
u|BD%5+J struct result_1
X&
O
o1y {
Mwp#.du( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l
yO_rZT } ;
"p2 $R*ie /Eh\07p template < typename T1, typename T2 >
RZm5[n struct result_2
.Eh~$wm {
c@5fiRPv! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\TC&/'7} } ;
dUOjPq97 zu^?9k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>:Xzv |@Q(~[It template < typename T >
NVeb,Pf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^X[Kr=:Jp {
;wJLH\/ return fn(pk(t));
REQ2pfk0 }
5#$E4k:YV template < typename T1, typename T2 >
:v1'(A1t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1fViW^l_ {
[M@i,d-;A return fn(pk(t1, t2));
<)?H98S }
*z` {$hc } ;
{nm#aA%, hSp[BsF`, '[`.&-; 一目了然不是么?
mrE^D| 最后实现bind
SO]x^+[ s-k~_C>Fw +g7Iu! cA template < typename Func, typename aPicker >
C.%iQx`
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
zRsT6u {
Z9~~vf# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}Jh!B| }
j=PQoEtU'< 1PjSa4 2个以上参数的bind可以同理实现。
i3rvDch
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。
w+2:eFi=/ >~>=[M0 十一. phoenix
&zb_8y, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fnL!@WF ,#gA(B# for_each(v.begin(), v.end(),
PrDvRWM (
u9N?B* &{ do_
at6f(+ [
TnPd pynP cout << _1 << " , "
EOVHTDkKf ]
czdNqk.kh .while_( -- _1),
8^c|9ow cout << var( " \n " )
pOlQOdl )
e9k}n\t3 );
Ga N4In[d /<zBcpVNV 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:
sJt&`k 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
|+cyb<(V J operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
o+/x8:
那么我们就照着这个思路来实现吧:
YOP=gvZq .;/@k%> P[#V{%f*5 template < typename Cond, typename Actor >
g9GE0DbT` class do_while
9p>3k&S {
3::DURkjf Cond cd;
wH{lp/ Actor act;
xJ^Gtq Um public :
<y-KWWE template < typename T >
3AX /A+2 struct result_1
Y]B2-wt- {
p`33`25 typedef int result_type;
\W??`?Idh } ;
7!Ym~M= NrNbNFfo do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.OXvv _?< 1UyI.U] template < typename T >
E"pq ZP = typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+ :iNoDz {
l')?w]| do
LPO3B W {
KosAc'/ M act(t);
<CzH'!FJN }
J@p[v3W while (cd(t));
xh_6@}D2J return 0 ;
MFiX8zwhx+ }
{p
yo } ;
;}=v|Dr&I. )z2Tm4>iql cl^wLC'o 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`:-{8Vo7 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。
^qS[2Dy 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。
?`,Xb.NA$K 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
0rsdDME[ 下面就是产生这个functor的类:
;W'y^jp]" najd~%?Rs a}hpcr({? template < typename Actor >
2Z\6xb|u class do_while_actor
_dmgNbs {
UccnQZ7/I Actor act;
b H?dyS6Bx public :
'fy1'^VPAV do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[ -{L@ |Y0BnyGK template < typename Cond >
>|XQfavE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|L%F`K>Z: } ;
"
F~uTo _F;(#D kQsyvE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
B&O931E7 最后,是那个do_
6f\0YU<C& VkRvmKYl qyP@[8eH class do_while_invoker
<,`=m|z9k {
.NiPaUzc< public :
O-U_Zx0zd template < typename Actor >
=V/$&96Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g(;t,Vy,I {
BN|+2D+S return do_while_actor < Actor > (act);
c03A_2% }
"m3u}!`3 } do_;
% )i?\(/ `Ft.Rwj2:m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8N'`kd~6[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
D""d-oI[ 最后来说说怎么处理break和continue
0>)('Kv 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。
%$~?DDNM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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