一. 什么是Lambda
Ua\g*Cxh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\dCoY0Z ; 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,
EUmQn8 .Ff;St }8GCOY j"HB[N class filler
ry3;60E\) {
,\4@Ao public :
\TkBV?W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
pNr3u } ;
I5>HB;Q W}+Q!T= O[3J Px 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:
&6FRw0GX =:v\}/ C78YHjy jwyJ=W- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rPkV=9ull, bV|:MW<Wv <_8\}! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
37x2fnC YN9ug3O+ FVT_%"%C9 ]pl g@ 二. 战前分析
T/MbEqAf 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。
KQaw*T[Q3w 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
fyYT #r c^}gJ cG6Q$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h"Yi' /* --------------------------------------------- */
DY^q_+[V vector < int *> vp( 10 );
? QwDV` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Fl]$ql
/* --------------------------------------------- */
8fTuae$^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Yq4_ss'nB /* --------------------------------------------- */
kM*f9x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,'m<um /* --------------------------------------------- */
}:5r#Cd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&`Q0&8d5 /* --------------------------------------------- */
}7+G'=XI/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0vQ@n7 nYY@+%`]z &9, 6<bToP {$bAs9L 看了之后,我们可以思考一些问题:
(ScL C 1._1, _2是什么?
Xgn^)+V: 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。
5@P2Z]Q 2._1 = 1是在做什么?
\;I%>yOIu 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。
$dFEC}1t
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?%i|].<-' Cd#[b)d ?^ FGG Fi( 三. 动工
PbJn8o 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bqFGDmu6' 66fvS}x s[nXr BC%t[H} >R template < typename T >
_OZrH(8 class assignment
' ]l, {
~A}"s-Kq5 T value;
.d^8w97 public :
&sh
%]o8 assignment( const T & v) : value(v) {}
0SwWLq template < typename T2 >
FcdbL,}=< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
yDWzsA/X } ;
zK(9k0+s R#1h.8 ~ULuX"n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z<;<!+, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
mNc( :@KWp{ D7 `XB(d@% VzA~w`$d class holder
;<Oe\X {
{kD|8["Ie' public :
R}8!~Ma`| template < typename T >
`LVItP(GUM assignment < T > operator = ( const T & t) const
&Zs h-|N {
{vx{Hwyv return assignment < T > (t);
CSRcTxH }
z,87;4- } ;
}N#jA yp! s7tNAj bgD 15x~[?! 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:
[~`;
.7~ A 7'dD$9 static holder _1;
J)oa:Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
cT`x,2 (zwxrOS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O`g44LW2n 而不用手动写一个函数对象。
i{I'+%~R *Tl"~)'t~ -d[9mS 6{8qATLR 四. 问题分析
K%[Rv#>;q| 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。
vE;`y46&r 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|tbwU)J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z
`T<g!Y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
dz5a! e
[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"S(m1L? &"BmCDOq 五. 问题1:一致性
?=dyU( 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?|
&Y\Vh} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
k`62&"T ;gcQ9L struct holder
ib /B!?/ {
'vgw>\X( //
AA;\7;k{ template < typename T >
eG72=l)Mz T & operator ()( const T & r) const
yeFt0\=H {
$u|p(E:* return (T & )r;
4Smno%jq }
<:-|>R". } ;
@2v L'6 sOa`T k 这样的话assignment也必须相应改动:
#[vmS $2A%y14 template < typename Left, typename Right >
HTao)`. class assignment
@
eqVug {
Us+|L |/ Left l;
rV<yM$IA Right r;
2P`hdg
public :
36`aG Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^2mmgN template < typename T2 >
/0s1q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x/{ } ;
BT: = 8c`g{
*z 同时,holder的operator=也需要改动:
H^_[nL %a&Yt template < typename T >
.e!dEF)D assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3+u11'0=t {
%L.,:m tq) return assignment < holder, T > ( * this , t);
,'v ]U@WK }
(Gf1#,/3~ cF_ Y}C 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。
PaP47>( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\|BtgT *$b 'b]GcAL return l(rhs) = r;
'*MNRduE6 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
]hpocr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tu#VZAPW@ ),v[.9!}: template < typename Tp >
/Z';#G,z class constant_t
dy-m9fc6% {
j#$ R. const Tp t;
5&D)W>{d public :
q+.DZ
@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%*>=L$A template < typename T >
!e*Q2H+ const Tp & operator ()( const T & r) const
Pni
{
v~[=|_{ return t;
U2\g
Kg[-Q }
;Xk-hhR } ;
Z)<ljW
_Isju
S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;f#%0W{": 下面就可以修改holder的operator=了
@Iia>G@Rz
ZE.nB- H template < typename T >
}OZ%U2PU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
U+CZv1 {
6QkdH7Qf= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
v:
cO+dQ }
A6v02WG_1T (zIP@ H 同时也要修改assignment的operator()
UX}ZE.cV vz#VW template < typename T2 >
`of 5h*k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*kY\,r&!P 现在代码看起来就很一致了。
AP'UcA ~McmlJzJG 六. 问题2:链式操作
7dyGC:YuTL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
58\Rl 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
bq/m?; 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
PVH^yWi
n 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
S;sggeP7, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B!0o6)u' yoGe^gar template < typename T >
~UA-GWb struct result_1
X1?7}VO {
=kH7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3 GmU$w } ;
[g`9C!P-G X<dQq`kZ 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:
`CA-s JV(qTb W template < typename T >
De%WT:v struct ref
NNLZ38BV7 {
_U( b typedef T & reference;
3TVp
oB` } ;
B38_1X7 template < typename T >
}R4%%)j(Vj struct ref < T &>
p \A ^kX^5 {
^2%_AP0= typedef T & reference;
:IlRn`9X` } ;
B{$4s8XU j&,,~AZm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A;7p 0O<g)%Vz> template < typename T >
xpCzx=n3.m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+EjH9;gx {
Q ]]}8l2 return l(t) = r(t);
<@6K( }
3>YG 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
S
L<P`H| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Vp{! Ft8> A:PQIcR;V 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Wd#r-&!6j _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QH@?.Kb_qU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
G8dC5+h +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,e$]jC<sv2 最后的布局是:
I4{uw ge Add
yqR2^wZ%r / \
c]LE9<G Divide 5
<wWZ]P2] / \
R#gt~]x6k _1 3
nt.A X 似乎一切都解决了?不。
cK4Q! l6O 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。
Xu\FcQ{ 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。
vVB8zS~l
, 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:
{:BAh5e| Y'7f"W template < typename Right >
lVF}G[B assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"#1KO1@G Right & rt) const
V'?bZcRr~ {
f'&30lF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]S;^QZ }
dS]TTU1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,l/~epx4v) 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。
QY2/mtI 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。
"#,]`ME; 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。
YHBH9E/B 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。
j_H"m R 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?
1AMxZ (e 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:
9RA~#S|(T ~,[-pZ< template < class Action >
:U;n?Zu
S class picker : public Action
Xi"+{6
{
S. my" j public :
|R[@u=7s picker( const Action & act) : Action(act) {}
K;kaWV // all the operator overloaded
Bh3N6j+$d } ;
?^I\e{),c #-vuY#gs Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
XgRrJ. 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Wmri% V&nTf 100 template < typename Right >
.m%/JquMFM picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E57:ap)/ {
d&[Ct0!++u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~*"]XE?M }
S:!gj2q9| c#o(y6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%c+`8 wj 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
12l-NWXf NqyKR&; template < typename T > struct picker_maker
[R
V_{F:' {
,36AR|IO) typedef picker < constant_t < T > > result;
Mn$w_Z? } ;
K+2k}Hx6J template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1,UeVw/ {
v
C,53g typedef picker < T > result;
V9aGo# } ;
iA*^`NMaT ^na8d's: 下面总的结构就有了:
pc9m,?n 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。
m#
y` 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。
2?vjj:P+h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
BG ]w2= 至此链式操作完美实现。
2"0q9 Jg \l)Jb*t EFpV 七. 问题3
2cv!85 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。
g-G;8x'n \3nu &8d template < typename T1, typename T2 >
":=\ci]e% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RNa59b {
hF m_`J&" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
GD*rTtDWn }
poLzgd G@$Y6To[ 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:
4wLN#dpeEy iYbp^iVg template < typename T1, typename T2 >
GM]" $ struct result_2
[/Q .MmnL {
^(}D typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
bcx,Kb } ;
:mP%qG9U }~B @Z\`O 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?
h?t#ABsVK 这个差事就留给了holder自己。
~nQ= iB ]0[Gc
\h} 7kiZFHV template < int Order >
Ih Yso7g class holder;
F+
,eJ/] template <>
~yX8p7qr class holder < 1 >
1P8XVI' {
^a>3U l{ public :
eXs^YPi template < typename T >
_:N+mEF struct result_1
ub/Z'! {
pr~%%fCh typedef T & result;
)I~U&sT\/ } ;
o )\\(^ld template < typename T1, typename T2 >
h=?V)WSM struct result_2
PhUG}94 {
uGXN ciEp` typedef T1 & result;
'gBGZ?^N!U } ;
s&Bk@a8 template < typename T >
^nO0/nqz] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@=i-*U {
N@qP}/}8 return (T & )r;
<@F.qMl }
:Xe,=M(l~ template < typename T1, typename T2 >
\,n|V3#G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T[?wbYfW {
Uz4!O return (T1 & )r1;
;`")3~M3* }
u& 4i=K'x8 } ;
vJ
+sdG c+BD37S template <>
L3N?^^] class holder < 2 >
u"$=:GK {
7LFJi@*8 public :
F.rNh`44 template < typename T >
Xu.Wdl/{Ra struct result_1
7lLh4__;`6 {
A{Kc"s4fO typedef T & result;
:.VI*X:aQh } ;
V
yOuw9 template < typename T1, typename T2 >
z`}<mY
E struct result_2
%>];F~z {
Ee~<PDzB typedef T2 & result;
biLNR"/E } ;
+6zW(Ql/
template < typename T >
k?bIu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y
4
wV]1 {
"V=IG{. return (T & )r;
I ~U1vtgp }
kVmRv.zZ template < typename T1, typename T2 >
9V'ok.B.x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&gxWdG}qx] {
B|f
=hlY return (T2 & )r2;
mBwM=LAZ }
B5A/Iv)2 } ;
S3?Bl' U}yq*$N e7_.Xr~[ 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> >。
u# TNW. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'9ki~jtf= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*+i1m`6Q \ 4`:~c return l(i, j) = r(i, j);
5wE+p<-KX 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
JI3x^[(Z ro n-v"! return ( int & )i;
DXa!"ZU return ( int & )j;
i-jrF6& 最后执行i = j;
,<CFjtelO 可见,参数被正确的选择了。
6*aU^#Hz6 =,Zkg(M 2FVO@D "y9]>9:$- X7~^D[X 八. 中期总结
hEh` cBO 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
%&5PZmnW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/g]NC? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IDY2X+C#U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!,cLc}a QomihQnc : MEB] } /ucS*m:<x #FhgKwx mx!EuF$I 九. 简化
Ql1J?9W 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。
W]W[oTJ5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A"}Ib' 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:
n~Yr`5+Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rj
] ~g +-*/&|^等
$~,J8?)(z 2. 返回引用。
2CF5qn}T =,各种复合赋值等
U^;|as 3. 返回固定类型。
)z_5I (?& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!{+a2wi 4. 原样返回。
1\X_B`xwD operator,
.
#FJM2Xk 5. 返回解引用的类型。
Y2TXWl,Jk operator*(单目)
hDf!l$e. 6. 返回地址。
*}'3|e4w} operator&(单目)
S]Qf
p, 7. 下表访问返回类型。
UrmnHc>}c operator[]
Z VyJ%"(E 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s/0bXM$^ operator<<和operator>>
Bfu/w v&)G~cz OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
0t?g! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
A7I{Le ;U&~tpd template < typename Left >
B;^1W{%J struct value_return
UlMc8 z {
b:Tv
Ta template < typename T >
LL_@nvu}M struct result_1
>H,5MM! {
HoO1_{q" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ms=N+e$n } ;
$YiG0GK<" )agrx76]3w template < typename T1, typename T2 >
v:gdG|n" struct result_2
(XNd]G {
+[`
)t/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m^o?{
(K } ;
9yK\<6}}QH } ;
7P:/ (P NpH:5hi hiEosI
C 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5p>rQq0 ;--p/h*. 下面我们来剥离functor中的operator()
Hbl&)!I 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0O?\0k;o #('GGzL6c return l(t) op r(t)
tI<6TE'!p# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N *,[(q return op l(t)
m>^vr7 return op l(t1, t2)
G2dPm}s ZG return l(t) op
xQ!
Va return l(t1, t2) op
IqFmJs|C return l(t)[r(t)]
i
2 ='> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p+;;01Z+_ 6~O;t'd 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
f{-,"6Y1 单目: return f(l(t), r(t));
u/apnAW@M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZmvtUma 双目: return f(l(t));
DFQ`<r&! return f(l(t1, t2));
&-L9ws 下面就是f的实现,以operator/为例
ao"Z%#Jb~ pQoZDD@B$ struct meta_divide
RREl($$p {
zbJ}@V template < typename T1, typename T2 >
]Na; b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ch)E:Dvq6 {
: cPV08i return t1 / t2;
fS3% }
XCT3:db } ;
%3yrX>Js m A('MS2 这个工作可以让宏来做:
blUS6"kV} 3uL$+F #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5&_R+g template < typename T1, typename T2 > \
"iJAM`Hi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$S^rKp# 以后可以直接用
LhSXz>AX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c~= {A 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
D7Y?$=0ycb (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。。。)
69 J4p=c, c_ u7O
\ =N2@H5+7 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
qE.3:bQ!` S`& yVzv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Gh}* <X;N class unary_op : public Rettype
hyY^$p+ {
zVis"g` Left l;
P]7s1kgaS public :
iV:\,<8d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AD>/#Ul 9hgIQl template < typename T >
1[-RIN;U8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rIX 40,` {
gX(8V*os^ return FuncType::execute(l(t));
x[R?hS,0t }
X;v{,P=J 4M;S&LA template < typename T1, typename T2 >
Pr,C)uch typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X7SSTcA {
88}0 4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
2<*Yq8 }
mhF@S@ } ;
_)~|Z~ &zPM#Q u1|v3/Q- 同样还可以申明一个binary_op
qc3?Aplj &{8[I3#@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^y~oXS( class binary_op : public Rettype
5a/3nsup5 {
JEfhr Left l;
_+gpdQq\p Right r;
2|`~3B)# public :
KF7d`bRe binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PAiVUGp5[
LNvkC4 template < typename T >
R(2MI}T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T{
lm
z<g {
^.M_1$- return FuncType::execute(l(t), r(t));
3]>YBbXvE }
}'\M}YM zu1gP/ template < typename T1, typename T2 >
!9^GkFR6n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+EZr@ {
we?t/YB= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
QzYaxNGv }
eXdH)|l,\ } ;
r<*Y1;7H' UHDcheeRD +PO& z!F 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
tOPkx( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7VJf~\%1j DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
obw:@i# 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。
U27ja|W^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L~_zR > 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。。。
~5Rh7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'v@1_HHW\ 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)
;e~K<vMm;y 下面是修改过的unary_op
o#IWH;ck. vw` '9~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3iiOxg?j class unary_op
94XRf"^ {
)
|hHbD^V Left l;
Uzk_ae cr{dl\Na public :
p-/}@r3Z+ 2aQ}|
` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U7G|4( Vb2")+*: template < typename T >
*c@]c~hY, struct result_1
&J=x[{R {
S*rc XG6Q^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YGLR%PYv" } ;
b$FXRR\G n6*;
~h5 template < typename T1, typename T2 >
-A Nq!$E struct result_2
BCHI@a {
5gPAX $j H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%$!EjyH9 } ;
<JJi Pq(
)2B template < typename T1, typename T2 >
`RE1q)o}8M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dGc>EZSdj {
5xG/>fn return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!Jo.Un7 }
*Xd_=@L&B O0"&wvR+5 template < typename T >
i)e)FhEY6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SiJX5ydz {
q}5&B=2pM return OpClass::execute(lt(t));
PiIILX{DuH }
0M>%1* lc0Z fC } ;
dnTXx*I: ?rV c}
]cI(||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
]%%cc 好啦,现在才真正完美了。
k<S!| 现在在picker里面就可以这么添加了:
0 .p $q ; d
> template < typename Right >
8%9OB5?F6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%K]nX#.B& {
0b}lwo,|\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+<I1@C }
~LzTqMHM 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
>:P3j<xTv RwwX;I"o% :Zd# }P wwmODw<tT DSHpM/7 十. bind
!PrO~ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
]#
T9v06w 先来分析一下一段例子
WJL,L[XC r^6vo6^ +NEP*mk int foo( int x, int y) { return x - y;}
&On0)G3Rc bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P^LOrLmo8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
j|WaWnl= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
|wj/lX7y 我们来写个简单的。
3/@'tLtN 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
o[ %Q&u 对于函数对象类的版本:
g^En6n) `\P :rn95; template < typename Func >
9Au+mIN struct functor_trait
_>:g&pS/ {
4%j&]PASa1 typedef typename Func::result_type result_type;
vR~*r6hX8 } ;
_?_Svx2 对于无参数函数的版本:
#(*WxVE ^NLKX5Q template < typename Ret >
LDvF)Eg struct functor_trait < Ret ( * )() >
?\F ,}e {
NI s4v(! typedef Ret result_type;
%dT%r=%Y } ;
|I+E`,n"b 对于单参数函数的版本:
.Na>BR\F
<CmsnX template < typename Ret, typename V1 >
W\<#`0tUt struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PewPl0 {
X7c*T / typedef Ret result_type;
Yhw* `"X } ;
8rp-XiW 对于双参数函数的版本:
= xX^ BK d( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\
bT]?.si struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
EJtU(HmW {
Z#MODf0H@ typedef Ret result_type;
'HcDl@E } ;
5!ReW39c; 等等。。。
/?XfVhA:A 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=OZ_\vO C${TC+z template < typename Func >
r&3fSx9 struct func_return
2aje$w- {
i)(QNpv template < typename T >
ycAQPz}=I struct result_1
^:)&KV8D| {
]VYl Eqe typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-% fDfjP } ;
cT0g, ^& }t-r:R$, template < typename T1, typename T2 >
N~ozyIP, struct result_2
iRVLo~ {
%-'U9e KN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6HqK%( } ;
YYvs~?bAy } ;
99:L#0!.W }b^lg&$( ^c7L!F 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]Ojt3)fB ::`j@ ] template < typename Func, typename aPicker >
GQZUC\cB class binder_1
J;kbY9e {
jw[`_ Func fn;
7=AKQ7BB>b aPicker pk;
vZDQ@\HrC public :
,`7GI*Vq Cp* n2 template < typename T >
8Z!ea3kAT struct result_1
H= y-Y_R {
Le'\x`B typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j&mL]'Zy } ;
PYf`a`dH dbXG?K][ template < typename T1, typename T2 >
mHMej@ struct result_2
]1[;A$7 {
XN0Y#l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U+i[r&{gb } ;
rh
l5r"% }Tef;8d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Mvh_>-i #"M Pe4 template < typename T >
*j*
WE\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mww]l[1'EL {
D{l((t3=T return fn(pk(t));
.0|J+D }
yW&iUh=0 template < typename T1, typename T2 >
p{J_d,JH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X m3t
xp# {
HW G~m:km return fn(pk(t1, t2));
>g2B5KY }
8#Z5-",iw } ;
HKkf+)%)x PS22$_} ("oA{:@d 一目了然不是么?
0R]CI 最后实现bind
bsry([N>w A!kyga6F5 Mt Z(\&~ template < typename Func, typename aPicker >
QBy*y $ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D=>^m=?0 {
+;Gl>$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{\&"I|dpe }
f)x}_dw% zOOX>3^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
iFA"m;$ 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。
*La =7y: S8RB0^Q7 十一. phoenix
&3f.78a Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jQ)>XOok 5!zvoX9 for_each(v.begin(), v.end(),
;"
*`
(
j#f&!&G5<& do_
"/?qT;<$) [
0d ->$gb cout << _1 << " , "
sriz
b ]
JY+[ .while_( -- _1),
? ^CGJ1 cout << var( " \n " )
72zuI4& )
A%1=6 );
2&fwr>!$ !y`e,(E 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
C#&6p0U 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
u&x K>7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;NeP&)Td 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,<^HB+{Wo ha=z<Q =>
=x0gsgj template < typename Cond, typename Actor >
,`zRlkX class do_while
g4~qcI=a {
I)6Sbt JV^ Cond cd;
#L0I+ K,K\ Actor act;
I uj=d~|> public :
77d`N template < typename T >
`Qf
:PX3 struct result_1
Ib8i#D V {
R
TUNha^<T typedef int result_type;
\q|PHl } ;
qo-F9u1J f](uc(8Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;
,<J:%s }>~>5jc/Pg template < typename T >
&2=KQ\HO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d %W}w. {
!u}3H|6~ do
J*!:ar {
;-GzGDc~0 act(t);
bTGK@~ }
FraW6T}_ while (cd(t));
d$rUxqB. return 0 ;
o}+Uy }
_-J @$d% } ;
sC_UalOC_ BQ&q<6Tk t}k'Ba3]:Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
N%A`rY}u 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。
y!N)@y4 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。
aijGz< 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。
LIC~Kehi 下面就是产生这个functor的类:
Cw&D} G5#}Ed4 )?&kQ^@v template < typename Actor >
Y;F
R"~^ class do_while_actor
?s)sPM? {
1`]IU_) 1B Actor act;
<-:@} |br public :
7EP|X. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]esLAo Gj19KQ1G template < typename Cond >
s.^9HuM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#2R%H.*t } ;
,/`E|eG1G C!{AnWf NS4'IR=;E! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
r`R~{;oT 最后,是那个do_
2HGD{;6>v{ ),Ho( %T\ $l,Zd6<1q class do_while_invoker
CQzjCRS
d {
Wt9iL public :
cia-OVX template < typename Actor >
qD;v/,? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;xO=Yhc+ {
k5t^s return do_while_actor < Actor > (act);
)s<WG} }
Yuo1'gE+ } do_;
).}k6v[4) BU:Ecchbr 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
n R\n\
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Sci4EGc 最后来说说怎么处理break和continue
Wx?&igh 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。
Cld<D5\|f+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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