一. 什么是Lambda
mJ(ElDG 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g'w"U9tjO 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,
B#`'h~(7 - q(a~Ge :.=j)ljTx C[jX;//Jiu class filler
h{zb)'R {
_cC!rq U1 public :
?7lW@U0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8QL=%Pv } ;
y<m[9FC} IG\Cj7{K^ Ahbh,U 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:
N(yd<Mw Z'uiU e`& g]N'6La j+3rS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
oclU)f., p_]b=3wt~ bWlYQ
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5}w ~#P]NWW%. $%M]2_W( |'P$zMAF 二. 战前分析
\o72VHG66 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。
7TI6EKr 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
v.4G>0 0^ %K=_ #639N9a~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AOKC1iD%Y /* --------------------------------------------- */
D *PEIsV vector < int *> vp( 10 );
1ZRkVHiz0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z^'\()3t /* --------------------------------------------- */
}a9G,@:k sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
bi",DKU{l /* --------------------------------------------- */
4$ihnb`DQN int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(dQ=i /* --------------------------------------------- */
h7T),UL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
u,d5/`E /* --------------------------------------------- */
;b1B*B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U~"Y8g#qgy f.66N9BHL, nP*% N|0 gVR]z9 看了之后,我们可以思考一些问题:
H=f|X<8 1._1, _2是什么?
tk=S4/VWv 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。
b8YdONdy 2._1 = 1是在做什么?
gJrWewEe 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。
-MTYtw( 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。
m_Q&zp[" V?wV*]c kmt1vV.9 三. 动工
BbCO K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
MpZ\j ez*QP|F*9 a@qc? ^i!6z2/ template < typename T >
rvd%z7Z1o class assignment
-]D/8,|s {
|rZMcl/ T value;
$8HiX6r public :
w(
XZSE assignment( const T & v) : value(v) {}
^w.]1x template < typename T2 >
i 61k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?8GS*I } ;
kC
6*An_f l$EN7^%w cY_ke 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"2sk1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GbL1<P$V O x-eB bDtb6hL M~|7gK.m1 class holder
*tEqu%N1' {
:Ez,GA k public :
DmLx"%H3 template < typename T >
6:Z8d%Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
xSK#ovH2 {
15<? [`:6 return assignment < T > (t);
y*vSt^ }
!@8i(!xb } ;
';/J-l/SE ozRTY9S
_; bD:0k.` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
{o)pwM"@( !+^'Ej)z static holder _1;
8SKrpwy Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
31G0B_T BrwC9: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`;;l {8 而不用手动写一个函数对象。
~:bdS 4w }A24;'} &.*UVc2+Y tULGfvp 四. 问题分析
~!r;?38V` 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4Qfsxg 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
#[lhem] IC 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
x2#JD|0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M[YFyM( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qEST[S V &9#m]Mz 五. 问题1:一致性
:Tg+)c Z 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
L#UR>Z#9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
4F~^RR" rXX>I;`& struct holder
k*hl"oL"X {
<GNLDpj //
XTJD> template < typename T >
-o6rY9\_! T & operator ()( const T & r) const
xZ9:9/Vg {
*n? 1C"l return (T & )r;
3N+lWuE}K }
d7X&3L%Oq } ;
sV &&X,1/ 这样的话assignment也必须相应改动:
S 13cQ?4 Y$r78h=4 template < typename Left, typename Right >
|:=o\eu& class assignment
@dDeOnF {
KT(Z
#$ Left l;
JF.Lo; Right r;
@0?!bua_| public :
FLqN3D=yQ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}Q/onBt template < typename T2 >
o|(5Sr&H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=^nb+}Nz( } ;
d,"LZ>hNY* @LKQ-<dZG 同时,holder的operator=也需要改动:
zN4OrG0 QOF@DvQ
template < typename T >
DZ8|20b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|@Tga_0p {
#&&T1;z"# return assignment < holder, T > ( * this , t);
u*l|MIi6J }
x%G3L\5 TC\+>LXiZ 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。
W7i|uTM 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Tu#< {'1$ |^pev2g return l(rhs) = r;
g{65 QP 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。
7;"0:eX 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-Aj)<KNx[ l90mM'[ template < typename Tp >
/d8o*m'bu! class constant_t
x *Lt]]A {
^OR0Vp>L const Tp t;
P#,u9EIJ public :
"F<CGSo constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
n|SV)92o1 template < typename T >
\hB BG8=& const Tp & operator ()( const T & r) const
l4Xz r:] {
_u`YjzK return t;
CLb6XnkcA\ }
'y8{,R4C } ;
EdJL&* `@]s[1?f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
b'H'QY
下面就可以修改holder的operator=了
^.SYAwL o`?rj!\ template < typename T >
tT$OnZu& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^URCnJ67Se {
GF'wDi} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(!os&/", }
(B7G'h.? Qw5nfg3T 同时也要修改assignment的operator()
{|+Y;V`
5\- uo template < typename T2 >
Y Y:BwW: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;SR ESW 现在代码看起来就很一致了。
h6
\P&Z 29R-Up!SVN 六. 问题2:链式操作
!QUY ( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L"L3n,%F 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
T5BZD
+Ta 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
)&DAbB!O 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
bQAznd0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+Q*`kg' g;IlS*Ld template < typename T >
Y4T") struct result_1
[\uR3$j# {
2EY"[xK| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?Cq7_rq } ;
DA=U=F 7\u+%i;YZ 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:
q>q:ZV ]-PzN'5\' template < typename T >
+)Te)^&v% struct ref
\/-c) {
E$d3+`` typedef T & reference;
aM^iDJ$> } ;
] m]`J|%i template < typename T >
X@nBj;
struct ref < T &>
_MBa&XEM {
sE9FT#iE typedef T & reference;
^S#; } ;
Ur j*V0^ @WJ;T= L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x"W~m.y$h -F[8ZiZ template < typename T >
h@)U,& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wZrFu(_ {
U%{GLO return l(t) = r(t);
#kg`rrFr }
1CtUf7 `/Q 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。
e r"
w{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
B`tq*T% Q&m85'r5X 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
6*8Wtq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gW,[X( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
5'lVh/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8(3(kZx S 最后的布局是:
*7Dba5B Add
4Z)4WGp! / \
_sjS'*] Divide 5
];r!
M0 / \
PSrx! _1 3
>T$0*7wF 似乎一切都解决了?不。
# @\3{;{R 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
*miG< 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
D)* OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
[%IOB/{N {1GJ,['qL template < typename Right >
~f QrH%@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C|{Sj`,XG Right & rt) const
l,ny=Q$[1' {
p l)":}/) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HKN|pO3v }
6iFlz9XiI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5C w(
4. 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。
ktu?-?#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。
>OG189O 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。
(qcFGM22U 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。
0AZ9I!&i 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?
KbJ6U75|f 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:
/%$Zm^8c ZvY"yl?e template < class Action >
ci,(]T+! class picker : public Action
qLR;:$]Q&8 {
1N5
E public :
q|5WHB picker( const Action & act) : Action(act) {}
.EYL // all the operator overloaded
7:`XE&Z } ;
AvL /gt:
D2e-b 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。
j
}~?&yB 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:
KdNo'*;U]_ 3j#VKj+Uc template < typename Right >
^}j~:EZb picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P0N/bp2Uy {
4p&SlJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H~qY7t }
1n
ZE9;o LD5E Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ks7kaX 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。
7w"YCRKh p4zV<qZ>e template < typename T > struct picker_maker
\=g%W^i {
*r3u=oWb typedef picker < constant_t < T > > result;
@l2AL9z$m> } ;
_nnl+S>K template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_bq2h%G=8 {
mCpoaGV_ typedef picker < T > result;
t#g6rh& } ;
}oTac ;c>Rjg&[ 下面总的结构就有了:
-1u N
Z{0 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。
t\+vTvT)RE 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。
Ol@
YSk d picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
QPa&kl 至此链式操作完美实现。
]pA}h.R#- Vi>kK|\b T+/Gz' 七. 问题3
2?7a\s 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。
PFIL)D
|G [! :.9 template < typename T1, typename T2 >
9X{aU)"omQ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!$5U\"M {
oM-@B'TK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%lPFq- }
MgLz:2
:F M+^+u 1QQ0 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:
yHoj:f$$x VL<)d- template < typename T1, typename T2 >
[OsW struct result_2
j:,*Liz {
nmN6RGx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}g _#.>D+ } ;
Tr}c]IP* uoKC+8GA 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?
G\IH
b
| 这个差事就留给了holder自己。
413r3/ ?z60b=f8 aX1|&erI template < int Order >
X;p,Wq#D' class holder;
)f'cy@b template <>
hD l+ class holder < 1 >
(85F1"Jp {
? P`]^# public :
GYv2^IB: template < typename T >
@v2kAOw[ struct result_1
Yb x4 Up@ {
./ib{ @A. typedef T & result;
Q_1EAxt } ;
M>_S%V4a template < typename T1, typename T2 >
q^dI!93n| struct result_2
4(YKwY2_L {
W?R$+~G typedef T1 & result;
R{6.O+j` } ;
oc-7gz) template < typename T >
<<&:BK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m.EWYO0XQ {
"v~w#\pz7 return (T & )r;
JVTG3:zD }
P/Sv^d5=e template < typename T1, typename T2 >
Mk[_yqoCO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*+qXXCA {
{q8V return (T1 & )r1;
T?7ZF+yo6 }
NRq
jn; ,+ } ;
94|BSxc =UNzjmP503 template <>
yNY1g?E class holder < 2 >
rMf& HX {
l!q i:H<=1 public :
GXRK+RHuBi template < typename T >
r"U$udwjg struct result_1
"PJ@Q9n__ {
|yN7#O-D typedef T & result;
se$GE:hC1Q } ;
HHoh//(\ template < typename T1, typename T2 >
M*+_E8Lh struct result_2
^i#q{@g {
't^OIil typedef T2 & result;
{b+!0[ } ;
LfrS:g template < typename T >
0$/wH#f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W)w@ju$Ko {
kV6T#RVob return (T & )r;
[Fr.ik }
L&'2 template < typename T1, typename T2 >
/[t]m,p$yq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0sk*A0HX- {
0 Co_," return (T2 & )r2;
n>Q/XQXB }
hq$:62NYg } ;
8TC%]SvYim xQ7>u-^ :%)l*[ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
O\B_=KWDO 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Bk>Ch#`Bw 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i@Q)`>4 mTYEK4} return l(i, j) = r(i, j);
*w59BO&M4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~%k<N/B zpiqJEf|'" return ( int & )i;
?7/n s>} return ( int & )j;
lySeq^y?Q 最后执行i = j;
2|kx:^D p 可见,参数被正确的选择了。
_)zSjFX9 k P>G4$e_v J/M1#sE rM<c;iQ Bj;Fy9[yb 八. 中期总结
* pyi; 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:
[9~Bau 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#ZRQVC; b; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ke2'?,f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{Z3B#,V(g j#9p0[ j$n[;\]n k2"Z:\?z 7y&Fb e$4 5 OL 九. 简化
|Xlc2?e 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
`BmAu[(e& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
> mgbs> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
{Fta4D_1N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M4XnuFGB[w +-*/&|^等
n1a;vE{! 2. 返回引用。
^g$k4 =,各种复合赋值等
s3W35S0Q 3 3. 返回固定类型。
<:W]u T 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j,8*Z~\5 4. 原样返回。
E#URTt:&> operator,
MP-A^QT 5. 返回解引用的类型。
`f}}z5 operator*(单目)
sf2_x>U1 6. 返回地址。
{W62%>v operator&(单目)
G0^WQQ4 7. 下表访问返回类型。
3x#=@i operator[]
p)(mF"\8= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
P>z k operator<<和operator>>
|qE"60&"} vtc} )s\ 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。
+M/04 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DQDt*Uj, 2[}^ zTtA template < typename Left >
R0(Nw7!d/[ struct value_return
#r `hK) {
z1aApS template < typename T >
L"rLalUw struct result_1
yK+76\} I {
kzZtKN9Az typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iNZ'qMH22 } ;
i DO`N! 6]Q
~c"+5 template < typename T1, typename T2 >
ps[TiW{q; struct result_2
8)&H=#E {
)#l &F$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m0t5oO } ;
_-H uO/ } ;
*,-)4)7d MeW8aLr g><u(3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>V;JI;[ W78Z<Vm 下面我们来剥离functor中的operator()
^QTl (L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"ZEJL.Wy <1.].A@b* return l(t) op r(t)
WM}:%T- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0PE $n return op l(t)
F'lG=c3N return op l(t1, t2)
}r3,
fH return l(t) op
-q[T0^eS return l(t1, t2) op
81V,yq] return l(t)[r(t)]
"?Wwcd\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
N6=cqUM wt B 9KY$^J 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:
#M&rmKv)g 单目: return f(l(t), r(t));
Mii-Q`.: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b[$%Wg 双目: return f(l(t));
M.zS + return f(l(t1, t2));
8Y3c,p/gS> 下面就是f的实现,以operator/为例
[4]lAxrRF 38b%km# struct meta_divide
hi"[R@UG {
1el?f> template < typename T1, typename T2 >
~;_]U[eOL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.%+'Ts#ie {
9G` 2t~% return t1 / t2;
18z{d9'F }
90|p]I% } ;
nS"K
dPM kV!0cLH!hH 这个工作可以让宏来做:
I:U /%cr, 5)'
_3r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F8Z<JcOI template < typename T1, typename T2 > \
~0w7E0DE[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gZuk( 以后可以直接用
iN8?~T}w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
TC?kuQI 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
LG'JQGl5 (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。。。)
'Y(#Yxc F7^8Ej9*a 5u T
9ssC 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
>/;\{IG
Wn h?j;*|o- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g9}u6q class unary_op : public Rettype
/*`BGNkYY {
yT`[9u, Left l;
z{pNQ[t1Z public :
D@uw[;Xb5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#pBAGm3 Msn)jh template < typename T >
Hj
|~*kG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g-E!*K {
pP68jL return FuncType::execute(l(t));
I{<6GIU+ }
33J}AK^FE 'G>Ejh@t template < typename T1, typename T2 >
[6V'UI6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ictc '#y {
96]lI3c return FuncType::execute(l(t1, t2));
o m`r^3, }
cE 8vSQ% } ;
$ ;>, &FHE(7}/# FI.S?gy0 同样还可以申明一个binary_op
m}:";>?# ?4Lb *{R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#jd?ocoY class binary_op : public Rettype
&YO5N4X~o {
=}\]i* Left l;
|~8\{IcZ Right r;
Yk(OVl T public :
j8?$Hk binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b;]'Bo0K nf,>l0,,' template < typename T >
(*&6XTV( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
, Ot3N\%yn {
q\O'r[&V return FuncType::execute(l(t), r(t));
6ecr]=Cv }
V J){@ .Y_RI&B!L template < typename T1, typename T2 >
^wb -s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4@5rR~DQq {
v 8{oXzyy return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
J4j?rLR3p }
KK(x)( } ;
U'" ; (loUO;S= *Ei~2O} 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
F!pUfF,& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
t=XiSj\n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
SnQ$ 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。
VxjHB?) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8C,?Ai<ro 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。。。
ed{z^!w4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.a=M@;p 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)
Ma-^o<{ 下面是修改过的unary_op
C9gF2ii|? BqR;d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`E!t,*(*E class unary_op
{:6VJ0s\ {
WgE~H)_% Left l;
S_?}H EHzU`('?[ public :
g^B6NF akd~Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T]CvfvO5 _
esFx template < typename T >
C,tlp struct result_1
N1LR _vS" {
wfo}TGhC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mXhr: e } ;
ANT^&NjJ7 ReSP)%oW template < typename T1, typename T2 >
HkEp}R struct result_2
c%xxsq2n {
4`Fbl]Q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mT!~;]RrF } ;
%#7M~RB[ Lg Bs<2 template < typename T1, typename T2 >
:&_@U$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b?w4Nx# {
+pf 7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i}HF }
nHZ 4):` Gc@ENE f template < typename T >
YJ3970c/M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q/4PX {
"B+M5B0Z return OpClass::execute(lt(t));
c!kbHZ<Z }
Oh8;YE-% &=02.E@ } ;
s[xdID^3. J3q}DDnEo Qz<v. _ 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
j5$Sm 好啦,现在才真正完美了。
(5Cm+Sy 现在在picker里面就可以这么添加了:
eQC`e#% 3!Be kn] template < typename Right >
ky!'.3yoI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Nk^#Sa? {
y# x]?%m return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:UScbPG }
H 5sj%
v 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:SYg)|s h V=)T^Q O"Xjv`j: (U|W=@8` "J[Cr m 十. bind
yq;gBIiZ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
yYF80mnJz 先来分析一下一段例子
:L\@+}{(c 8c~b7F
\ a&y%|Gs^f int foo( int x, int y) { return x - y;}
ql8CgL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g{a_{P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}|A%2!Q} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
tWc!!Hf2j 我们来写个简单的。
(c[|k 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ii~~xt1 对于函数对象类的版本:
[>6:xGSe9X z?E:s.4F template < typename Func >
W%Ky#!\- struct functor_trait
vT[%*)` {
lDAw0 C3 typedef typename Func::result_type result_type;
Zkxt>%20~ } ;
*+Q,b ^N 对于无参数函数的版本:
!xa,[$w(^ h^[K= J template < typename Ret >
BH%eu 7`t struct functor_trait < Ret ( * )() >
]A!Gr(FHQ {
b]*9![_ typedef Ret result_type;
v( (fRX.` } ;
!&19%C4 对于单参数函数的版本:
\_BaV0< [n66ZY#U] template < typename Ret, typename V1 >
P_i2yhpK struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Yo:>m*31 {
sFB; /*C typedef Ret result_type;
j;<;?IW } ;
i mJ{wF 对于双参数函数的版本:
i}M&1E WFLT[j!1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G?8,&jP~T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#nn2odR {
QbS w<V typedef Ret result_type;
{$Fg+~ } ;
B4&x?-0ZC 等等。。。
Ok
O;V6` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%:((S]vAi %'t~+_ template < typename Func >
Vk>aU3\c struct func_return
qTiX;e\W {
m"@M~~bh template < typename T >
KqaeRs.u struct result_1
^9"|tWf6O {
ae#7*B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Fc42TH
p } ;
lusINILc sa*]q~a template < typename T1, typename T2 >
B||^sRMX struct result_2
}GQ8|fg`U {
O,: en t| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E%jOJA } ;
b^^Cj( } ;
8|V6Rg A% Z]oa+W+ E}\^GNT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
c9iCH~ Q|+m)A4@ template < typename Func, typename aPicker >
>
NK?!!A_ class binder_1
gwR ^Z{ {
uXu'I Func fn;
>y%$]0F1 aPicker pk;
1 dI public :
ma?569Z8~0 fd*=`+P template < typename T >
A3yVT8 struct result_1
D
OPOzh {
XQ,IEj| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d/Fjs0pt } ;
mMu3B2nke= ?nj _gL template < typename T1, typename T2 >
kn`KU.J. struct result_2
u ldea) {
xg\M9&J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z15(8Y@2] } ;
tCtR(mG=A BalOph4M[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
DQH _@-q cd*y{Wt template < typename T >
QRw306 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(= uwx# {
)Qb1$%r. return fn(pk(t));
Pw
hs`YGMF }
^=E4~22q template < typename T1, typename T2 >
RAXqRP,iw typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=EsKFt" {
nLQ
3s3@1> return fn(pk(t1, t2));
f9&D0x? }
VH,k EbJ } ;
tG{e( 2,q^O3F >UWLT;N/W 一目了然不是么?
k[y{&f, 最后实现bind
?VS {,"X 'rp(k\pY sB-c'`,w` template < typename Func, typename aPicker >
|C7GI[P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#e+%;5\ {
/$&~0pk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.;iXe }
i+Ob1B@w vlp]!7v 2个以上参数的bind可以同理实现。
91mXv Q:u 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Qaq{UW }_@cqx:n^ 十一. phoenix
VGWqy4m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
f==o
A<y3Tc?Q for_each(v.begin(), v.end(),
NTs< ;ED (
qSkt
}F%' do_
s2b!Nib [
Xb#x^?| cout << _1 << " , "
<uu1e@P ]
yY[[) .while_( -- _1),
;9=9D{-4+ cout << var( " \n " )
Vy16Co )
C&zgt
:q6} );
7{v0K"E{ k[A=:H1" 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:
%q2dpzNW
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
FspI[gUN, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
V<:kS 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<*2.B~ gigDrf}
|cWW5\/ template < typename Cond, typename Actor >
P,_GTs3/G class do_while
1nBE8
N {
rS>njG;R Cond cd;
AN$}%t" Actor act;
#9#N+ public :
*ZKfyn$+~ template < typename T >
k-b_
<Tbo| struct result_1
_GI [SzD {
h"#^0$f typedef int result_type;
`(W
V pP? } ;
$-5iwZ 8
x|NR? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d3 fE[/oU 3M+hjc. template < typename T >
vb5tyY0c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rQj.W6w= {
Ju)2J?Xs5 do
31Zl"-<#- {
Ocx=)WKdW act(t);
JAmv 7GL'6 }
A~h.,<+" while (cd(t));
5W 5\*L return 0 ;
SZ1+h TY7d }
~Jmn?9 3 } ;
*2=:(OK w/h?, L| c 6E@+xU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!<((@*zU 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。
G80d!*7 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。
@~QW~{y 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。
'S@h._q 下面就是产生这个functor的类:
eu^z&R!um S-.!BQ@RMZ -UUPhGC template < typename Actor >
0qw,R4YK class do_while_actor
k2k/v[60 {
p&:RSO Actor act;
,F6i5128{ public :
{j ${i do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vxk1RL*Xu 5s;HF |2x template < typename Cond >
]*ZL>fuD| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\AoM'+ } ;
sW3-JA] nd'zO#"m? q`"gT;3S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|a3)U%rUEQ 最后,是那个do_
Y.[^3 &AZr(>
/DQoM@X class do_while_invoker
)/Ee#)z* {
6@ToPbj4 public :
T AwA)Zg template < typename Actor >
o*'J8El\y^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
! Hdg
$, {
J+Q
;'J return do_while_actor < Actor > (act);
Y>R|Uf.o z }
zw7=:<z= } do_;
daGGgSbh ~bdADVH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UfOF's_'< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4WzB=C(f 最后来说说怎么处理break和continue
,*@m<{DX) 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。
`:}GE@] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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