一. 什么是Lambda
r.)n>
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!RJ@;S 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,
Foq3==*p `XF[A8@h XR",.3LD Pfs_tu class filler
,R=!ts[qi {
M gP|'H3\ public :
B^9C}QB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Sm[#L`eqW } ;
hqeknTGsIn (}F@0WYT^O SN)Czi#7
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:
GTOA>RB2 N5)H(<} AAfhh5i gK~Z Ch for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
n3?P8m$ 2Bi]t%<{ i-w<5pGnf 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
mvH}G8 y~*B%KnEQy ^5MM<73 Z:^<NdKe 二. 战前分析
_3W .: 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。
EwcFxLa!F 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
_S[@?]=`b NI"Zocp o~Hq&C"^} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(]sm9PO /* --------------------------------------------- */
*0oa2fz% vector < int *> vp( 10 );
*DcIC]ao[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AHr^G' /* --------------------------------------------- */
hgYFR6VH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`6-flc0r /* --------------------------------------------- */
BO}IN# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
OqsuuE /* --------------------------------------------- */
Q `K^>L1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-hfDf{QN /* --------------------------------------------- */
GR(m+%Vw! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%{'[S0 @Z tYMr OLF6["0Rn #k<l5x` 看了之后,我们可以思考一些问题:
{R(/Usg!= 1._1, _2是什么?
m!zvt
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。
Jv
5l 2._1 = 1是在做什么?
aPe*@py3T 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。
f-^*p 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。
iuqJPW^} >r)UDa+ _s-X5xU 三. 动工
Y,mo}X<> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
OWz{WV. p\I3 fI0i U(+QrC: _\+0e:Ae template < typename T >
?mV2|; class assignment
OWfB8*4@ {
9*JxP%8T~X T value;
fFC9:9< public :
aiX4;'$x! assignment( const T & v) : value(v) {}
f dJg7r* template < typename T2 >
08@4u
L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-A}$5/ } ;
Yrf?|, rv)Eg53Q \{rhHb\|h 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W@GU;Nr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.0>bnw W|;`R{<I% oT:wGBW 1IgTJ" \ class holder
CNj |vYj {
F*z>B >{) public :
8DD1wK\U~ template < typename T >
#6y fIvap assignment < T > operator = ( const T & t) const
{?w*n_T. {
9JMf
T] return assignment < T > (t);
*XDe:A }
i+Ne.h } ;
q}'<[Wg @w%kOX &9Z@P[f 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+yr~UP_
} D}{]5R static holder _1;
bA6^RIf? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
dqU)(T=C a{;+_J3S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!}`[s2ji 而不用手动写一个函数对象。
Ss{5'SF)$c ]9<H[5>$R !#5y%Bf \'w.<)(GI 四. 问题分析
w4^$@GtN 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。
^eV K. 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。
}f{5-iwD} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4*n1Xu7^x 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B'B0 e` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>)[W7h
3<Z@!ft8 五. 问题1:一致性
0aGauG[ 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?|
HWL? doM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0|hOoO]?q& ca,JQrm struct holder
-)"\?+T {
GAR6nJCz //
IAmMO[9H template < typename T >
RT%{M1tkS T & operator ()( const T & r) const
isnpSN"z {
C{-Dv-<A> return (T & )r;
h^."wv }
8BY`~TZO$q } ;
E9.1~
) |e+r~).4B 这样的话assignment也必须相应改动:
T/%k1Hsa4H kDiR2K& template < typename Left, typename Right >
sBxCi~ class assignment
k9y/.Mu {
>FFp"%% Left l;
{j[*:l0Ui Right r;
1 j|XC public :
z`J-J*R>d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A6;[r #C template < typename T2 >
]3U|K .G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
pXNH } ;
aO:A pOAO xy)W_~Mk 同时,holder的operator=也需要改动:
+miL naO~L '7]9q#{su template < typename T >
5 "x1Pln assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>G0ihhVt {
1
!.PH return assignment < holder, T > ( * this , t);
I=E\=UTG,5 }
;$r!eFY; ^sJp!hi4=) 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。
U|+`Eth8( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ccW{88II7w li` return l(rhs) = r;
p2GN93,u@P 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。
q~\[P4m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#KL W&A qm=9!jqC; template < typename Tp >
>LU !Z class constant_t
rG B*a8 {
.KYDYdoS' const Tp t;
^'vWv C public :
:bP <H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
SwH #=hg template < typename T >
H[/^&1P const Tp & operator ()( const T & r) const
>BMtR0 {
~c=*Y=)LG return t;
bOlb }
rN~V^k } ;
~VF?T~Kr_ )d5mZE!3
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*u34~v16, 下面就可以修改holder的operator=了
4Gh%PUV# 51>OwEf<R template < typename T >
,v*\2oG3^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m`,h nDp {
?l
0WuU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Nu; 9 }
cl'qw## 0te[i*G 同时也要修改assignment的operator()
yA<\?Ps I]~UOl template < typename T2 >
i:^
8zW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Eo{js?1G_ 现在代码看起来就很一致了。
Js,.$t `b5pa `\4 六. 问题2:链式操作
a3_pF~Qx 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G7HvA46 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。
$I3}%'`+ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
s.!gsCQme 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
M`G#cEc 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wo ) lkovd \//{\d template < typename T >
Znh<r[p< struct result_1
#|} EPD9$ {
PkdL] !: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\z=!It]f. } ;
,NU`aG- OWHHN< 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:
R?kyJ4S l9$"zEC template < typename T >
[Kanj/ struct ref
oSs~*mf {
!*-|s}e typedef T & reference;
TC._kAm } ;
meyO=> template < typename T >
I6 Q{ Axy struct ref < T &>
Qnv)\M1 {
nA#dXckoc typedef T & reference;
:\G`}_db' } ;
xR5zm%\ "[\TL#/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?xCWg.#l4V #6Fc-ysk: template < typename T >
140_WV?7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,y*|f0&"~ {
D3;#: return l(t) = r(t);
DqBiBH[%h }
mp>Ne6\Tu 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
V0F&a~Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~fF;GtP iXuSFman 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
H}}C>p"!, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7a<:\F}E0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w:[\G%yQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
FO
xZkU\e= 最后的布局是:
l>jNBxB|/A Add
4Y}{?]>pu / \
Z[zRZ2'i5 Divide 5
>iI-Cs7TD / \
#?RT$L>n _1 3
hxuc4C\J 似乎一切都解决了?不。
:pgpE0 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。
&qae+p? 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。
.0'FW!;FV 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:
&^^V*O O/PO?>@-/ template < typename Right >
6^"Spf] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`-82u :" Right & rt) const
J0x)NnWJ {
Meo.
V|1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/~;om\7r }
D1f}g 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
w|8T6W|w 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。
jB%aHUF; 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。
-1tiy.^$F 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
L+2<J,
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Ex$i8fO( 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?
o)
,1R: 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:
jZ> x5 W F>[T)t{m= template < class Action >
AqucP@ class picker : public Action
F>s5<pKAX {
Fhk`qh'i public :
qO}Q4a+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
9._owKj // all the operator overloaded
J'Y;j^ } ;
!juh}q&}| <K zEn+ 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。
,FDRU 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:
qjmlwVw *VgiJ template < typename Right >
='<789wT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Q6rvTV'vv {
R*r;`x return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@pO2A6Ks }
wOs t). I7e.pm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.FpeVjR'' 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。
?I332,,q T43Jgk, template < typename T > struct picker_maker
GEUC<bL+ {
S<UWv@`U" typedef picker < constant_t < T > > result;
0;2"X[e } ;
z6;6 o!ej template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
aV`_@F-8 {
}*s`R;B|, typedef picker < T > result;
6>&h9@ } ;
#l#8-m8g) K:(E"d; 下面总的结构就有了:
$bsD'Io functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
S>V+IKW;( picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
QSSA) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
T?HW=v_a 至此链式操作完美实现。
}YCpd )@ 2$s2u; =C 7 WQ 七. 问题3
LeaJ).Maw 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。
FDCc?>,o 4Be'w`Q { template < typename T1, typename T2 >
`R6dnbH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R]<N";- {
jiqE^j3; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
H?_>wQj& }
sFV&e->AN\ x
?24oO 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:
1U6z2i+y _kXq0~ template < typename T1, typename T2 >
~kFL[Asnaf struct result_2
!\5w<*p8 {
v8f1o$R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_=-B%m } ;
WJj5dqatV R,dbq4xkl 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
9wbj}tN\z 这个差事就留给了holder自己。
TQ5*z,CkS M`)/^S9 a]nK!;>$ template < int Order >
1Y'NG<d_ class holder;
H5>?{(m template <>
a&RH_L jM class holder < 1 >
)9i$ 1"a( {
#g= public :
z}w7X6&e template < typename T >
.bY
R struct result_1
`IV7\}I| {
R9\ )a2 typedef T & result;
)k.}>0K | } ;
5XoM) template < typename T1, typename T2 >
h?'~/@ struct result_2
'e/wjV {
@L$!hTaP typedef T1 & result;
dVe,;?+A } ;
G&
m~W template < typename T >
je85G`{DC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l}SHR|7< {
o3YW(%cYR return (T & )r;
C?j:+ }
@2g
<d template < typename T1, typename T2 >
hjD%=Ri0Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gVNoC-n) {
F.),|t$\ return (T1 & )r1;
s@IgaF { }
}`.d4mm } ;
Xz`0nU vb6kr?-i* template <>
i&YWutG class holder < 2 >
l"-Z#[ {
o$Ju\(Y$<+ public :
6=:s3I^ template < typename T >
`I.pwst8i- struct result_1
@;\0cEn> {
Q_>W!)p Gz typedef T & result;
R,ZG?/#uM9 } ;
MXiQWg$ template < typename T1, typename T2 >
;SIWWuk struct result_2
|j~l%d*<w {
9l(T>B2a typedef T2 & result;
vUCmm<y } ;
;5DDV6 template < typename T >
\PWH(E9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;y_ ]w6|n {
S5V:H Rj{? return (T & )r;
"hi03k }
%=!] 1 template < typename T1, typename T2 >
u'nQC*iJb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$,P:B%] {
J$5Vjh'aM return (T2 & )r2;
=f!clhO }
YjH~8= = } ;
Ol~M
BQs #_{Q&QUk }R11G9N. 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
H@1}_d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/3&MUB*z&y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Re&"Q8I.8 [Q+k2J_h return l(i, j) = r(i, j);
L7hRFf-o 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G[1\5dK*uR ?}uuTNLl) return ( int & )i;
h aApw(.% return ( int & )j;
yzv"sd[8N 最后执行i = j;
f}J(nz>Sh 可见,参数被正确的选择了。
FgL892[ 7i!Vg V !I.}[9N L$BV`JWPw "Kdn`zN{ 八. 中期总结
G;$;$gM 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:
'qvj[lpGr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
z_N";Rn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,yA[XAz~U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
S*$?~4{R {`Gd 5VJe6i9; =J4|"z: 1X&.po BM`6<Z "3q 九. 简化
0Ni{UV?
k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
8xg^="OJ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vFB^h1k~.M 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
"?.#z]'] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
px"H +-*/&|^等
r*]pL< 2. 返回引用。
6y~F'/ww =,各种复合赋值等
Lm=;Y6'`N 3. 返回固定类型。
Xh>($ U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!Av9?Q: 4. 原样返回。
X.#)CB0c1Q operator,
g(WP 5. 返回解引用的类型。
H#DvCw operator*(单目)
- X71JU 6. 返回地址。
"J`&"_CyZ operator&(单目)
XS">`9o! 7. 下表访问返回类型。
kQ}n~Hn operator[]
!7
dct#4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
o]Rlivahm operator<<和operator>>
+)iMJ]> Vh;zV Y 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。
P0jr>j@^- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X
3$ W60Q QCF'/G template < typename Left >
`om+p?j struct value_return
ylKK!vRHT {
-(8I ?{"4i template < typename T >
$KO2+^%y struct result_1
*q*3SP/ {
||_hET typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6JDHwV } ;
IB/3=4n^| g4$(%] template < typename T1, typename T2 >
cKe %P|8 struct result_2
Aw |;C {
GWnIy6TH l typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xi=ApwNj } ;
lUm(iYv;H } ;
Sw\*$g] *h!fqT%9 (~=.[Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,vJt!}} 6<._^hyq 下面我们来剥离functor中的operator()
lmvp,BzC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4VWk/HK-! 2T~cOH;T return l(t) op r(t)
<+i(CGw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q8v[u_(yD return op l(t)
<Kd(fFe return op l(t1, t2)
-n|bi cP return l(t) op
8Xotly return l(t1, t2) op
cqS :Zq return l(t)[r(t)]
G<;~nAo?f0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4wl1hp>, Cbw *?9d 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:
E-bswUVaEE 单目: return f(l(t), r(t));
/kW Z 8Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m+kP"]v 双目: return f(l(t));
$YL9 vJV return f(l(t1, t2));
Y'iX
下面就是f的实现,以operator/为例
{ez$kz K4c:k;
V struct meta_divide
K,E/.Qe\C {
;b$P*dSG} template < typename T1, typename T2 >
ti\
${C3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
I`kfe`_ {
t]yxLl\ return t1 / t2;
:Ha/^cC/3 }
Rh!UbEPjC } ;
v= 55{ U0~_'&Fe 这个工作可以让宏来做:
-/yqiC-yx l!mbpFt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ys"wG B> template < typename T1, typename T2 > \
ToXWFX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
F "@% 7xy 以后可以直接用
Dyov}y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
e~o!Qm 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
WRh5v8Wz0 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+)Z]<O LW %AZkAx D'"
T'@ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
TlqHj oxwbq=a6yV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
BQ@7^E[ class unary_op : public Rettype
@IT[-d {
#@XBHJD\# Left l;
_Cmmx`ln public :
yk+ 50/L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D -}>28 <Vat@e template < typename T >
wu41Mz7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3<0b_b {
KII{GDR] return FuncType::execute(l(t));
,6)N. }
H|9t5
7#V7D6j1 template < typename T1, typename T2 >
U( YAI%O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LCF}Y{ {
X\}l" ] return FuncType::execute(l(t1, t2));
E
C?}iP }
<I+k B^ Er } ;
"F
F$Q#) X+hHE kJ +C(-f 同样还可以申明一个binary_op
5ut| eD`3 ]33!obM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5cSiV7#Y: class binary_op : public Rettype
LC%ococ {
Z}W{ iD{ Left l;
5NU{y+ Right r;
&Mh.PzO=b public :
' \JE># binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xc^@" c[dSO(= template < typename T >
Y
},E3< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z7K{ ,y {
|'^s3i&w return FuncType::execute(l(t), r(t));
l|CM/(99- }
4TtC~#D: q_M N template < typename T1, typename T2 >
|OeyPD# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GQ2GcX(E( {
1w,_D.1' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%hB-$nE }
>m%_`68 } ;
M2$/x`\-~ -y`Pm8 MxTJgY 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%tjZ5x 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}:m#}s DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Mz@{_*2 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。
7?.uAiM'zT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<)qa{,GX\ 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。。。
7 N}@zPAZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
HqGI. 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)
lhUGo = 下面是修改过的unary_op
,@*5x'auK qe]D4K8`Q3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TTf
j5 class unary_op
w,%"+tY_ {
X3:1KDVsV Left l;
rZK h}E &3vm
@ public :
"x$@^ d59rq<yI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l\_!oa~ Np\NStx2 template < typename T >
#2=l\y-# struct result_1
:ez76oGyc {
+3,7 Apj typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
01(U)F\ } ;
vJE=H9E \VPw3 template < typename T1, typename T2 >
pH~\~ struct result_2
Q Xd`P4a {
1wgL^Qz@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/_{-~0Z=@B } ;
l;-2hZ :3F[!y3b template < typename T1, typename T2 >
tP_.-// typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?e%*q^~Cu {
("`"?G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%_ew{ff| }
{-)^?Zb
@ |s/)lA:9 template < typename T >
<Zva typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"8Dm7)nB {
k$=L&id return OpClass::execute(lt(t));
uQG|r)
}
NSVE3 x(?Rm, } ;
65Z}Hf 8P]nO+ UDHOcb 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
VjM/'V5 好啦,现在才真正完美了。
k7uX!} 现在在picker里面就可以这么添加了:
p,=IL_ #x 6/"Y2 template < typename Right >
oVK?lQ~y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E}Cz(5 {
s<*+=aIfu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!S~)U{SSK }
",apO 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。
F=5+JjrX gpq ,rOIK 5$
How! 1<:5b%^c JbEEI(Q>g 十. bind
X$<pt,}% 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
=lv( 先来分析一下一段例子
P%B|HnG^ 1GA.c: ^5Y<evjm int foo( int x, int y) { return x - y;}
)P?0YC bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_)@G,E33f@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[`|t( E' 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Z/Wf 我们来写个简单的。
TFldYKd/l 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`D3q!e 对于函数对象类的版本:
5X8 i=M; N9ipw r'P template < typename Func >
,&Zp^ struct functor_trait
i=5!taxu}E {
,or;8aYc# typedef typename Func::result_type result_type;
_G`Q2hf"5 } ;
Vuy%7H 对于无参数函数的版本:
+% <kcc3 &R/-~w5 template < typename Ret >
_e8Gt6> struct functor_trait < Ret ( * )() >
`C7pM {
7E*0;sA# typedef Ret result_type;
f7zB_hVDmE } ;
Vh01y f 对于单参数函数的版本:
Z$i?p;HnW ,nog6\ template < typename Ret, typename V1 >
)a!f")@uz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&'neOf/~ {
/g0' +DP typedef Ret result_type;
N)jNvzm } ;
J*ofa> 对于双参数函数的版本:
O*2{V]Y
@ '?90e4x3/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.: wg@Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
BGNZE{K4" {
e Vj 8u typedef Ret result_type;
^^V+0 l } ;
&~<i"
W 等等。。。
dr8Q>(ZY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
aR)UHxvX mE+=H]`.p template < typename Func >
e\#aQ1?" struct func_return
$v8T%'p+ {
.|:(VG$MfI template < typename T >
b;`MHEzw&q struct result_1
ko{&~ {
zzC{I@b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%YuFw|wO } ;
17:7w Vs>e"czfm/ template < typename T1, typename T2 >
Qm[ ) [M struct result_2
@Rd`/S@ {
o`~,+6]D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I_c?Ky8J_| } ;
#pD=TMefC } ;
%Zeb#//Jz 3ug>,1:6- :p1_ij]ND 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?U:c\TA,m 80U(q/H%9 template < typename Func, typename aPicker >
(^ J2( class binder_1
47&p*= {
43`Atw`\ Func fn;
M VE:JNm aPicker pk;
t,5AoK/NL9 public :
BgsU:eKe (>\4%(pnD template < typename T >
w\JTMS$ struct result_1
9WL$3z'* {
{o%OG/!1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
EP{ji"/7[ } ;
[Z[ p@Ux C7l4X8\w template < typename T1, typename T2 >
Q-e(>=Gv_ struct result_2
,_'Z Jlx {
OV^?cA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s8*Q@0 } ;
1mv8[^pF S2V+%Z
_J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@i>4k }vX1@n7T6 template < typename T >
.V{y9e+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.|LY /q\A {
VpxsgCS return fn(pk(t));
g0s*4E }
kznm$2 b template < typename T1, typename T2 >
)%I62<N,z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kybDw{(}gc {
7!g4 `@!5M return fn(pk(t1, t2));
h(FFG%H( }
J'yiVneMw } ;
'DB'lP dJ7 !je1N* Hy2~D:34 一目了然不是么?
BK foeN)% 最后实现bind
!F)BTB7{< K1*V \WRW5 j>O!|V template < typename Func, typename aPicker >
oazy%n(KZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q}p
(p( N {
Y-P?t+l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g-2(W }
l\&Tw[O *qw//W 2个以上参数的bind可以同理实现。
ByW,YKMy 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
u[LsH hODq&9! 十一. phoenix
Ft 2u&Rtx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*|.-y-> 'z x1kq1 for_each(v.begin(), v.end(),
hWiBLip,z (
iR{*XE
do_
6$\'dkufQ [
VuA)Ye cout << _1 << " , "
pa6-3c ]
+r 8/\'u- .while_( -- _1),
, n47.S cout << var( " \n " )
j%Z%_{6Ds* )
pytF
K)U );
h$a%PaVf oGqbk x 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
G>j4b}e 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
-i"?2gK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HpR(DG)
? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1zJ)x? 76RFu@k nQ^ c{Bm: template < typename Cond, typename Actor >
(b;*8 class do_while
6%fF6 {
&265
B_'D Cond cd;
I@o42% w2 Actor act;
iCh,7I,m public :
Ce!xa\ template < typename T >
q;=! =aRg struct result_1
cP`[/5R {
Gq9pJ typedef int result_type;
NaYr$` } ;
*_!}g
] -)$5[jM] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
S[I-Z_S ctu`FQ template < typename T >
0XUWK@)P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|Y]4PT#EE {
O}mz@-Z do
8)51p+a {
<5:`tC2 act(t);
@;ob 4sU }
]U)Yg while (cd(t));
$I:&5 o i return 0 ;
Ee 15Y$1 }
Z@QJ5F1y } ;
CH+mzy x{#W84 XX[CTh?O% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#/LU@+ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
#jd&f,Tt 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
8(|lP58~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`T(T]^C98 下面就是产生这个functor的类:
: XaBCF* VFLW@ \ICc?8oL template < typename Actor >
y;xY74Nq class do_while_actor
8\B]! {
Gx/kel[Y} Actor act;
mq6TwM public :
y)GH=@b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
y,cz;2 s?~lMm' ! template < typename Cond >
]x:>!y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
W~qVZ(G*U } ;
Ic')L*i7O 9L9qLF5 t g8L{xwx< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1%`Nu ]D 最后,是那个do_
G%5ZG$as lXOT>$qR< qEajT"? class do_while_invoker
~x6<A\ {
"#G`F public :
-cP7`.a template < typename Actor >
crl"Ec do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$i]G'fj {
;\(X;kQi return do_while_actor < Actor > (act);
Td,s"p>Vq }
iWp
6^g } do_;
28x:]5=jb Y=\:fa 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N977F$Bo 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"xV0$% 最后来说说怎么处理break和continue
Y4Y~ep 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。
Nn='9s9F?} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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