一. 什么是Lambda
KKA~#iCk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
(>J4^``x= 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,
_0+0#! J! r|4t aV& ^@P1
JNe I8oo~2Qw class filler
a`Gx=8 {
8eA+d5k\. public :
"G>3QL+O| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>+.
(r] } ;
[{4MR%-- 6nhMP$h U$oduY# 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:
\
w3]5gJZ Z\[N!Zt| C]^H& 80A.<=(=. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[ dtbkQt,c HM>lg`S u66XN^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z*G(5SqUh" r"$.4@gc 6y%0`! Y@'8[]=0 二. 战前分析
Gm*X'[\DD 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。
1[_mEtM:]B 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
w\)| Qf@I)4' u3Gjg{-N7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A^Kbsc /* --------------------------------------------- */
+cb6??H vector < int *> vp( 10 );
.q+0pj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.ROznCe} /* --------------------------------------------- */
v}WR+)uFQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:Hxv6 /* --------------------------------------------- */
}68i[v9Njk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Nn>'^KZNG /* --------------------------------------------- */
=PGs{?+&O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f#ri'&}c
: /* --------------------------------------------- */
0"~i^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u!1{Vt87 M$f7sx O25lLNmO R^{)D3 看了之后,我们可以思考一些问题:
=4d (b ; 1._1, _2是什么?
8Sz})UZ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Spt?>sm 2._1 = 1是在做什么?
s3Cc;# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
JTi!Xu5Jq Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m%?V7-9!k @F(mi1QO X.`~>`8 三. 动工
1;<R#>&,* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x@8a'' KZ~*Nz+H2 G
"P4- f6$b
s+oP template < typename T >
OtFh,}E class assignment
zbJT&@z {
&/,|+U[ T value;
\9-"M;R.d public :
G:g69=x y assignment( const T & v) : value(v) {}
dz Zb template < typename T2 >
`~eUee3b.~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
QeF3qXI } ;
6'xsG?{JY N&@}/wzZ I%urz!CNE* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U*.0XNKp{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}-~l!
J90v!p- YJ$1N!rG #Fyuf,hw4 class holder
LdJYE;k Ju {
! VjFW5'{ public :
S*yjee<@ template < typename T >
BT}&Y6 assignment < T > operator = ( const T & t) const
eYx Kp!f {
$AHQmyg< return assignment < T > (t);
EqI(|bFwy }
k{t`|BnPKB } ;
I}R0q P;4w*((} ~ nB .G 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:
[=~ pe|8: vTn}*d.K= static holder _1;
iYC9eEF
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ToYAW,U[d 47J5oPT2' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yup3^E
w& 而不用手动写一个函数对象。
,0LU~AGe
Yw0[[N<SW Ewg:HX7<( R##~*># 四. 问题分析
43=,yz2Ef 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。
,a#EW+" Z 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。
!>:?rSg* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.1LCXW= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$8BPlqBIZ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
i~r l o^ r7qh>JrO 五. 问题1:一致性
3do)Vg4
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
6uR^%W8] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}NB}"%2 B$Kn1 k struct holder
bV"G~3COy {
p)+k=b //
cph:y template < typename T >
NFv>B> T & operator ()( const T & r) const
n'emNRa {
0V?F'<qy return (T & )r;
&\_iOw8 }
q:g2Zc'Y~W } ;
Po%(~ )S> \QB;Ja_ 这样的话assignment也必须相应改动:
a0Zv p>Ft c%qv9 template < typename Left, typename Right >
o6p98Dpg class assignment
A<ynIs< {
A@Dw<.&_I Left l;
4"Hye&O Right r;
Q`D_|L public :
~zw]5| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9+pmS#>_ template < typename T2 >
A=
w9V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Si~vDQ7" } ;
)RcL/n ]~3U
同时,holder的operator=也需要改动:
N;[>,0&z ccL~#c0P7 template < typename T >
3'X.}>o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
h;0S%ZC {
[
Fz`D/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
4!wR_@W^El }
MuSUKBhM M
%Qt|@O 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。
Sfr&p>{, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S.a% XO'l Nb. return l(rhs) = r;
GQ-Rtn4v 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*`}& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e zOj+vz @K!&qw template < typename Tp >
!Ta>U^7 class constant_t
?C/Te) {
JwXT%op9RP const Tp t;
`[n("7, public :
%$DI^yS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+[tP_%/r'^ template < typename T >
uyY|v$FM const Tp & operator ()( const T & r) const
^7Fh{q4IE {
5+wAzVA return t;
|ely|U. Tf }
Cn[0(s6 } ;
1PatH[T[ {,L+1h 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x@Hc@R<! 下面就可以修改holder的operator=了
)[Yv?>ib 2r ZxSg template < typename T >
5v6Eii: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&ZQJ>#~j^ {
<Z/x,-^*< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r4#o+qE }
p"U,G
-_ yR\btx|e5~ 同时也要修改assignment的operator()
s@7H1)U )sT> i template < typename T2 >
J.|+ID+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@|tL8? 现在代码看起来就很一致了。
jt.3P PV=5UyjW 六. 问题2:链式操作
Gmz6$^D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?pzaG{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5;{H&O9Q 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
@n": w2^B 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
"T- `$'9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
::/j$bL 9U%N@Dq`Z template < typename T >
0MdDXG-7 struct result_1
YGsWu7dG {
d09k5$=gJ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
cx0*X* } ;
GbaEgA'fa Y"wUt & 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:
j ku}QM^ g"> {9YE template < typename T >
# m *J& struct ref
:dqn h {
@Rw!'T typedef T & reference;
#&7}-"Nd } ;
aT$9; template < typename T >
Xqm::1(-( struct ref < T &>
.>IhN 5 {
MHC^8VL typedef T & reference;
wg]j+r@ } ;
yYH 0v7vx+ |x-S&- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Mwr"~?\\ .uk>QMs1 template < typename T >
smDw<slC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1{r)L{] {
I=NZokfS return l(t) = r(t);
}x
wu*Zx }
jav#f{' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1OF&
* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5EebPXBzB 4BKI-;v$ 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
fOMW"myQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
])!o5`ltZ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
r|qp3x +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gE?|_x# 最后的布局是:
McQe1 Add
jE/AA!DC# / \
9amaL~m Divide 5
:65~[$2
/ \
gjAIEI _1 3
8Bjib&im 似乎一切都解决了?不。
A?pbWt~} 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。
W!>.$4Q9 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
a,WICv0E OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
D'Y-6W3 y;o^- O template < typename Right >
UaB @ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sU{NHC)5 Right & rt) const
ikSt"}/hd {
:FTMmW,>' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Rw:*'1 }
G8Y<1%`< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ktpaU,% XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
lH6OcD:kj 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
[6XF=L,! 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
1jF`5k 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
csW43& 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
trp0V4b8 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[S>2ASj AGYc |; template < class Action >
"pRtczxOgR class picker : public Action
~,B5Hc 2 {
K$E3QVa public :
Nqa&_5" picker( const Action & act) : Action(act) {}
q;][5 // all the operator overloaded
:dQ B R } ;
Z
Z:}AQ CyXRi}W. 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。
|* ;B 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:
zp%Cr.)$ TO?R({yx* template < typename Right >
7OJ'){R$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`6]%P(#a {
5MtLT#C3r return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5jgR4a*_v }
#nPQ!NB/ K#=*9S Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EH!
q=&d 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。
< F.hZGss7 3GhRWB-U template < typename T > struct picker_maker
!~rY1T~ {
NP/Gn6fr typedef picker < constant_t < T > > result;
f m)pulz } ;
'g
m0) r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
A"G
1^8wvX {
)]H-BIuGm typedef picker < T > result;
r'HtZo$^R } ;
G#u6Am)T e3nYbWBy] 下面总的结构就有了:
P>NF.BCq functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
g9Xu@N;bL picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
w"cZHm picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
IV\'e} 至此链式操作完美实现。
%~2YE g|vNhq0|i M$>1L 七. 问题3
3 +G$-ru 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
bj>v|#r^ rzm:Yx template < typename T1, typename T2 >
fj;y}t1E] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n O\"HLM {
iiS-9>]/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]);%wy{Ho }
Hn%xDJ' =IQ5<;U3 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#AL=f'2=f DkvF 5c& template < typename T1, typename T2 >
t>`asL struct result_2
R |(q {
5#+^E{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!y@NAa0 } ;
XH}\15X |ZRagn30 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
lFV N07hG
这个差事就留给了holder自己。
6i.-6></ Af'" 6BS ]v]qChZHd template < int Order >
7|$:=4 class holder;
~,oMz<iMV template <>
3c]b)n~Y class holder < 1 >
gT0BkwIV {
[BqHx5Xz( public :
z8SmkL template < typename T >
r0+6evU2 struct result_1
6/r)y+H {
+#lM typedef T & result;
,D]QxbwZ } ;
pgE}NlW template < typename T1, typename T2 >
-ZRO@&tMD struct result_2
N343qU {
Q;43[1&3w typedef T1 & result;
gy 3i+J } ;
rA5=dJ"I template < typename T >
x7jC)M<k0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LWz&YF#T- {
/
zB0J? return (T & )r;
w35J.zn }
{f2S/$q template < typename T1, typename T2 >
w[S pw<Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2(u,SQ {
G IT>L return (T1 & )r1;
Y&d00 }
<UV1!2nv* } ;
*E/`KUG] {=!b/l;@ template <>
QLEKsX7p> class holder < 2 >
ktFhc3);! {
k@f g(}6 public :
OwH81# template < typename T >
p?);eJtV/ struct result_1
beRVD>T {
r&R B9S@*h typedef T & result;
El[)?+;D } ;
+;N2p1ZBf template < typename T1, typename T2 >
%)|9E>fP]N struct result_2
bF"G[pD {
%,6#2X nX% typedef T2 & result;
Sa?ksD2IaB } ;
g*e template < typename T >
7hlO#PYZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Jq&uF*! {
k.vBj~xU return (T & )r;
9F)z4 }
J'SZ template < typename T1, typename T2 >
4'g;TI^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wVicyiY] {
;t<QTGJ return (T2 & )r2;
z(_Ss@ $ }
vY }A } ;
TZ(cu> G-xDN59K @eD):Y 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> >。
tD(7^GuR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+cgSC5nR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
RrX[|GLSJ 2ORNi,_I return l(i, j) = r(i, j);
\ 3wfwu.q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7\$qFF-y EQb7-vhg return ( int & )i;
3DiLk=\~ return ( int & )j;
\W1,F6&j 最后执行i = j;
e vrXo"3 可见,参数被正确的选择了。
[SHXJ4P* %k-3?%&8 TcjEcMw, 2N~Fg^xB }!"A! ~& 八. 中期总结
P&9Gga^I 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:
v 1z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\K@'Z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Cjqklb/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
iop2L51eJ C([phT; 3L833zL e+$p9k~ *.sVr7=j v0-cd 九. 简化
%W%9j#!aN 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
10<x.8fSP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-fwoTGlX 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`x
l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<49K>S9O +-*/&|^等
0fF(Z0R, 2. 返回引用。
Pz>s6 [ob =,各种复合赋值等
!c}O5TI|# 3. 返回固定类型。
'(f&P=[b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<3xyjX'NE 4. 原样返回。
x_|UPF operator,
4}_j`d/8| 5. 返回解引用的类型。
uw[<5 operator*(单目)
*5vV6][ 6. 返回地址。
_LMM,!f operator&(单目)
LR.Hh 7. 下表访问返回类型。
6+.uU[x@ operator[]
N^HUijw< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2^mJ+v< operator<<和operator>>
9o;^[Ql- -yE/f2PgQ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
QrB@cK] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
KM}f:_J*lg qfL~Wp2E; template < typename Left >
Ge-CY struct value_return
tk!t
Y8j {
TD'L'm|2 template < typename T >
aGJC1x struct result_1
lG4H:[5V {
tw^,G( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:`-,Lbg } ;
OTGofd2zf <KE 1f7c template < typename T1, typename T2 >
)~+E[| struct result_2
+=q$ x Ia {
Xf02"PXC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
: >6F+XZ
} ;
MHh~vy'HB5 } ;
Wc,~ { w.H%R-Be OUeyklw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9z}uc@#D=m M)eO6oX| 下面我们来剥离functor中的operator()
B:gjAb}9T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/4a._@1h[y (8Bk;bd return l(t) op r(t)
x^kp^
/f return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lDOCmdt@N return op l(t)
12;8o<~ return op l(t1, t2)
+Vm}E0Ov return l(t) op
O\E /. B return l(t1, t2) op
)Y2{_ bx4" return l(t)[r(t)]
Gnfd;.
(. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4US"hexE< #0ETY\}ZD 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:
S{;sUGcu 单目: return f(l(t), r(t));
P%{^ i] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1QLbf*zeIW 双目: return f(l(t));
|+iws8xK? return f(l(t1, t2));
GliwY_ 下面就是f的实现,以operator/为例
i\KQ!f>A 7NDr1Z#B6V struct meta_divide
3gv|9T {
]z l[H7 template < typename T1, typename T2 >
9cf:pXMi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
n` xR5!de {
&d"G/6 return t1 / t2;
.WPV dwV4U }
=R #Qx, } ;
M[6:p2u {$R' WXVs 这个工作可以让宏来做:
0BIy>wy: ;.TRWn# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
W#KpPDgZE template < typename T1, typename T2 > \
JBJhG<J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_59huC. 以后可以直接用
g=QDu7Ux DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c|M6<} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
UD8op]>L (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
xZ6~Ma2z .Nw=[ W7U2MqQ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
#=6E\&NC W}5xmz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kL$!E9 class unary_op : public Rettype
B?4boF?~ {
xL{a Left l;
>N]7IU[- public :
95YL]3V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%]>KvoA ^
q<v{_ template < typename T >
i(iXD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"f "6]y {
o| #Qu8Lk return FuncType::execute(l(t));
c
)G3k/T5 }
4WJ.^ ( cFeXpj?GV
template < typename T1, typename T2 >
dR"@` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d5oIH {
ig/%zA*Bo return FuncType::execute(l(t1, t2));
.Yf:[`Q6g }
VxVE } ;
#`o2Z qNYN-f~@, 4"(<X 同样还可以申明一个binary_op
S"xKL{5 R:#k%}W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nPye,"A Ol class binary_op : public Rettype
CitDm1DXt/ {
_NMm/]mN / Left l;
oZ!m Right r;
MOn public :
F;+|sMrq binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@ Wd9I;hWv ~},=OF-b template < typename T >
k~jP'aD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h"_MA_]~ {
DP3PYJ%+B return FuncType::execute(l(t), r(t));
=~=*&I4Dp }
8xccp4 3?1`D/ template < typename T1, typename T2 >
;i<|9{; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tE)suU5Y {
prTw'~(B return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
FLGk?.x$\ }
fpFhn } ;
R)mu2^ hRK/T7v 1+}{8D_F 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
8C67{^`:: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9Hf9VC3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v"#mzd.tW 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
X22[tqg;& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c.>oe*+ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)i!o8YB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0l-Ef1 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
{\c(ls{ 下面是修改过的unary_op
i*#-I3 Yy)tmq template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`/EGyN6X class unary_op
w+1|9Y {
]Bjyi[#bg Left l;
a{
?`t| PfC!lI
BU public :
I?ae\X@M %Ti}CwI` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m^GJuPLW Si6al78 template < typename T >
LIZRoG8 struct result_1
ha(Z< {
.y@oz7T5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wPwXM! } ;
*=+td)S/1 *# tJM.Z template < typename T1, typename T2 >
<8d^^0 struct result_2
<N_+=_ {
IE9XU9Kd typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W9D86]3Y } ;
j(RWO j^^Ap template < typename T1, typename T2 >
=jX8.K4] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XT@-$%u {
Gu2P\I2zx return OpClass::execute(lt(t1, t2));
eS<lwA_ }
@8;W \L$~1 /J:bWr template < typename T >
BV>\ McI+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.pN`;*7` {
<iH`rP# return OpClass::execute(lt(t));
x)rM/Kq }
K)Q]a30 <xgTS[k } ;
PzA|t;* ~~SwCXZ+b^ MD|5 ol9 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
;S57w1PbVA 好啦,现在才真正完美了。
&:, dJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
jF=gr$ 1DvR[Lx% template < typename Right >
dv.(7Y7.x picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fp[|M {
'J6
M*vO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D (h18 }
YEj8S5"Su\ 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。
X!m9lV< 0o9 3iu=& O'W0q;rT Yx eOI#L ~wJFa'2 十. bind
IGtl\b= 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。
.h>8@5/s 先来分析一下一段例子
IuNiEtKx r9
!Tug*>m
jz5qQt]^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
hA33K #bC bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*g[^.Sg bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/Rg*~Ers
* 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。
qeL5D* 我们来写个简单的。
?84
s4BpV1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.R9IL-3fO 对于函数对象类的版本:
[BT/~6ovrZ Qt/8r*Oe template < typename Func >
Z| V`B ` struct functor_trait
EpFQ|.mQ {
WC|.g,9# typedef typename Func::result_type result_type;
gMaN)ESqd4 } ;
U5He? 对于无参数函数的版本:
Q)LM-ZJKQ hED=u/ql[ template < typename Ret >
<j5NFJ9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Oh'Y0_oB> {
%7gkNa typedef Ret result_type;
R0L&*Bjm } ;
av$/Om: 对于单参数函数的版本:
h3Q21D'f _h":> template < typename Ret, typename V1 >
9Iz%ht struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Sp^9&^ {
"V$Bnz\n typedef Ret result_type;
w*|7!iM } ;
{WPobP" 对于双参数函数的版本:
Qbyv{/ qfK`MhA} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'*k'i;2/1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
tWoh''@# {
GF5^\Rf typedef Ret result_type;
E5N{j4\F } ;
ea~:}!-P 等等。。。
$.GOZqMs 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<]b7ZF] a)#1{JaoY template < typename Func >
k}0^&Quc4 struct func_return
RhvfC5Hq {
<F.Tx$s template < typename T >
JGH60| struct result_1
DNj"SF(J {
WN_pd%m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TW9WMId } ;
'I /aboDB
stk9Ah template < typename T1, typename T2 >
]sGHG^I6 struct result_2
K%X^n>O7C {
Tp9-niW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|)K]U } ;
h?FmBK'BAd } ;
L[20m(6? NbGV1q'] mBG=jI "xh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BYo/57&: *L'>U[Pl7 template < typename Func, typename aPicker >
O=dJi9;`#_ class binder_1
\;mH(- {
Wf&W^Q Func fn;
P b]3&!a aPicker pk;
4)<~4 ' public :
-M1YE _+^ 2^TW template < typename T >
0sh/|`\ struct result_1
p IKSs<IP {
XFh>U7z. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QEu=-7@> } ;
_"#!e{N| ^-a8V' template < typename T1, typename T2 >
E gDQ+(
- struct result_2
jOyvDY9\ {
W{rt8^1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j*
*s^Sg } ;
Eb=#9f%y>& 2"d!(J6}K binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
f7 'q- }irn'`I template < typename T >
s #S%#LM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1<<kA:d {
J-<^P5 return fn(pk(t));
BkZV!Eg }
((^sDE6( template < typename T1, typename T2 >
JMS(9>+TA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s-7RW {
N*@aDM07 return fn(pk(t1, t2));
d.2mT?`# }
v i)%$~ } ;
PccB] 3J=Y9 } dna6QV>A 一目了然不是么?
Bs MuQ|! 最后实现bind
NcAp_q?
4 k3t78Qg D>!6,m2 template < typename Func, typename aPicker >
eJo3 MK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/LM4-S {
tL+OCLF; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
: ~ A%# }
z 8*8OWM KnNh9^4"\2 2个以上参数的bind可以同理实现。
}rdIUlVO\ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4A3nO<oMF }I!hOD>]O 十一. phoenix
P N*JR Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
olW|$? 6ITLGA for_each(v.begin(), v.end(),
*E~VKx1 (
5eA8niq# do_
jkF8\dR [
:EtMH( cout << _1 << " , "
'>v^6iS ]
=U.
b% uC .while_( -- _1),
(LtkA|: cout << var( " \n " )
X{g%kf,D= )
9 F^;! );
A`u$A9[ '?Jxt:< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
f2,1<^{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
R4<lln:[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YOAn4]j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
oy<J6 2 /y}a#s !4rPv\ template < typename Cond, typename Actor >
RA jkH` class do_while
EHlytG}@ {
a?R[J== Cond cd;
0~ &" Actor act;
0q9>6?=i public :
Fn^C{p^ template < typename T >
<g9"Cr` struct result_1
SjdZyJa {
6TH!vuQ1( typedef int result_type;
.]|Zf!>}s } ;
4q$H C#w]4 $/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ofW+_DKB?l &)pK%SAM template < typename T >
fB+b}aoV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0"g@!gSrQ {
#'hLb do
a9~"3y {
:h:@o h_= act(t);
somfv$'B }
* \HRw +cL while (cd(t));
;:mY JV return 0 ;
[k]|Qink }
nVD Xj } ;
Yn9j-` vRPS4@9' }xFi&
< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#ycL'T`X% 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。
RH~3M0'0 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。
r?l;I3~ 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。
,kgF2K! 下面就是产生这个functor的类:
)uP[!LV[e (P==VZQg 1'G8o=~ template < typename Actor >
5%
nt0dc class do_while_actor
50a\e {
!6w{(Rc(C Actor act;
0W>9'Rw public :
a-n4:QT do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
iS@\ =CK &HM-g7|C0E template < typename Cond >
B(l-}|m_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
FyG6!t% } ;
0>!/rR7 V)D-pV V I"xWw/Ec 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&C-;S a4 最后,是那个do_
Q1>zg,r H:a|x#" J fcMca class do_while_invoker
xfSG~csoz {
/'y5SlE[J public :
R#4^s template < typename Actor >
FoPginZ]J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J?P]EQU {
j.3o W return do_while_actor < Actor > (act);
,2 WH/" }
)%du@a8 } do_;
#1$}S=8*f "uu)2Xe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6kvV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hbuZaxo< 最后来说说怎么处理break和continue
dyQh:u
- 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。
4Y
tk!oS` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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