一. 什么是Lambda
JY6
Qp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
J(6oL 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,
4rrSb* AFAAuFE" ` Jdb ; ooQQ-?"m class filler
:>=\. \ {
^`G}gWBx}w public :
AnT3M.>ek void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8]LD]h)B" } ;
f&
CBU r-<F5<H+K@ 4]E3cAJ 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:
%VnbmoO rOVVL%@QqJ Gh}*q|Lz $ ,
u+4h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/gG"v5] )vSRHE 8e(\%bX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?F3h)(} q*9!,!e b1($R[ 5^x1cUB] 二. 战前分析
8Q'0h
m? 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。
pJtex^{!: 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
P ! _rEV r!
MWbFw|X % S os for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1 |jt"Hz /* --------------------------------------------- */
\:UIc*S vector < int *> vp( 10 );
.P"D transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
B]l)++~ /* --------------------------------------------- */
uu>Pkfo sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2_Z ? #Y /* --------------------------------------------- */
RtM8yar+sn int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#e$5d>j( /* --------------------------------------------- */
VB*oGG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
736Jq^T /* --------------------------------------------- */
z.;ez}6%V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V6,H}k pWJFz- /PSd9N*=y TtTj28k7 看了之后,我们可以思考一些问题:
@/ohg0 1._1, _2是什么?
XLrwxj0 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
i=oU;7~zK 2._1 = 1是在做什么?
#;2n;.a 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
M# %a(Y3K) Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
HK0!P* IvtJ0 EZ`te0[ 三. 动工
%2{%Obp' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t^G"f;Ra+ j~jV'f.:H (Fhs" gL*>[@RO template < typename T >
GkTiDm? class assignment
po2! {
Vg>dI&O T value;
?!d&E?9\ public :
'6cWS'9" assignment( const T & v) : value(v) {}
8"8t-E#? template < typename T2 >
3 09hn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L>aLqQ3 } ;
%u5L!W& AicBSqUke _M`--.{\O[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2q=AEv/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qzKdQ&vO c|B.n]Z UU;(rS/ WrxP class holder
v4`"1Ss,K {
Ybs\ES'?A public :
4~Vx3gEV: template < typename T >
6z#acE1)M assignment < T > operator = ( const T & t) const
>>t@}F) {
t(NI-UXBp return assignment < T > (t);
!sQY&* }
+eK"-u~K } ;
diL+:H 5HkKurab (_mnB W 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Dwr)0nk %et }A93 static holder _1;
(|:M&Cna] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-:Da&V !;Yg/'vD- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r~jm`y 而不用手动写一个函数对象。
&:9cAIe]H O`x;,6Vr dMf:h"7 :dl]h&C^ 四. 问题分析
jnK WZ/R 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
n'wU;!W9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
QdH\LL^8R4 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
TN!j13, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@5=oeOg36 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[842&5Pd? 5nv#+ap1 " 五. 问题1:一致性
E4`N-3 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
]qethaNy 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>kj`7GA u)X=Qm) struct holder
5{|7$VqPF {
<k eVrCR //
YSr9VpqWV template < typename T >
2iY3Lsna T & operator ()( const T & r) const
8'r2D+Vwm {
NPhhD&W_ return (T & )r;
s:>VaGC }
q+H%)kF } ;
Y}t \4 di QwNly4 这样的话assignment也必须相应改动:
BWeA@v /f:dv?!km template < typename Left, typename Right >
c(3~0Yr class assignment
^W`<gR {
_GXk0Ia3` Left l;
s>B5l2Q4 Right r;
04LI]' public :
%q/62f7? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
35Ij
..z0 template < typename T2 >
WKts[Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6LOnU~l, } ;
@oNH@a
j% _7Rr=_1} 同时,holder的operator=也需要改动:
:By?O"LQ i2@VB6]? template < typename T >
nGpXI\K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gy,ht3 {
WQ~;;.v# return assignment < holder, T > ( * this , t);
5QW=&zI`= }
nG,A@/N X}=n:Ql'YY 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。
J ][T"K 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
WzPTFw[ sNj)ZWgd> return l(rhs) = r;
_K`wG}YIE 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。
>sfRI]OG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
I!^;8Pg Lrta/SU* template < typename Tp >
,p4&g)o class constant_t
WB?jRYp {
I(]}XZq const Tp t;
Ov};e public :
'z0:Ccbj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~8~aJ^[ template < typename T >
M2HomO/X) const Tp & operator ()( const T & r) const
{J{+FFsr( {
~?D4[D|sB return t;
W,4QzcQR }
#Vl 0.l3 } ;
]Uw<$!$-]s sc|_Q/`\. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{!.(7wV\ 下面就可以修改holder的operator=了
{HL3<2=o ks3`3q 7 template < typename T >
TkE 8D
n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Fgk ajig {
,`wXg return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
G'rxXJq }
c|lu&}BS yW+yg{Gg: 同时也要修改assignment的operator()
O?NeSx1 3Vsc 9B"w template < typename T2 >
}XZ'v_Ti T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
stG~AC 现在代码看起来就很一致了。
aiQ>xen5C5 Tu@8}C 六. 问题2:链式操作
3b*cU}go 现在让我们来看看如何处理链式操作。
XOxr?NPQ^ 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。
`Y
BC 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。
~u)}ScTp 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。
/+8JCp
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~1cnE:x;V `D>S;[~S7 template < typename T >
`kOD[* struct result_1
Yb:\a/ y {
Q<z_/j9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%dJX-sm@ } ;
L>MLi3{ qgE 73.!`6 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:
xHoKo y@ ML/9X8q template < typename T >
0rh]]kj struct ref
pR
`>b 3 {
_= +V/= typedef T & reference;
tDSJpW'd } ;
=3|O%\ template < typename T >
#@^t;)| struct ref < T &>
Z&ZP"P4 {
zEs>b(5u typedef T & reference;
~}F{vm } ;
'I_Qb$ M9EfU 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8*8Zc/{ 6WV\}d: template < typename T >
Uh7v@YMC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Sczc5FG {
;epV<{e$q4 return l(t) = r(t);
${+ @gJ+S }
7.C;NT 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
i%ZW3MrY~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7G.#O}).b [E+$?a= 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
+# GQ, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"5;;)\o~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
h]og*( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GN-mrQo 最后的布局是:
v[#9+6P= Add
$wmvKQc{lx / \
>wb'QzF: Divide 5
.{ 44a$) / \
MxSM@3 v( _1 3
At flf2 K 似乎一切都解决了?不。
$rz=6h 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
@7n/Q( 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
-QOw8vm OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
QA2borfy M7+nW ; e% template < typename Right >
:>D[n1v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Vnx,5E& Right & rt) const
&07]LF$] {
D|rFu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6T+FH;h
}
-:30:oq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S|apw7C 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。
6b%WHLUeT 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。
'rMN=1:iu" 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。
xqC+0{]y 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。
Sp7ld7c 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?
B*4}GPQ 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:
Nc+,&R13m wNQ*t-K template < class Action >
uHAT#\m: class picker : public Action
c6nflk.l {
2>86oP& public :
)\6&12rj picker( const Action & act) : Action(act) {}
]l'Y'z,} // all the operator overloaded
#ggf' QIHp } ;
w=^`w:5X ZKQG:M~| 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。
9uRFnzJVx 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:
Kv.>Vf.T}_ z;A>9vQ_J template < typename Right >
slg ]#Dy picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OfctoPP _0 {
}?z@rt^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EI_ }
{e+-vl C8vOE`U,J Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KN tt 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。
H^.IY_I`U* $BFvF
,n template < typename T > struct picker_maker
<Q?a=4 {
E<C&Cjz:H typedef picker < constant_t < T > > result;
IkrF/$r } ;
9lGOWRxR) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
AX= 1b,s {
*+uHQgn( typedef picker < T > result;
cs1l~bl } ;
W?eu!wL#p lu#LCG-. 下面总的结构就有了:
94 e):
jS 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。
QHWBAGA 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。
UTf9S>HS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
3,]gEE3 至此链式操作完美实现。
GrTulN? H}H7lO $&<uT 七. 问题3
,RgB$TcE 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。
UK1_0tp]x + +aL4: template < typename T1, typename T2 >
T"&)&"W*U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WdZ:K, {
t=u
Qb= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%e`$p=m }
rp6q?3=g M/q E2L[y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
vjQb%/LWl u{FDdR9< template < typename T1, typename T2 >
(`6T&>(4 struct result_2
hUD7_arKF
{
P%#*-zCCx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7lS#f1E } ;
0b/ WpP u$D*tqxG 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?
"dROb}szn 这个差事就留给了holder自己。
wtT}V=_ Dk+&X-]6x5 sTOa template < int Order >
uP<0WCN class holder;
&AlJ "N| template <>
"wlt> SU class holder < 1 >
t=*@yQ
nB {
n.sbr public :
2P]L9'N{Y template < typename T >
qim
'dp: struct result_1
.e'eE {
Qfky_5R\ typedef T & result;
}U
SC1J } ;
.<z!3O&L template < typename T1, typename T2 >
,ZQZ}`x( struct result_2
/'Pd`Nxl. {
_;4 [Q1 typedef T1 & result;
_:+
KMR } ;
U|HB=BP template < typename T >
U `o^mtW. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xr7+$:>a {
h(qQsxIOhS return (T & )r;
?=VOD #) }
VdP`a(Yd; template < typename T1, typename T2 >
{QbvR*gv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
peJKNX.!q {
t8+_/BXv return (T1 & )r1;
0 a~HiIh }
SxK:]Aw } ;
k|BHnj BYY RoE[P template <>
w_ {,<[# class holder < 2 >
<xJ/y|{ {
4d_s%n?C public :
Y%|@R3[Nk template < typename T >
IScRsxFb struct result_1
JlKM+UE: {
]I/Vb s typedef T & result;
BZb]SoAL } ;
Y~)T template < typename T1, typename T2 >
\([WH!7 struct result_2
Z?J:$of* {
CC;! <km typedef T2 & result;
Qp2I[Ioz3 } ;
_MWM;f`b template < typename T >
^). ) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m,')&{Rd {
i)Lp7m z return (T & )r;
s cdtWA }
*2}O-e template < typename T1, typename T2 >
/D_+{dtE typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!3oKmL5 {
'SLE;_TD return (T2 & )r2;
7n)&FXK` }
7ou46v|m5 } ;
wFlvi=n/ BIf^~jAER% _,6f#t 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> >。
Sd IX-k. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qQ7w&9r.M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(#q<\` yBLUNIr return l(i, j) = r(i, j);
^*R(!P^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5&CDHc7Oj t ]c{c#N/ return ( int & )i;
]%RNA:(F' return ( int & )j;
JO@Bf 最后执行i = j;
~un%4]U 可见,参数被正确的选择了。
?p[O%_Xf 92dF`sv ,`td@Y r)1Z(tl 'ul\Q`N3 八. 中期总结
tPHS98y 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:
7s'- +~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-%IcYzyA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YpdNX.P, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Gie@JX P\~{3U BOf1J1 eukA[nO7G ,:v&4x&= 9x~-*8aw 九. 简化
=G-N`
39 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。
h.
hjz? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A q#/2t 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:
H5wb_yBQ+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j!#OG +-*/&|^等
wpPn}[a 2. 返回引用。
Kf7WcJ4b =,各种复合赋值等
ro| vh\y 3. 返回固定类型。
_; ]e@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q]JX`HgPaU 4. 原样返回。
#]KgUc5B operator,
|qjZ38;6 5. 返回解引用的类型。
LhJ a)jFQ operator*(单目)
Z/ bB
h 6. 返回地址。
T|'&K:[TJ operator&(单目)
L&w.j0fq 7. 下表访问返回类型。
}HZ{(? operator[]
:.IN?X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sy<iKCM\ operator<<和operator>>
mVH,HqsXa P{oAObP% 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。
cqL(^R. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|'hLa :\}U9QfCw template < typename Left >
z-u?s`k** struct value_return
!sIwFv) {
E8[XG2ye template < typename T >
9Vh_[^bR struct result_1
i2F(GH?p[ {
LM,fwAX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9&jPp4qG } ;
O*7i }\{ eK_*q- template < typename T1, typename T2 >
q.oLmX struct result_2
M9"Sgb`g {
RV!<?[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v}`1)BUeF } ;
}: #dV
B+ } ;
{\We72! @ ^.*$E5 t .=Oj 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<aVfJd/fT W^R'@ 下面我们来剥离functor中的operator()
!C`20,U 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rWr/ p^~ J:};n@< return l(t) op r(t)
zh?4K*>.k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VD;j[~/Z return op l(t)
5faj;I{%JY return op l(t1, t2)
>l2w::l% return l(t) op
nEVbfNo0 return l(t1, t2) op
aL)Hv k: return l(t)[r(t)]
WZ"W]Jyy{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
TcZN% 9.-47|-9C 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:
SsRVd^=;x 单目: return f(l(t), r(t));
41'EA\V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!3x*k;0 双目: return f(l(t));
2FT-}w0; return f(l(t1, t2));
xMsGs 下面就是f的实现,以operator/为例
?#ihJt, 5mIXyg 0: struct meta_divide
<ge}9pU)o^ {
Y- ~;E3( template < typename T1, typename T2 >
`,m7xJZ?y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
uN(b.5y {
2fP~;\AP return t1 / t2;
*[
#*n n }
O\JD, w } ;
^Fvr
f`A' j!CU 这个工作可以让宏来做:
{g@A> oek #^:pF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FK3Whe{KP{ template < typename T1, typename T2 > \
w>vmF cp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
z+Z%H#9e 以后可以直接用
19w_tSg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DUo0w f#D^ 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
iP,v=pS6 (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。。。)
i :EO(` @Q3, bj |Z!@'YB 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
uZ<%kV1B soxfk+
9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gE1|lY$NL class unary_op : public Rettype
Mb~~A5 {
c+wuC, Left l;
?4MSgu public :
<oZ(n g@X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n{z8Ao% _ Q{T '; template < typename T >
/t$*W\PL@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)kF2HF {
InP[yFV-z return FuncType::execute(l(t));
A ^-Z)0: }
xg{VP7 &b!vWX1N template < typename T1, typename T2 >
/ Z1Wy-Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
['?^>jfr {
t(wZiK} return FuncType::execute(l(t1, t2));
2c"/QT }
p8$\uo 9YQ } ;
t[/\KG8 #g F2(iK6 gj[zka0_ 同样还可以申明一个binary_op
"-28[a3q J-b~4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
prqyoCfq class binary_op : public Rettype
FoQ?U=er {
ZMP?'0h= Left l;
LgO i3 Right r;
aD?# , public :
vwm|I7/w binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4P`PmQ=GQh 1bT'u5& template < typename T >
sE^ns\&QP= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'lxLnX {
q|R+x7x return FuncType::execute(l(t), r(t));
'_k >*trV }
G% o7BX G~JCgi template < typename T1, typename T2 >
*iPs4Es- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{bW"~_6} {
Q-M
rH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
( P }
bta0?O
# } ;
H<v c\r FAH[5VDr% GTT5<diw 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=Ba6R0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7^n,Tig DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
j7QBU 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。
(K^YD K 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LBW.*PHW 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。。。
iSnIBs9\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ztRWIkI
q 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@='Q H 下面是修改过的unary_op
'=KuJ0`nE9 l*~"5f03 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
nwZ[Ygl| class unary_op
R
tXF {
3N(8|wh Left l;
>l7eoj `=_7I? public :
cRs{=RGc Y9z:xE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rU/-Wq`B Hj}g1"RA template < typename T >
uYG #c(lc struct result_1
TKj/6Jz| {
!Ei Ze.K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?K= gg< } ;
;`X`c |[lxV&SD. template < typename T1, typename T2 >
$bF`PGR_ struct result_2
5#9`ROT9 {
842Mydom typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;XD>$t@ } ;
:X1`wBu ;/6:lL template < typename T1, typename T2 >
aufcd57 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bTA14&&q {
ex;Yn{4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`Z;B^Y0 }
jk WBw.( >X@.f1/5X template < typename T >
q\{;_?a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BMtYM{S6 {
VC_3 ll]vr return OpClass::execute(lt(t));
Q!BkS=H30K }
#=)?s
8T juve9HaW } ;
bOnukbJ A_X^k|)T S%a}ip& 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
B8BY3~}] 好啦,现在才真正完美了。
B<|q{D$N/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
V.E.~<7D\ MRxo|A{ template < typename Right >
] BP^.N= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
DI"dY
ug# {
Q>+_W2~] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
FHnHhB [ }
FrE/K_L 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
<iY 9cV|}3 XQJV.SVS *SAcH_I2$> }!J/ 9WKgU })yb
十. bind
'
m#Ymp 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。
@)M.u3{\ 先来分析一下一段例子
3 `C3+ `b,g2XA ES:p^/ =* int foo( int x, int y) { return x - y;}
aX%g+6t2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s$=B~l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
KcMzZ!d7m 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
RAXJsF^5o 我们来写个简单的。
H"Em|LX^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%@,:RA\pm 对于函数对象类的版本:
KTS7)2ci 9"l%tq_ template < typename Func >
F\$}8,9 struct functor_trait
/(}l[jf {
hF?\K^tF typedef typename Func::result_type result_type;
{Ac3/UM/ } ;
=F;^^VX 对于无参数函数的版本:
I[YfF HoQ(1e$G- template < typename Ret >
v+,
w{~7RH struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xwn|. {
>?Y3WPB<F typedef Ret result_type;
uc
`rt" } ;
P24 对于单参数函数的版本:
Wug ?CFX+T sRI=TE]s template < typename Ret, typename V1 >
JZ*?1S> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Ffqn|}gb {
Mdq'> <ajL typedef Ret result_type;
3jQ$72_ } ;
PfMOc+ q 对于双参数函数的版本:
a>e
1jM[ _O'rZ5}& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S}oF7;'Ga struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Xv;ZA a {
O#ajoE
typedef Ret result_type;
P)
0=@{( } ;
!N2 n@bo 等等。。。
T"jDq1C/,E 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RyIaT )e$-B]>7z template < typename Func >
?@7|Q/ struct func_return
2tTV5,(1 {
MhXm-<4
template < typename T >
+]2~@=<@ struct result_1
iY`7\/H!L {
;bu;t# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L
~'N6 } ;
q+=@kXs>+ k{&E}:A template < typename T1, typename T2 >
Y
.X-8 struct result_2
'g,
x}6 {
"h|0]y^2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'
=s*DL`0 } ;
2G*#Czr" } ;
mr\L q~*c Qpu2RfP :BiR6>1: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ho*RLVI0U `SpS?mWA template < typename Func, typename aPicker >
`'t;BXedz/ class binder_1
" ~hj B {
?d'9TOlD Func fn;
6>^k9cJp aPicker pk;
<JuJ`t public :
4E94W,1%,Y "+C\f) template < typename T >
$CV'p/^En struct result_1
!!pi\J?sk {
/ =<ul-K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t|,Ex 7 } ;
_Pm}]Y:_ zIm!8a template < typename T1, typename T2 >
_ o3}Ly} struct result_2
u 9TlXn {
[l{eJ/W typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S :|*wB } ;
c3BL2>c (NlEb'~+ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vG} oo |a\TUzq template < typename T >
(pg9cM]NA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4 (gf!U {
~;s)0M return fn(pk(t));
BS.6d}G4 }
VG7#6)sQoK template < typename T1, typename T2 >
QyQ8M1m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,6L>f.V^(U {
tYa*%|!v return fn(pk(t1, t2));
SW,Po>Y }
{HDlv[O% } ;
GC3L2C0)k R:p,Hav<q &9{BuBO[ 一目了然不是么?
*5)!y
d 最后实现bind
CxV%/ChJ# &o.SmkJI vL0Ol-Vt template < typename Func, typename aPicker >
xx8na8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
s9>!^MzBK {
b<7f:drVC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_Ohq'ZgXm }
h='=uj8o5 !HYqM(|{. 2个以上参数的bind可以同理实现。
z(qz(`eGC& 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
>d\I*"C+d AJu. 十一. phoenix
k"$V O+}m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ZxQP,Ys_Y %|>i2 for_each(v.begin(), v.end(),
a$m?if= (
uip]K{/A!e do_
`R RORzXoS [
,d#4Ib cout << _1 << " , "
Z)%p,DiNM ]
KMZ`Wn= .while_( -- _1),
(n\
cs$ cout << var( " \n " )
ZtDpCl_ )
1YxI q565 );
g:yK/1@Hk} p(Mv^ea 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,nE iL 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
m`~ Qr~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`Ec+i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
65v'/m!ys OgX."pK Qw:j2g2H7 template < typename Cond, typename Actor >
Er)b( Kk class do_while
UuGv= yC^6 {
zPe . Cond cd;
trLs4o, Actor act;
CfU)+20 public :
_PF><ODX2 template < typename T >
DVd/OU
struct result_1
Tb^9J7] {
@u^Ib33 typedef int result_type;
PLD!BD } ;
rYl37.QE >:=TS"}yS} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<IYt*vlm LHps2, template < typename T >
\iFE,z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lk80)sTZ {
ag6S"IXh do
7j+.H/2 {
ee0J;pP2# act(t);
jVDNThm+ }
VaB7)r while (cd(t));
j[9B,C4 return 0 ;
eMs`t)rQ }
xK/`XY } ;
]@xc9tlG cMj<k8.{ B~^\jRd" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m ]\L1& 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。
zMa`olTZ 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。
$hL0/T-m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
.D :v0Zm}m 下面就是产生这个functor的类:
hm&~6rB Y, P-@( 4AGc2e'u template < typename Actor >
e"vEh class do_while_actor
]SQ_*$` {
pH4i6B*5 Actor act;
oR+Fn}mG public :
vOqT Ld do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$1axZ~8sS +G?3j ,a\ template < typename Cond >
2uB.0
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
f~]5A%=cZ } ;
8'zwyd3 B$\5=[U (vQShe\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CSs3l 最后,是那个do_
zRe0z2 "$WZd 9Vp$A$7M class do_while_invoker
1r;Q5[@ {
zNBG;\W public :
m8FKr/Z- template < typename Actor >
'HOt?lpu! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Wjj'yqBO^ {
}+SnY8A=KZ return do_while_actor < Actor > (act);
l!`m}$ }
_3)~{dQ+ } do_;
?f a/}|T u!t'J+: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]+J]}C]\d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^fRA$t 最后来说说怎么处理break和continue
`AYHCn 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。
yM>c**9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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