一. 什么是Lambda
2:S
4M.j 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~|)'vK8W 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,
FZtIC77X5 \.dvRI' 6cOm 8# ;i&'va$ class filler
Zz04Pz1 {
Qjh @oWT public :
A[oxG;9xi void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=:=uV0jX\ } ;
Ih0kdi bjJ212J <yrl_vl{ 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:
'%9e8C| q>ps99[= tm}0kWx P\H$*6v( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
VSt)~ ]q@6&]9 d1>Nn!m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j kIgEF2d* +lqX;*a=N
;/Dp :>g*!hpb 二. 战前分析
DPZG_{3D 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。
B[O1^jdO 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
#}!Ge c`&<"Us ON=6w_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hi<5jl /* --------------------------------------------- */
"M.vu}~> vector < int *> vp( 10 );
&De&ZypU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<Cw)S8t /* --------------------------------------------- */
4HK#]M>yz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ceR zHq= /* --------------------------------------------- */
Ol'Ct'_k," int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r6`v-TY(/ /* --------------------------------------------- */
poYO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<OEu 4,~: /* --------------------------------------------- */
Wf=D'6w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!1}A\S 50.cMms =X11x)]F9 RscU=oaKi 看了之后,我们可以思考一些问题:
\Z^YaKj& 1._1, _2是什么?
Q_F8u!qrZ 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。
Q=%1@ ,x" 2._1 = 1是在做什么?
N?h=Zl| 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。
{\L /?# 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。
ZLJfSnB 4`
gAluJ# m. G}#/ 三. 动工
1/YWDxo, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=:zmF]j9 vo[Zuv?<h ^MGgFS]G {(#>%f+|C template < typename T >
<o";?^0Q class assignment
^{GnEqml& {
c?{&=,u2 T value;
{`vF4@ public :
>c>f6 assignment( const T & v) : value(v) {}
hp]T ^ template < typename T2 >
&AI/;zru T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pN"d~Z8 } ;
DUxj^,mf, ]N^a/&}* ^xO
CT=V 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
K_4}N%P/)) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7p(^I*| sV+/JDl !K#Q[Ee Q0I22? class holder
d([NU; {
8=H!&+aGh public :
2Ke?* template < typename T >
Ms. 1RCup assignment < T > operator = ( const T & t) const
`)FSJV1 {
"]81+
D return assignment < T > (t);
HgP9evz,0 }
oq4*m[ } ;
vcnUb$% k1HukGa W|o LS 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:
iXt >!f* gf^"sfNk static holder _1;
NZSP*# !B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lz?F ,]. 4
e1=b, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o })k@-oL 而不用手动写一个函数对象。
NuKktQd z!quA7s<] :[oFe/1K!4 eDR4c% 四. 问题分析
x8xSA*@k 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。
F'DO46 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。
0!YB.=\{_q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_4VF>#b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
G/Nb@pAy[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pmR6(/B# q[#2` 五. 问题1:一致性
L\--h`~YU 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?|
&{?*aK&%3l 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
TOp|Qtn GtRc7, struct holder
b/:&iG; {
x,a(O@ //
h\ema| template < typename T >
5"=qVmT) T & operator ()( const T & r) const
|-l)$i@ {
%Ji@\|Zkf return (T & )r;
RfVVAaI }
e$M \HPc } ;
ORhe?E] ?+)O4?# 这样的话assignment也必须相应改动:
c0.i o;+$AU1f template < typename Left, typename Right >
;ZMm6o class assignment
\*Roa&<! {
l(Dkmt>^ Left l;
a%a_sR\) Right r;
_,Wb`P public :
=Jd('r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3A'vq2beM template < typename T2 >
FMCX->}$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Gj[`r } ;
D3s]49j) hce *G@b 同时,holder的operator=也需要改动:
\M-}(>Pfk x}t,v.: template < typename T >
^W|B Xxo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RHc63b\ {
w,fA-*bZ 0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
5|>FM& }
jdsN ZV WZ@/' [ 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。
@~v|t{G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T2-n;8t t{n|!T& return l(rhs) = r;
al<[iZ 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。
6 KuB<od 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4<b=;8 SXfuPM template < typename Tp >
Te=[tx~x class constant_t
e|)6zh<O: {
>CtT_yhx const Tp t;
:=q blc public :
R#OVJ(# constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?-mDvW template < typename T >
<smi<syx const Tp & operator ()( const T & r) const
41f4zisZ {
`NqX{26GV+ return t;
S&]AIG) }
Wy{xTLXk2 } ;
es}j6A1 EHk(\1!V 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cNX,% 下面就可以修改holder的operator=了
OU&eswW J
ik+t\A template < typename T >
wLyQ <[$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
K?[*9Q'\ {
Ml`tDt|; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ig9yd S-. }
]B'Ac%Rx 88\0opL- 同时也要修改assignment的operator()
jb~2f2vUa TX7B (JZD template < typename T2 >
/5 rWcX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6( 1xU\x 现在代码看起来就很一致了。
thWQU"z4 Hgs=qH 六. 问题2:链式操作
^MJT lRUb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1<Fh
aK 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。
hs'J'~a 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。
wfr+- 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。
3QlV,)} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7O6VnKl Z|&Y1k-h template < typename T >
t[Dg)adc struct result_1
}1<_ {
2,.%]U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'\yp}r'u } ;
gY'w=(/` VO"f=gFg 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:
WR'm<u ub^v,S8O template < typename T >
3m1]Ia-9 struct ref
~9#nC`%2j {
P} =eR typedef T & reference;
|)'gQvDM } ;
q}Wd`>VDR template < typename T >
QIl![% struct ref < T &>
'^Kmfc {
" jefB6k9h typedef T & reference;
-cW`qWbd } ;
!Gwf"-TQ O&=40"Dr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K}^Jf; X
?p_O2#k template < typename T >
Of|e]GR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
BzFD_A>j;_ {
a|B^% return l(t) = r(t);
XRU^7@Ylks }
E8]PV,#xY 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。
2q2;Uo`"S. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
x!rHkuH~ { bjK(| 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
hR;J#w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Zkn$D: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rTJv>Jjld +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v` 9^?Xw) 最后的布局是:
bJ8~/d]+ Add
JDO5eEwj / \
.:eNL]2%: Divide 5
VKa- / \
9A]XuPAlh _1 3
}@Mx@ S 似乎一切都解决了?不。
:UuPy|> 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
B Z:H$v 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。
}NQx2k0 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:
l@}BWSx&ms IbRy~ template < typename Right >
Kgi| 7w assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@ucN|r}=R Right & rt) const
bI^zwK,@4 {
?Z}n0E ` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j\w>}Pc }
)3i}(h0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I0\}S [+H 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。
-"L)<J@gQ? 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。
D7Y5q*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。
<&'Y e[k 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。
5[WhjTo 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?
{Kp<T 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:
PPCZT3c= Uk5O9D0
He template < class Action >
5- Q`v/w; class picker : public Action
H!dUQ {
MxiU- public :
ailje picker( const Action & act) : Action(act) {}
dvUBuY^[ // all the operator overloaded
K`PmWxNPh } ;
V'h
O
b@J&jE~d 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。
^
K8JE, 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:
_`!@ Y=3:Q%X template < typename Right >
"4FL<6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&k3'UN!&Ix {
k
fx<T return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p9<OXeY }
LkFXUt ? "AjtNL5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;S+c<MSl 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。
\~xOdqF/ {aq\sf;i{ template < typename T > struct picker_maker
NEQcEUd? {
b~ ?TDm7 typedef picker < constant_t < T > > result;
R6 wK' } ;
2aUz.k8o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xh>/bU!> {
H[ %Fo typedef picker < T > result;
.kM74X=S } ;
Hk-)fl#dr hoASrj{s 下面总的结构就有了:
_t:cDXj 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。
o"^}2^)_SR 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。
qQR>z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;%
*e}w0 至此链式操作完美实现。
8|[\Tp:; ma LJ M\C :V2j'R, 七. 问题3
<p(&8P 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。
N$ZThZqqv 5=Bj?xb$' template < typename T1, typename T2 >
w
<]7:/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0_bt*.wI+ {
6wzF6]@O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zTY|Z@: }
4 'rWy~`
V |0w'+HaE~N 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:
G#'3bxI{f+ A"Rzn1/ template < typename T1, typename T2 >
%5RYa<oP struct result_2
@M4~,O6- {
uAyj##H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Pi6C1uY6 } ;
|bDN~c:/ K G~](4JE( 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?
O#A1)~ 这个差事就留给了holder自己。
(7
Mn%Jp t Zj6=# :5?ti template < int Order >
tBG :ECUL class holder;
R_*b<~[/ template <>
xy$FS0u class holder < 1 >
Xvs{2 {
5fb,-`m. public :
]^gD@]. template < typename T >
}M/w 0U0o struct result_1
w0~iGr}P {
k`js~/Xv typedef T & result;
0[D5]mcv } ;
VO(Ck\i} template < typename T1, typename T2 >
iyOd&|. struct result_2
:=~%& {
>4\V/
I typedef T1 & result;
l{#m"S7J^ } ;
iCN@G&rVw template < typename T >
6u7(}K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/+RNPQO O {
u7j-uVG return (T & )r;
s~/]nz]"J }
aJMh> template < typename T1, typename T2 >
W _b$E
= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
( uOW5,e7 {
O)Nt"k7
b return (T1 & )r1;
fokT)nf~^8 }
|k&.1NkZ } ;
-7ct+3"J /_,~dt template <>
j %TYyL- class holder < 2 >
^yK94U;<Gy {
G !1- 20 public :
f'FY<ed<w template < typename T >
V@>?lv(\ struct result_1
[&nwB!kt {
U]R?O5K typedef T & result;
8tA.d.8 } ;
wt2S[:!p template < typename T1, typename T2 >
3N+P~v)T' struct result_2
/F;*[JZIb {
. F#mT h typedef T2 & result;
Q77qrx3 } ;
'0
(Bb template < typename T >
r
%0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U_}$QW0' {
42p6l return (T & )r;
~n[LL)v }
";s5It
template < typename T1, typename T2 >
sQJM 4'8f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qsvUJU {
3jS= return (T2 & )r2;
<Dm6CH }
7v,>sX } ;
F5
LQgK-z iqy}|xAU +crAkb}i 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
`zzX2R Je 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Qlb@A z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*|t]6!aVLS Qmn5umd=?\ return l(i, j) = r(i, j);
WP]<\_r2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
HAO/r`7* c+a f=ac return ( int & )i;
3]N}k|lb% return ( int & )j;
@1]<LQ\\ 最后执行i = j;
+ypG<VBx% 可见,参数被正确的选择了。
\=N
tbBL$[ SOK2{xCG 9Biw!%a Dx <IS^>i !FSraW2 八. 中期总结
&]LwK5SR 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:
H&03>.b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|Y'$+[TE 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
i[\[xfk 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>^-[Mpa(* ,xTbt4J Y~vTFOI U~H'c
p Ep?a>\ "~V}MPt 九. 简化
NWAF4i&$ 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。
Xx'>5d> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y5Pw*?kn 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:
gE
,j\M* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
WN?T*bz2 +-*/&|^等
fwq|8^S@ 2. 返回引用。
^mJvB[ u| =,各种复合赋值等
e< CPaun 3. 返回固定类型。
"^XN"SUw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q}=RG//0* 4. 原样返回。
3Aj_,&X.@( operator,
c%Gz{':+ 5. 返回解引用的类型。
zr[~wM operator*(单目)
'^/E2+ 6. 返回地址。
Bw_Ih|y,w operator&(单目)
&)X<yd0 7. 下表访问返回类型。
<rC#1wR4 operator[]
wP8R=T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<`r+l5 operator<<和operator>>
KPR{5 *z+\yfOO" 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。
:?UIyN? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
zHdp'J" D46|)- template < typename Left >
d|o"QYX struct value_return
jSVO$AW~C {
?s?uoZ /2 template < typename T >
QE #$bCw struct result_1
=TP>Y" {
[e}]K: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ky~ x4_y5 } ;
&(rd{j/* }w-`J5Eq# template < typename T1, typename T2 >
>bZ# struct result_2
Tb)x8-0 {
{30<Vc= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CYn}wkz } ;
c|.:J] } ;
PaDT)RrEM <Z__Q rL
s6MY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B_&PK7vA 9<M$jx) 下面我们来剥离functor中的operator()
uc<@
Fh( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p!a%*LfND xsTxc&0^ return l(t) op r(t)
V")Q4h{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3LxJ}>]TO return op l(t)
E^YbyJ=1 return op l(t1, t2)
x$Oz0 [ return l(t) op
f2u2Ns0Ym return l(t1, t2) op
\\lC"Z#J` return l(t)[r(t)]
R:xmcUq}
( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vXvV5Oq .Ep3~9TBW 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:
lC4By,1* 单目: return f(l(t), r(t));
FGH>;H@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Jzdc'3dq 双目: return f(l(t));
6~8
RFf" return f(l(t1, t2));
*]eZ Y 下面就是f的实现,以operator/为例
q
kKABow TkBBHg; struct meta_divide
y2U:( H:l! {
?qbp template < typename T1, typename T2 >
^~aSrREo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|pgkl` {
j<KC$[Kt return t1 / t2;
I;v`o{ }
OZ" <V^"` } ;
Imwx~eo 8`t%QhE2 这个工作可以让宏来做:
ks5'Z8X O9_YVE/-] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X^W>
"q template < typename T1, typename T2 > \
5oKc=iX_3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xY S%dLE" 以后可以直接用
YXtGuO\q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(=/F=,w
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
v wyDY%B"n (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
:=Q|gRTL* +)@>60y Pc7:hu 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
p~.@8r( <e^/hR4O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
DPwSg\*) class unary_op : public Rettype
#'8PFw\zw {
SIlg Left l;
BQU5[8l public :
nX~MoWH1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-!0LIr:" vxeT[/6i template < typename T >
LasH[:QQQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r$F]e]Ic\ {
p.9v<I%0 return FuncType::execute(l(t));
y]l"u=$Tr{ }
<J)A_Kx[57 2mUu3fZ template < typename T1, typename T2 >
ay_D.gxz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h Nle;&*F {
JB+pFBeY return FuncType::execute(l(t1, t2));
9NP l]iA) }
?6QJP|kE } ;
!Ia"pNDf %D
r?.e +V@=G &Ou0 同样还可以申明一个binary_op
;}~=W!yz $5b|@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'y?|shV{] class binary_op : public Rettype
Uot-@|l {
.=yus[,~ Left l;
8zC k9& Right r;
m GhJn public :
&-fx=gq= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'j_H{kQy 6^|6V template < typename T >
:\U3bkv+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a<wZv-\Vau {
D5pF:~tQ(j return FuncType::execute(l(t), r(t));
9i}D6te }
(U_Q7hja? bUN,P" template < typename T1, typename T2 >
@q/1m~t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ql~{`qoD~ {
Z0eBx return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z#VpS= }
+Rgw+o } ;
)$B+3f !Blk=L+p o#xg:m_py 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
;a&:r7]= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
oKi1=d+T DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
el?V2v[ 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。
}+4Bf+u: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&a_kJ)J 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。。。
cN7z(I0[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;q; C^l 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)
Jyci}CU3\Q 下面是修改过的unary_op
1Wk
EPj, n[Iu!v\/* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\Byk`}
9 class unary_op
ms7 7{A3 {
RQCQGa^cP Left l;
V;-.38py Ue#yDTjc public :
_IV@^v )v=G}j^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cXcx_- (VaN\+I:T template < typename T >
RVnyl`s struct result_1
h+3Z.WKhwP {
YC&jKx .> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g0j4<\F2\ } ;
lo UwRz ` G=L07 template < typename T1, typename T2 >
)H9*NB8% struct result_2
:6$4K"^1 {
bmVgTm& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W)!{U(X } ;
5@D7/$bLp
$xtE+EV.p template < typename T1, typename T2 >
1m`tqlFU9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7~ese+\smG {
DRW.NL o return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sV^h#g~Zb }
p/1}>F|i V$<G)dwUG5 template < typename T >
%?oU{KzQ@; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0r-lb[n8i {
I?Jii8|W9 return OpClass::execute(lt(t));
:aq> }
/QXs-T}d aE\BAbD7 } ;
?4>y2!OC9 Bdq"6SK> cL)rjty2 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
c =N]!
,MO 好啦,现在才真正完美了。
bEQtVe@` 现在在picker里面就可以这么添加了:
j]B$(pt boF4d'g" template < typename Right >
{9Mdt`WL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5Ue^>8- {
UW/3{2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2]NAs9aZ }
gLaO#cQ% 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。
=3sldKL&F HCjn9 |/\U^AHm"h Dd#
SUQ JXY!c\, 十. bind
`H2F0{\og 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。
CoUd16*"JM 先来分析一下一段例子
@CaD8%j{ Iq0 #A5U% H@2v<e@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
V1`5D7Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#HM\a bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I4<{R 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。
L_~I~ 我们来写个简单的。
e}R2J`7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9O=05CQ 对于函数对象类的版本:
o?va#/fk CS;W)F template < typename Func >
K_&c5(-(_ struct functor_trait
]\a\6&R {
\buZ? typedef typename Func::result_type result_type;
<Sprp]n
7 } ;
zK>'tFU 对于无参数函数的版本:
\Qi#'c$5+a [t template < typename Ret >
|.8d,!5w} struct functor_trait < Ret ( * )() >
kg?T$}O {
11B{gUv.] typedef Ret result_type;
Y-%l7GErhL } ;
xV,4U/T 对于单参数函数的版本:
c#n4zdQd]5 /+4^.Q* template < typename Ret, typename V1 >
qXU:A-IdIl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Z9"{f)T {
KO-Zz&2f typedef Ret result_type;
z[5Y
Z~}* } ;
Q+N7:o!;<b 对于双参数函数的版本:
y#Mc4? T3G/v)ufd template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j$|j8? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qP;{3FSkAF {
7#Uz*G\iZ typedef Ret result_type;
wsf Hd<Z_ } ;
aT?p> 等等。。。
ez^*M:K 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+ 9\:$wMN 8Fd1;G6 template < typename Func >
N;C"X4rV struct func_return
@Z9>3'2]A {
PG^j} template < typename T >
^I(oy.6?=p struct result_1
3yHb!}F {
,#E3,bu6_4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:$M9XZ~\ } ;
V6@*\+:3) DMAf^.,S template < typename T1, typename T2 >
6z9R1&~% struct result_2
nc3ltT,R {
-uv
9(r\P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<}28=d } ;
K-2o9No?j` } ;
vs\'1^*D ldAov\X )g9)IF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$PatHY@h 'w` SBYQ5 template < typename Func, typename aPicker >
~t{D5#LVHa class binder_1
;g:
U[cE {
l~]hGLviJE Func fn;
[Krm .) aPicker pk;
t4f
(Y,v public :
zB#_:(1qK LyuSZa] template < typename T >
MekT?KPQ{L struct result_1
(
oQ'4,F {
N{1.gS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)myf)"l5 } ;
l-<3{! !dfS|BA] template < typename T1, typename T2 >
!Qv5"_ struct result_2
yxaT7Oqh% {
<X:Ud&\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E
fP>O } ;
9GMH*=3[= hH<6E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
94~"U5oQ: 4*0:bhhhf_ template < typename T >
aL8p"iSG9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r+t ,J|V {
|rr$U return fn(pk(t));
"bD+/\ z }
@T<ad7g-2J template < typename T1, typename T2 >
A#v|@sul typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q%OcLZ<, {
9U#\nXM return fn(pk(t1, t2));
0n4g$JK7 }
x`]Ofr' } ;
8O~0RYk lo cW_/ 0zg 2g!lh 一目了然不是么?
jMN)?6$= 最后实现bind
u|(Ux~O
4^0d)+Ff w+t# Yb\7 template < typename Func, typename aPicker >
c:=7lI picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`%$8cZ-kr {
1i4WWK7k return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Qo'yS"g<9) }
! G*&4V3Mg f=t:[<
) 2个以上参数的bind可以同理实现。
7)B&(2D& 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
x1t{SQ-C !cRfZ 十一. phoenix
8{R&EijC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j_!bT!8 }TSgAwsbC for_each(v.begin(), v.end(),
MVeFe\r (
Wt>J` do_
x|.v{tQa [
mfZ)^X cout << _1 << " , "
]kRI}Om2 ]
j*tk(o}qG .while_( -- _1),
6tOCZ'f cout << var( " \n " )
Dq?E\ )
fZ[kh{| );
y&1%1 #8F uCw>}3 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
T
|37#*c 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]53O}sH> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F7\BF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Takt_N N5m'To] (VR"Mi4 template < typename Cond, typename Actor >
cI2Fpf`2Wj class do_while
YnSbw3U.I {
5QAdcEcN@O Cond cd;
0Y7$d` Actor act;
B1E$v(P3M public :
'0Lov]L template < typename T >
nt=x]wEC struct result_1
P^"R4T {
H#+\nT2m typedef int result_type;
jk )Vb } ;
3S5^`Ag# uG;?vvg> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
PkTfJQP8 [cDbaq,T template < typename T >
b \:~ ; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZP-dW|<[x {
Dv@PAnk3C do
69Nw/$ {
80|onP\L act(t);
<|a=hHPi: }
\^9pW 2v while (cd(t));
fuMN"T 6%+ return 0 ;
UgR:qjI }
_5b0wdB } ;
q]TqI' o bw9
nB{C< ]BfS270 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vs+QbI6>- 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。
-j&Vtr 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。
.Rvf/-e 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 */b1 下面就是产生这个functor的类:
Rv<L#!;
t ^2EhlK^) }%$OU = T template < typename Actor >
?KB@Zm+#~ class do_while_actor
fJy)STQ4 {
.#0H{mk Actor act;
'd/*BjNp) public :
9*\g`fWc}{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0oSQY[ht/ p>q&&;fe template < typename Cond >
n3$gx,KL picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GF'f[F6oI } ;
? Vp%=E )Q]w6he3 [(ygisqt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H-,TS^W 最后,是那个do_
Iyyo3awc 0/Z
!5-. hsz^rZ class do_while_invoker
$3k
"WlRG {
|n`PESf_ public :
8}BS2C%P template < typename Actor >
2bLI%gg3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
r+S;B[Vd {
@}DFp`~5| return do_while_actor < Actor > (act);
WL
U } }
PO o%^'( } do_;
<
bFy(+ 2n)gpLIJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d)tiO2W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
HTk\723Rdw 最后来说说怎么处理break和continue
>3PMnI 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。
^"x<)@X 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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