一. 什么是Lambda
}#6~/
W 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6N[X:F
3`, 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,
fWyXy%Qq Mk}*ze0% +asO4'r TT={>R[B class filler
!,R=6b$E5 {
RLfB]\w public :
>fzFNcO* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MqRJ:x } ;
kAq#cLprG p$mt&,p
KPA.5,ai 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:
%e(DPX 0<+eN8od. hGRHuJ q4Mv2SPT
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
m .R**g 0+/ew8~$ }6gum 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
I.it4~]H 1rON8=E rTqGtmulG &r2\P6J 二. 战前分析
73JrK_h 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。
b4Pa5w 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
85lcd4&~ biENRJQ. =yWdtBng for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SGu`vN] /* --------------------------------------------- */
Z>pZ| vector < int *> vp( 10 );
Q 3/J@MC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xNjWo*y v /* --------------------------------------------- */
?C']R(fQ\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+[}<u- - /* --------------------------------------------- */
|,tKw4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}s[`T /* --------------------------------------------- */
HSVl$66 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qB3E /* --------------------------------------------- */
*MQ`&;Qa, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
tVh"C%Vkr ] !n3j=* AcHeZb8b vU$n*M1`$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
A9MTAm{ 1._1, _2是什么?
qG +PqK; 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。
J~C=o(r 2._1 = 1是在做什么?
L3A2A 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。
'mZQ}U=< 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。
)iFXa<5h O=6[/oc
' 3,n" d- 三. 动工
k n/xt 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T3I{D@+0 BN~ndWRK RFX{]bQp9 Hbn78,~. template < typename T >
=.w~qL class assignment
qae|?z {
MBAj.J T value;
Qe-PW9C public :
hVAatn[ assignment( const T & v) : value(v) {}
0o:R:* template < typename T2 >
3R-5&!i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M6GiohI_"P } ;
P#D|CP/Cu v7\rW{~Jd& G #M0
C>n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}F"98s W 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8H|ac[hXK2 `YqXF=- F)v .R
l7,1\ class holder
*F!1xyg {
,RW`9+gx public :
1}Y3|QxF template < typename T >
%0 i)l| assignment < T > operator = ( const T & t) const
/4@
[^}x {
D$@2H>.- return assignment < T > (t);
D c;k)z= }
\0vs93>? } ;
jAU&h@ hRMya#%- uP(t+}dQ+3 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
\>G}DGz
t#3_M=L static holder _1;
|* ^LsuFb Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
fI1
9p Q H8g%h}6h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g>k?03; 而不用手动写一个函数对象。
]"~
x Y B,c=Wx kW1w;}n$ ~Z!YB,)bp 四. 问题分析
n$v4$_qS 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 oM=8C&U 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。
1vxQ`) a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Gp+\}<^Z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!0vLSF= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
b`@C #qB &FuL{YL 五. 问题1:一致性
EB*C;ms 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?|
&AWrM{e 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}2iR=$2 H5V>d struct holder
*C<;yPVc {
>\w]i*% //
*ra>Kl0
template < typename T >
vbd)L$$20+ T & operator ()( const T & r) const
cpALs1j: {
ch25A<O<R. return (T & )r;
#9Ect@?N0 }
V)l:fUm2 } ;
`*B V@ 6q>}M 这样的话assignment也必须相应改动:
6B|i-b$~ :`Ut.E~. template < typename Left, typename Right >
,.}%\GhY class assignment
j/fniyJ) {
%ek0NBE7 Left l;
fGqX
dlP Right r;
AI|+*amTd public :
p$qk\efv*4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W`NF4 0) template < typename T2 >
<oV[[wl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
i q oXku } ;
^+v1[U@ g(;OUkj$Zp 同时,holder的operator=也需要改动:
ZWo~!Z [Y Rb. vyQ template < typename T >
6>oc,=MV/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
dR;N3KwY {
#o7)eKeQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
cjJfxD&q }
}Z FoCMM |w54!f6w_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/t`\b
[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
cz{`'VN}` ge:a{L return l(rhs) = r;
&)gc{(4$ 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。
Z\xnPhV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J?yasjjgP M<d!j I9) template < typename Tp >
0<a|=kZ class constant_t
2l+L96 {
BQ)>}YHk const Tp t;
W/hzo*o'g public :
x,.= VB constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Qrg- xu= template < typename T >
M\a{2f7'n const Tp & operator ()( const T & r) const
)E*f30 {
Q;w[o return t;
7C0xKF }
!%ju.Xs8 } ;
E;{RNf| m*A b<$y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
HY
FMf3 下面就可以修改holder的operator=了
e15yDwvB \)r M C] template < typename T >
jwa6`u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
s_XCKhN: {
`Wg"m~l$N return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_,)_(R ,h }
E+qLj|IU lZL+j6Q 同时也要修改assignment的operator()
W"\}## 6j XDLI template < typename T2 >
'z
AvQm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
=eUKpYI
现在代码看起来就很一致了。
5X=1a*2'] Zk((VZ(y 六. 问题2:链式操作
R20 .dA_N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G3io!XM)D 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
/MY's&D( 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
vj%"x/TP 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
#e-K It 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QK[^G6TI \} v@!PQl template < typename T >
@jm +TW struct result_1
O>qlWPht {
41<h|WA typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
z$R&u=J } ;
;mQ|+|F6X *3fl}l 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:
BqX"La, I3Z?xsa@Z template < typename T >
5z,q~CU struct ref
or3OLBf* Q {
Dg.~"h5mT typedef T & reference;
x _>1x# } ;
U&1O template < typename T >
:ig=zETM struct ref < T &>
#o/;du {
.1RQ}Ro,< typedef T & reference;
hdx_Tduue } ;
9 da=q (WC
=om 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[mu8V+8@d4 m;l[flQ~ template < typename T >
O}zHkcL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o#\L4P(J {
4 H0rS'5d return l(t) = r(t);
+_J@8k }
F_'{:v1GW 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。
/~u^@@. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+bLP+]7oZ )VkVZf | S 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
yO7y`;Q(sF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
nt$PA(Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
En9J7es_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
X-((
[A 最后的布局是:
81x/bx@L% Add
>^Wpc / \
>W] Wc4\ Divide 5
F\xIVY / \
S1Y,5,} _1 3
H 4ELIF#@ 似乎一切都解决了?不。
jyW={%& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
"$farDDoF 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。
hGY-d}npAJ 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:
/)J]ItJlz W7WHDL^ template < typename Right >
OU7OX]h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]NTQF/ Right & rt) const
G<-KwGy,D {
4AJT)I. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%<nGm\ }
8iaMr278W 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&?bsBqpN 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。
)jgz(\KZ 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。
rtz-kQ38R 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。
X,l7>>L{g 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。
xbhHP2F| 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?
8A&N+sT 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:
j[:70%X ]rj~3du\ template < class Action >
RNw#sR class picker : public Action
bT2c&VPCE {
{U_ ,y(V public :
7QTS@o- picker( const Action & act) : Action(act) {}
6AJ`)8HX // all the operator overloaded
lhYJectJa } ;
Al*=%nY j1g$LAe Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
4bGvkxZo`$ 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:
plB8iN`x< 59D'*!l- template < typename Right >
!Z2h?..O picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rBmW%Gv {
zqdkt ` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
drjNK!XL@ }
^2Cqy%x- 9D\E0YG X/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
98 R/^\ 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。
D? %*L Q"
h]p template < typename T > struct picker_maker
cI8\d 4/py {
;~:Z~8+{c typedef picker < constant_t < T > > result;
,^c-}`!K } ;
Uz_ob9l<#H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
D.{vuftu {
==?wG!v2 h typedef picker < T > result;
[DjlkA/Zg } ;
h\@X!Z, 3lWGa7<4Z 下面总的结构就有了:
u3 LoP_| 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。
}GURq# 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。
<Rw2F?S~)n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kYkA^Aq 至此链式操作完美实现。
+1cr6a GOdWc9Ta! 2( GYk 七. 问题3
i`l;k~rP 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。
-
i2^ eZl .$cX:"_Mk template < typename T1, typename T2 >
n%36a(]
t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<(Ar[Rp {
2
oL$I(83 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C<a&]dN/ }
&?QKWxN IxWi>8
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:
Gq1C"s$4' <ndY6n3 template < typename T1, typename T2 >
J)Yz@0#T(; struct result_2
Hfj.8$ {
nt>3 i! l typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/!Ag/SmS!9 } ;
P|ibUxSA~, j07A>G-= 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?
Cd^1E]O0{ 这个差事就留给了holder自己。
!U4YA1>> g/$RuT2U GL0P&$h template < int Order >
\bF<f02P class holder;
R$u1\r1I template <>
F7C+uGTs class holder < 1 >
4Hf'/%kW {
XLiwE$:t% public :
~5|R`% template < typename T >
l=P)$O|=w struct result_1
VSUWX1k4% {
)Az0.} typedef T & result;
b(@GKH"W } ;
Es}`SIe/ template < typename T1, typename T2 >
H'$H@Kn]- struct result_2
:##$-K*W" {
S3HyB
b typedef T1 & result;
vD#kH1 } ;
voRb>xF template < typename T >
g51UIN]o- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Zp{K_ec{ {
x76;wQ return (T & )r;
tIV9Y=ckr0 }
vAG|Y'aO@% template < typename T1, typename T2 >
I+Yq",{% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c]k+ Sx&} {
HI:1Voy return (T1 & )r1;
N6BOUU] }
-8"K|ev } ;
N@X6Z!EO It2:2 template <>
S/eplz; class holder < 2 >
-0`n(`2 {
er
BerbEEH public :
Zr6.Nw template < typename T >
g*_n|7pB struct result_1
}vP(SF6 {
O`_, _ typedef T & result;
)j}#6r } ;
)JyB template < typename T1, typename T2 >
~S~+'V,d struct result_2
@v&P;=lU {
w?*79 u typedef T2 & result;
4k{xo~+%, } ;
Xep2)3k> template < typename T >
_'y`hKeI[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^"iL|3d {
@R;k@b return (T & )r;
yfqe6-8U }
7zN7PHT=$t template < typename T1, typename T2 >
k`' *niz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2Kr8#_) 0 {
7;.Iat9gMf return (T2 & )r2;
z^9rM" }
XLYGhM } ;
o)b-fAd@$ S1~EJa5H <f)T*E^5% 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> >。
'Zex/:QS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
sc-h O9~k 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!H)!b#_ 7z\#"~(. return l(i, j) = r(i, j);
|G/)<1P 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mss.\ S&l [z, return ( int & )i;
%<O~eXY return ( int & )j;
O\=Zo9(NHF 最后执行i = j;
1x##b[LC 可见,参数被正确的选择了。
/Wl8Jf7'
rOYYZ)Qw hZo f 7#Fcn e=#D1 八. 中期总结
lc [)Ev 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:
LV$Ko_9eA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
z wwJyy%/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
nu|,wE!i 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
C(>g4.-p8 h'vBWtMa =l]
lwA- Ed_Fx' 5~[][VV^ F]N?_ bo 九. 简化
\?Xoa"^ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
h^,L) E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b
o_`P3 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
b>#dMRK 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;/ |tU
o$ +-*/&|^等
psiuoYf 2. 返回引用。
heWQPM|s =,各种复合赋值等
IZ Q*D) 3. 返回固定类型。
n8\88d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K2v[_a~@ 4. 原样返回。
?-0, x|ul operator,
WD kE
5 5. 返回解引用的类型。
i>-#QKqJ operator*(单目)
.>}Z3jUrf 6. 返回地址。
8y[Rwa operator&(单目)
{od@Sl 7. 下表访问返回类型。
QWt3KW8) operator[]
Azr|cKu] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d}|z+D operator<<和operator>>
T>hm\ ! XW2ZQMos1 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。
Bk5 ELf8pL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W|sU[dxZ >xF&>SDC template < typename Left >
qq?o^_^4 struct value_return
aN,?a@B {
^e$!19g template < typename T >
Gv#bd05X struct result_1
2o1WXE %$ {
H _| re typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x wwL
} ;
(KPD`l8. oe<@mz/ template < typename T1, typename T2 >
X(#8EY}X struct result_2
yVK l%GO {
GlC (uhCpV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*L Y6hph" } ;
~oK0k_{~ } ;
U1rr=h
g Qs#;sy
W@~ n`jG[{3t& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]!jfrj {(tR<z) 下面我们来剥离functor中的operator()
/9Qr1@&v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
sK/ymEfRv FGm!|iI return l(t) op r(t)
UV{})T*s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)
jM-5}" return op l(t)
>r}?v3QW return op l(t1, t2)
.*W7Z8!e return l(t) op
Cy5iEI# return l(t1, t2) op
J!3;\ return l(t)[r(t)]
hl)jE
06 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
XW^Pz( _[l&{, 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:
Z>X]'q03 单目: return f(l(t), r(t));
]F;1 l3I- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\F+".X#jh 双目: return f(l(t));
Ul 85-p return f(l(t1, t2));
/L|x3RHs 下面就是f的实现,以operator/为例
TT#V'r\ J*:_3Wsy struct meta_divide
497 l2}0 {
qwn EVjf template < typename T1, typename T2 >
p u?COA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}w>UNGUMh {
0=40}n&` return t1 / t2;
pbwOma2 }
7*WO9R/ } ;
7:JGr O ];=|))ky" 这个工作可以让宏来做:
q& KNK W?ghG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O9ro{ k template < typename T1, typename T2 > \
Pj BBXI1i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m0^~VK | 以后可以直接用
C58B(Ndo DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9U )9u["DH 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
T@zp'6\H
(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。。。)
)!G 10 z?UEn#E2 nhZ/^`Y< 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
PTXS8e4 /_8nZVu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m?8o\|i, class unary_op : public Rettype
;l < amB {
*o(bB!q"c Left l;
g1l:k1\Ht public :
f^IB:e#j; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q+_z*
!u4eI0?R? template < typename T >
mGmZ}H'{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zx+}>(U\U {
^6Yt2Bhs return FuncType::execute(l(t));
VrhHcvnZ }
"kIlxf3 +<B"g{dLuX template < typename T1, typename T2 >
:gRVa=}= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N\?__WlBK7 {
0Xn,q]@Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
pDhUD}1G }
^bdXzjf } ;
N{M25ucAHl dAOJ:
@y 3e\IRF xzb 同样还可以申明一个binary_op
^\yz`b(A0 ?Ho> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EyBTja(4 class binary_op : public Rettype
3mg:9]X9 {
[?$tu%Q(Z Left l;
XV)ctF4 Right r;
K,*z8@ public :
45jImCm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:n%& $_\x}`c~. template < typename T >
\E05qk_;K typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]<Q& {
Bcb
'4*: return FuncType::execute(l(t), r(t));
qamq9F$V }
M}=>~TA@ !g#y$ template < typename T1, typename T2 >
A2P.5EN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1jPh0?BY {
l=$?#^^ / return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Wk!<P"
nHd }
uy<b5.!- } ;
GE !p W}%[i+ C!6D /S 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|=:hUp Jp 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8;f5;7Mn DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
l%2 gM7WMY 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
n5tsaU; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(W[]}k; 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
z;N`jqo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
# |OA>[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
s<3M_mt 下面是修改过的unary_op
q; C6ID` OF-g7s6VH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
slP>; class unary_op
HoeW6U V {
T;S6<J Left l;
]kO|kIs :1]J{,VG public :
~K(mt0T) BV}sN{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WfTl\Dxw dqFp"Xe"% template < typename T >
.CW,Td3f! struct result_1
*|;`Gp {
0c,!<\B typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@V^5_K } ;
2a 7"~z~ /^X)>1)j template < typename T1, typename T2 >
;r.#|b struct result_2
0eK>QZ_ {
oc[z dIk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!>GDp >0 } ;
um2}XI Wq}W )E template < typename T1, typename T2 >
U% ?+N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3l$ D%y {
lW4 6S return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vRDs~'f }
M(^ e)7a1 \#F>R, template < typename T >
5%@~"YCo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bPV;" {
VS_I'SPPIc return OpClass::execute(lt(t));
s
E;2;2u" }
]AN%#1++U 8u1?\SYnb } ;
<vxTfE@>bp }2Y`Lr (''w$qq"D 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
7=qvu&{ 好啦,现在才真正完美了。
9j5-/
现在在picker里面就可以这么添加了:
3[ xHY@c /R>YDout} template < typename Right >
^nDa-J$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~4mRm!DP {
]M~7L[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
u0qTP] }
] 8<`&~a 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。
ZQ-6n1O mSO7 r F .;(a;f+{; 19%zcYTe C3
BoH& 十. bind
d vo|9 > 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。
lB!M;2^)X 先来分析一下一段例子
gQ<{NQMzvd Xxj<Ai2 4RH>i+)pS\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
5s>>]
.% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
B^{~,' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v`p@djM 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]}ce
u" 我们来写个简单的。
DUg[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:
w>'3}o(nY 对于函数对象类的版本:
`91Z]zGpU Cj/!m template < typename Func >
Mf7
[@#$ struct functor_trait
b+L !p.: {
j'lC]}kH typedef typename Func::result_type result_type;
D@]/%; } ;
u('`.dwkc 对于无参数函数的版本:
{z9z#8`C; o'Y/0hkh template < typename Ret >
Fr2F&NN`D struct functor_trait < Ret ( * )() >
[*5hx_4%B {
qt4%=E;[ typedef Ret result_type;
,4;'s } ;
Zb'a+8[ 对于单参数函数的版本:
7 ;2>kgf~ $6 4{Ff template < typename Ret, typename V1 >
0w vAtK|Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*&V"x=ba, {
cyh;1Q typedef Ret result_type;
Z&7Yl(| } ;
!Fs<r)j 对于双参数函数的版本:
Lg7dJnf Y@ vC!C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~aXJ5sY"f& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,F+,A].wG {
>\3N#S"PF typedef Ret result_type;
j9-.bGtm?. } ;
BA8!NR| 等等。。。
=F5zU5`i 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~(=5`9 1qp"D_h template < typename Func >
J*AYZS-tSE struct func_return
v] m`rV8S[ {
EiyHZ template < typename T >
<q&i"[^M struct result_1
%_~1(Glz {
{!! 8 *ix typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(`R
heEg@f } ;
&!FI!T
-WH itcM-? template < typename T1, typename T2 >
#/\Zo &V8 struct result_2
fwa*|y; {
ZS`9r16@b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&2n5m& } ;
VJ1rU mO~ } ;
n;~'W*Ln0 Qo*OC 9E` 1)f < 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nB/`~_9 ?u0qYep: template < typename Func, typename aPicker >
i@ 86Ez class binder_1
Dr"PS
>. {
=Wz)(N Func fn;
A7T(p7pP aPicker pk;
uC[F'\Y public :
0C6T>E7 7y$U$6 template < typename T >
3 FMYs&0r4 struct result_1
^Cj3\G4, {
9V;A+d, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+WguWLO" } ;
]Y$jc Z!4B=?( template < typename T1, typename T2 >
J~h9i=4<bF struct result_2
O5:[]vIn {
A+z}z@K typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1DN } ;
jLw|F-v-l< -U;=]o1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c_aj-`BKp kZR(0,
W template < typename T >
c(!pcB8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6QNZ/Ox: {
_T;Kn'Gz(& return fn(pk(t));
\{qtdTd }
+F>erdV template < typename T1, typename T2 >
Z@AN0?,`~o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m;qqjzy {
WtXf~ :R return fn(pk(t1, t2));
|EY1$qItid }
&y-z[GR[{ } ;
D}N4*L1 v|@EuN14< F'@9kdp 一目了然不是么?
j@4]0o 最后实现bind
mILCC}Kt f?(g5o*2 is^5TL%@ template < typename Func, typename aPicker >
4.>y[_vu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7dOpJjv?) {
g\*2w
@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<<-BQ
l~ }
&3itBQF =p dLh 2个以上参数的bind可以同理实现。
474
oVdGx 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
1k{H,p7 ?/(*cA
十一. phoenix
*T.V5FB0S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|lyspD ?`75ah for_each(v.begin(), v.end(),
(@=h(u . (
%UG|R: do_
ziv+*Qn_b4 [
uX6rCokr cout << _1 << " , "
&
sXMB ]
:z\||f .while_( -- _1),
kZfj"+p_S cout << var( " \n " )
eu//Q'W )
*g4Uo{ );
a;&0u> TeyFq0j@' 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
l vBcEg 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
gRZ!=z[& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Dj3,SJ*x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Rk{vz| %2^V.`0T 9j5B(_J^ template < typename Cond, typename Actor >
V8Z@y&ny class do_while
ZbH_h]1$D {
j_b/66JyN Cond cd;
Zj0h0Vt Actor act;
7>EMr}f C public :
Wxi;Tq9C@_ template < typename T >
Q v},X~^R struct result_1
g9IIC5 {
jPg[LZQ' typedef int result_type;
VS65SxHA } ;
BU|m{YZ$ /)4Q%Zp do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{&FOa'bP r>rL[`p(2 template < typename T >
<t"fL
RX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oq(W| {
nd5.Py$ do
2\F'So {
sBNqg~HwB? act(t);
}T53y6J# }
<d{>[R) while (cd(t));
ZR8y9mx2" return 0 ;
V-"#Kf9 }
!.O;SG } ;
%PPkT]~\ 2Ic)]6z
R 'yh)6mid 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+u
lxCm_lV 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。
%iZ~RTY6 ! 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。
qr~zTBT]
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。
P75@Yu( 下面就是产生这个functor的类:
gmOP8.g Ia:M+20n <W*6=HZ' template < typename Actor >
C k/DV class do_while_actor
WJ\,Y} J {
52r\Q}v$ Actor act;
Ctk1\quz public :
,,?XGx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p.,`3"C1 .{(gku>g( template < typename Cond >
:1~4X picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
kAW2vh } ;
r]S"i$ .EjjCE/v- DH.CAV 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7uzc1}r 最后,是那个do_
K'[kl' )W1[{? wid class do_while_invoker
ixqvX4vv,B {
|WgFLF~k public :
a24(9(yh template < typename Actor >
+;q`A1 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/KlSI<T@ {
UUvR>5@n return do_while_actor < Actor > (act);
k7 Ne(4P }
qI[AsM+ } do_;
/8/N
2l~qzT- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0Q]{r ) 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
i1Y<[s 最后来说说怎么处理break和continue
>Hd!o"I 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。
)0=H)k0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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