一. 什么是Lambda
Xxg|01 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
73cb1kfPd 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,
3U@jw,K!{A ]<>cjk.ya u /F!8# 8!{*!|Xd class filler
2<EV
iP9 {
?}cmES kX@ public :
"[_j8,t` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.`OU\LA } ;
F}_b7|^ ;'n%\*+fHH =GX5T(P8k 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:
+#FqC/`l 7 m{lOR f8:nKb>nq$ hJEd7{n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ka9@7IFM @Lnv HoGYgye= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
MYS`@%ZV#k X9m^i2tk w \b+OW wXQxZuk[ 二. 战前分析
YhN<vZ}U!~ 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。
Z=a%)Ki?Ag 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
"]S O
k`}\NZL yJ $6vmQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_re# b? /* --------------------------------------------- */
Jl~ *@0( vector < int *> vp( 10 );
( eTrqI` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'Lrn< /* --------------------------------------------- */
6m:$mhA5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
GmH DG- /* --------------------------------------------- */
[Yt{h9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hC\
l
\y /* --------------------------------------------- */
(s3k2Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
E!9WZY /* --------------------------------------------- */
k H.dtg_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r:g\ f$C{Z9_SX EqW~K@ L
kK
*. 看了之后,我们可以思考一些问题:
q?}C`5%D 1._1, _2是什么?
k[r^@| 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
vE:*{G;Y 2._1 = 1是在做什么?
keAoJeG,J 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
EQm{qc; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&i5@4,p y9 M =^d a^%iAe 三. 动工
pm6#azQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p) 8S]p] s;VW
%e 1h$?, ;'7(gAE template < typename T >
4?R979 class assignment
\d@5*q {
BHY8G06 T value;
VQ9A/DH/ public :
FzInIif assignment( const T & v) : value(v) {}
*fg2bz<~[B template < typename T2 >
28!C#.(h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pa>C}jk}6 } ;
53i]Q;k [ h:aa^a~yi [neuwdN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
E5ce=$o 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"-Q+!byh /lBK )( N'`X:7fN 'ITq\1z class holder
)2[)11J9t {
_(N+z. public :
igxO:]? template < typename T >
p'R<yB)V assignment < T > operator = ( const T & t) const
P 45Irir {
xp^RAVXq` return assignment < T > (t);
N"70P/ }
F3|^b{'zO } ;
4aXIRu%#7 1/}H
0\9' 6w^P{%ul 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:
( /]'e} Z8SwW<{ $ static holder _1;
2v{WX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
FLi'}C 6<lo0PQ"Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x92^0cMf 而不用手动写一个函数对象。
y]h0c<NP !..<_qfw : K|
H/kht 'PF>#X'' 四. 问题分析
5u!\c(TJ+ 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。
c*IrZm 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。
Pq /5Dy 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(0 T!-hsP 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\L Q+
n+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8 .%0JJ .3 `!]|lI!GW 五. 问题1:一致性
{7M++J= 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?|
37hdZt., 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a-NTA }Ng P`m struct holder
*ID=X!v {
94tfR$W;- //
kdNo<x1o template < typename T >
FGV
L[\ T & operator ()( const T & r) const
a"jE\OZ{+s {
&L8RLSfX return (T & )r;
t1 3V>9to }
Z[?n{vD7 } ;
-XBZ1q !5ps,+o 这样的话assignment也必须相应改动:
Os9SfL /QXUD.(
8 template < typename Left, typename Right >
3xyrWl class assignment
<h#*wy:o2 {
5u$.!l8Nl Left l;
R"t#dG]1t Right r;
.QvD603%5 public :
m+c-"arIpA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uxfh?gsL template < typename T2 >
DDrR9}k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
iH(7.?.r } ;
qAjtvc2 SXL3>-Z E 同时,holder的operator=也需要改动:
{$frR "K 4"P9z}y=i template < typename T >
o 4F'z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MPB[~#: {
|*bUcS<S return assignment < holder, T > ( * this , t);
tq
L(H25z }
"to!&@I|
4 {nmG/dn{ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
^'X
I%fEf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MLDzWZ~}ef =KPmZ ,/w return l(rhs) = r;
w"R<8e= 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
%-n)L 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Xh"9Bcjf Ks.b).fH template < typename Tp >
](r}`u%}y class constant_t
`D+zX {
-@N-i$!;J const Tp t;
E+L7[ public :
@\by`3*Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xFu ,e template < typename T >
0z=KnQx"4 const Tp & operator ()( const T & r) const
tJ(xeb {
owNwj return t;
k(ouE|B }
^>|ZN2 } ;
(5$Ge$ /M2in]oH 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K=f4<tP_ 下面就可以修改holder的operator=了
Clf$EX;~ b**vUt\ template < typename T >
=R5W
KX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
yY$^
R|t {
XFhH+4#] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2!%)_< }
3bRxV
@0. Gk:fw#R 同时也要修改assignment的operator()
NM. e4 o0r&w;! template < typename T2 >
B!'K20"gF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
IyO0~Vx> 现在代码看起来就很一致了。
* F!B4go 6P{bUom? 六. 问题2:链式操作
<'\Nv._2a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u&~Xgq5[ 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。
J^+w]2`S 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。
F,_L}
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。
G$C2?|V)= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|V34;}\4 n.+*_c8 k template < typename T >
@<W` w struct result_1
Iy)1(upM {
,M.C]6YMr typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~ 5}t; } ;
W|<c[S KM &P5} 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
8^_:9&) i 7C|AiSH template < typename T >
l!p`g>$&f struct ref
7-S?RU]g {
*f+s typedef T & reference;
O*N:A[eW } ;
$#=d@Nw_ template < typename T >
JA^!i98{ struct ref < T &>
R>c>wYt'f {
y[McdlH m typedef T & reference;
p[4 +`8 } ;
2$JZ(qnN 19fa7E< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
EZ!! V~ =1[_#Moc6 template < typename T >
Zfs-M) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
GgxPpS<ne {
Z=%
j|xE_ return l(t) = r(t);
~~yng-3)1 }
uzp\V
39 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。
L@Rgiq|v-| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+s#%\:Y M P(PBOB97 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
x(c+~4:_M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
nWK8.&{. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xOkdu k] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
c =m#MMc) 最后的布局是:
NVzo)C8kb Add
.vHHw@ / \
rQv5uoD Divide 5
jtoS{B, / \
\]>821r _1 3
/Am9w$_T[ 似乎一切都解决了?不。
rl.K{Uad 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
| V(sCF 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
M8H hjoo OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
59nRk}^$se ]*NYuEgc template < typename Right >
@,<jPR. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/3)\^Pof Right & rt) const
HD<$0M| {
n1\$|[^6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[>NMuwtG }
%Za}q]? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
IYn`&jS{ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
5 =;cN9M@ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
|ts0j/A]Pi 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
qX}3}TL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
bB4FjC': 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
2>jk@~Z1:u 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
EUSM4djL TqJ @l template < class Action >
!v2/sq$G class picker : public Action
aH;AGbp {
[w}- )&c public :
sd4eG picker( const Action & act) : Action(act) {}
_HM?p(H@ // all the operator overloaded
A"r<$S6 } ;
j~_iv~[ +aOevkY] Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
9o,Eqx4J 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
TJYhgna xy`Y7W= template < typename Right >
8K2 @[TE=5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l]wfL;u {
'7oR|I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l4DBGZB }
q=^;lWs4 qBF|' .$^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9ug4p'] 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。
hV $Zr4' ";dS~(~ template < typename T > struct picker_maker
\asn^V@"zz {
XR]bd typedef picker < constant_t < T > > result;
;):;H?WS|A } ;
`Ku:%~$/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
NtGJpT4YX {
aMu6{u6 typedef picker < T > result;
-f ? } ;
nU= Lvt3S
.l 下面总的结构就有了:
ok6t|
7sq 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。
Gt{%O>P8t 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。
{_tq6ja-< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0J?443AY 至此链式操作完美实现。
@V>]95RX Yv=L'0K& :UT\L2 q= 七. 问题3
U
_pPI$ = 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。
OfrzmL<K v,opyTwG| template < typename T1, typename T2 >
$<nD-4p ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O!>#q4&] {
xVsI#`<a return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
mm_)=Ipj> }
O-.G(" K91O$'J 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:
Y*b$^C%2 X\BFvSv8C template < typename T1, typename T2 >
N5W!(h) struct result_2
gb!0%* {
5OPvy,e6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G5|nt#> } ;
dB~A4pZa ;^JMX4[ 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?
3\]j4*i! 这个差事就留给了holder自己。
k@9hth2Q A1;'S<a 7%$3`4i`O template < int Order >
.|CoueH class holder;
f#Ud=& >j template <>
o5RvxGN class holder < 1 >
x?rd9c {
/\qzTo public :
.Erv\lv* template < typename T >
EPwU{*F struct result_1
VI|2vV6? {
)Ko~6.:5H typedef T & result;
z(,j)". } ;
+P+h$gQ template < typename T1, typename T2 >
>KQ/ c struct result_2
<iH {
4lCbUk[l typedef T1 & result;
`
>>]$ZJ } ;
PDH|=meXM template < typename T >
4h?@D_{k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Zqf
ovG {
F <iV;+ return (T & )r;
9s!R_R&W. }
_s<BXj template < typename T1, typename T2 >
'A3*[e|OS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]N\D^`iQ {
K}N~KDW R| return (T1 & )r1;
d" 0&=/ }
Ya~Th)'>q } ;
OZz/ip-!lc Zcw<USF8 template <>
{|0YcL class holder < 2 >
9*~";{O.Oa {
*yHz#u' public :
R4 b!?}d template < typename T >
*Cp:<Mnd struct result_1
b%x=7SMXO {
XL44pE
m typedef T & result;
`c^">L } ;
[uJS.`b template < typename T1, typename T2 >
)x?)v#k struct result_2
W@zxGH$z> {
2^=.f?_YR typedef T2 & result;
6shN% } ;
;P}007; template < typename T >
X%og}Cfi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sEKF {
:_F 8O return (T & )r;
^Nds@MR{8' }
cM<08-:v template < typename T1, typename T2 >
4Wvefq" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oV9{{ {
M@G\b^ " return (T2 & )r2;
7/KK}\NE }
f`rI]v|@ } ;
cM,g,E} ;jQ^8S 6~>h;wC 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> >。
X,lhVT
| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t+pA9^$[` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`WMU'ezF Z;tWV%F5 return l(i, j) = r(i, j);
(["V( $ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
oO7)7$|1 ang~_Ec. return ( int & )i;
NYKYj`K return ( int & )j;
;gAL_/_ 最后执行i = j;
B7Zi|-F 可见,参数被正确的选择了。
+~:OUR*> {wk#n.c owyQFk lqO>Q1_{K A@Zqh<,Ud 八. 中期总结
M+j*5wNy 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
8N |K 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G pO*As_2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
FI$
-."F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^xScVOdP "&`>+Yw m;1/+qs0 9s7TLT k N9*QQ0 I\M
}Dxpp 九. 简化
]Nssn\X7 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。
>Y\?v-^~; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OwNo$b]h` 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:
@.)[U:N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xzFQ)t& +-*/&|^等
3 _!MVT 2. 返回引用。
,_<|e\>~ =,各种复合赋值等
X(.[rC> 3. 返回固定类型。
48 0M|^
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
amX1idHo^ 4. 原样返回。
1D!MXYgm1b operator,
WjSu4 5. 返回解引用的类型。
?'H+u[1. operator*(单目)
cf^ i!X0 6. 返回地址。
U9Ea}aN operator&(单目)
M
'%zA;Wl 7. 下表访问返回类型。
$Xu/P5 operator[]
`PI*\t0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O'@[f{ operator<<和operator>>
mC-wPi8 @CxgoX^ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
>lyE@S sA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-eD]gm
}J-e:FUF# template < typename Left >
1_;{1O+B struct value_return
*(5T?p[7 {
D#`>p template < typename T >
0%q H=do6 struct result_1
se]&)%p[ {
f+1'Ah0'E typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oIj-Y`92! } ;
=&Tuh} "(dI/} template < typename T1, typename T2 >
8GjETq%} struct result_2
u]`0QxvZ {
yh|+Usa typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9:=:P> } ;
3^$=XrD } ;
Bc-/s(/Eq kkMChe};5 m6}_kzFz 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{.;qz4d` hM>.xr 下面我们来剥离functor中的operator()
8TU(5:xJo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
K:Z(jF!j =FiO{Aw`N return l(t) op r(t)
^j10
f$B return l(t1, t2) op r(t1, t2)
PY3bn).uR return op l(t)
jffNA^e return op l(t1, t2)
a0 PU&o1EF return l(t) op
voTP,R[}85 return l(t1, t2) op
[f[Wz{Q#Y return l(t)[r(t)]
M"qS#*{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T5I#7LN# a<E9@ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
%q9"2]
cR 单目: return f(l(t), r(t));
2|WM?V& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
fU$_5v4 双目: return f(l(t));
G+k wG)K return f(l(t1, t2));
vfXNN F 下面就是f的实现,以operator/为例
o-AF_N ]ZW-`U MO struct meta_divide
|B'4wF> {
SXvflr] =m template < typename T1, typename T2 >
xD~r Q$6sI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~Je40vO[ {
.Y8P6_ return t1 / t2;
iC>%P&|-)| }
7fS NF7/+ } ;
0L ,!o[L* XJy.xI>; 这个工作可以让宏来做:
0_Elxc /iAhGY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@0C[o9 template < typename T1, typename T2 > \
CPeu="[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
NpKyrXDJv 以后可以直接用
dD~H ft DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f5{|_]q] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
<r>Sj/w<D (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2dHsM'ze x'OP0],# *
{~`Lw)y 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
+9pock 0M&~;`W} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
n6M #Xc'JA class unary_op : public Rettype
s_+.xIZ {
F;kKn:X L Left l;
)`ixT) public :
X%N!gy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
._<,
Eodv +uTl
Lu;MT template < typename T >
)l!`k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Bdh`Ot-! {
HD2C^V2@M return FuncType::execute(l(t));
ZH>i2|W< }
T\=#y Zs-lN*u7. template < typename T1, typename T2 >
(\r^0>H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/0fHkj/J=B {
kt\,$.v8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
EA9.?F
}
jENC1T( } ;
g>w {{G ".N{v1 '|), ? 同样还可以申明一个binary_op
u?g&(h .n4{xQo,EJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^w"hA; class binary_op : public Rettype
>}2
,2 {
/lPnf7 Left l;
=PNkzFUo Right r;
l?V#; public :
A"s?;hv\fS binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j {2 0 Dv`"3 template < typename T >
r:E4Wi{\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}[drR(]`dO {
_8F;-7Sz return FuncType::execute(l(t), r(t));
C]l)Pz$ }
bmi",UZ:F yHlQKI template < typename T1, typename T2 >
11Qi
_T\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pzUr9 {
.X"&kO>G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I&gd"F _v} }
b!Nr } ;
J7aYi]vI /me ]sOkn @p}_"BHYWt 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
%hw4IcWJ| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
KIR3m
) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
LpSF*xm 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。
!<VP[%2L~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}~ N\A 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。。。
Ea'jAIFPpO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\/gf_R_GN 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)
bb\XZ~)F 下面是修改过的unary_op
3 |LRb/| :D;pD l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
q
#7Nk)<.
class unary_op
r$'.$k\ {
Nh/i'q/ Left l;
*qAG0EM| vWrTB public :
?EPHq,
E WS(m#WFQr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
f8=qnY2j {<gX~./]c template < typename T >
e{Vn{.i,5 struct result_1
,F`1VpTd8 {
Soe2Gq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f7!48,(fB } ;
:%j"l7=> )Y'g; template < typename T1, typename T2 >
ZNk[Jn
[. struct result_2
,/TmTX--d {
NZADHO@0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.f. tPm } ;
nN@
Ch "xHK* template < typename T1, typename T2 >
U 0~BcFpD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{D(l#;,iX2 {
Qt_KUtD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ad47 42 }
Tz.okCo]z ? u".*!% template < typename T >
f8qDmk5s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D+! S\~u {
|8[!`T*s return OpClass::execute(lt(t));
2J$vX( }
BhbfPQ tlg}"lY } ;
&+ PVY>q %H&WihQ =_g#I 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
a.JjbFL 好啦,现在才真正完美了。
|22vNt_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
`'EG7 qdKqc,R1{ template < typename Right >
3XQe? 2:< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5 $$Cav {
X%JyC_~< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q8QB{*4 }
vdB2T2F 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。
n_ ?+QF Xo[cpcV Q)M-f;O q@XJ,e1A ^-n^IR}J 十. bind
(vzYgU, 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。
~&F|g2: 先来分析一下一段例子
_y>drvg $F X$nY gGBRfq> int foo( int x, int y) { return x - y;}
aK| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:"Tkl$@, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
89{;R 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
uR.pQo07y< 我们来写个简单的。
V lO^0r^z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
FV
aC8Kw 对于函数对象类的版本:
z[R
dM#L 'NfsAE template < typename Func >
6-/W4L)?> struct functor_trait
qvGmJN0 {
COw!a\Jl typedef typename Func::result_type result_type;
0Bkz)4R
} ;
Cc`-34/% 对于无参数函数的版本:
a MFUj+^ tQUKw@@Q template < typename Ret >
upZc~k!1\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
#*"V'dj;e {
<&O*'
<6C typedef Ret result_type;
a|4D6yUw| } ;
n&|N=zh 对于单参数函数的版本:
L>E{~yh eLXL5&}`fh template < typename Ret, typename V1 >
oTXIs4+G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
kjdIk9 Y {
(f_J @n typedef Ret result_type;
q *Hg-J} } ;
^4Xsd h5 对于双参数函数的版本:
45<gO1 /0|1xHs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\ISg6v{/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Le bc@, {
r)Zk- !1 typedef Ret result_type;
`/N={ } ;
t:P]bp^# 等等。。。
.H qJ)OH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<ME>#, &sBD0R(a template < typename Func >
?2,D-3 { struct func_return
0o6o<ggi {
Jc]66
template < typename T >
LN<rBF[_:f struct result_1
@W$ha
y {
~7g$TAe{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8Exky^OT| } ;
?@FqlWz , EK0~3HSZ template < typename T1, typename T2 >
V\r{6-%XiW struct result_2
8<C@I/ {
$9X?LGUz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vJVh%l+ } ;
}''0N1,/ } ;
NYG!\u\Rm :5T=y @ ~EXCYUp4v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R~[~(`/S F Qk template < typename Func, typename aPicker >
S'ms>ZENC class binder_1
HUCJA-OZGL {
>py[g0J Func fn;
o~"Y_dLsW aPicker pk;
5_L,7\5# public :
vZ$E
[EG} VGxab;#,:3 template < typename T >
.j|uf[?h struct result_1
/Qef[$!( {
@H+L1H%9n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9(z) ^G } ;
o.Y6(o CH|cK8q template < typename T1, typename T2 >
8+".r2*_iO struct result_2
fB,eeT1v?h {
$ywROa] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0a<h,s0"2 } ;
8tna<Hx /7p(%vr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
41+WIa
L l`:u5\ rM template < typename T >
}m5()@Q}a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AcXVfk z {
% a.T@E return fn(pk(t));
kZrc^ }
PN<VqtW template < typename T1, typename T2 >
EfpMzD7/( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ij =NcP {
]SPuNBsy) return fn(pk(t1, t2));
:2
:VMIa }
1-PlRQs.1 } ;
iD])E/ z#P`m,~t0 `{
HWk^ 一目了然不是么?
Ty~z%=H 最后实现bind
.\ya WQiRbb X soQ[Zg4} template < typename Func, typename aPicker >
O`GF| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
r%ebC {
OW@)6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^EkxZ4*g }
5jwv! L<n bqA`oRb\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
VmQ' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
mTUoFXX[ &=n/h5e0t& 十一. phoenix
%xQ'i4` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9y5JV3 RjO0*$>h for_each(v.begin(), v.end(),
!7)#aXt& (
}BL7P-km do_
cZ)mp`^n7 [
&nI>`Q' cout << _1 << " , "
Qo^(r$BD ]
I_Gz~ qk6 .while_( -- _1),
!~R<Il|B cout << var( " \n " )
!.t D.(XP )
74:~F)BP );
rKFnivGT 5$Kj#9g-# 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:
>qr/1mW 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
(y&sUc9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B9$f y).Gp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GRkN0|ovfj |>'N^ Meep template < typename Cond, typename Actor >
*l"CIG' class do_while
c?. i;4yh {
w%X@os}E Cond cd;
GbZ~eI`,2 Actor act;
WcY_w`*L public :
42 lw>gzr! template < typename T >
zy"k b struct result_1
L]!![v.VY {
#ley3rJW] typedef int result_type;
!!V1#?0jw } ;
-Q
JP J. v7KBYN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{7]maOg>7J pmWy:0 R template < typename T >
v@q&B|0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.|hsn6i/- {
|W=-/~X do
-vT{D$&1 {
X;UEq]kcmn act(t);
){'<67dK }
/d:hW4}<}. while (cd(t));
Yk?q \1 return 0 ;
B&B:P }
DQP!e6Of } ;
W SxoGly srAWet ~TS!5Wiv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8]b;l; W5 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。
\9`
~9#P 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。
?a% F3B 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。
Y~{<Hs 下面就是产生这个functor的类:
ZN;ondp4 esBv,b?*
[r3sk24 template < typename Actor >
Eri007? D class do_while_actor
$%"hhju {
N"G\H<n Actor act;
'\op$t/ public :
w2X HY>6]; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
z[<Na3] (GpP=lSSeY template < typename Cond >
[M%?[E}> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&oHr]=xA } ;
+>*=~R oQmXKV+[v r nr-wUW@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g}R Cjl4 最后,是那个do_
T8|?mVv s #5{xWMp/0 KU
oAxA class do_while_invoker
\z FCph4 {
c*E7nc)u public :
\mJR^t template < typename Actor >
~1}fL 1~5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
j$/#2%OVN {
U\qbr.< return do_while_actor < Actor > (act);
b1i~F45h }
<8kCmuGlk } do_;
LAlX|b >Ovz; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d-e/0F! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G!I5Er0pdy 最后来说说怎么处理break和continue
CdmpKkq# 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。
w+*rbJ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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