一. 什么是Lambda
CoJaVLl 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Htsa<tF 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,
PJkMn /"iYEr%_ )E6m}? H5 wQ.ild class filler
;HqK^[1\ {
f_raICO{R public :
dqF--)Nb void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1f[!=p } ;
ctt5t ;C{2*0"H| Ih,~h[ 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:
kP8Ypw& /#>?wy<s~ hC6$>tl fVf.u'.8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)%ja6Vg jgEiemh& [FyE{NfiJ% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w`#lLl
B >-)i_C2 S'3l<sY |:H[Y"$1; 二. 战前分析
T w"^I*B 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
DeXnE$XH 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
? `FI!3j NRoi`
IIj {'d?vm!r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.P ,\69g~A /* --------------------------------------------- */
W4>8 vector < int *> vp( 10 );
3$HFHUMQsk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
P?TFX.p7 /* --------------------------------------------- */
Hk6Dwe[y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:kFWUs= /* --------------------------------------------- */
b;x^>(It int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5[/*UtB /* --------------------------------------------- */
~=0zZTG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4|++0=#D$ /* --------------------------------------------- */
/5yWvra for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;! CQFJ= zyCl`r[} .4-; ;AG5WPI 看了之后,我们可以思考一些问题:
JN3Oe5yB2@ 1._1, _2是什么?
j/^0q90QO 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。
)C|>M'g@v 2._1 = 1是在做什么?
)}u.b-Nt. 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。
+(|T\%$DT Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
nHT2M{R vkBngsS bcj7.rh]'h 三. 动工
9 .%{M#j 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W"wP% Keof{>V=CA v5<Ext
rV "2=v?,'t template < typename T >
xQJdt$]U@ class assignment
1Z`<HW" {
VK?,8Y T value;
I S!B$ public :
M:C*?;K: assignment( const T & v) : value(v) {}
*5|\if\ template < typename T2 >
>#0yd7BST T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{kZhje^$vi } ;
elP`5BuN ?<F\S2W ^PWZ1.T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DQ'+,bxk=9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
M%B]f2C <ygkK5#q YTYYb#"Q Qiw Zk<rb class holder
dks0 {
U15Hq*8Z public :
Lb/a_8<E? template < typename T >
[_H9l) assignment < T > operator = ( const T & t) const
M{z+=c&w {
A?6b)B/e? return assignment < T > (t);
[0IeEjL }
JQbI^ef_; } ;
-{P)\5.L T]E$H, p qtgj"4,:` 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:
LW,!B.`@ m'429E]\S static holder _1;
1 k H Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zHu:Ec7 WddU|-W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NU_VUd2 而不用手动写一个函数对象。
Q$RP2& h!)(R< %7V?7BE jP}N^ 四. 问题分析
R\X=Vg 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。
Dy8Go4 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。
?mF-zA'4] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mXa1SZnE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
du47la 3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
tpCEWdn5 u,'c:RMV 五. 问题1:一致性
flmcY7ZV 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?|
VSP[G ,J. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3-_4p8OK kW/ksz0) struct holder
$]%k
<|X {
vmmu[v //
Wje7fv template < typename T >
l sUQ7%f T & operator ()( const T & r) const
1 bv L {
9`vse>,-hg return (T & )r;
2@A7i<p }
;N4mR6 } ;
wV(_=LF dn5T7a~
这样的话assignment也必须相应改动:
9Uk9TG 5 V#sANi?mpo template < typename Left, typename Right >
+/UInAM class assignment
Ya,>E@oc {
\W$>EH Left l;
n){\KIU/O Right r;
&,K;F' public :
]Q)TqwYF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3EzI~Zsx template < typename T2 >
G%4vZPA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
VoP(!.Ua>7 } ;
,rTR
|>Z {qh`8 同时,holder的operator=也需要改动:
LfK <%(: e4?}#6RF template < typename T >
z{AfR2L assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6:h!gY {
f#5mX&j return assignment < holder, T > ( * this , t);
7Qq>?H - }
^
*m;![$[ W]reQ&<Z 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
eBBh/=Zc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
lYq
R6^ B%r)~?6DM return l(rhs) = r;
R':a,6O 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
)~!Gs/w6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,"*[T\u N!btj,vx template < typename Tp >
3
vE;s"/ class constant_t
m~X:KwK4 {
WXGLo;+>I const Tp t;
TrHBbyqk public :
PRf2@0ZV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\d
v9:X$ template < typename T >
Aja'`Mu const Tp & operator ()( const T & r) const
k.0$~juu {
|n* I}w^ return t;
o>j3<#? }
I,q3J1K } ;
Z/a]oR@ *jDzh;H!w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3B;B#0g50 下面就可以修改holder的operator=了
|ss_< QvqX3FU template < typename T >
~9x$tb x- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6h;$^3x$ {
w'cZ\<N[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
KS%xo6k. }
IWKQU/l! 9I.="b=J) 同时也要修改assignment的operator()
]k >S0 [?]s((A~B template < typename T2 >
_L&C4 <e' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q2iu}~ 现在代码看起来就很一致了。
Rrk3EL -S9$C*t 六. 问题2:链式操作
xNl_Q8Z?R^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
UJlKw `4 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
%hOe `2#$ 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。
T;.#=h 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。
+vZ-o{}.jO 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&~uzu{ N<O^%!bu R template < typename T >
-w^E~J0*L struct result_1
wYNh0QlBH {
].`i`.T typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'N'EC`R } ;
Z?1.Y7Npr -YRF^72+ 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]+hfB/ 8+
Hho@= template < typename T >
U%U%a,rA5s struct ref
h.G/HHz
{
u9}=g%TV typedef T & reference;
* 496"kU } ;
lts{<AU~ template < typename T >
J
Wof<D, struct ref < T &>
>5)$Qtz# {
CCQ<.iCU typedef T & reference;
I?5#Q0,b } ;
X[|-F3o >CNH= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
42X[Huy] Y+j|T`d template < typename T >
QnVYZUgJeV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\vojF\ {
/R@eOl}D return l(t) = r(t);
&o:wSe }
6uR:/PTG 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。
bi[vs| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
JZ80 |-c ?v `0KF 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
[
98)7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
zJXU>'obe _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Tig`4d-% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e3\*Np!rTQ 最后的布局是:
g$9Yfu Add
</Q<*@p? / \
qp'HRh@P2: Divide 5
EXoT$Wt{$ / \
ocGqXDg3 _1 3
57D /" 似乎一切都解决了?不。
c?j /H$ 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。
:J}L| `U9 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。
ZVk_qA% 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:
/oE@F178 \_CC6J0k template < typename Right >
[y64%|m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
f*LDrAf9 Right & rt) const
,7z.%g3+z {
bp;b;f> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0ir] }
^ JJ*pT: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qAHQZKk 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。
>t 3%-Kc 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。
0x[v)k9"0 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。
Rw=gg>\ 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。
fg^$F9@ 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?
QUwSnotgU 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:
sHmzwvpLA YN.rj-;^+ template < class Action >
L+(5`Y class picker : public Action
Vw<=& w #K {
9<G-uF public :
&0+;E-_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Mb"i}Yt{ // all the operator overloaded
t1wNOoRa } ;
%N=-i]+Id oj;Rh!O 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。
fiES6VL 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:
$0+AR) {D 9m//x template < typename Right >
G;>b}\Ng picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7GB>m}7 {
d [6[3B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w0q.cj@nd }
xOt%H\*k" pmv;M`_|R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
iQ~;to;Y 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
D/5 ah_; tF+m/}PM^ template < typename T > struct picker_maker
294
0M4 {
QcU&G* typedef picker < constant_t < T > > result;
dpx P } ;
!Z3iu template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S bc {
iLIH |P% typedef picker < T > result;
i<m 1^a#C' } ;
Y1h8O%? +Vl\lL
- 下面总的结构就有了:
:&S6AP functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Cd?aC picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
>WVos 4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
W]}y:_t4 至此链式操作完美实现。
fb0i6RC~& 2/<VoK0b V\5ZRLawP 七. 问题3
@A GM=v 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*I:^g BGh1hyJ8d template < typename T1, typename T2 >
\7n ;c ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=aX;- {
\fj*.[, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A NR?An }
_a|-_p k)U9%Pr 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
V^sZXdDNL dfAnO F"- template < typename T1, typename T2 >
P-[6'mw` struct result_2
"j#;MOK {
j*B,b4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KzZ|{!C } ;
HC_+7 O3A "#Qqwsw7 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
dT?/9JIv 这个差事就留给了holder自己。
efW< O10,h(O c5Fl:=h template < int Order >
>NwS0j$j@ class holder;
#e|G!'wdj template <>
lgWEB3f
. class holder < 1 >
DyhW_PH2J {
!~#zH0# public :
2_k2t
? template < typename T >
OMgFp |^ struct result_1
0&XdCoIe {
O~D>F*_^j typedef T & result;
Wwo'pke
} ;
>|Yr14?7 template < typename T1, typename T2 >
y:,Ro@H% struct result_2
j]Y`L?!Q {
82d~>i%T typedef T1 & result;
pbc<326X" } ;
T rK-XTev template < typename T >
c~ x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QfPsF@+-`7 {
P`^3-X/ return (T & )r;
T)4pLN
E }
CNP!v\D template < typename T1, typename T2 >
[[
{L# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t,H=;U# {
e x"E50 return (T1 & )r1;
L{PH8Xl_ }
IP<]a5 } ;
>(T)9fKF ?D[9-K4Vn template <>
X^Dklqqy class holder < 2 >
nSR7$yS_ {
9=RfGx public :
A:Y
([ template < typename T >
XM?>#^nC?u struct result_1
P?WS=w*O0 {
.t53+<A typedef T & result;
A<$~Q;r2a } ;
&=ZVU\o: template < typename T1, typename T2 >
dZMf5=tb struct result_2
`hpX 97v {
:xwyE(w typedef T2 & result;
_TLB1T^/4 } ;
ArK%?*`5 template < typename T >
*BdKQ/Dk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f%ThS42 {
y@GqAN'DK[ return (T & )r;
L?h'^*F H} }
MuI>ZoNF template < typename T1, typename T2 >
#^FDG1= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q6qIx=c4 {
{"e)Jj_= return (T2 & )r2;
4zo^ b0v }
GQ-fEIi{ } ;
E]@$,)nC )O}q{4,} $f>h_8cla 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
41^ =z[k 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XWd;-%`< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
STln_'DF' n VNz5B return l(i, j) = r(i, j);
."X}A
t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xOY
%14%Y t,P_&0X return ( int & )i;
mc
FSWmq return ( int & )j;
p<[gzmU9\b 最后执行i = j;
E^K<b7 可见,参数被正确的选择了。
Fi!BXngbd !{S& " cVb&Jzd Sj(5xa[ ),!1B% 八. 中期总结
./l^Iz&0 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
HP,sNiw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&hnI0m=X 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`W=3_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%noByq,? _A/q bm <@448,9& _/c1b>kcso 7$zeRYD+ 4it^-M 九. 简化
xCTPsw]s 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。
Tf*DFyr 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4AWL::FU5 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:
rGDx9KR4K! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
T%Nm +-*/&|^等
'-KYeT\; 2. 返回引用。
14DHU =,各种复合赋值等
5Q$.q&, 3. 返回固定类型。
iZ( U] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P Y&(ObC 4. 原样返回。
iVSN>APe operator,
gVscdg5 5. 返回解引用的类型。
%a\L^w)Xn operator*(单目)
my]t[%Q{ 6. 返回地址。
`uh+d operator&(单目)
,
RKl 7. 下表访问返回类型。
E;MelK<8( operator[]
})F.Tjf* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f`W)Z$fN5 operator<<和operator>>
)Vf!U" V<A$eb>6 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。
\9!hg(-F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
- _?U/k(Hi 2 ":W^P template < typename Left >
3 BQZ[%0@ struct value_return
?se\?q {
zB68% template < typename T >
)q|a Sd struct result_1
VFI\2n` {
h1
npaD! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
nRHxbE}:: } ;
VV+gPC x O_u template < typename T1, typename T2 >
uvMcB9 struct result_2
ZJf:a}=h {
Z#NEa.] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
sS{!z@\Lf } ;
M 8NWQ^Y } ;
4.e0k<]N` =THRyZCH MUW&m2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=kP|TR!o- KD* xFap 下面我们来剥离functor中的operator()
UFzC8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+l27y0>t vq` M]1]FO return l(t) op r(t)
+(U;+6 b return l(t1, t2) op r(t1, t2)
csjCXT=Ve return op l(t)
<N(r- return op l(t1, t2)
>[0t@Tu,D return l(t) op
*8Kx y@ return l(t1, t2) op
,^1B"#0{C< return l(t)[r(t)]
PJF1+I.%c# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"&%Lhyt 7U1^=Y@t} 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:
H8!)zZ 单目: return f(l(t), r(t));
5"9'=LV~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
OK" fFv 双目: return f(l(t));
.LI(2lP return f(l(t1, t2));
7CwQmVe+ 下面就是f的实现,以operator/为例
Ib(G!oO:E- (.pi ,+Ws struct meta_divide
!O 0{ .k {
6PyW(i(bs template < typename T1, typename T2 >
`lcQ
Yd<,4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,(3oAj\ {
2DNB?,uP,' return t1 / t2;
A}4 ", }
x8!uI)#tS } ;
('z:XW96 cd._q2 这个工作可以让宏来做:
D k<NlH zp AL{iQxQ6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
R~"&E#C template < typename T1, typename T2 > \
]4onY> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ZJ8"5RW 以后可以直接用
}eAV8LU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
25Uw\rKeO 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
ER,!`C] (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。。。)
Vji:,k=3\ |)*9BN H7
"r^s]D 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
e<$s~ UXv ^{Fo,7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}2hU7YWt class unary_op : public Rettype
NjbIt=y {
2jF}n*[OW Left l;
]@!3os,CNF public :
l:+$K s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<Rfx`mn jG`,k*eUrJ template < typename T >
Bn{i+8I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wx8Qz,Z {
_BoYyJQH return FuncType::execute(l(t));
4I8QM&7 }
Vg~10Q gsYQ"/S9 template < typename T1, typename T2 >
l5nm.i<M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a+^,EY {
T3NH8nH9"z return FuncType::execute(l(t1, t2));
9aBz%* xo }
jqlfypU } ;
L{0\M`B- z.Vf,<H =I0J1Ob 同样还可以申明一个binary_op
7Ue&y8Yf qr (t_qR& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y~'%PUN class binary_op : public Rettype
PqMu2 e {
\M;cF"e-S Left l;
.% +anVXS Right r;
OX7a72z public :
z.|[g$F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J"-/ok(<@ &b'{3o_KN template < typename T >
[A'e7Do%' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9iV9q]($0 {
1)3'Y2N* return FuncType::execute(l(t), r(t));
vVZ+u4y }
U|<>xe*|% 7x]q>Y8T template < typename T1, typename T2 >
m@']%X*(, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L|nFN}da {
y@SI )&D
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ehLn+tg }
< lUpvr } ;
b2H-D!YO^ 0p+36g kjDmwa+91T 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
shEAr*u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
N8DouDq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d@tf+_Ih 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
A"1%E.1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}~p%e2< 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
SkmKf~v 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*zMt/d*<& 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Jpc% i8 下面是修改过的unary_op
}:Y)DH%u yMD3h$w3a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
CM6! 1 7 class unary_op
[{>3"XJ'
{
FOteNQTj Left l;
1p$ *N /l+"aKW
2 public :
:2V|(:^' sm{/S*3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7'gk=MQc I%b5a`7 template < typename T >
MdFFt:y: struct result_1
b`JS&E {
<g&.U W4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,g4T>7`&U% } ;
mi1^hl'2 [E+J=L.l template < typename T1, typename T2 >
&-!$qUli struct result_2
l](!2a=[ {
Dbb=d8utE typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e}n(mq } ;
mmG]|Cl@ F8#MI
G template < typename T1, typename T2 >
Vvp{y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I2-ue 63 ? {
~'|^|*}~Dj return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hgbf"J6V8 }
\6bvk _ }|&^Sg%95 template < typename T >
?a*w6,y. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DL d~ {
=nO:R, U return OpClass::execute(lt(t));
]+b?J0|P< }
#K*p1}rf [mj=m?j } ;
cB_9@0r[S J@QOF+ & k2fJ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
gvPHB+#A 好啦,现在才真正完美了。
H/k]u)Gtv 现在在picker里面就可以这么添加了:
Y]^*mc0fE eA{A3.f"Hz template < typename Right >
72/ bC picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-8vGvI> {
Y;iI=U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
e&E7_ }
{:=W)
37U 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Aar]eY\ ThkCKM K:% MhH- auqN8_+= \t`Vq JLyu 十. bind
5!pNo*QK 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
bSn={O"M 先来分析一下一段例子
rCsC}2O n*i&o;5 TtnJ
u* int foo( int x, int y) { return x - y;}
0l/7JH_@V bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?* r bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-0BxZ AW= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Q&lb]U+\u 我们来写个简单的。
)A6=P%;}>I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
kw} E0uY 对于函数对象类的版本:
j+S&5C/{ *M$mAy< template < typename Func >
^hr# 1 struct functor_trait
Ui-Y` {
4=`1C-v?q typedef typename Func::result_type result_type;
X$G:3uoN } ;
r\}?HS06 对于无参数函数的版本:
Pa#Jwo &x=_n' template < typename Ret >
E2z=U struct functor_trait < Ret ( * )() >
W$Xr:RU {
PW iuM=E typedef Ret result_type;
.:4*HB } ;
BHS@whj 对于单参数函数的版本:
q2OF-.rE }}u`*&,g template < typename Ret, typename V1 >
&;WK=# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lxbC 7?O {
M+^ NF\ typedef Ret result_type;
kGC*\?<LmR } ;
^CM@VmPp 对于双参数函数的版本:
M,yxPHlN I,05'edCQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+uj;00 D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
IP-M)_I {
3 ]@wa!` typedef Ret result_type;
U3-MvI,Q } ;
9i
lJ 等等。。。
N})vrB;1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I 9?X
\zBZ$5 rE template < typename Func >
!KT.p2\ struct func_return
Jt0/*^' {
H6>t to template < typename T >
A>315!d" struct result_1
qsN_EMgbdn {
}sJ}c}b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#Ye0*` } ;
p&0 G .wTb/x template < typename T1, typename T2 >
;Xqi;EA struct result_2
PR AP~P&^ {
bD3 dT>(+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K6)IBV; } ;
I>w|80%% } ;
'vZy-qHrV 9eE
FX7 ;PqC*iz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?5;wPDsK jsF5q~F template < typename Func, typename aPicker >
ME$J?3r class binder_1
.QA1'_9 {
Tc>g+eS Func fn;
0,):;OI aPicker pk;
j~=<O<P public :
sFvYCRw
/ n=0^8QQ
template < typename T >
SOMAs'= struct result_1
,%zE>^~ {
3h%Nd&_9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/QCg E~ } ;
aI}htb{m` FPZ@6 template < typename T1, typename T2 >
@at*E%T[ struct result_2
uINEq{yo {
D vN0h(? typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EFu$>Z4 } ;
kQ_Vj7 9x(t"VPuS binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&|Rww\oJ 7fd,I% v template < typename T >
%kH,Rl\g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q[Ey!h)xq {
zWhzU|=8 return fn(pk(t));
aW;)-0+ }
t-iQaobF template < typename T1, typename T2 >
_`laP5~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a^X% (@Sg {
Nv=% R return fn(pk(t1, t2));
y1Wb/ d }
\q^dhY>) } ;
4(Y-TFaf uKJo5%> EpCNp FQT< 一目了然不是么?
?VTP|Z 最后实现bind
V1,~GpNx |TJu|zv^ nDLiER;U template < typename Func, typename aPicker >
%x}Unk picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jH;L7 {
8u"C7} N_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x
#|t#N% }
JuRWR0@` An,TunX 2个以上参数的bind可以同理实现。
.Rb1%1bdc 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。
N>g6KgX{K )U0I|dx 十一. phoenix
5l(@p7_+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7E?60^Tve goD#2lg for_each(v.begin(), v.end(),
o?3C -A| (
cA]PZ*]{BN do_
5twG2p8 [
dWo$5Bls<A cout << _1 << " , "
f,3K;S-he: ]
|y?W#xb .while_( -- _1),
|uRYejj#j cout << var( " \n " )
G!Y7RjWD )
O\@0o|NM );
b=L|GV@$ n^|7ycB' 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:
uhwCC 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
u=#_8e(9Z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Cs,t:ajP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,ob)6P^rw Q%V530
P; m8gU8a"( template < typename Cond, typename Actor >
6}\J-A/ class do_while
Gq?>Bi;` {
:0o]#7 Cond cd;
Go~3L8
' Actor act;
:/fT8KCwo public :
Ro2!$[P template < typename T >
=trLL+vGw' struct result_1
fCv.$5 {
-9s&OKo`({ typedef int result_type;
H]M[2C7#N } ;
nQfSQMg ytfr'sr/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>k~3W> D )S@TYzdAN template < typename T >
1nE`Wmo.2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,twm)%caU {
G49`a*Jn do
!4$o*{9Lx: {
"T>;wyGW act(t);
}\W^$e- }
0F&(}`V while (cd(t));
`2HNQiK'@ return 0 ;
<*ME&cgh4 }
DM(c :+K- } ;
^X:g C9 sB'~=1m^ N'%l/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$n::w c
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
&>}f\ch/ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
zogl2e+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Y1{*AV6ev6 下面就是产生这个functor的类:
eTY(~J#' ]; B`'Ia M-C>I;a template < typename Actor >
#ePtfRzJ class do_while_actor
,mt=)Ac {
"Y=4Y;5q Actor act;
3rx8" public :
d{]2Q9g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?T'a{~]R ey
U*20 template < typename Cond >
/@LUD= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=UZQ` { } ;
X@:@1+U xJ\>;$CY 14h0$7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qtS+01o 最后,是那个do_
HQ/ Q" G"*ch$: YH0utc class do_while_invoker
Ve[&_(fP {
6>Is-/hsy public :
9aY}+hgb# template < typename Actor >
mGc i>)2
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9?+?V}o {
Sfffm$H return do_while_actor < Actor > (act);
[nB4s+NX }
%9T|"\ } do_;
vu_ u\2d }h9f(ZyJn 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
wf,w%n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
">Y(0^^ 最后来说说怎么处理break和continue
U)qG]RI 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。
p9*Ak
U&] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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