一. 什么是Lambda
-Ug 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l(@UpV- 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,
T0ebW
w (P[:g _s
Z9p4] :YU_ \EV class filler
Xj&fWuA {
--S2lN/:T public :
w"O^CR) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V\"x#uB } ;
m]$!wp XOzd{ S&% GB 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:
VSCOuNSc nTweQ #s)Wzv%OX LuB-9[^< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/,z4tf d3AOuVUf $e7dE$eH 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
MkG3TODfHB X9#;quco@ 1O0o18' r(IQ)\GR 二. 战前分析
'dp3>4
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。
vl<W`)' 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
i*' 6" SXn1v.6 7c9-MP) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X/fk&Cp /* --------------------------------------------- */
F`;oe[wfk vector < int *> vp( 10 );
CfA^Xp@vc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
++Qg5FukR /* --------------------------------------------- */
Cyg\FHs sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
WUSkN;idVG /* --------------------------------------------- */
MMglo3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jiMI&cl /* --------------------------------------------- */
&
Me%ZM0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*4;MO2g /* --------------------------------------------- */
VQO6!ToKY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*wcb 5p PK@hf[YHe B(x i
UW*[)y w] 看了之后,我们可以思考一些问题:
/ov&h; 1._1, _2是什么?
AXhV#nZt0 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。
:4PK4D s7 2._1 = 1是在做什么?
hmv"|1Sa!~ 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。
Iq`:h&'!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。
f\FubL y,i:BQJ< }u0t i"V 三. 动工
Bkvh]k;F8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}UK<tUO &y/ lV/-jkR 6C>"H template < typename T >
#y }{ 'rF? class assignment
P)Vm4u
1 {
sHx>UvN6 T value;
pJ7M.C! public :
."<mL}Fi( assignment( const T & v) : value(v) {}
>
Q+Bw"W< template < typename T2 >
]4 2bd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
u/3 4E= } ;
C~F do0D p}%T`e=Z9 D/C)Rrq"a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hiWfVz{~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y<bA Y_-[ 2yk32| 6vySOVMj :!a'N3o> class holder
ZtPq*/' {
yES+0D 5< public :
z;GR(;w/ template < typename T >
C=&7V assignment < T > operator = ( const T & t) const
)#
le|Rf {
=l?F_ return assignment < T > (t);
N6Mo| }
:uE:mY%R } ;
#;59THdtPk <QoSq'g#,= Zi5d"V[}T 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:
IKx]?0sS AvF:$kG static holder _1;
M}|<#
i7u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L P?E QZ!;` ?( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:feU 而不用手动写一个函数对象。
]3Z?Q ##~";j c+:LDc3!Gb RO(~c-fV 四. 问题分析
AsyJDt'i 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。
B -XM(Cj 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。
Ffxf!zS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
RN(>37B3_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
TxL;qZRY
^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;fLYO6 }!=}g|z#| 五. 问题1:一致性
R0dIxG% 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?|
q 65mR!) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"L'0" ,f
..46G struct holder
&VG|*&M {
0Q^ -d+! //
dLb9p"EE# template < typename T >
\mRRx#-r% T & operator ()( const T & r) const
OU&eswW {
j{00iA} return (T & )r;
@Sb 86Ee }
*k)v#;B } ;
i7g+8zd8d HAa2q= 这样的话assignment也必须相应改动:
oxkA+}^j8M EugQr<sM# template < typename Left, typename Right >
*7.EL`8 class assignment
6% +s` {
`NIc*B4q. Left l;
T~B'- >O Right r;
o4I&?d7;" public :
|DAe2RK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>_3+s~ template < typename T2 >
2$8#ePyq* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(#6E{@eq } ;
2
MFGKz O *~b3FLzq 同时,holder的operator=也需要改动:
:2#8\7IU^' MRzrZZ%LQ template < typename T >
Q"UWh~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^6*LuXPv {
$6\-8zNk return assignment < holder, T > ( * this , t);
;4DqtR"7Y }
6- H81y3 |BrD:+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
oNV5su 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=Kdd+g! Z]-C,8MM return l(rhs) = r;
pAwmQS\W 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
#$trC)? ~q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o(iv=(o XEd|<+P1 template < typename Tp >
@Y2"=QVt class constant_t
JN;92|x {
VT.BHZ const Tp t;
^<L;"jl% public :
1o5DQ'~n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9y/gWE template < typename T >
1]eh0H const Tp & operator ()( const T & r) const
4h:R+o ^H^ {
Yv0;U Kd return t;
qkX}pQkG)h }
s':fv[% } ;
H`!%" yl63VX8w} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XAN{uD^3\% 下面就可以修改holder的operator=了
4
I}xygV n7UZ&ab template < typename T >
2I!STP{ !l assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nsChNwPX {
W)rE_tw,| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
z0ULB?*" }
NXhQdf cZ$!_30N+ 同时也要修改assignment的operator()
iy&*5U :/e=J template < typename T2 >
v` 9^?Xw) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A/kRw'6 现在代码看起来就很一致了。
w3j51v` 0' Z,~"`9>Ss 六. 问题2:链式操作
IEb"tsel 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K*&?+_v
: 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
]V9z)uz 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
gemjLuf 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
RfPRCIo 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
I"*;fdm \<ohe w template < typename T >
(`0dO8 struct result_1
@d5G\1(% {
dt NHj/\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Iq&S6l <0 } ;
lLuAZoH IbRy~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
%\=oy=f .HTX7mA3 template < typename T >
!ra CpL9; struct ref
mPHn &4 {
5u ED typedef T & reference;
USVM' ~p I } ;
:P$I;YY=A template < typename T >
5H_%inWM struct ref < T &>
3HsjF5?W {
,6[}qw)* typedef T & reference;
-e_+x'uF } ;
5[WhjTo \Yv<TzJ9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W68d"J%>_ A:"J&TbBx template < typename T >
=2%EIZ0oW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\!8`kC {
@Yua%n6]#D return l(t) = r(t);
4_,l[BhsQG }
#UREFwSL 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。
W'{q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
g%w@v$
[kqxC 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
zT}Q rf~
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9E{Bn# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
eK"B.q7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5G8`zy 最后的布局是:
Vy
= fm Add
X-di^%< / \
ZyqTtA!A Divide 5
JL1%XQ
i / \
z"BV+ _1 3
rVkoj;[ 似乎一切都解决了?不。
J.x>*3<l 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。
D5X;hd 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。
5* 1wQlL 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:
1r}fnT< =+gp~RR, template < typename Right >
NF=FbvNe assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/p')
u3 Right & rt) const
&/lJ7=Nq {
]?F05!$ * return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9E_C
u2B }
3uwZ# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
r;w_B%9 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。
V|NWJ7 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。
JbYv < 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。
[|{yr 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。
YgaJ*%\ 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?
Co8b0-Z 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:
5| 2B@6- 9frx 60 template < class Action >
r
@~T}<I class picker : public Action
)61CrQiY {
~4Is public :
S[UHx}. picker( const Action & act) : Action(act) {}
{Ny\9r // all the operator overloaded
&)Z8Qu } ;
>p!d(J?
(H9%a-3 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。
e4NT 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:
@6GM)N\{[ 7|6tH@4Ub template < typename Right >
+7<{yP6wU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_u}v(!PI {
L{2\NJ"+u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!?tWWU%P) }
#ITx[X89| 0c1}?$f[?% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
R_*b<~[/ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xy$FS0u Xvs{2 template < typename T > struct picker_maker
5fb,-`m. {
8{Y
?;~G typedef picker < constant_t < T > > result;
&RXd1>|c2 } ;
y{ 90A template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;-=y}DK {
nvD"_.K rJ typedef picker < T > result;
8BNsh[+ } ;
^Gv<Xl sVkR7
^KsG 下面总的结构就有了:
nx=#QLi 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。
"<6pp4*I 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。
]T^m>v)X picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2Z@<llsi 至此链式操作完美实现。
aEdFZ CV4V_G U^Z[6u 七. 问题3
3HbHl?-UNU 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。
Xkl^!, 4PiN Q'* template < typename T1, typename T2 >
D4'?
V
Iz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bx&`$lW {
0P/A return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$?Aez/ }
w0SzK-& 7OtQK`P"A 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
`P/* x[? U`6QD}c"s template < typename T1, typename T2 >
G !1- 20 struct result_2
f'FY<ed<w {
V@>?lv(\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
NJUYeim; } ;
dGIu0\J\$ zwU8i VDe 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
%~p_bKd~ 这个差事就留给了holder自己。
. F#mT h 9 b]U&A$ eiEZtu template < int Order >
$%r|V*5 class holder;
6xL=JSi~ template <>
8<n8joO0 class holder < 1 >
9,`mH0jP {
2+=|!+f public :
MVt#n\_BZV template < typename T >
0*3 <} struct result_1
qoZ* sV {
6j"(/X|Ex5 typedef T & result;
h| UT/: } ;
IU$bP#< template < typename T1, typename T2 >
{'DP/]nK struct result_2
sxThz7#i) {
|~\K:[T& typedef T1 & result;
+crAkb}i } ;
`zzX2R Je template < typename T >
mApn(& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x(]s#D!) {
a+{g~/z;,Q return (T & )r;
,xD{A}}V }
R8'yQ#FVy template < typename T1, typename T2 >
{Y/|7Cl0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eU%5CVH.v {
TdKl`"Iy return (T1 & )r1;
h*MR5qa }
"[[fQpe4@ } ;
e982IP nrt0[E-&~ template <>
klf<=V class holder < 2 >
yFpHRfF} {
o B6"D public :
/#:RYM'Tu template < typename T >
?G?=,tV struct result_1
2M&4]d {
K6Gc)jp:b typedef T & result;
,6M-xSDs } ;
,j_{IL690 template < typename T1, typename T2 >
&us8,x6yg struct result_2
_5`M( ;hL2 {
K&)a3Z=(. typedef T2 & result;
]#BXaBVMY } ;
}qKeX4\- template < typename T >
>`{i[60r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{Y0I A97, {
rM?D7a{q return (T & )r;
Ap!UX=HBb }
0H>Fyl2_ template < typename T1, typename T2 >
7_K(xmK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tjd"05"@: {
vj^UF(X return (T2 & )r2;
!r
LHPg }
Hzj*X}X#K } ;
$AXz/fGV .oK7E(Q J &\"fH+S 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
QIV<!SO 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p9s~WD/K 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
25ayYO%PTc cw5YjQ8 9 return l(i, j) = r(i, j);
`S~u4+y] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3P6'*pZ x.^vWka( return ( int & )i;
KbUX(9+B return ( int & )j;
:?UIyN? 最后执行i = j;
zHdp'J" 可见,参数被正确的选择了。
D46|)- d|o"QYX I2W2B3D` c Vks,3$ NDg]s2T 八. 中期总结
J<BdIKCma 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:
\
yOZ&qU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)_Oc=/c|f 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z5vryhX_Z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
EmUxM_T/2 7q^/.:wlf ?+|tPjg$ Bjo& 0ay!tS
dN
=#V11j 九. 简化
Z|/):nVP7 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。
F4&N;Zm2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
SW; bE 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:
]rN fr- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+[qkG.
O +-*/&|^等
L_.}z)S[\ 2. 返回引用。
K%gFD?{^q =,各种复合赋值等
s{,e^T 3. 返回固定类型。
c:6w >: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
qnS7z%H8 4. 原样返回。
IY19G U9 operator,
Orb(xLChJ 5. 返回解引用的类型。
kp6x6%{K\ operator*(单目)
M[{Cy[ta 6. 返回地址。
7_3O]e[8 operator&(单目)
lET)<V(Y 7. 下表访问返回类型。
P
X0#X=$ operator[]
}dHiW:J> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
u#,]>; operator<<和operator>>
4bBxZY 9F+bWo_m 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。
{S}@P~H= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y o(B8}?0! i\Vpp8<B template < typename Left >
NN:TT\!v struct value_return
;MMFF { {
>YfOR%mS4 template < typename T >
L)+ eM&W struct result_1
U .Od {
bGJUu# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5QSmim } ;
@j
(jOe :kVV.a#g template < typename T1, typename T2 >
LC7LO
struct result_2
&wuV}S7 {
%aKkk)s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.'a |St } ;
mr1}e
VM~! } ;
y|dXxd9 mqHt%RX Z:v1?v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_UBI,Dg] '=H^m D+gl 下面我们来剥离functor中的operator()
qck/b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+B m+Pj> @ 7?_Yw return l(t) op r(t)
3XnXQ/({ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$"8k|^Z3 return op l(t)
w!}1oy return op l(t1, t2)
6a?y$+pr return l(t) op
vVW=1(QWI# return l(t1, t2) op
l(5-Cr return l(t)[r(t)]
t0>{0 5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J qUVGEg e%U*~{m+ 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:
.vv*bx
单目: return f(l(t), r(t));
8j'*IRj*q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
fh_
.J[Y.k 双目: return f(l(t));
kOCxIJ!Xp= return f(l(t1, t2));
/pU6trIM 下面就是f的实现,以operator/为例
(M+<^3c 95Qz1*TR struct meta_divide
kpH;D=; {
Q
8rtZ template < typename T1, typename T2 >
%wf|nnieZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pPZ/ O6 {
j0~3[dyqU return t1 / t2;
kYB
<FwwB }
vb- .^l } ;
?I'-C?(t@1 '-IT@} 这个工作可以让宏来做:
r?!xL\C\ J,O@T)S@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j/<y template < typename T1, typename T2 > \
J31M:< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tA-B3 ] 以后可以直接用
#Qr4Ke$g[l DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
JP4Moq~r 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
XijLS7Aw| (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
f~FehN7 U!/nD~A b8.%? _? 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
YfwJBzD #mhD; .Wg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Qs9 U&*L class unary_op : public Rettype
rk/
c {
EYxRw Left l;
5}xni public :
xacLlX+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wzPw;xuG i grog template < typename T >
X|`,AKJit typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"Y]ZPFh#. {
;_/q>DR>,3 return FuncType::execute(l(t));
8 %j{4$ }
o0G`Xn <j\;>3Q template < typename T1, typename T2 >
;p
5v3<PC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5%+}rSn7 {
1=Zw=ufqV return FuncType::execute(l(t1, t2));
\Byk`}
9 }
B bw1k } ;
SECQVA_y` RQCQGa^cP V;-.38py 同样还可以申明一个binary_op
Ue#yDTjc =Rx?6% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J,G9m4Z7 class binary_op : public Rettype
cXcx_- {
(VaN\+I:T Left l;
RVnyl`s Right r;
h+3Z.WKhwP public :
`4.sy +2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ig3(|{R lo UwRz template < typename T >
` G=L07 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)H9*NB8% {
(oitCIV return FuncType::execute(l(t), r(t));
G>,nZ/,A{ }
%lJiM`a 5@D7/$bLp
template < typename T1, typename T2 >
$xtE+EV.p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yVI;s|jG {
tOg
8L2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[A9,!YY }
[Z#.]gb } ;
Qf-k&d 9G&l qfX: %?oU{KzQ@; 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
//M4Sq( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:aq> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/QXs-T}d 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
'}+X,Usm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LAY)">*49H 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Q^Z<RA(C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?>.g;3E$ 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)
9LEilmPs 下面是修改过的unary_op
id tQXwa te*Y]-&I|/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<,pLW~2-" class unary_op
C6'*/wq {
o`K^Wy~+k# Left l;
6eUiI@J kE_@5t7O{
public :
HS`bto0* i9\\evJs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZC5Yve8 ^s@*ISY template < typename T >
:uwRuPI struct result_1
mrhp)yF {
5Vqmv<F;$Z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*[xNp[4EU } ;
;WS7. QR5,_wJ& template < typename T1, typename T2 >
(: TGe v struct result_2
sMfFm@\ N {
K"k"ml<4E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]PzTl {] } ;
r$r&4dY k~jKJb-_ template < typename T1, typename T2 >
8q~FUJhU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{{]=zt|69 {
/y](mu "! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
QK?2E }
?St=7a(D 5{
4"JO3 template < typename T >
$uUb$8Bu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
moVa'1ul {
g;-+7ViIr return OpClass::execute(lt(t));
G{f`K^ }
g2aT`=&Z w{r(F` } ;
l<aqiZSY ,dZ H$ (]}x[F9l 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
cPx~|,)l 好啦,现在才真正完美了。
\L9?69B~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
V8nz-DL{ g^z5fFLg/8 template < typename Right >
:n+y/6* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B15O,sL&W {
@7Rt4}g return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
vzyN c' }
urT/+deR 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。
oBRm\8 2| P^b:?% yul<n>X| 0r0\b*r <t[Z9s$n 十. bind
W>?f^C!+m 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。
F8uRT&m B0 先来分析一下一段例子
wsf Hd<Z_ 'z +$3\5L $_ix6z int foo( int x, int y) { return x - y;}
B_."?*|w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
BP[CR1Gs bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+Mk*{A t 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
PG^j} 我们来写个简单的。
&?/N}g@K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3yHb!}F 对于函数对象类的版本:
,#E3,bu6_4 :$M9XZ~\ template < typename Func >
V6@*\+:3) struct functor_trait
DMAf^.,S {
`qf\3JT\ typedef typename Func::result_type result_type;
nc3ltT,R } ;
-uv
9(r\P 对于无参数函数的版本:
<}28=d K-2o9No?j` template < typename Ret >
Gg=aK~q6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
KFTf~!|
{
_[}G(< typedef Ret result_type;
%w'/n>]j } ;
xta}4:d-Y 对于单参数函数的版本:
X+dR<GN+YX ;g:
U[cE template < typename Ret, typename V1 >
'A@qg^e:` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<[Tq7cO0 {
P9
{}&z%: typedef Ret result_type;
Vqa5RVnI } ;
U{T[*s 对于双参数函数的版本:
BKE\SWu ~rgf{oGz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
WZ^{zFoZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y|%anTP {
$i,6B9 typedef Ret result_type;
DO7-=74= } ;
G0I~&?nDa 等等。。。
TJHN/Z/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8%;}LK <Jwi~I=^ template < typename Func >
J 6(~>g struct func_return
l5FuMk- {
K-2.E template < typename T >
BW'L.*2 struct result_1
wXr>p)mP {
aL8p"iSG9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zyaW3th } ;
c=b+g+*xd Y
brx%
template < typename T1, typename T2 >
:dc"b?Ch struct result_2
c@RT$Q9j {
opm?':Qst typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p+orBw3 } ;
FjD,8^SQW } ;
0n4g$JK7 x`]Ofr' +<pVf%u5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nGq]$h Ef2Yl template < typename Func, typename aPicker >
y]yine class binder_1
jMN)?6$= {
u|(Ux~O
Func fn;
4^0d)+Ff aPicker pk;
Sp 7u_Pq{ public :
c:=7lI `%$8cZ-kr template < typename T >
_REqT struct result_1
`+roQX.p {
C1h#x'k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y\^@p=e } ;
O {PW #$LH2?) template < typename T1, typename T2 >
rlR
!& struct result_2
seu
~'s- {
}sf YCz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)HEfU31IC } ;
;c1relR2 LMAmpVo binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^ Xm/ M0RRmW@f.a template < typename T >
,%A)"doaG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bRWIDPh {
8V6=i'GK return fn(pk(t));
*%:@
cbF-M }
9z #P template < typename T1, typename T2 >
J5O.*& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ID)^vwn {
}-d)ms! return fn(pk(t1, t2));
EbCIIMbe" }
K'x4l,rq } ;
`q%U{IR dw~[9oh ):3MYSqX 一目了然不是么?
*~cqr 最后实现bind
3I|O^ ERF,tLa! w'A tf template < typename Func, typename aPicker >
'0]r<O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E_~x==cb {
QS^~77q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BU!#z(vU }
J5;5-:N xZX`%f- 2个以上参数的bind可以同理实现。
s8^~NX(xdy 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。
#>=8w9] VKy5=2& 十一. phoenix
Gu5~DyT`G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
GMz8B-vk C)OG62 for_each(v.begin(), v.end(),
J7:9_/e0T (
cA<<&C do_
H#35@HF*o [
3 -tO;GKb cout << _1 << " , "
Dv@PAnk3C ]
{-HDkG' 8 .while_( -- _1),
0E-pA3M6 cout << var( " \n " )
kQLT$8io )
[9OSpq );
Dzr e' fuMN"T 6%+ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
#:#Dz.$L 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
6a*83G,k operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
?mMW*ico 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:s"2Da3B wZjlHe 'G8 ?'u_) template < typename Cond, typename Actor >
,HZYG4, class do_while
za T_d/?J {
1fY>>*oP Cond cd;
)|pU.K9qZ Actor act;
JdiP>KXV public :
Yrxk Kw# template < typename T >
LKx` v90p struct result_1
G=|70pxU {
:k~dj C typedef int result_type;
:=9< } ;
tw<P)V\h /g@^H/DO do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Wwhgo.Wx G6V/S aD template < typename T >
paWxanSt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1[ SA15h {
H-,TS^W do
F.?01,J=1 {
>
H BJk: act(t);
zb :kanb- }
DtI$9`~ while (cd(t));
Lc]1$ return 0 ;
2Lfah?Tx~C }
J4>;[\%m } ;
|@RpWp>2 b9 uBdo@o vd (?$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[jrqzB 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。
1k[GuG%/K 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。
6{=_718l` 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。
vk'rA{x 下面就是产生这个functor的类:
8eJE>g1J ,q#2:b<E l^W uS|G[ template < typename Actor >
MQ` %`` class do_while_actor
HCj>,^<h {
(.?ZKL Actor act;
^m%52Tm
h public :
w"8V0z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*5D3vB*S =7
w>wW- template < typename Cond >
Fp%Ln(/m picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gn)R^ } ;
ar$*a>'? ?pG/m%[ =45W\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
kRlA4h1u_$ 最后,是那个do_
q]FBl}nwl% 9S>g6}[E#0 +sf .PSz$ class do_while_invoker
!^WHZv4 {
H0>yi[2f public :
f~ZEdq8 template < typename Actor >
hw=GR_, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
89HsPB1"t {
#jA) >z\Q^ return do_while_actor < Actor > (act);
1e}8LH7 }
}mk>!B}= } do_;
y=Q!-~5|fF E\M-k\cSj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
BBnq_w"a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7-*=|gl+ 最后来说说怎么处理break和continue
9v?l 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。
"9XfQ"P 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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