一. 什么是Lambda
Y r3h=XY 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|+Gv)Rvp 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,
N7%iz+ ,\*PpcU f#~X4@DH` ^Mw>'*5^ class filler
E`vCYhf{ {
nNuv 0 public :
,_HSvs7- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z'cVq}vl } ;
Glz)-hjJ:n V%k #M {#>>dILPr 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:
tbz?th\# OsS5WY0H j2GO ZKy J:6wFmU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]fc9m~0N,\ #1-y[w/ Q'?{_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[UO?L2$& -$Y@]uf^ 8yr_A[S8. fq*.4s
# 二. 战前分析
?-"xP'# 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。
"4W@p' 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
?UD2}D[M k-5Enbkr 0*?/s\>PS; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^`0^|u= /* --------------------------------------------- */
K_\fO|<k vector < int *> vp( 10 );
7A7=~:l\G transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
l| 1O9I0Gd /* --------------------------------------------- */
#"tHT<8 u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JNY;;9o /* --------------------------------------------- */
lPcp 17U int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tqI]S
X /* --------------------------------------------- */
$nR1AOm}.B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8m? 9?OV5 /* --------------------------------------------- */
r!/=Iy@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
py9zDWk~ R@lmX%Z1 qJq49}2 5nq0#0Oc 看了之后,我们可以思考一些问题:
AvW2)+6G 1._1, _2是什么?
B> kx$_~ 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。
=,Yi" E 2._1 = 1是在做什么?
:?1r.n 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。
H|a9};pO\ 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。
j$Ttoo c.5?Q>!+ q}-q[p?
5 三. 动工
bMT1(edm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Jt4&%b-T EdQ:8h nAc02lJh| S}=d74(/n template < typename T >
3+6s}u) class assignment
pk&kJ307 {
dP8b\H T value;
$umh&z/ public :
~*-(_<FH assignment( const T & v) : value(v) {}
c^^[~YWj template < typename T2 >
-Y]ue*k{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J23Tst#s } ;
>;@ _TAF sGx"ja+ xyGk\= S 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rLMjN#`^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2qEm,x'S :1Jg;G #{973~uj J}?F4 class holder
$N$
ZJC6(@ {
I@dS/ public :
nic7RN?F< template < typename T >
yya"*]*S assignment < T > operator = ( const T & t) const
<uGc=Du {
asT*Z"/Q! return assignment < T > (t);
_M
n7zt1^ }
9}e`_z } ;
w7Do#Cv .PyPU]w |Sg
FHuA 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:
@^47Qgj8U v-`RX;8 static holder _1;
*b+ef Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Kk?P89=* S{cy|QD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c(@V
t&gE 而不用手动写一个函数对象。
vby[#S| ElNKCj<M Xo[={2_ Ktrqrl^IJ 四. 问题分析
RhVQVj c 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。
8BUPvaP<[ 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。
m9My 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
${"+bWG2G! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y.M^tH: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
lp`raNNo 3ZNm ,{ 五. 问题1:一致性
aa!o::; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
P;R`22\3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_8$arjx= }eA2y($N struct holder
;q:.&dak1 {
2BA'Zu` //
{Lj]++`fB] template < typename T >
k@1\ULo T & operator ()( const T & r) const
0eQwi l@ {
_F|oL| return (T & )r;
a4gJ-FE }
%%[ "& } ;
0)/L+P5 CR$\$- 这样的话assignment也必须相应改动:
sdq8wn X) lz BM template < typename Left, typename Right >
,v;P@RL|g class assignment
_97A9wHj {
VUF^ r7e Left l;
o#V}l^uU= Right r;
Gni<@;} public :
#QdBI{2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D$|@:
mW template < typename T2 >
aiP.\`>} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<Wgp$qt; } ;
$5XE'm >3R)&N 同时,holder的operator=也需要改动:
BD6oN] h$`P|#V& template < typename T >
/]~Oa#SQ: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9&R. <I {
XW]'by return assignment < holder, T > ( * this , t);
>sW9n[ }
#'}?.m Bi7QYi/ 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。
'8+<^%c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|l)z^V! 'l,ym~R return l(rhs) = r;
B5'-v%YO+ 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。
v8Ga@* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F91'5D,u0 tOx)t$ix template < typename Tp >
V=%j]`Os class constant_t
`w@8i[2J {
J[6`$$l0 const Tp t;
Ke0j8| public :
:77dl/d% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K.k%Tg[ ~ template < typename T >
9r,)Bw!RP const Tp & operator ()( const T & r) const
r(g:b
^S {
%fY\vd2 return t;
@VlDi1 }
R-Y07A } ;
oWg"f* {C6,h#|pg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5U[m]W=B 下面就可以修改holder的operator=了
xY]Y J&mZsa)4 template < typename T >
[
+w= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
hS<lUG!9UJ {
Gw4~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
C"`,?K(U }
9?8Yf(MC%u no6q3<re 同时也要修改assignment的operator()
zo!e<>o A.0eeX{ template < typename T2 >
|Tn+Aq7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VKI`@rY4 现在代码看起来就很一致了。
@w?y;W!a> XxXMtiZ6 六. 问题2:链式操作
1ztL._Td 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?];?3X~| 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。
(^x , 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。
KxZup\\:v 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。
hzG+s# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
NGsG4y^g?z q]}fW)r template < typename T >
lOk'stLNa& struct result_1
-?T:> *]p {
v/NkG;NWM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ozF173iI } ;
X8l|^[2F &-l(nr]h] 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:
A.`)
0dV -u!{8S~wA template < typename T >
EZICH&_ struct ref
kkA5pbS {
}:6$5/? typedef T & reference;
Pe-1o#7~W } ;
>M~wFs$~ template < typename T >
:=CRsQAn struct ref < T &>
J.%%]-f=& {
zTP|H5HyK typedef T & reference;
h^Bp^V5# } ;
YzasT:EZN zh{:zT)(1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NT3Ti
?J, tv,Z>&OM template < typename T >
ZT;8Wvo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6S`J7[ {
Gp&o return l(t) = r(t);
Vifh`BSP }
g!<=NVhYt 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。
;:2:f1_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1?!z<< gHLvzm 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
o \r6iO _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^)\z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
S.iCkX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*Fb|iR 最后的布局是:
@nPXu2c?u7 Add
eaNMcC1 / \
R]Iv?)Y Divide 5
$0(~ID / \
V~tZNRJ- _1 3
NG)Xk[q4 似乎一切都解决了?不。
y9/x:n&] 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
9hbn<Y 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
a,>`ab%> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
-Y?C1DbKz -chk\75 template < typename Right >
3Gr:.V9= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Py}] {? Right & rt) const
iS/faXe5 {
|ORro
r} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J~"h&>T }
oZ
CvEVUk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q!r4"#Y"@Z XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
L("zS%qr 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
8Q wn 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
:3oLGiL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
j B.ZF7q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
n#\ t_/\ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
O|ODJOQNol liU/O:Ap template < class Action >
IRq@~vdt) class picker : public Action
f>i" j {
S(&]?! public :
il403Ae0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
IN{ 1itE // all the operator overloaded
-JMlk:~ } ;
j$%uip{ czp .q 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。
K1*oYH B 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:
1kDr;.m% {(00,6M)i template < typename Right >
h3udS{9'8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\os iY^ {
5:T)hoF@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MhaoD5*9 }
c;M&;'#x Pl9Ky(Q`V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"3\C;B6I 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。
$VgazUH%
= mh5ozv$ template < typename T > struct picker_maker
+6i~Rx> {
7K.in3M( typedef picker < constant_t < T > > result;
!+F6Bf } ;
Bkq3-rX\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0P%,1M3d {
|o5F%1o typedef picker < T > result;
~"IjT'W3 } ;
xklXV P.j0 Xlof 下面总的结构就有了:
})Pq!u:3 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。
Y+[Z,
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。
L)mb.U$`c| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r6u)
6J= 至此链式操作完美实现。
c^%vyBMY <*4'H |cBeyqr 七. 问题3
E\GD hfTQ 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。
9^AfT>b~f eHt |O~ template < typename T1, typename T2 >
--t5jSS44 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.3Ag6YI0N {
$%%K9Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0</]Jo% }
'7j!B1K- !.^%*6f 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:
~"t33U6 faqh }4 template < typename T1, typename T2 >
L<`p;? struct result_2
;OTd< {
piy_9nk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;FI"N@z } ;
kCuIEv@ LY? `+/ 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?
BY&+fKae 这个差事就留给了holder自己。
xGU~FU iuxS=3lT"K r^jiK\* template < int Order >
A=+
|&+? t class holder;
ryKc7< template <>
;`(l)X+7 class holder < 1 >
'T_Vm%\) {
Zd Li<1P*d public :
1638U1 template < typename T >
HpQuro'Qh struct result_1
tsqkV7? {
XXe?@w2{ typedef T & result;
FVw4BUOmi } ;
:v(fgS2\
template < typename T1, typename T2 >
=Ll:Ba Q struct result_2
]a
,H!0i {
;t_'87h$y typedef T1 & result;
vnrP;T=^ } ;
P_:~!+W, template < typename T >
gTby%6-\| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S.Z2gFE&tu {
w QnW2)9! return (T & )r;
LKx<hl$O }
SD=kpf; template < typename T1, typename T2 >
"'8^OZR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o/6'g)r* {
hh$V[/iK return (T1 & )r1;
M|l`2Hpe }
> 0kZ-M5 } ;
q7!$- Oosr`e@S template <>
k|-P&g class holder < 2 >
:K#z~#n {
C'a%piX public :
p3N/"t&> template < typename T >
6')pM&`t struct result_1
m&36$>r= {
s>VpbJ3S typedef T & result;
oU`J~6.&S } ;
6n template < typename T1, typename T2 >
R54wNm@ struct result_2
Q9!T@ {
, (Bo .(] typedef T2 & result;
c-dOb.v0 } ;
i- v PJg1 template < typename T >
%( tu< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2L!wbeTb; {
SMMsXH return (T & )r;
5Lo\[K>j }
X`n)]~ template < typename T1, typename T2 >
v"po}K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ew9\Y R} {
<EHgPlQn return (T2 & )r2;
Pm
Zb!| }
X,Q'Xe/ } ;
1_aUU,|. ("+J*u*kq_ Kpx(x0^2 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> >。
RF,[1O-\O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Vh1R!>XY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Qel2OI `b +5>*$L%8T` return l(i, j) = r(i, j);
1%R8q=_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n&4 4Acs[ oQ=v:P] return ( int & )i;
lO=Nw+'$S return ( int & )j;
`ecIy_O3P& 最后执行i = j;
2D"n#O`y 可见,参数被正确的选择了。
)e1&[0 \@3B%RW0 ,y'E#_cTgQ " G&S`8 wTu_Am 八. 中期总结
?aMV{H*Q* 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:
hS?pc<~`# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PU"C('AP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bGO[P<< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6BnP"R. [#}0) G1vg2'A FM80F_G^z )$.::[pNA AxsTB9/ 九. 简化
,?OWwm&J 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
O:'ENoQ:& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gHB*u!w7Z 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
8`0/?MZ) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rQuozbBb +-*/&|^等
./iC 2. 返回引用。
b#17N2xkT =,各种复合赋值等
u@ "nVHgMJ 3. 返回固定类型。
a
(mgz&* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~o+:M0)} 4. 原样返回。
jgz} operator,
Zs$Qo->F 5. 返回解引用的类型。
x+=Ko operator*(单目)
\E!a=cL! 6. 返回地址。
#jc+2F,+{ operator&(单目)
EINjI:/D 7. 下表访问返回类型。
"IjCuR;# operator[]
CXe2G5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x3`b5^ operator<<和operator>>
whA EGY'a*]cU 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。
G~ldU:
? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Tx+Bkfj G>>`j2:y template < typename Left >
>`3wEJ"< struct value_return
|\Zs oA {
?bq S{KF template < typename T >
us_o{ struct result_1
U@6bH@v5 {
xYg G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_`H2CXGg } ;
g}vOp3^ `2B,+ytW8 template < typename T1, typename T2 >
QXQ'QEG struct result_2
e1EFZ,EcaO {
kPt] [1jo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D.i(Irqw! } ;
BkH- d z } ;
&7}\mnhB G<5i %@ l\?HeVk^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o/;kzi w`N|e0G@ 下面我们来剥离functor中的operator()
BotGPk><c 首先operator里面的代码全是下面的形式:
lJ'.1Z& Q?Y\WD return l(t) op r(t)
1feZ`P; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{hXIP` return op l(t)
4)cQU.(*k return op l(t1, t2)
;x|E}XD return l(t) op
>I~$h, return l(t1, t2) op
Nx%]dOa return l(t)[r(t)]
FE0}V}\=h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e]1&f.K z<T(afM{* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ae&i]K; 单目: return f(l(t), r(t));
TIs~?wb$ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TpHvZ]c 双目: return f(l(t));
DaA9fJ7a
return f(l(t1, t2));
d~G, * 下面就是f的实现,以operator/为例
D.Q9fa&P !vaS fL*] struct meta_divide
p}b:(QN~m {
c Nhy.Z~D template < typename T1, typename T2 >
P
,%IZ. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
fAW( {
*FINNNARB return t1 / t2;
efc<lSUR }
?)Psf/ } ;
-w[j`}([P9 eaG _)y 这个工作可以让宏来做:
\1[=t+/ i42M.M6D $ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vxey$Ir template < typename T1, typename T2 > \
^AI5SjOUx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
];3]/b)& 以后可以直接用
56|o6-a^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^PNE6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
d(=*@epjR (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
MRI`h. s_/a1o e[Tu.$f-
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
lj U|9|v w ,6zbI/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WN5`zD$ class unary_op : public Rettype
b3h3$kIYN {
p4Wy2.&Q Left l;
8)NQt$lWp public :
"
hD6Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EJ%Kr$51K ?!uj8&yyf template < typename T >
<]SI- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BA5b;+o- {
2j*+^&M/ return FuncType::execute(l(t));
~]d3
f }
||}k99y + 3pV^Oe^9 template < typename T1, typename T2 >
o_(@v2G` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O/?Lk*r {
$ykujyngS4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
XBmAD! }
)P>}uK; } ;
L/YEW7M 0xSWoz[i6~ rryC^Vma 同样还可以申明一个binary_op
*ommU(r8 2b[R^O} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z-J?x-< class binary_op : public Rettype
#835$vOe {
B@8M2Pl Left l;
%u)niY-g Right r;
wWaJ%z>3y public :
K[.*8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4@Q`8N. ! U6 x_ template < typename T >
Xcy Xju#"p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c=^A3[AM {
[}GPo0GY return FuncType::execute(l(t), r(t));
&ody[k?' }
M9t`w-@_w ::lD7@Wg template < typename T1, typename T2 >
w@jC#E\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J%:D%=9 ) {
UhI T!x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@_ZE_n }
w[/_ o,R } ;
2fa1jl .8v[ss6: iE}Lw&x 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
fH>I/% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~8j4IO( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e2}5<
7 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。
4GL-3e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Y*KP1=Md 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。。。
>U.f`24 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w]%|^: 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)
/'ukeK+' 下面是修改过的unary_op
Jtv~n g]ct6-m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a%IJ8t+mn class unary_op
]46-TuH {
){sn!5= Left l;
t=6[FK KkCA*GS public :
T2%{pcdV/ fbjT"jSzw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
av!'UZP ]9 ArT$ template < typename T >
D2@J4;UW*W struct result_1
"Q[rM1R {
b}C6/zW typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CZ~%qPwDw } ;
$3BH82 p
bT sn template < typename T1, typename T2 >
?kF_C,k/>N struct result_2
#cF ?a5 {
CkHifmc(u- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X`+8rO[ } ;
^T.icSxP 8Q*477=I template < typename T1, typename T2 >
Y~fa=R{W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,t!K? Y {
Tp.t.Qic return OpClass::execute(lt(t1, t2));
5?yc*mOZ }
Xh[02iL- %"C%pA template < typename T >
;r1.Uz( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NmH:/xU?^ {
oE;SZ"$x return OpClass::execute(lt(t));
^=1:!'*3D }
=_@Q+N*]|( Yqz
B=" } ;
W3HTQGV - /
tzt (pud`@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
$yi[wwf4 好啦,现在才真正完美了。
,5 ylrE 现在在picker里面就可以这么添加了:
Tg-HR8}X ^gu; template < typename Right >
PAcbC|y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Di^7@}kQS {
H*H=a return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_-mJI+^/ }
Ed^F_Gg# 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。
pn._u`xMV E979qKl $YPQi. x392uS$# <:YD.zAh| 十. bind
G^6\ OOSy 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。
D$vP&7pOr4 先来分析一下一段例子
\U\k$ ( 7Gs0DwV V1
:aR3*! int foo( int x, int y) { return x - y;}
1f/8XxTB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
KD*q|?Z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F,NS:mE 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_gsYb 我们来写个简单的。
flr&+=1?D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qUuvM 对于函数对象类的版本:
1^HUu"Kt @9}SHS
template < typename Func >
!vQDPLBL struct functor_trait
n#fc=L1U {
&58TX[# typedef typename Func::result_type result_type;
x#0B
"{ } ;
Q|1X|_hs 对于无参数函数的版本:
G#(+p|n !J%m 7A template < typename Ret >
)tB1jcI; struct functor_trait < Ret ( * )() >
.o_?n.H'& {
eN?:3cP#l typedef Ret result_type;
"?Mf%u1R } ;
}8\"oA6 对于单参数函数的版本:
=JK# "' 8ba*:sb template < typename Ret, typename V1 >
(+=TKI<= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;xl_9Ht/ {
LqOjVQxz typedef Ret result_type;
rjJ-ZRs\ } ;
+P//p$pE 对于双参数函数的版本:
xy.di9 ,TdL-a5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>8>}o4Q/X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X"z!52*3] {
7K\H_YY8# typedef Ret result_type;
gvi]#| } ;
w-3 B~e 等等。。。
Z"u|-RoBV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@m99xF\e 1r-#QuV# template < typename Func >
#]_S)_Z- struct func_return
1qgzb {
(8?5REz template < typename T >
w]Fi:kV struct result_1
c~=yD:$ {
0s%rd>3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
} F; Nh7? } ;
KDmzKOl K7
N)VG template < typename T1, typename T2 >
OlJkyL8| struct result_2
zV<vwIUrr {
Dqu][~oQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LmA I vEr } ;
1X45~ } ;
SA'c}gP oO8opS7F .^}
vDA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
::Nhs/B/ 7Hm/g template < typename Func, typename aPicker >
`Y5{opG7- class binder_1
9"TPAywd {
#ivN-WKCl Func fn;
/j`vN aPicker pk;
f|&ga'5g& public :
]*Tnu98G} =C[2"Y4JK0 template < typename T >
Nsd7?|@HI struct result_1
y,OwO4+y\ {
JL7"}^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dAZh# i[ } ;
XM"{" sJHN4 template < typename T1, typename T2 >
Fm3f/]>k#_ struct result_2
w'-J24>= {
EEJsNF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UJX=lh.o } ;
:.k)! a=!I(50 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
n~wNee R
Wd#)3 template < typename T >
J|Xu]fg0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tHj |_t {
>[U.P)7; return fn(pk(t));
*k7vm%#ns }
; {P"~(S% template < typename T1, typename T2 >
1 =cFV' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PilV5Gg {
%N, P?
,U return fn(pk(t1, t2));
7z?rx }
yye(^ } ;
)ZI9n7 r,` 5 9 tl uyx 一目了然不是么?
'[6o(~* 最后实现bind
@fVCGV?' {m&8Viq1
I'NE>!=Q template < typename Func, typename aPicker >
;~ >E^0M picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^6Std
x_ {
*Y@)t*
-a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hjgxCSp }
-'sn0_q/e A>c/q&WUk 2个以上参数的bind可以同理实现。
V=C@ocyZ 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。
_c W(R,i 6.!3g(w 十一. phoenix
9b0M'x'W5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M_4:~&N$ $)5-}NJf' for_each(v.begin(), v.end(),
(M5{y`Kk (
!Hk$ t do_
R&OqmhT! [
(;11xu cout << _1 << " , "
=>0+BD ]
aC&ZV}8of .while_( -- _1),
zP|y3`.52 cout << var( " \n " )
-UPlQL )
3]X9 z );
AxN.k ;I#S m; 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:
x 7;Zwd 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,*>+xk, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_uR-Z_z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W:8*Z8?7 {\?zqIM #()u=) template < typename Cond, typename Actor >
g]z[!&%Ahs class do_while
iZVMDJ?(Z] {
B~/LAD_ Cond cd;
_V9 O,"DDc Actor act;
tkG0xRH public :
bs%lMa.o template < typename T >
C XQPbt[5 struct result_1
4@wH4H8 {
F=29"1 ._ typedef int result_type;
*hT1_ } ;
6PS #Zydb e*Gm()Vu, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e$E~@{[1) (X
rrnoz template < typename T >
M@>EZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h9McC 3 {
86^xq#+Uw do
fC2 {
\k=.w act(t);
&~u=vuX }
[3s p while (cd(t));
vu%:0p`K return 0 ;
Uf`lGGM }
*|f&a } ;
wXc"Car) 5ml^3,x )Tc eNH 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.oJs"=h:m 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
cm8-L[>E 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
7-oH >OF^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
i4Y_5 下面就是产生这个functor的类:
*aXZONym
?/_8zpW 0,T'z, template < typename Actor >
|EJ&s393& class do_while_actor
>@yHa'*9S {
3&D;V;ON}_ Actor act;
&=sVq^d@qe public :
s<I[)FQVr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
XIu3n9g^# 959i2z template < typename Cond >
l_lm)'ag picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sOJH$G3O } ;
zFjG20w%3g w$9aTL7 )
0x*>;"o 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
No)v&P% 最后,是那个do_
*-timVlaE 74 c1i nb:J" class do_while_invoker
Ul?Ha{W {
A2o;YyF public :
S8O^^jJq; template < typename Actor >
.wrNRU7s do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=a`l1zn8= {
g8yWFqE!T return do_while_actor < Actor > (act);
+e0]Y8J{ }
!*:Zcg?7n } do_;
u"K-mr#$[o ~RVx~hh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O[3AI^2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
t6;Ln().Hw 最后来说说怎么处理break和continue
`x"0 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。
`0rEV_$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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