一. 什么是Lambda
?jsgBol 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l>6p')F! 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,
t^=S\1"R\ ,uD}1
G<u [[O4_)?el It]GlxMX class filler
JH#p;7; {
^}UFtL i public :
I0N~>SpZ5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]l"9B'XR } ;
SB:z[kfz| lSy_cItF " eS-i@ 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:
(/S6b 9RC:-d;;_ FjW%M;H zj$Ve for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
I/zI\PP, ~lbm^S}- R ^"*ut 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sRQ4pnnrn +.v+Opp, Pk6_ 1LV Q6p75$SVq 二. 战前分析
R8Dn
GR 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。
0S\HO<~k 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
+E+I.}sOB ([ A%>u>h Y pvFv- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qykI[4 /* --------------------------------------------- */
[;#^h/5E vector < int *> vp( 10 );
xs?]DJj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D7Ds*X`!l /* --------------------------------------------- */
g(R!M0hdF sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P!!:p2fo /* --------------------------------------------- */
JHuA}f{2& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r@Xh8
r; /* --------------------------------------------- */
JmuoYl f| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g@m__ /* --------------------------------------------- */
L>rW S-
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+D?Re%HI uFG ;AY| K,!f7KKo [9Hrpo]tU: 看了之后,我们可以思考一些问题:
%htbEKWR 1._1, _2是什么?
u"(2Xer 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。
zX8{( 2._1 = 1是在做什么?
b(A;mt#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。
^oEaE#I 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。
~g *`E!2 ~Q)Dcit- 0{u#{_ 三. 动工
BQ{'r^u 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R+Rb[,m f|,2u5
;z &>Z p}.V P9]95.j template < typename T >
^mZTki4 class assignment
!/Wv\qm {
CYNpbv T value;
KA."[dVa public :
+}C M2>M assignment( const T & v) : value(v) {}
Y|<1|wGG template < typename T2 >
ROj=XM:+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J!:v`gb#@A } ;
2vW@d[<J wQU-r| _p| KaT`` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'~7 6Y9mv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
TzrU |D? yjucR
Fl 4OdK@+-8U {6*{P!H class holder
u"zQh| {
BtP*R,> public :
[,qb)
&_ template < typename T >
DO?
bJ01 assignment < T > operator = ( const T & t) const
=e]Wt/AQ {
5O"wPsl return assignment < T > (t);
q?oJ=]m" }
7
P]Sc } ;
+e)RT< dYhLk2 ]GPUL>7 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:
Q$2^m(?; wqp(E+& static holder _1;
yGPi9j{QXq Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+,}CuF 0'Qo eFKG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2
Xc,c*r 而不用手动写一个函数对象。
z(beT e
h9 3 EB>rY q8vRUlf 四. 问题分析
[>f4&yY 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
XcQ'( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
!O#NP! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.:jfNp~jt 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[u`9R<>c"U 下面我们可以对这几个问题进行分析。
FZtILlw HUY1nb= 五. 问题1:一致性
As*59jkB 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
lb`2a3W/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y8\4TjS1 |h%fi-a: struct holder
"G!V?~; {
9!|.b:: //
wz]OM template < typename T >
L}%4YB T & operator ()( const T & r) const
ek4?|!kQD {
@T+pQ)0{{ return (T & )r;
?HaUT(\j }
+0O^!o } ;
^7%
KS B\Y!5$ 这样的话assignment也必须相应改动:
gw9:1S
f<G:}I template < typename Left, typename Right >
)haHI)xR class assignment
*G0r4Ui$ {
T1r^.;I: Left l;
Fh$Xcz~i Right r;
EYF]&+ 9 public :
kT6EHuB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%j?<v@y template < typename T2 >
a=3{UEi'o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+']S } ;
OQh(qa zos#B30 同时,holder的operator=也需要改动:
@VcSK` lGP'OY"Q template < typename T >
UBxQ4)% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
IT0*~WMZ {
G#A& Y$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
H@xIAL }
g:nU&-x#R VR9C< tMSi 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。
ua
vv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&4O0}ax*Zm qjp<_aw return l(rhs) = r;
oXkxd3 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%J#[e( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P9D'L{yS/x ?#917M template < typename Tp >
;1 02ddRV class constant_t
(PN!k0Y {
0Ie9T1D= const Tp t;
.v:K`y;f\( public :
]%5DuE\M8\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S?_ ;$Cn template < typename T >
3QrYH
@7zx const Tp & operator ()( const T & r) const
X pd^^ {
U ]6Hml;l return t;
yegTKoY }
jE{2rw$ZJ? } ;
l`R/WC K-nf@o+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>_$DKY>$` 下面就可以修改holder的operator=了
nn_j"Nu &~7b-foCq template < typename T >
A@0%7xm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^KJIT3J(# {
zk@KuBLL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vWwnC)5 }
a|im DY_-j @E$PjdB5M 同时也要修改assignment的operator()
$Y4;Xe= )5j%." template < typename T2 >
mSzBNvci T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}X3SjNd q 现在代码看起来就很一致了。
vO2 o/
0VB~4NNR 六. 问题2:链式操作
/*bS~7f1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?Q]{d'g(sx 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 [h4F"`- 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。
l*]*.?m/5 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。
+BRmqJ3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
HX{O@ >]k'3|vV template < typename T >
YGObTIGJvf struct result_1
oP".>g-. {
[2!K 6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:sBg+MS } ;
g(Jzu' $Rsf`*0- 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:
hb"t8_--c wvm`JOP:A template < typename T >
|Y!#` struct ref
5xi f0h-` {
y.~y*c6,g typedef T & reference;
tw]RH(g+# } ;
cRX0i;zag template < typename T >
|.Bb Pfe8f struct ref < T &>
oO|zRK1;/ {
gaC^<\J typedef T & reference;
u><gmp& } ;
RvYH(!pQ # a
'h, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9psX"*s '@u/] ra: template < typename T >
z$E+xZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
pI
|; {
]}cai1 return l(t) = r(t);
>yn%.Uoh@ }
d9[*&[2J| 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。
n}qHt0N 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KD^>Vv# XGEAcN 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
!p1OBS| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h@T}WZv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7{:| ) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R R><so% 最后的布局是:
{b>tX)Tep Add
Te~"\`omJ3 / \
a$g4)0eS Divide 5
uRQm.8b / \
U%ce0z _1 3
5DfAL;o! 似乎一切都解决了?不。
<$n%h/2% 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。
WJZW5
Xt 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。
mk1;22o{TX 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:
SM5i3EcFYP UcDJ%vI template < typename Right >
[K[tL|EK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~<3qsA.. Right & rt) const
4em7PmT {
vfJ}t#%UH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8f% @ }
=V1k'XJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S'HM|& 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。
]YZ+/:#U7 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。
_tL*sA>[~) 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。
> >wbyj8 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。
Va06(Cq 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?
fM_aDSRa!H 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:
= Ow}MX BSG_),AH template < class Action >
\0Zm3[ class picker : public Action
n6[bF"v {
r^&{0c&o public :
rSB"0W7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ywt_h;: // all the operator overloaded
8UoMOeI3 } ;
7[QU
*1bk __$IbF5 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。
BN@*CG 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:
dh%C@n:B \i "I1xU template < typename Right >
y yrCO"eh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0^|)[2m! {
}3Pz{{B&+O return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F$ x@] }
&Hc8u,| bc5+}&W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
";9cYoKRY 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。
/Yc!m$uCW '@wYr|s4 template < typename T > struct picker_maker
R,/?p {
kYz)h typedef picker < constant_t < T > > result;
X\hD4r"
} ;
'+Dn~8Y+9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)m"NO/sJ2 {
(zBa2Vmmv typedef picker < T > result;
._=Pa)T } ;
0kpRvdEr- ?)7uwJsH 下面总的结构就有了:
RP7e)?5$s 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。
XY1NTo.= 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。
${KDGJ,^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
z}s0D]$+x 至此链式操作完美实现。
?.IT!M}DR y)|Q~8r ! k||-Q& 七. 问题3
V{$(#r 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。
?y'KX]/ -Duy:C6W template < typename T1, typename T2 >
+%6{>C+bZo ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S3:Pjz}t {
J+[&:]=P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
b'O>&V` }
\)DP(wC f$iv+7<B^ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
FsY}mql 6/T
hbD-C template < typename T1, typename T2 >
4/S4bk*8 struct result_2
7h<Q{X<A {
6~0S%Hz typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y1H8+a5@ } ;
q+3Z3v ,!|/|4vh 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
gT'c`3Gkz 这个差事就留给了holder自己。
y^pk)`y8 RhnSQe bec n$R template < int Order >
$f*N class holder;
ln'7kg template <>
&'N{v@Oi) class holder < 1 >
d%81}4f: {
wZh&w<l' public :
@xmO\ template < typename T >
['sj'3cW- struct result_1
iT%aAVs {
Va\dMv-b typedef T & result;
hkJ4,. } ;
3@J0-w template < typename T1, typename T2 >
1@P/h#_Vr struct result_2
k)b}"' I {
o
<0 f typedef T1 & result;
8V;@yzIha } ;
{tV)+T template < typename T >
_jR%o1Y} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dfiA- h {
A$WE:<^ return (T & )r;
OlK3xdg7 }
rF2`4j&! template < typename T1, typename T2 >
Ps+0qqT* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tjBs>w {
rC14X} X6 return (T1 & )r1;
(8qMF{ }
5CueD] } ;
yN5g]U.Q 4cRF3$amd template <>
>zFe) class holder < 2 >
tlV> {
Q'~kWmLf public :
>t)vQ&:;u template < typename T >
Z%y>q|: struct result_1
2^bq4c4J {
|[CsLn; typedef T & result;
xpxUn8. } ;
<MB]W`5 template < typename T1, typename T2 >
iN"kv struct result_2
JC(rSs* {
4vT!xn typedef T2 & result;
8s/gjEwA } ;
r )ZUeHt}w template < typename T >
}Xr-xh\v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w0)V3 {
4[
M!x return (T & )r;
)y\^5>p[ }
Ds9pXgU(Z template < typename T1, typename T2 >
od{Y`
.< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^o_2=91 {
&W-L`aFd0 return (T2 & )r2;
wOOBW0tj }
S 3Tp__ } ;
hF s:9 01g=Cg >N@tInE 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
{UX?z?0T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gV$j ] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-$f~V\M 7*^-3Tt83 return l(i, j) = r(i, j);
rIH/<@+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
T1m"1Q "=@b>d6U+ return ( int & )i;
WjW+EF8( return ( int & )j;
L{jJDd 最后执行i = j;
E0'+]"B 可见,参数被正确的选择了。
= I,O+^ VLC<ju! B]L5K~d U&yXs'3a& %'a%ynFs 八. 中期总结
1uZ[Ewl] 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:
`uM:> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XE*
@* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'iA#lKG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GwQW
I] k__i Jsk XAwo~E oGM Ls -G e5gQ= )uC],CbW{ 九. 简化
#qrZ(,I@n 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。
6!dbJ5x1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k!3X4;F!_ 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:
|t+M/C0y/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g6{.C7m +-*/&|^等
.<`i!Ls 2. 返回引用。
ig<Eyr =,各种复合赋值等
[zl@7X1{_ 3. 返回固定类型。
_8P"/(
`Rw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
JQ=i{ 9iJ 4. 原样返回。
_x&;Fa% operator,
gD10C,{ 5. 返回解引用的类型。
{a^A-Xh[u operator*(单目)
0B fqEAl 6. 返回地址。
o(w!x![" operator&(单目)
k4fc5P 7. 下表访问返回类型。
.)
uUpY%K^ operator[]
B4 yU}v 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
F-[zuYGp operator<<和operator>>
PtCO';9[ &[:MTK?x! 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。
;Pf
|\q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
sd9$4k" i!+D
,O template < typename Left >
F1) B-wW struct value_return
vQ/}E@?u {
yI/2 e [ template < typename T >
bP\0S@1YL struct result_1
B!-hcn]y {
}/&Q\Sc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(XA=d
4 } ;
R,R[.2Vi (;v)0&h template < typename T1, typename T2 >
oJa6)+b(3 struct result_2
YL-/z4g {
xFxl9oM." typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
WA}<Zme3[ } ;
_J(n~"eR } ;
xxkUu6x# 9<u^.w @Gp=9\L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?PVJeFH Mx<z34(T 下面我们来剥离functor中的operator()
@)s;u}H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Xou1X$$z [p[nK=&r return l(t) op r(t)
j(^ot001%v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(Cjnf
a 2 return op l(t)
^7MhnA return op l(t1, t2)
KiW4>@tY return l(t) op
e~R;
2bk return l(t1, t2) op
.{sKEVK return l(t)[r(t)]
*z[G+JX return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T'\B17
:* <X[TjP 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:
h/~:}Bof 单目: return f(l(t), r(t));
r>73IpJI return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#p&&w1 双目: return f(l(t));
!Ic;;< return f(l(t1, t2));
(ii6w d<* 下面就是f的实现,以operator/为例
x,$N!X J-*&& struct meta_divide
1Vq]4_09g1 {
lOIBX@K E template < typename T1, typename T2 >
mr:;Wwd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/2}o:vLj {
Q#C;4)e return t1 / t2;
_y#omEx }
Y g>W.wA } ;
ZeewGa^r $YZsaw 这个工作可以让宏来做:
lv
-z[ KHwzQ<Z3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AA][}lU:5 template < typename T1, typename T2 > \
z _qy> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~\= VSwJ 以后可以直接用
[A$5~/Q{U1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&v!=\Fig4 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
pR_cI]{=SA (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
FTM(y CN Jf\lnJTyU8 hZGoiWC 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
d:/8P985 W: Rs 0O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@L^Fz$Sx class unary_op : public Rettype
D|8vS8p {
m-f"EFmP Left l;
A
?"(5da. public :
_&S?uz m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;>^oe:@ iku8T*&uc template < typename T >
0kN;SSX! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JA W}]:jC {
tX;00g;U. return FuncType::execute(l(t));
4d&#NP }
{FzL@!|| _\E{T5 template < typename T1, typename T2 >
Gvo(iOU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(Wkli:Lq {
2
q RXA return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y"
9 o }
rkhQoYZ[ } ;
dz/'
m7 @|Z:7n6S :xw2\:5~0 同样还可以申明一个binary_op
`@GqD >cwyb9;!kK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Z09FW>"u class binary_op : public Rettype
K/RQ-xd4 {
H5t 9Mg| Left l;
(H *-b4]/ Right r;
a%*l]S0z" public :
~ILig}I binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;9r
Z{'i+| Q(SVJ template < typename T >
1xK'1g72 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$>E\3npV {
"bZV<;y6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
\8\)5#? }
f.V;Hl, qh
Ezv~ template < typename T1, typename T2 >
j0J}d _ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~82[pY {
o?\)!_Z| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ore$yI}!m }
s
vn[c* } ;
{#q']YDe` y e!Bfz> EM/NT/ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
f@l 6]z{.L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~ZU;0# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1@IRx{v$ 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。
j`^':! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
cT{iMgdI? 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。。。
AoHA+>&U 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d7N;Fa3yL 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)
A(duUl~ 下面是修改过的unary_op
`}o4 &$ ~^/zCPy[w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ln.kEhQ3B class unary_op
8D]:>[|E {
n+@}8;oeP Left l;
g+/%r91hZ ];Whvdnv public :
JV'd!5P /=Ug}%. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q0~5h?V' M<JJQh5 template < typename T >
p>v,b&06 struct result_1
PJj{5,#@3 {
=/=x"q+X typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ab7hW(/ } ;
/uI/8>p( oR}ir template < typename T1, typename T2 >
y8: 0VZox struct result_2
Okk[}G) {
#oMbE<//" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
992;~lBu } ;
aKs!*uo0H nPq\J~M template < typename T1, typename T2 >
~\dpD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>_M}l@1 {
>V(>2eD'S return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.jMm-vox} }
a:@9GmtV& vy/U""w` template < typename T >
kF'^!Hp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#1Mk9sxo {
EZ #UdK_ return OpClass::execute(lt(t));
pH#&B_S6z= }
b
qB[vPsI R7*Jb-;$! } ;
Wq)'0U;{$ A{h
hnrr8 , >Y.! 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
_yjM_ALjo 好啦,现在才真正完美了。
$gDp-7 现在在picker里面就可以这么添加了:
n ! qm $N;!. 5lX3 template < typename Right >
Lhl)p P17 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
L5T)_iQ5 {
^
vI| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R+]p
-NI^ }
%9M; MK 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。
D{o1G?A $o\p["DP 3iYz<M yWIieztp GG"0n{>0 十. bind
Js+d4``W 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
^FgNg'"[3 先来分析一下一段例子
J'9&dt bI[!y#_z4 N-^\X3X int foo( int x, int y) { return x - y;}
/iif@5lw{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+Smv<^bW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|}Mkn4 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
7tAWPSwf 我们来写个简单的。
*"
<tFQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{N5g52MN 对于函数对象类的版本:
7~\Dzcfk"P NOyLZa' template < typename Func >
S
!c/"~X+ struct functor_trait
d!8q+FI {
1ISA^< M typedef typename Func::result_type result_type;
Qm`f5-d } ;
uW>AH@Pij 对于无参数函数的版本:
M0Z>$Az]t _WK+BxH template < typename Ret >
:Tuy]]k struct functor_trait < Ret ( * )() >
gZM{]GQ {
L:Wy- Z typedef Ret result_type;
b("CvD8 } ;
^S ,E "Q 对于单参数函数的版本:
&4*&L.hPM^ CcY.8|HT template < typename Ret, typename V1 >
C*Ws6s>+z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BT>*xZLpS {
Aog3d\1$ typedef Ret result_type;
0nx
<f>n } ;
344,mnAd 对于双参数函数的版本:
j,/o0k, W\.f:"2qr template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/<:9NP'^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
74gU4T {
gp-wlu4 typedef Ret result_type;
*XH?|SV } ;
w** .8]A"N 等等。。。
>qtB27jV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_?G\^^ D{N1.rSxv template < typename Func >
pMt]wyKr struct func_return
([f6\Pw\ < {
x?CjRvT$ template < typename T >
uzp!Y&C struct result_1
nr&G4t+%Hv {
z*yN*M6t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u"T5m } ;
h(/|` ](MXP,R template < typename T1, typename T2 >
7h&xfrSrD struct result_2
twgU ru {
0?p_|X'_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y2<#%@%4 } ;
:\80*[=;Z } ;
yrsP'th _9n.ir5YX u x:,io 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Gw+z8^|C&} EVq<gGy template < typename Func, typename aPicker >
S}Mxm2 class binder_1
!@VmaAT {
00;=6q]TA Func fn;
uU5:,Wy+dg aPicker pk;
&<_sXHg<x public :
iZjvO`@[ ][G<CO`k template < typename T >
_"WQi}Mm struct result_1
`n^jU92 {
qk_
s"}sS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c"O\fX } ;
L7D'wf g"T~)SQP template < typename T1, typename T2 >
?Fi-,4 struct result_2
5j]}/Aq {
{xM%3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~]"}s(J; } ;
Q;5\( 0w5 $oxPmELtpe binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W:5m8aE\ vO0ql template < typename T >
/o|@]SAe. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gVG :z_6 {
"r"Y9KODm return fn(pk(t));
^kt"n(P5 }
v11mu2 template < typename T1, typename T2 >
#h r!7Kc;N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U Ciq'^, {
1]hMA\x return fn(pk(t1, t2));
)3..7ht3^5 }
<CA
lJ } ;
PKjA@+ iicrRGp3 9 l,Gd 一目了然不是么?
p^L6uM 最后实现bind
qbP[ 9 vxqMo9T Szg<;._J template < typename Func, typename aPicker >
.5dZaI) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@Rx/]wyH {
K/%aoTO} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
QGshc }
Upv2s:wa}z C62<pLJf 2个以上参数的bind可以同理实现。
.Zwn{SMtu 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Np/[MC iOJgZuP 十一. phoenix
+i)1 jX< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^ g4)aaBZ Y^6=_^ for_each(v.begin(), v.end(),
t: [[5];E (
XD|&{/O do_
DG:=E/ @ [
:\bttPw5 cout << _1 << " , "
@8CD@SDv ]
;<MaCtDt .while_( -- _1),
(O<lVz@8 cout << var( " \n " )
G+%ZN )
M.IV{gj );
Lqch~@E&%# (+^1'?C8 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+m+HC(Z 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
W:) M}}&H operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)E4COw+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?v")Z0 ~ 94a_ W9 3aDma/ template < typename Cond, typename Actor >
|2oB3 \)/ class do_while
[0~qs|27 {
>K
&b,o,[ Cond cd;
'.dW>7 Actor act;
#Kh`ATme public :
Mq7|37(N[ template < typename T >
#JW1JCT
struct result_1
EAq >v
t83 {
1gt[_P2u typedef int result_type;
d@w
I:
7 } ;
Yb6\+}th 6C3y+@9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#|e<l1 F F;_;lRAb template < typename T >
#15q`w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J`x9XWYw {
kh5V&%>? do
d")r^7 {
8WyG49eic act(t);
S`l CynGH }
9<YB&:< while (cd(t));
)8k6GO8| return 0 ;
nut7b }
Kp&d9e{
Yc } ;
?_^9e %idnm $jzk4V 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
u(~s$ENl 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。
,J~1~fg89 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。
Bo0y"W[+ 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。
$`5DGy ?RU 下面就是产生这个functor的类:
xj~6,;83xR WkO . I3L1|! template < typename Actor >
*o>E{ class do_while_actor
B#gmT2L {
es6e-y@e Actor act;
\GWq0z& public :
+X?jf.4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1rKR=To .DX#:?@4@Y template < typename Cond >
[Dt\E4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
z7K?rgH } ;
"ulaF+ JBYQ7SsAS0 dKMuo'H'% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@V-ZV 最后,是那个do_
F-R`'{ ka TcIUo!:z P*LcWrK class do_while_invoker
dqkkA/1 {
|/s.PNP2 public :
Mfz5:' template < typename Actor >
F?dTCa do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
980+Y {
3LTO+>, |" return do_while_actor < Actor > (act);
Q\rqG }
8t^"1ND } do_;
hh?'tb{ ,S8Vfb & 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ysa"f+/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6RF01z|~_ 最后来说说怎么处理break和continue
ENmo^O#,u 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。
*dQRs6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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