一. 什么是Lambda
r|
YuHm 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IuRKj8J)o 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,
,UY],;ib ).k=[@@V vh((HS-) SV-pS># class filler
0'a.Ypf {
(d@lG*K public :
~~>D=~B0' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2LXy$[)7 } ;
YrA#NTB_o T'FRnC^~ EWbFy"= 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:
vX&Nh"0H& 0&Zm3(} o ;.j_ \
VJ3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"(/.3`g YMC*<wXN Ow<=K:^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e;!si>N |6$6Za]: |R DPx6!V zuXJf+] 二. 战前分析
,LX] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
NEJxd%- 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
a*!wiTGf GVe[)R X&pK#= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z_Hc":4i /* --------------------------------------------- */
~[t%g9 vector < int *> vp( 10 );
Bk*AO?3p transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o{lR_ /* --------------------------------------------- */
l>Z"y\l= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{|bf` /* --------------------------------------------- */
V'^Hn?1^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GeD^-.^ /* --------------------------------------------- */
wHvX|GwMv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
FTsvPLIv" /* --------------------------------------------- */
Rra<MOR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0ERA(=w5 ZG"_M@S. O'*KNJX .k|8nNj 看了之后,我们可以思考一些问题:
QJ\
o"c 1._1, _2是什么?
:>c33X} 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
4[v
%]g` 2._1 = 1是在做什么?
=`Pgo5A 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
q ^Un,h64t Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
pqmtN*zV ;*Ldnj;B K!;Z#$iw[ 三. 动工
a6cq0g[# z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2x<,R/} w3WBgH qwM71B!r F[RQ6PW template < typename T >
s]@()?.E$ class assignment
c@>Tzk%?" {
| vL0}e T value;
-fKo~\Pr public :
uxLT*, assignment( const T & v) : value(v) {}
|WwC@3) template < typename T2 >
WdI9))J2S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&c>%E%!" } ;
?5-Y'(r 0N>NX?r lLhvpvT 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
j1D 1tn 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/vO8s?? !Lkk1zo 3Z/_}5%" AtU%S9 class holder
i;B &~ {
p?rh+0wgX public :
F#Y9 @E template < typename T >
In13crr4! assignment < T > operator = ( const T & t) const
NhJ]X cfP8 {
5XtIVHA@{ return assignment < T > (t);
S7a05NO }
qHVZsZ } ;
69< <pm,m !r^fX=X>' hNU$a?eVpR 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t^Z-0jH WAq!_xE static holder _1;
b:B+x6M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z?JR6;@W qh9d.Q+n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lC.Q61 J@ 而不用手动写一个函数对象。
R?62gH Wdk]>w
'L 0nr 5(4h ~t+T5`K 四. 问题分析
(}B3df 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
2`d KnaF| 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
u~c75Mk_v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@tT2o@2Y^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
t]gZ^5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^iA_<@[`X[ Tfq7<<0$N 五. 问题1:一致性
>;Ag7Ex 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?|
Z1}@N/>> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<>v=jH|L {"PIS&]tR struct holder
:_8Nf1B+T {
6L<Y //
[_HY6gr template < typename T >
+7\"^D T & operator ()( const T & r) const
P+L#p(K {
'vwu^u? return (T & )r;
t p<v }
6n A/LW\x } ;
yQcIfl]f N&yr?b'!-* 这样的话assignment也必须相应改动:
1,7 -{XDQ{z<% template < typename Left, typename Right >
b|-}?@&7&q class assignment
D wfw|h {
RNo~}# Left l;
K+\2cf?bU Right r;
XEBeoOX/ public :
6bDizS} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B ({g|}|G+ template < typename T2 >
M3G ecjR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}U'VVPh_ } ;
:al
,zxs g4 3(N!@g 同时,holder的operator=也需要改动:
W m&* '=0l{hv@ template < typename T >
gNJdP!(t assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$[g#P^ {
JU#m?4g return assignment < holder, T > ( * this , t);
a>Wr2gPko }
"m%EFWUOl ;i?rd f 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
U7''; w 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
GG`j9"t4 8<x&
Xd return l(rhs) = r;
/|8rVYSs 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4T]A!
y{
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hSz_e VAo`R9^D# template < typename Tp >
|xF!3GGms class constant_t
QHxof7 {
|- <72$j const Tp t;
E{P94Phv public :
f/QwXO-U constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
n[B[hAT template < typename T >
:uJHFF xg const Tp & operator ()( const T & r) const
|/ji'Bh {
&e78xtA{ return t;
5 B t~tt }
.D*~UI } ;
)PkW,214# 7GTDe'T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&=f?:UZ% 下面就可以修改holder的operator=了
n.i8?: ]j!pK4 template < typename T >
[mQdc?n\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d}%-vm} 0 {
4JyA+OD4 { return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~%2yDhdQ }
lMH~J8U3 M.xZU\'ty 同时也要修改assignment的operator()
R58NTPm u0]u"T&N! template < typename T2 >
L[Ot$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ExQ\qp3 现在代码看起来就很一致了。
QT5pn5+ z =av0a! 六. 问题2:链式操作
4AKr.a0q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9 *uK]/c 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。
Bd7B\zM 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。
c%WO#}r| 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。
4"H*hKp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7#W]Qj ,q>cFsY=i? template < typename T >
C\ joDAD struct result_1
<f`n[QD2z {
//;(KmU9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C/QmtT~`e } ;
"*t0
t "M@&*<S 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:
1r};cY6 #0vda'q=j template < typename T >
`U b*rOMu struct ref
x=IZ0@p {
l
S3LX typedef T & reference;
"\O7_od- } ;
qH5nw}] template < typename T >
Vfga%K%l F struct ref < T &>
(# mvDz {
2m]4 typedef T & reference;
j}tM0Ug.U } ;
t$%<eF@w 4].o:d;`/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7Mq{Py1 H8I)D& cw template < typename T >
tk R~(h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tq~4W% p/ {
-seLa(8F return l(t) = r(t);
X'<RqvDc5 }
Sh1$AGm 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。
iN.
GC^l 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
k(pJVez u6F>o+Td) 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
['Lo8 [ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m~*qS4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~] V62^0 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.B-b51Uz 最后的布局是:
,*U-o}{8C? Add
?4U4o<
/ \
Ahl&2f\ Divide 5
?8{Os;!je / \
l[IL~ _1 3
?g{[U0) 似乎一切都解决了?不。
>;1w-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。
HZ%V>88 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。
&gruYZGK 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:
i a!!jK} u-|%K.A template < typename Right >
\t1#5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Zs79,*o+0M Right & rt) const
}a[]I%bu2 {
.pWRV<25 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w-ald?` }
5hy7}*dR 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T@.+bD 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。
BHAFO E 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。
8tR6.09' 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。
y>0 @. 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。
H @k} 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?
PvV\b<Pe+ 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:
;"Qq/knVL QxLrpM"O template < class Action >
SF*mY=1 class picker : public Action
:FC)+OmJ {
Ncbe{}<md public :
F/lL1nTdK picker( const Action & act) : Action(act) {}
TM{m:I:Z*n // all the operator overloaded
*~6]IWN` } ;
Cj3Xp~ -M6vg4gf 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。
0'r}]Mws 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:
dnC"` :KvZP:T template < typename Right >
ef{Hj[8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\G v\&_ {
!gLJBp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#S/~1{ }
n8!|}J B&X)bGx8
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B^dMYFelJ 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。
lY`WEu / zNVJhC template < typename T > struct picker_maker
bt=D<YZk {
cp8w
_TPU typedef picker < constant_t < T > > result;
`k
I}p } ;
teDRX13=; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~!TrC<ft {
=r]_$r%gR typedef picker < T > result;
[*)2Ou } ;
^8oN~HLZ !?i9fYu 下面总的结构就有了:
;MYK TE>m 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。
gPKO-Fsd" 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。
=u9e5n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
H/x9w[\+[ 至此链式操作完美实现。
-6F\= j/uMSE Gv)*[7 七. 问题3
.ejC#vB{KM 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。
A;C4>U Y ct*~\C6Ze template < typename T1, typename T2 >
_pS)bxw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C\C*@9=&x {
L-|7
& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yP@#1KLa+ }
@d3yqA
\@ZD.d# 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:
:]\-GJV5 \3U.;}0_X template < typename T1, typename T2 >
9WoTo ,q struct result_2
b7M ) {
R<h:>.M typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%I)*5 M6 } ;
sDHFZ:W P)=$0kR3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
r)qow.+& 这个差事就留给了holder自己。
gavf$be
r`0oI66B/ Q;2kbVWY template < int Order >
BXl
Y V" class holder;
A sf]sU.. template <>
!Cm9DzG class holder < 1 >
%`dVX
EO {
8+_e= _3R public :
d{'u97GDc template < typename T >
_32 o7}!x struct result_1
L|2WTyMU {
l=&Va+K typedef T & result;
-Ze2]^#dl } ;
60p*4>^v template < typename T1, typename T2 >
pEGHW; struct result_2
7tT L,Nxe {
cC`PmDGq typedef T1 & result;
?0+J"FH# W } ;
2mvp|<" template < typename T >
K+`GVmD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1(Is
7 {
2G~{x7/[@ return (T & )r;
r)|~Rs!y, }
9;L 4\ template < typename T1, typename T2 >
jOV6% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MZz9R*_VS {
&|XgWZS5 return (T1 & )r1;
s^zlBvr|. }
t+KW=eW } ;
iLnW5yy ^^v3iCT template <>
7
{92_xRL class holder < 2 >
[^
}$u[ {
xq;>||B public :
1;/SXJ s template < typename T >
[k$GUU,jY struct result_1
&MpLm& {
sc]#T)xG typedef T & result;
/
<(|4e } ;
fZ-"._9UyH template < typename T1, typename T2 >
*B3f ry struct result_2
XdJD"|,h {
1vo3aF typedef T2 & result;
p-"C^=l } ;
\Hp!NbnF$ template < typename T >
T)e2IXGN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wxHd^b {
;:=j{,&dl[ return (T & )r;
1vq2`lWpx }
IER;d\_V< template < typename T1, typename T2 >
IrZjlnht typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"1gIR^S%9 {
p^Ey6,!8]D return (T2 & )r2;
Oey
Ph9^V }
<zqIq9}r } ;
(.$$U3\ ky|k g@n{ UhJS=YvT 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> >。
3_@IE2dA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
R>"pJbS;L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}uMu8)Q }N9PV/a return l(i, j) = r(i, j);
jkl dr@t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s[7$%|~W s>L-0vG return ( int & )i;
.~I:Hcf/ return ( int & )j;
iJh{,0))g 最后执行i = j;
z>+CMH5L) 可见,参数被正确的选择了。
!QdX+y<re T^eD d0T 8Cwcb 6DHZ,gWq @8\0@[] 八. 中期总结
.Od@i$E>& 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:
R}(Rv3>Xx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5n>zJ
~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
KYkS^v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nEUH; z {6LS$3}VM %d:cC:` 9k93:#{WE 6a9:P@tY M`7lYw\Or! 九. 简化
"$5cKbJ 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。
.`KzA] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7&etnQJ{ 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:
F +5
5p8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2 .Xx)(> +-*/&|^等
v#9i| 2. 返回引用。
~d<&OL =,各种复合赋值等
bOYM-\
{y 3. 返回固定类型。
]/p>p3@1C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.5SYN-@ 4. 原样返回。
- ]/=WAOK operator,
2I suBX\[ 5. 返回解引用的类型。
uu-M7>+ operator*(单目)
1e9~):C~W 6. 返回地址。
3 q8S operator&(单目)
\0i0#Dt9 7. 下表访问返回类型。
D
@wIbU operator[]
>}Mw"
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
e~he#o[%a operator<<和operator>>
#$ka.Pj ( ?e
Et& 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。
lP4s"8E`h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`p)U6J "J&WH~8+N template < typename Left >
$qpW?<>,0 struct value_return
Z>/
*q2 {
^!O!HMX0 template < typename T >
kTzO4s? struct result_1
<v\$r2C* {
xqDz*V/mD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$WRRCB/A6 } ;
\,m*CYs` <RbsQ^U template < typename T1, typename T2 >
b"Nd8f[ struct result_2
?hrz@k| {
(bpxj3@R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n%}#e! } ;
Tqs|2at<t } ;
k:mW ,s|a Aj/EaIq D2Q0p(#% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
L6jwJwD g%)cyri 下面我们来剥离functor中的operator()
"fN
6_* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1(i%nX<U ; Ob^@OM return l(t) op r(t)
0a!|*Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
j5smmtM`s return op l(t)
=RM]/O9 return op l(t1, t2)
4qd(a)NdY return l(t) op
WFmW[< g return l(t1, t2) op
^mut-@ N9 return l(t)[r(t)]
zDxJK return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e?o/H W%MS,zkAE 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
{g4w[F!77 单目: return f(l(t), r(t));
6!Mm") return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
X #$l7I9H 双目: return f(l(t));
?5%o-hB| return f(l(t1, t2));
ssH[\i 下面就是f的实现,以operator/为例
"d0D8B7HI@ @'Pay)P struct meta_divide
M D&7k,! {
HqyAo]{GN template < typename T1, typename T2 >
wT,=C' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w xaMdA {
ZP0D)@8 return t1 / t2;
,sg\K>H= }
]{t!J^Xn } ;
@W, <8 Le/}xST@ 这个工作可以让宏来做:
S
C}@eA' PH^Gjm #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\W\*'C8q\ template < typename T1, typename T2 > \
XBcbLF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
CHCT
e 以后可以直接用
U?5G%o(q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8WKY 4nkj 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
j0{Qy;wP ) (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。。。)
Y%}N@ ,lT b9v<Jk
&Du S* 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
LEX @hkh {/,AMJ<:G] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1FT3d class unary_op : public Rettype
bg)}-]u] {
{r5OtYmpR Left l;
U: )Gc public :
T)ISDK4>S" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)ac!@slb^7 xZ>j Q_} template < typename T >
$>+g) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hp2$[p6O {
2Je]dj4 return FuncType::execute(l(t));
# nAq~@X }
B^ddi Oi-%6&}J template < typename T1, typename T2 >
' d?6 L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+!$`0v {
:l?mNm5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
'6*9pG- }
$~%h4 } ;
k*Aee7 lWT`y G!h75G20 同样还可以申明一个binary_op
AD@ {7 \wK4bvUrX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TNK1E class binary_op : public Rettype
w8 `1'*HG {
>[~7fxjK- Left l;
(vvD<S* Right r;
9QL%q;
# public :
DQaE9gmC binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KeXt"U ZE~zs~z| template < typename T >
l\uNh~\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A
r>BL2@ {
Xil;`8h return FuncType::execute(l(t), r(t));
.0~uM!3y }
~-B+7 ~P;A
9A(k template < typename T1, typename T2 >
X>P|-n# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_+(@? {
gx?r8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"^a"`?J }
KC9e{ } ;
bMNr +N "Wr[DqFd siT`O
z|, 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
5C^@w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9 %i\) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
VxARJ*4=Y 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。
>}W[>WReI 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a(ITv roM/ 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。。。
dM P'Vnfj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GNq
f 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)
X)+6>\ 下面是修改过的unary_op
cDE5/! qMA-# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
cC+2%q B class unary_op
I~@8SSO,vH {
PLMC<4$s Left l;
{ I\og xIC@$GP public :
6)P.wW 0K26\1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nJ
xO.wWE &>E gKL template < typename T >
X0$q! struct result_1
J p+'"a {
|5O>7~Tp typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^\?Rh(pu } ;
19#>\9* wWiYxBeN template < typename T1, typename T2 >
a.}#nSYP struct result_2
0doJF@H {
$T^q>v2u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F P|cA^$< } ;
yNP4Ey ^-[
I;P template < typename T1, typename T2 >
wlaPE8Gc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*Q/^ib9= {
C&MqH.K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J:Qx5;b; }
3IlVSR^py NR1M W^R template < typename T >
Ui`{U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D5snaGss9a {
fe98Y-e return OpClass::execute(lt(t));
#X?[")R }
_lwKa,} &{a!)I> } ;
NimgU Fa KGg
S"d 85q/|9D 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
x]x 3iFD 好啦,现在才真正完美了。
nH6SA1$kW 现在在picker里面就可以这么添加了:
_G/R;N71 8X"4RyNSn template < typename Right >
cr{yy :D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#NYnZ^6e {
T:X* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R P<M }
@ztT1?!e 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
vxEi C:&] 4J_HcatOB
r+E!V'{C ofQs
/
N'WTIM3W 十. bind
1bCE~,tD 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
%"A8Af**I 先来分析一下一段例子
)__sw {\`ttc> h$!YKfhq} int foo( int x, int y) { return x - y;}
:p/=KI_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xOj#%; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
K?'m#}] 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。
zMbFh_dcq 我们来写个简单的。
sPvs}}Z]P 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
XKky-LeJ 对于函数对象类的版本:
IeYNTk&< s_NY#MPz[ template < typename Func >
6LCtWX struct functor_trait
0<!9D):Bb {
)Y)_T&O typedef typename Func::result_type result_type;
xn2 nh@; } ;
it\$Pih] 对于无参数函数的版本:
|JIlp"[ k}fC58q template < typename Ret >
r4SwvxhG struct functor_trait < Ret ( * )() >
5WHz_'c
{
7gf(5p5ZV typedef Ret result_type;
@rbd`7$% } ;
_F6<ba}o3 对于单参数函数的版本:
{TNORbZz (yP1}? template < typename Ret, typename V1 >
#wIWh^^ Zy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
g,JfT^ {
. J O3# typedef Ret result_type;
qo3+=*"V } ;
zni9 对于双参数函数的版本:
(2H
GV+Dg Zo&i0%S\E template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j_so s%- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
aJ(/r.1G {
BC.3U.
typedef Ret result_type;
vEg%ivj3 } ;
$~FZJ@qa 等等。。。
hxL?6mhY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
CHKhJ v3+4 [oU\l+t template < typename Func >
bfz7t!A)A struct func_return
B=d<L^ {
gd0)s1{9 template < typename T >
<)T| HKx struct result_1
ulsU~WW7r {
@h|qL-:!vG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]`$yY5 &W0 } ;
o664b$5nsI >ZOlSLu template < typename T1, typename T2 >
uluAqDz` struct result_2
b69nj {
LMoZI0)x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nDraX_sm= } ;
2@tnOs(* } ;
N[W#wYbH e&
`"}^X;I k)I4m.0a5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{V>F69IU Qg/FFn^Kg* template < typename Func, typename aPicker >
DehjV6t class binder_1
o+.L@3RT4 {
I;'{X_9$a Func fn;
(/I6Wa aPicker pk;
9o>D
Uc
public :
aH."|
*. E\/[hT template < typename T >
P{A})t7 struct result_1
A*DN/lG {
phH@{mI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zk{d*gN } ;
4E.9CjN1> QtnNc!,n template < typename T1, typename T2 >
=OFhM7 struct result_2
/HRKw
D {
Ni>Ns=n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H14Q-2U1xa } ;
3zh:~w_
E$
\l57 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
FcM)v"bF&] lkT :e)w template < typename T >
3]vVuQK . typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K/*R}X {
R-m5( return fn(pk(t));
8:& !F`o }
_3%$E.Q template < typename T1, typename T2 >
Ct-eD-X{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0M;g&&mF {
ZS+m}.,whQ return fn(pk(t1, t2));
]^"Lc~w8& }
CjPdN#*l } ;
^|Z'}p|& O=bkq} yJ!26 一目了然不是么?
q`p0ul,n 最后实现bind
3T.V*& K@=u F1? ied1+H template < typename Func, typename aPicker >
)zO|m7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
p+~Imf-Jk {
% WDTnEm return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s~Ivq+ipr; }
#EUT"^:d h^rG5Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
ng+sK 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Y}BP]#1 C<teZz8/w 十一. phoenix
0B8Wf/j?M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\\ItN TP#Ncqh for_each(v.begin(), v.end(),
Fq~Zr;A (
@#hQ0F8 do_
8B-PsS|' [
k(RKAFjY cout << _1 << " , "
qnyacI ]
XE_Lz2H` .while_( -- _1),
KKk~vwW cout << var( " \n " )
l4T[x|')M )
(L4llZ;q );
5yt= ~ c[2ikI,n[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
??e|ec2% 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
OMk3\FV2Z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{i=V:$_# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
e=h-}XRC ;/V])4= T\.~!Q template < typename Cond, typename Actor >
=U~53Tg class do_while
,? <;zq {
. 0yBI=QI Cond cd;
h{"SV*Xpk/ Actor act;
"Ia.$,k9 public :
00IW9B- template < typename T >
%cDGs^lgA struct result_1
OU` !c[O {
VTR4uT- typedef int result_type;
A-B>VX } ;
`0%;Gz%} .= ~2"P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WYRC_U7 bHm/Z Zx template < typename T >
!oi
{8X@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jQ7;-9/~N {
Iu0GOy*[ do
o1\N)% {
z7BFkZ6+ act(t);
m["e7>9G }
Ar~<l2,{r while (cd(t));
&b,A-1`w_ return 0 ;
#]^C(qmb: }
#k/T\PQ0s } ;
8[,R4@ lmUCrs37 POc<XLZB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ze9n}oN 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
`K@N\VM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
IAUc.VH 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2h<_?GM\s 下面就是产生这个functor的类:
qp*~| 9MJ:]F5+ 6b2h\+AP template < typename Actor >
dg*xo9Xi` class do_while_actor
x]hG2on! {
"+ {2! Actor act;
^h=gaNL public :
SJc*Rl> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
zV15d91GX OcpvY~"Pr template < typename Cond >
oPBKPGD picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Nk%$;Si } ;
xh<{lZ)KJ Fsq)co -f:PgBj 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*'-C/ 最后,是那个do_
W:j9 KhvT QCDica `+* @@R&OR class do_while_invoker
N|"q6M!ZL {
<o|k'Y(- public :
ub1~+T'O template < typename Actor >
&'DR`e O) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
xi<}n# {
H,EZ%
Gl return do_while_actor < Actor > (act);
#ax% n }
Yc)Dx3 } do_;
.2rpQa/h I_?R(V[9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
f2KH&j>~r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
D'D IC 最后来说说怎么处理break和continue
&F;bg 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。
i8cmT+}> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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