一. 什么是Lambda
FT;JYkO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
G|lI=Q3f 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,
!_) ^bRd 3~Ln:4[6ID w#T,g9 s]c$]&IGG class filler
&[RU.Q!_H {
8:% R|b public :
!d\GD8|4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#+
'@/5{ n } ;
3\+p1f4 ~N9-an ,*[LnR 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
0f^.zt{T }L!`K"^O& vI'>$ ~-`02 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
CK(ev*@\D, 2[po~}2-0 _|ib@Xbin 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jyhzLu / yi :Q0 H Im,
"iYk 1RbYPX 二. 战前分析
7Ca\ (82 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。
cEdJn@ , 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
'cN#rHPB6 qJU)d YSo7~^1W" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qD*\}b]9I
/* --------------------------------------------- */
sK0VT"7K vector < int *> vp( 10 );
F5+_p@!i transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Zk
UuniO /* --------------------------------------------- */
^4pKsO3ul sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o2 d~ /* --------------------------------------------- */
gF6j6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)V3(nZY /* --------------------------------------------- */
A.9'pi'[9Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=jc8=h[F< /* --------------------------------------------- */
V1)P=?%(US for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
lmKq xs4 I&8SP$S>J 2j7d$y*' MuV0;K\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
SRN9(LN 1._1, _2是什么?
rs Uw(K^ 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。
@z)tC@ 2._1 = 1是在做什么?
JjLyV`DJ 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。
>x
ghq 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。
PbUcbb17 @O}j:b sLdUrD% 三. 动工
3C=clB9< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
6bKO;^0 Dh No +"!z otf%kG w ll\^9
4]Q template < typename T >
noNF;zT class assignment
AH'4H."o/9 {
/Jf`x>eiH T value;
v7FRTrqjj public :
C2rj ]t assignment( const T & v) : value(v) {}
/lB0>Us template < typename T2 >
ynZ[c8. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;K\N } ;
eH%L?"J~: ?lDcaI>+n }<ONx g6Kb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
l$VxE'&LQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w2N3+Tkg ClMtl59 *C@[5#CA2z P!+nZXo class holder
A?D"j7JD=L {
~Oq,[,W public :
&U$8zn~[k template < typename T >
9LO.8Jy assignment < T > operator = ( const T & t) const
%C`'>,t> {
O
{6gNR,* return assignment < T > (t);
Eqmv`Z
[_ }
zLw h6^?Y } ;
207 O["Y ccn`f]5w R #3Q$
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:
.\~P -{Hd w$lfR, static holder _1;
4ZJT[zi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)yNw2+ ~5 r` `iC5Ii for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AqbT{,3yW 而不用手动写一个函数对象。
#EmffVtY R_>TEYZ u1)TG"+0 W]D`f8r9 四. 问题分析
/ }XsuH 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
1%hM8:)i_ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r($_>TS&" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<a+eF}*2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?$J7%I@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|c
oEBFG MeI2i 五. 问题1:一致性
c7g.|R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
=EcIXDzC> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
p_5>?[TW: 1x\VdT struct holder
\_gp50(3 {
o7Cnyy#: //
lv00sa2z template < typename T >
~w1{zxs T & operator ()( const T & r) const
k?["F%)I {
fmnRUN= return (T & )r;
LZQFj/,Jg }
+f\pk \Ith } ;
i|c`M/) h: ST:
v3* 这样的话assignment也必须相应改动:
JMirz~%ib }+{*, z template < typename Left, typename Right >
y'_V/w s class assignment
RD6h=n4B {
s3Krob`C5 Left l;
!$p2z_n$@. Right r;
ti{H(;;@ public :
Ej+]^t$\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3{Ek-{9 template < typename T2 >
JA?,0S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a(}VA|l } ;
cXb
@H# _H4$$ 同时,holder的operator=也需要改动:
9 {O2B5u1 +EST58 template < typename T >
ol?z<53X] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"[Qb'9/Jc {
=j|v0&
AGC return assignment < holder, T > ( * this , t);
nE]~E xr }
x2j/8]'o FVsu8z u
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。
X(r)Z\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
u=@h`5-fp j8[`~pb return l(rhs) = r;
z*M}=`M$ 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。
:]B%
>*;} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/<(*/P,> y:g7'+c template < typename Tp >
PPwxk; class constant_t
+ ZR( {
t$]&,ucW# const Tp t;
i{tTUA public :
qJ{r!NJJ
8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;[TljcbS template < typename T >
943I:, B const Tp & operator ()( const T & r) const
^8?j~&u$F {
="3a%\ return t;
#<a_: m)@ }
)(h&Q?
Ar } ;
%~#!NX Y!++CMzU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Y<p zy8z 下面就可以修改holder的operator=了
1DEO3p <a8#0ojm template < typename T >
WF ?/GN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O`wYMng) {
qDby!^ryc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n0rerI[R }
S2J#b"Y fKL'/?LD] 同时也要修改assignment的operator()
8- dRdQu] YPF&U4CN template < typename T2 >
<@u0.-] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5TXg;v#Z 现在代码看起来就很一致了。
KY4d+~2 -W|*fKN`3 六. 问题2:链式操作
%B#hb<7} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z|2Eb* 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。
&mh Ln4^ 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。
La`h$=#` 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
wzD\8_;6N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G_V.H\w JQ*D template < typename T >
uz*d^gr} struct result_1
E4Y"X {
wXc,F D$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~?FK ; ( } ;
n_<mPU o;ik Z*+* 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:
r#LnDseW HzP.aw4 template < typename T >
sW;7m[o struct ref
"#*Nnt {
EKcC+g typedef T & reference;
Px'R`1^ } ;
!+m@AQ:, template < typename T >
j.k@6[R>? struct ref < T &>
jmkRP"ZnA {
V3##
B}2[Y typedef T & reference;
FQ+8J 7 } ;
E;9Z\?P 8ou e-:/a 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4Z*|Dsw riID,aut template < typename T >
@Ppo &> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
N g58/}zO {
O
x{Q.l return l(t) = r(t);
m])Lw@#9W }
jyNb(Z 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。
?#?e(mpo 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
g<fP:/ $np=eT) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
T}UT7W| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7nm}fT
z7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&kb\,mQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^rL,&rk 最后的布局是:
\0D$Mie Add
TW>?h=.z / \
/E)9v$! Divide 5
iDZrK%fl / \
M
/"gf;)q> _1 3
]x2Jpk99a 似乎一切都解决了?不。
~NxEc8Y 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
!&W|myN^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
~
9=27p OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
3Q",9(D h9)RJSF4 template < typename Right >
4 &|C} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)B81i!
q Right & rt) const
TfL4_IAG. {
X&s7%]n+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-)X{n?i }
w5,6$# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RYt6=R+f 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。
rw&y,%2 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。
}f0u5:;Zth 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。
JfkTw~'R 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。
~]4kkm7Y 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?
=Ci13< KQ 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:
K<#-"Xe; q?yMa9ZZky template < class Action >
WJAYM2
6\ class picker : public Action
(Q'U@{s {
j$+gq*I&E public :
ovz# picker( const Action & act) : Action(act) {}
tR<L`?4 // all the operator overloaded
|-n
('gQ[ } ;
)6G"*
P&mtA2 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。
m*gj|1k 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:
p zg&/m&F` 0vDg8i\ template < typename Right >
$:e)$Xnn- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?s%v 3T {
s{ =5-: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+lKrj\Xj }
^T{8uJ'kn ?NlSeh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sYW[O"oNi 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。
}C_|gd gGmxx,i template < typename T > struct picker_maker
~Zmi(Ra {
)=Zsv40O typedef picker < constant_t < T > > result;
-Un=TX } ;
uWTN2jr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
N#UXP5C( {
b_vVB`> typedef picker < T > result;
?I\v0H* } ;
t=i/xG: 5 Y#`Lcg+r, 下面总的结构就有了:
awFhz 6 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。
9k}<F 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。
dgslUg9z3g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x<@kjfm5 至此链式操作完美实现。
HVGr-/ 0Z,{s158L O~6Q;q P 七. 问题3
.uKx>YB} 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。
7WP%J-
xor TL8 template < typename T1, typename T2 >
P_}/#N{C ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7b46t2W< {
y:,9I`aW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sQtf,e|p }
5DOE3T`^Oc jN6b*-2
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:
y
AOg\+ H}
6CKP} template < typename T1, typename T2 >
{`F1u?l struct result_2
,gmH2. {
)\0q_a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J\{$ot } ;
ib]vX- JOHRmfqR 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
(]XbPW 这个差事就留给了holder自己。
&bLC(e] 74_xR GRIa8> template < int Order >
7]s%rya class holder;
!}5*?k
g template <>
qg4fR' i class holder < 1 >
7 2,"Cj {
U(~U!O} public :
z]$>+MH_ template < typename T >
?'wsIH]m struct result_1
vbp-`M( {
;v_V+t<$ typedef T & result;
PrSkHxm } ;
c#QFG1 template < typename T1, typename T2 >
%iJ|H(P struct result_2
*,lh:
{
DjwQ`MA typedef T1 & result;
^=0$ } ;
] H&c' template < typename T >
C(o.Cy6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ru{f]| {
mM5|K@0| return (T & )r;
-CD\+d " }
^i'y6J template < typename T1, typename T2 >
:Q-oV8t{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d0
-~|`5 {
@]=f?+y[ 2 return (T1 & )r1;
HE;V zR }
6>,#
6{?jl } ;
hH`Jb77L @o#+5P template <>
$"8d:N?I[ class holder < 2 >
kXwi{P3D$ {
{155b0 public :
.GCR!V template < typename T >
?4G(N=/& struct result_1
JMlV@t7y< {
\A<v=VM| typedef T & result;
^VI,C| } ;
#hJQbv=B" template < typename T1, typename T2 >
bRPO:lAy struct result_2
=nU/ [T. {
h/<=u9J typedef T2 & result;
R#qI(V } ;
eOnTW4 template < typename T >
^u)rB<#BR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i2PZ'.sL {
5/MED}9C( return (T & )r;
t3b@P4c\ }
[U.v:tR template < typename T1, typename T2 >
Rri`dmH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GaBTj_3 {
VT=K"`EpQ return (T2 & )r2;
m xJXL":| }
G {b:i8}l } ;
qC@Ar)T =g~j=v,e UFEN y."P 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> >。
kdcQw7G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
A#DR9Eq 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%0XvJF)s S LGW: return l(i, j) = r(i, j);
?`AGF%zp
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
eH
<Jng 5v9Vk`3' return ( int & )i;
4:1)~z return ( int & )j;
Mo^`\/x! 最后执行i = j;
2
9#]Vr 可见,参数被正确的选择了。
kNPDm6m Z]vL%Gg*! QCpM|,drS 3t(c_:[% |J3NR`-R 八. 中期总结
+a$|Sc
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
X:=c5*0e 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mhzYz;} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;7rv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6G_<2bO L"vj0@n'0 SW9fE:v ?)i1b\4Go it1/3y
=] (V?@?25 九. 简化
Do*n#= 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
\##5O7/1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&[j]Bp? 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
*YvRNHP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(Uk, +-*/&|^等
n%$ &=-Fk 2. 返回引用。
[ee30ELn =,各种复合赋值等
C6QbBo 3. 返回固定类型。
js <Ww$zFW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
z~Na-N 4. 原样返回。
N:W9}, operator,
;dQAV\ 5. 返回解引用的类型。
9lspo~M operator*(单目)
-]XP2}#d 6. 返回地址。
r:9gf?(& operator&(单目)
*H2]H@QHN 7. 下表访问返回类型。
&mkpJF/ operator[]
{exrwnIZj 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A';QuWdT operator<<和operator>>
{p/YCch, \:&@;!a 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。
A3+6#?:; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$s gH'/> T+CajSV template < typename Left >
/Ox)|)l struct value_return
g7V_[R(6 {
<B[G |FY, template < typename T >
m,tXE%l struct result_1
7NF/]y4w {
4JO@BV >t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+jV_Wz } ;
mEDpKWBk li/aN template < typename T1, typename T2 >
^^}Hs-{T struct result_2
VKrShI {
-[]';f4]M typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N"c(e6 } ;
EW(J5/mn } ;
12(wj6Q i_l+:/+G+ ]~jN^"o_B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)bDnbO$s_ r@$ w*% 下面我们来剥离functor中的operator()
?[TW<Yx 首先operator里面的代码全是下面的形式:
GdA.g
w /[pqI0sf<A return l(t) op r(t)
x$B&L`QV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AH d- return op l(t)
LWmB,
Zf/ return op l(t1, t2)
KoHGweKl# return l(t) op
rt!r2dq" return l(t1, t2) op
Ai kf|)D[ return l(t)[r(t)]
wda';@y5( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u"+}I,'L m5-9yQ=. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
]gP5f @` 单目: return f(l(t), r(t));
>. DC!QV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|wp,f%WK 双目: return f(l(t));
e!X(yJI[O6 return f(l(t1, t2));
g9>~HF$U 下面就是f的实现,以operator/为例
x';uCKWV CL9yEy"V struct meta_divide
r"]'`qP, {
0k[2jh template < typename T1, typename T2 >
@d&H]5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
S/gm.?$V {
nhH;?D3 return t1 / t2;
=m tY }
' [p)N, } ;
2wlKBSON K&_Uk548 这个工作可以让宏来做:
k<Sl1vK xJhU<q~? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`;%Z N template < typename T1, typename T2 > \
8<dOMp;}r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f_\_9o"l 以后可以直接用
HEY4$Lf(I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;=~Xr"(/z 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
qqOFr!)g (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。。。)
' Q7Y-V 6"QEJ A
Y9
9!p 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
`f`TS#V P:{<*`q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Qvqqvk_tv class unary_op : public Rettype
`
\ZqgX4 {
s&tE_ Left l;
qVgd(?hJ# public :
h @/;`E[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2qU&l|> H^AE|U*-G template < typename T >
S4A q' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qc"'8kt {
D"l+iVbBP return FuncType::execute(l(t));
8q^o.+9 }
g>j| ]6 SF<Vds}A2 template < typename T1, typename T2 >
?M}S|dsmE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zG9|K {
@,OT/egF4: return FuncType::execute(l(t1, t2));
PLR0#).n }
&|o$=Ad } ;
*l+Cl%e Fo|xzLm9*| jna;0) 同样还可以申明一个binary_op
07_oP(;jT ^DAu5 |--R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0D ~
Tga) class binary_op : public Rettype
E4oz|2!m {
m&Y i!7@( Left l;
jai|/"HSXw Right r;
;_"U "?h_J public :
8l+H"M&| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k*Nr!Z!} raUs%Y3 template < typename T >
jAhP>
t: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B6M+mx"G {
SoQR#(73HK return FuncType::execute(l(t), r(t));
(K{5fC }
vmZ"o9-{#X R.RSQk7; template < typename T1, typename T2 >
5<+K?uhm typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-j`LhS~| {
wNWka7P* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
HSz"
tN }
(?i[jO||B } ;
( [E]_Q A o/vp-e Z S|WnMH 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
M"Y0jQ( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"lVqU DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]\c,BWC@e 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
\vbk#G
hH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F:g= i}7 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ff2d@P,! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%,V
YiW0 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
E`;;&V q- 下面是修改过的unary_op
5J.0&Dda 3MBN:dbQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|D#2GeBw1h class unary_op
MQTdk*L_] {
oh-|'5+,;h Left l;
cDkV;$ N$I03m public :
6d|q+]x_n 5LW}h^N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LBlN2)\@ 6(V
/yn~ template < typename T >
IApT'QNM struct result_1
>,5i60Q {
#/-_1H typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u'5`[U
-! } ;
2Aq~D@,9=: N/F$bv template < typename T1, typename T2 >
h0 |}TV^UJ struct result_2
6[ga$nF? {
2W<n5o typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<z)m%*lvU } ;
g.DLfwI| qRB7Ec_ template < typename T1, typename T2 >
DtxE@, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)P
Jw+5 {
|\9TvN^$` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
onei4c>@ }
nvq3* JMa3btLy( template < typename T >
iz^qR={bW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IyUdZ,ba {
d IB }_L return OpClass::execute(lt(t));
x~DLW1I }
C"V%# K [3>GGX[Ic } ;
[0;buVU. /R8p] GF<[ } 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
V2 d,ksKwn 好啦,现在才真正完美了。
m@G i6 现在在picker里面就可以这么添加了:
<^R{U&Z@ D{7w!z template < typename Right >
DC4C$AyW
r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^4Uw8-/ 9 {
|`O5Xs1{B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_F(P*[[& }
\_]En43mg 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
H=c`&N7E ;O#g"8 cu9Qwm vp)Vb^K> /YKMKtE 十. bind
Sb&lhgW]c 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
PR7f(NC 先来分析一下一段例子
>4i>C 1}m3; IVvtX} int foo( int x, int y) { return x - y;}
-yH,5vD bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3c'#6virz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8;gXg 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
8F5|EpB9M 我们来写个简单的。
'xK.UI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
UmU:j@xvg 对于函数对象类的版本:
S]/b\B.h+ PO-"M)M template < typename Func >
5p"BD'^: struct functor_trait
Zk-~ar {
hlJpElYf typedef typename Func::result_type result_type;
IzLF'F } ;
A$/\1282 对于无参数函数的版本:
:%rS
=f rfcN/:k template < typename Ret >
k-LEI}h struct functor_trait < Ret ( * )() >
|}&RXD {
K7TzF& typedef Ret result_type;
j f~wBmd7 } ;
lTRl"`@S 对于单参数函数的版本:
jQs>`P-CM (#\pQ51 template < typename Ret, typename V1 >
TV59(bG.2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s<QkDERMX {
F3U` ueP typedef Ret result_type;
a|j%n } ;
kQ>^->w 对于双参数函数的版本:
AC%JC+ MHj,<|8Q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|pZUlQbb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m"2d$vro" {
(K..k-o`. typedef Ret result_type;
E)N<lh } ;
h:bru:ef 等等。。。
3)Ac"nuyqH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d3Di/Iej )U
t5+-UK template < typename Func >
T Eu'*>g struct func_return
/1w2ehE< {
1QqHF$S template < typename T >
M" lg%j struct result_1
3.Gj4/f {
/s:fW+C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xG2+(f#C1 } ;
8P' ana e(
X|3h| template < typename T1, typename T2 >
LaMLv<)k struct result_2
_~'+Qe_o$5 {
<PN"oa# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+_l^ #?o, } ;
9nSWE W } ;
Zi\['2CG
W-~n|PX8+ U977#MXf 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)~)*=u/ G[Lpe template < typename Func, typename aPicker >
N5zlT class binder_1
Y]|:?G7l] {
[/M^[p Func fn;
E6B!+s!] aPicker pk;
9O.Y OiW public :
uGN^!NG-0 XM1`x template < typename T >
qO1tj'U< struct result_1
m^~ S {
~V=<3X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q%>'4_ } ;
t(!r8!c
u} KW^<,qt5w template < typename T1, typename T2 >
/$N~O1"0) struct result_2
^eYqll/U {
SO\/-]9# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q^Ql\ } ;
kzmQm I`(l *U binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Os%n{_#8 qml2XJ> template < typename T >
RkEN
,xWE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
penlG36Q {
>ydRSr^ return fn(pk(t));
hg@}@Wq\) }
K0+.q?8D| template < typename T1, typename T2 >
3-n19[zk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NSAF4e {
y&[y=0! return fn(pk(t1, t2));
|! SOG }
I&|f'pn^< } ;
|C%Pjl^YkV Scm36sT{ qm*}U3K 一目了然不是么?
.9[45][FK 最后实现bind
[k$*4u> CI:^\-z m(iR|Zx template < typename Func, typename aPicker >
w2O!M!1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:p&!RI(l {
W=B"Q
qL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
AwUi+|7r]) }
RZpcXv <N,)G
|& 2个以上参数的bind可以同理实现。
DHC+C4 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。
f;SC{2 f H1"q 十一. phoenix
DciwQcG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UM*jKi2]" <AlZ]~Yct for_each(v.begin(), v.end(),
#3=P4FUz. (
?Ucu#UO do_
HBE.F&C88 [
AGP("U'u cout << _1 << " , "
e(F42;$$ ]
4F3x@H' .while_( -- _1),
'uDjFQX cout << var( " \n " )
J~B
7PW )
RE$`YCs5 );
. v@>JZC OX:O^ (-r, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
qH,l#I\CG 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
R=Ws#' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Nr<`Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@.$Xv>Jt$ +y2[msBs }{ 9&:!uA template < typename Cond, typename Actor >
^04Q %, class do_while
tcr// {
NC qo@vE Cond cd;
t2" (2 Actor act;
!
Z`0(d public :
l=N2lHU template < typename T >
raVA?|'g~ struct result_1
D0(xNhmKz {
/"H`.LD.? typedef int result_type;
w=h1pwY } ;
e6B{QP#jq
8@{OR"Ec do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P #F=c34u vzel# template < typename T >
Y!q!5Crfi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-V"22sR] {
K
]OK:hY4 do
Uawpfgc} {
"N:XzG act(t);
l JP1XzN_ }
8 #X5K while (cd(t));
\k`n[{ return 0 ;
(C]
SH\ }
l&VjUPz_ } ;
GsbAlNP y|&}.~U[ zOEY6lAwI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"TV(H+1,z 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*,)kRN 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。
{HC@u{K- 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。
E Uar/ 下面就是产生这个functor的类:
0qjXQs} {*ZY(6^ 7J28JK template < typename Actor >
n26Y]7N class do_while_actor
Kz<@x`0 {
8By,#T". Actor act;
&Lt[WT$ public :
ultG36.x do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@\oz4^ cWGDee( template < typename Cond >
S|rgCh!h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Dlo xrdOY& } ;
DcIvhB p B{oU,3U> +(O~]Q-Ez 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
SYeadsvF 最后,是那个do_
04%S+y.6&Y &|%6|u9 ]`g<w# class do_while_invoker
6+V\t+aug {
N$Y " c* public :
P+t#4J template < typename Actor >
V>64/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]%uZ\Q;9p {
:0K8h return do_while_actor < Actor > (act);
E|YdcS }
]Mj/&b>"e } do_;
Sp}D;7 6OiSK@<Hk 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T&T/C@z'R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lT\a2.E 最后来说说怎么处理break和continue
Gc.P,K/hr 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。
v{i7h|e 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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