一. 什么是Lambda
7FGi+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b]k9c1x 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,
|58xR.S'g 20A`]-D 'Uu!K! yU'<b.] class filler
<S68UN(Ke {
}YCpd )@ public :
0<#>LWaM_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GYwU3`{ } ;
jcL%_of +Fa!<txn ^c| _%/ 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:
&r)[6a$fW iqr/MB,W z1S
p'h$ x
?24oO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1U6z2i+y _kXq0~ K$/&C:,Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&$g{i:)Z ;7E
c'nC4 O QGKH6q y,s`[=CT 二. 战前分析
h yK&)y?~ 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。
i8->3uB 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
,9Si3vn D1R$s*{ _9:r4|S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2mEvoWnJ /* --------------------------------------------- */
mLm?yb: vector < int *> vp( 10 );
|wINb~trz transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qV79bK /* --------------------------------------------- */
y~n1S~5cI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g+A>Bl3# /* --------------------------------------------- */
O+OUcMa, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ACOn}yH /* --------------------------------------------- */
YpI|=mv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v6P2v /* --------------------------------------------- */
f9D01R fo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Dl@Jj?zc `br$kB U*4r<y9R d$hBgJe>N 看了之后,我们可以思考一些问题:
Q|xa:`3? 1._1, _2是什么?
*}) W> 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
GRh430V[ 2._1 = 1是在做什么?
|p.|zH 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
JIPBJ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
w)C5XX30; S#:l17e3 uH]oHh!}j 三. 动工
c{
([U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v=d16 CorV!H4
F:N8{puq5
"S H=|5+ template < typename T >
D$N;Qb class assignment
h8dFW"cpC {
8qL.L(=\/ T value;
Swr4De_5 public :
QQJf;p7 assignment( const T & v) : value(v) {}
3 3zE5vr template < typename T2 >
h:RP/0E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y9b%P]i } ;
<*(^QOM l];/,J^ niqknqW<t 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$*;`$5.x^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"+E\os72| P ; h8 ?N^1v&Q H*e +
2 class holder
+z4E:v {
BP}@E$ public :
h4#'@% template < typename T >
E!_3?:[S_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
#a9O3C/MP {
+PS
jBO4! return assignment < T > (t);
_b$ yohQ }
M|NQoQ8q } ;
XBoq/kbw! |az2vD6P te4= 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:
5|5p -B eR0$CTSw static holder _1;
flT6y-d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XO+rg&Pu "9 f+F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\<ysJgqUG 而不用手动写一个函数对象。
$,yAOaa v&bG`\ ! oKb"Ky@s p6Z|)1O] 四. 问题分析
-We9
FO~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
HItNd 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
A,BYi$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z0OxJ e 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
c_8<N7 C 下面我们可以对这几个问题进行分析。
A;
wT`c UWidT+'Sa 五. 问题1:一致性
H8B$#. 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?|
\ 'Va(}v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#*:^\z_Jd $xWUzg1<U struct holder
Qe{w)e0}` {
`XpQR=IOMb //
z$WLx template < typename T >
X8">DR&>Y T & operator ()( const T & r) const
5'c#pm\Q {
4Y$\QZO return (T & )r;
5C&*PJ~WA }
4hODpIF } ;
SiUu**zC yOt#6Vw 这样的话assignment也必须相应改动:
1[T7;i$ Qn,6s%n
template < typename Left, typename Right >
_&/ {A|n class assignment
a6-.|tt#t {
r0 )ne|&Hp Left l;
1Dl6T\20 Right r;
> (9\ cF{ public :
g4eW< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3 ye template < typename T2 >
9 @xl{S- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z}B39L } ;
Mx$&{.LFJ Xh>($ U 同时,holder的operator=也需要改动:
?:ZB'G{%E }Uwji template < typename T >
DL?nvH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vj]>X4'i {
g(WP return assignment < holder, T > ( * this , t);
//_H_ue$ }
H=Ilum06 s<)lC;#e 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。
5OppK(Oi*C 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ZGDT
6, @J"tM. return l(rhs) = r;
VOLj#H 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。
l6&\~Z( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
avL_>7q r]UF<*$ template < typename Tp >
V@!)Pw class constant_t
4uo`XJuQ {
[104;g < const Tp t;
a9z#l}IQ public :
m^G(qoZ] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P0jr>j@^- template < typename T >
yB2h/~+ const Tp & operator ()( const T & r) const
p.SipQ.P {
:t]HY2 return t;
Pps-,*m }
{@^;Nw%J } ;
B+j]C$8} Z(T{K\)uN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RHg-Cg` 下面就可以修改holder的operator=了
. \"k49M` 0{|HRiQH9+ template < typename T >
k=hWYe$iAz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8~]D!c8; a {
odsFgh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AQg|lKv }
akxNT_ -juG[zn 同时也要修改assignment的operator()
uv27Vos YR9fw template < typename T2 >
A913*O:\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{K]5[bMT 现在代码看起来就很一致了。
{O^u^a\m !qj[$x-ns 六. 问题2:链式操作
<4"-tYa 现在让我们来看看如何处理链式操作。
La;G S 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。
Aw |;C 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。
}OL"38P 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。
`t&{^ a&Y" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|)29"_Kk5 jC9us>b template < typename T >
Xq*^6*E-} struct result_1
o@Oz
a {
o)AwM" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
s|]g@czan } ;
DAB9-[y+ [|DKBJ 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:
8AuBs;i #]kjyT0 template < typename T >
ttzNv>L, struct ref
6<._^hyq {
"6$V1B0KW typedef T & reference;
MC}t8L= } ;
`}}:9d template < typename T >
'4[=*!hs! struct ref < T &>
* x/!i^ {
4Z( #;9f typedef T & reference;
^dHQ<L3.* } ;
N1c=cZDV _\ToA9 m 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sjr,)|#[ ,50 template < typename T >
!Rn6x
$_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&9p!J(C {
Z<-_Y]4j return l(t) = r(t);
cqS :Zq }
{ALEK 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
<(L@@.87R 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y%s:oHt 1i y$ n 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
F4EAC|Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
I,j4 BU4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Tlsh[@Q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/kW Z 8Z 最后的布局是:
5Q?Jm~H9 Add
$KiCs]I+ / \
Oj5UG* Divide 5
&O&HczO / \
k$w~JO!s _1 3
2bp@m;g$ 似乎一切都解决了?不。
I0Pw~Jj{ 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。
K4c:k;
V 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。
Jz}nV1G(jz 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:
#DTKz]i? rs&]46i/p template < typename Right >
q$Gs;gz^( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VY0.]t Right & rt) const
n~N>;mP {
]gk1q{Ql< return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ze+YQF }
RP4/:sO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
yB b%#GW 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。
uJ!&T 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。
Ms{";qiG 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。
,XD"
p1(|G 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。
N:1aDr; 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?
Kg[OUBv 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:
'wND .DCHc,DxA template < class Action >
0#,a#P class picker : public Action
8Bf> {
/{i~CGc;" public :
_4ag-'5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
6>>; fy2 // all the operator overloaded
Kc/1LeAik } ;
rhJ&* 0M e~o!Qm 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。
AjC:E+g 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:
:t}\%%EbmE R'Sd'pSDN template < typename Right >
h)KHc/S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jEc_!Q {
YG "Ta|@5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L:R4&|E/t }
{f/qI` IGdiIhH~2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^|]&"OaB
Z 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。
BQ@7^E[ XH%L] template < typename T > struct picker_maker
\iuR+I {
lSj
gN~:z typedef picker < constant_t < T > > result;
7aG.?Ca% } ;
"s2_X+4oY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
tcD7OC:"6 {
;FPx typedef picker < T > result;
Pf*6/7S: } ;
b/SBQ"B% jk AjYR . 下面总的结构就有了:
zTz}H*U 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。
`c`VIq?
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。
0Y.z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Kl1v^3\{ 至此链式操作完美实现。
7+O)AU{ ) `u17
{ KII{GDR] 七. 问题3
a:kAo0@":j 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。
4ot<Uw5 %()d$.F template < typename T1, typename T2 >
%go2tv:|W ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)H8_.]| {
;Rrh$Ag return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P}bIp+ }
LCF}Y{ j]u!;] 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
l=@ B 'a E)"19l|}B template < typename T1, typename T2 >
k[6J;/ struct result_2
a)_3r]sv^ {
L*@`i ]jl typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mypV[ } ;
BI'>\hX/V cc@W
6W 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
> I2rj2M# 这个差事就留给了holder自己。
S|85g1}t *t@A-Sn 87 Z[0> template < int Order >
#mxOwvJ class holder;
&Mh.PzO=b template <>
L^J4wYFTO class holder < 1 >
]e>qvSuYh {
)M0YX?5AR public :
r`H}f#.KR template < typename T >
#M,&g{ struct result_1
gf|uZ9{ {
u'YXI="( typedef T & result;
[FFr}\}bY } ;
x/|W;8g4 template < typename T1, typename T2 >
'jev1u[ struct result_2
q<3nAE$?= {
CM6% g f3 typedef T1 & result;
!fh (k } ;
Q!X?P template < typename T >
uP~,]ci7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^T=9j.e'ja {
B8&q$QV return (T & )r;
Gh;\"Qx }
l;?:}\sI= template < typename T1, typename T2 >
pUIN`ya[[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o`T.Zaik, {
X+X:nL.t return (T1 & )r1;
KVi6vdgD }
?N#I2jxaD } ;
*?)MJ@ +! 1_Mt6 template <>
1d^~KBfv class holder < 2 >
oD)x\ )t8 {
uEPp%&D.+ public :
!)s(Lv%] template < typename T >
L/k35 x8 struct result_1
c%&,(NJ]K {
m#"_x{oa typedef T & result;
v%tjZ5x } ;
<Q[%:LD template < typename T1, typename T2 >
3Y#Q'r? struct result_2
`3TR`,= {
7B?Y.B typedef T2 & result;
Lg:1zC
} ;
Wu>]R'C template < typename T >
eG=d)`.JaV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P,v7twc0M {
r!r08yf return (T & )r;
xfk
-Ezv }
Yuv(4a<M% template < typename T1, typename T2 >
tXE/aY*I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dOjly,! {
pF;.nt) return (T2 & )r2;
l`v5e"V }
LjKxznn o } ;
U[]yN.J x]^d'o:cDP /s?%ft#-9o 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
7@ym:6Y+] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@iz Onc: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fu7x,b0p 7nt(Rtbsu return l(i, j) = r(i, j);
I|X`9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`bP`.Wm <ZC.9 return ( int & )i;
Kz'GAm\ return ( int & )j;
oj 8r* 最后执行i = j;
YwVA].p@TI 可见,参数被正确的选择了。
Xo PJ?63 vo/x`F'ib pY&6p~\p g=:o 'W$@ #2=l\y-# 八. 中期总结
~WrpJjI[ 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:
pte\1q[N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s_^`t+5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Z$z-Hx@% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2> a&m> \kE0h\ ys=2!P-[# 175e:\Tw '4,?YcZ?S `zoHgn7B9q 九. 简化
\`.v8C>vG 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
EU(e5vO 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0fc;H}B* 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
\Z.r Pq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
CvIuH=, +-*/&|^等
PqspoH
0OI 2. 返回引用。
%_ew{ff| =,各种复合赋值等
QL0q/S1* 3. 返回固定类型。
2j
f!o 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4s{=/,f 4. 原样返回。
r1~W(r.x operator,
jHEP1rNHE 5. 返回解引用的类型。
`8ob Xb operator*(单目)
RFM;?!S 6. 返回地址。
4 95Y<x}= operator&(单目)
%
jDH{xSMb 7. 下表访问返回类型。
>{AE@@PB^ operator[]
c@A.jc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(-ELxshd operator<<和operator>>
RIkIE=+6 !\ b-Ot( OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
j32*9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
taDe^Istj 8{Wl template < typename Left >
+B{u,xgg struct value_return
ybpOk {
)[eTZg template < typename T >
_J*l,]}S struct result_1
qt:B]#j@ {
OX,em Ti typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%C%3c4+Oh } ;
u.E>d9 r?KRK?I template < typename T1, typename T2 >
0H rvr struct result_2
hq"nRH {
rzdQLan typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kNP-+o } ;
Vc0j)3 } ;
1<:5b%^c &wQ<sVQ0$ V 2Xv) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Dx\~#$S!= f0eQq;D$K 下面我们来剥离functor中的operator()
PE.UNo>o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
S))B^).0- *vQ 6LF;y return l(t) op r(t)
1GA.c: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!- [ZQ return op l(t)
z<Z0/a2'1 return op l(t1, t2)
J"#6m&R_q return l(t) op
uj;iE
9 return l(t1, t2) op
rHk(@T.] return l(t)[r(t)]
~LI } return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e!=7VEB w#2apaz 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:
&%v*%{|j 单目: return f(l(t), r(t));
sc t3|H# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-Tvnd, 双目: return f(l(t));
|Ja5O return f(l(t1, t2));
qo:Zc`t(R 下面就是f的实现,以operator/为例
pPxgjX ZKW1HL ]m struct meta_divide
ys!O"=OJ {
Dhm;K$T template < typename T1, typename T2 >
4~Q<LEly static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p7+>]sqX {
NXLb'mH~ return t1 / t2;
E 9Kp=3H }
"[/W+&z[~ } ;
%cs"PS A|Ft:_Y 这个工作可以让宏来做:
*s, bz.[ };rEN`L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QlVj#Jv;~ template < typename T1, typename T2 > \
3Ch42< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rhYAR r' 以后可以直接用
` *hTx|!' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ZC$u8$+P 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n[BYBg1yG (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
lB_4jc nzO-\`40 Mg0ai6KD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
f:nXE&X[ Rxw+`ru template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@WXRZEz class unary_op : public Rettype
pVl7]_=m {
aeYz;&K Left l;
2./z6jXW_ public :
EWl9rF@I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
">B&dNrt |+~P; fG template < typename T >
O*2{V]Y
@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+-x+c:
IxA {
/_JR7BB^X, return FuncType::execute(l(t));
jn]l!nm }
BGNZE{K4" xn=mS!"1Zo template < typename T1, typename T2 >
o8g]ho typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H
O>3>v {
("f~gz<< return FuncType::execute(l(t1, t2));
R
{-M%n4w }
!#1UTa } ;
=C#z Px, dtQ3iuV % 'e>'JZR 同样还可以申明一个binary_op
)MV `'i 79Aa~ +i'_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Oo!]{[}7 class binary_op : public Rettype
kQ[23 {
:3se/4y} Left l;
'D[ *|Qcy Right r;
XThU+s9 public :
?!tO'}? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lh\`9F: uI)z4Z template < typename T >
dF|n)+C~R typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#BEXj<m+J {
>0 := <RW return FuncType::execute(l(t), r(t));
|+-b#Sa9 }
Nog{w JBV
06T_4o template < typename T1, typename T2 >
#VZ-gy4$\B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.i7"qq.M {
;M+~e~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{6}$XLV3l }
(-o}'l'mo } ;
1mv5B t fTy{`}> 3ug>,1:6- 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
2_6@&2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sld cI@Z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
f'j<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。
?Rh[S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`)i4ZmE| 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。。。
Pr/q?qZY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$?&distJ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
rv~OfL 下面是修改过的unary_op
I'J-)D` UHI<8o9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/Zz[vf class unary_op
}Zp[f6^Q {
meD83,L~N Left l;
kCZ'p xM&`>`;^e public :
4SkCV 0sq?>$~Kc* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z4k'c+ (>\4%(pnD template < typename T >
;M O,HdP; struct result_1
=EHKu|rX~ {
P!R`b9_U typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Fp+fZU } ;
On;7 !'bZ|j% template < typename T1, typename T2 >
m*AiP]Qu struct result_2
oPxh+|0? {
I_`$$-| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2N&S__ } ;
m.yt?` ,_'Z Jlx template < typename T1, typename T2 >
@
&GA0;q0t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~. 5[ {
n}J!?zZc return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ur+ \!y7^R }
Z(ToemF)hi <@c9S,@t template < typename T >
Jb!s#g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
No'Th7=|S {
xy^z_` return OpClass::execute(lt(t));
wA";N=i= }
xqj@T^y E**Hu 9 } ;
Uot LJa T\TKgO=) aslb^ 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
~kZ?e1H 好啦,现在才真正完美了。
)9{!=k 现在在picker里面就可以这么添加了:
D'
h%. X$<CIZ template < typename Right >
kI~;'M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
kznm$2 b {
mN"g~o* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
o|1_I?_ }
nsXyReWka 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
n?NUnFA {%v{iE> Mgux(5`; z|m-nIM %hA0 十. bind
rW2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
]2mfby 先来分析一下一段例子
dJ7 !je1N* ^Zq3K LHusy;<E[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
U1pwk[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
pE]s>Ta bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
810uxw{\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Nf9$q| %! 我们来写个简单的。
%xwtG:IKEV 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zRA,Yi4;+ 对于函数对象类的版本:
ugQySg> GOY!()F template < typename Func >
4#D>]AX struct functor_trait
Z7=k$e {
26-K:" typedef typename Func::result_type result_type;
bSk)GZyH\d } ;
$G#)D^-5G 对于无参数函数的版本:
+Y440Tz DP
&*P/ template < typename Ret >
~ll+/w\4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
ByW,YKMy {
k mX:~KMb typedef Ret result_type;
Nk$OTDwP } ;
z?g\w6 对于单参数函数的版本:
y.WEO> 9y;8JO template < typename Ret, typename V1 >
6z1>(Za7> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<w0$0ku {
d6g^>}-!t typedef Ret result_type;
WTj,9 } ;
Si=u=FI1e 对于双参数函数的版本:
[_3L f5vsxP)Y[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X/<Q3AK struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2~!+EH
{
&&|c-mD+* typedef Ret result_type;
QR[i9'`< } ;
V?-OI> 等等。。。
-hP>;~*4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Qr]`flQ8 =.6JvX<d1* template < typename Func >
, n47.S struct func_return
b,-qyJW6 {
W[oQp2 = template < typename T >
9>[*y8[:0 struct result_1
cp3O$S {
? VHOh9|AT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cDLjjK7: } ;
s )V<dm;T njBK { template < typename T1, typename T2 >
2!g7F`/B struct result_2
L%0G >2x {
Hge0$6l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hH=}<@z } ;
6e:#x:O } ;
Wt9'-"c gw v
s Y
#6G&)M 最后一个单参数binder就很容易写出来了
vC%8-;8{H (b;*8 template < typename Func, typename aPicker >
'mE!,KeS; class binder_1
t(5PKD#~Dc {
Zf8_ko;|:- Func fn;
6,Y<1b*|Vo aPicker pk;
I@o42% w2 public :
Eh|v>Yew #@K
%Mx template < typename T >
9 az{j1 struct result_1
rCgoU
xW` {
\[W)[mH_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QX|y};7\e } ;
:6y;U Gq9pJ template < typename T1, typename T2 >
I?Ct@yxhF' struct result_2
b=Oec%Adx {
}ujl2uhM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.u$o^; z! } ;
F4
:#okt FR? \H"'x binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_jD\kg#LY Zp
<^|=D template < typename T >
0XUWK@)P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5 p! rZ {
\ 3HB return fn(pk(t));
zpBkP-%}E }
2(K@V6j$M template < typename T1, typename T2 >
8)51p+a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l"1at eM3 {
QK@[b3-h1 return fn(pk(t1, t2));
T6fm`uL&L }
rJ)8KY> } ;
OVa38Aucr3
ZBl!7_[_ pkT26)aW 一目了然不是么?
\9T/%[r# 最后实现bind
~Rk~Zn yZw5?{g@ ?'+kZ| template < typename Func, typename aPicker >
.Arcsg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
CH+mzy {
GLE"[!s]f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%e%VHHO| }
Ue2%w/Yo n(?BZ'&!O 2个以上参数的bind可以同理实现。
Gsa~zGN 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。
?5jq)xd2 !pAb+6~T 十一. phoenix
|.Vs(0O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b,):&M~p IJ#+"(?7,u for_each(v.begin(), v.end(),
Auk#pO# (
d@e2+3< do_
5!*@gn [
Z[?zaQ$ cout << _1 << " , "
1&#qq*{ ]
1?,1EYT" .while_( -- _1),
-wrVhCd~g] cout << var( " \n " )
j$Wd[Ja+O )
lmpBf{~ S );
9HBRWh6 $v0beN6MG 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
HGl.dO7NU 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
=@y
?Np^A operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>N8*O3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\zx$]|AQ |cIv&\ x 8c^Hfjr0 template < typename Cond, typename Actor >
^< wn class do_while
$BUm, {
s{dgUX Cond cd;
K0C3s Actor act;
x_$`#m{hL5 public :
Zj5B}[,l\ template < typename T >
G e+T[ struct result_1
ibn(eu<uW {
M"
R=;n typedef int result_type;
`Tk GI0q } ;
gOLN7K-) &"'Z)iWm do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Q7 @oAeNd fF]w[lLDv template < typename T >
/lDei} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@M&qH[tK-A {
i.Z iLDs\7 do
20?@t.aMp {
pi;'! d[l% act(t);
=:;K nS }
0I['UL^!F while (cd(t));
X<mlaXwrA return 0 ;
8KMo !p\i }
t+Au6/Dx? } ;
|*n
B2 ,Vfjt=6]} )];Bo.QA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*"Uf| 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。
L6Io u 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。
$(+#$F<eo+ 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。
;DXg 下面就是产生这个functor的类:
e6gLYhf& OWT|F0.1$k P"%f8C~r template < typename Actor >
Yaj}_M- class do_while_actor
=:BTv[lv {
Z]08gH Actor act;
PnZC
I!Mw public :
1\ Gxk& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\[&&4CN{ ,)M/mG?, template < typename Cond >
@UQ421Z` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]\m>N]P] } ;
qPoN 8>. bCqTubbx!t L30$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$8WWN} OC 最后,是那个do_
\>[k0< b} FhC"'i %ty`Oa2 class do_while_invoker
7KL@[ {
WS//0 public :
6uIgyO*;k template < typename Actor >
+E-CsNAZ*" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i
?PgYk&} {
>!Dp'6 return do_while_actor < Actor > (act);
q~`dxq`} }
<b:xyHS } do_;
bs0[ a 1/ F-Bj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
==AmL]* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pp@O6 最后来说说怎么处理break和continue
'<{Jlz(u9 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
yw1-4*$c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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