一. 什么是Lambda
{B7${AE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,U?^u% 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,
,j e -SUK [<=X aXh~w<5F )8*}-z class filler
\"1%>O* {
L-[A1#n public :
uo-1.[9ds void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
eNu]K,rT } ;
c)4L3W-x= sr-tZ^d5S? e&-MP;kgW9 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:
) m(!lDz3 Wg\MaZ6Di BI+x6S>d j] J-#J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
m"GgaH3, R^&.:;Wi> 2"IDz01ne 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\Sv8c}8 @Io@1[k j V)A7q9Bum xv~Sk2Z+d 二. 战前分析
*>E_lWW. 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。
W:JR\KKU 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
o'K= X E N^4CA@'{ :pvB}RYD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=d#(n M* /* --------------------------------------------- */
[,sm]/Xlc vector < int *> vp( 10 );
jr/IU=u*v transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"P
yG;N!W /* --------------------------------------------- */
$V,ZH*
g sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
m,V"S(A /* --------------------------------------------- */
Q%x-BZb~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`PZcL2~E /* --------------------------------------------- */
6k`O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\hI|I!sDWy /* --------------------------------------------- */
6G7+&g` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ng:B;;
m yb!/DaCd sq{=TB{ WOi+y 看了之后,我们可以思考一些问题:
}U|0F#0$ 1._1, _2是什么?
T'!p{Fbg; 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。
HutQx 2._1 = 1是在做什么?
4Q:r83# 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。
';xp+,'}\ 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。
#=N6[:, @6b4YV
h ^ddC a 三. 动工
eh}|Wd7J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
B*:W`}G]_c ?-JW2 E"uT m=rMx]k OmlM9cXm^4 template < typename T >
Zs2;VW4RW class assignment
]z8Th5a?o {
'&/~Sh$% T value;
|_ OoD9,M public :
%LBf'iA assignment( const T & v) : value(v) {}
2TgS
) template < typename T2 >
uAu'2M,_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9r>iP L2H } ;
9SXpZ*Sx 3hcWR'| SB,#y>Zv? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
f`YHZ
O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
49=
K]X (t5vBUj EQ]>^VE2B j\iNag( class holder
ySHpN>U {
Z-3("%_$/ public :
+V;d^&S template < typename T >
oiOu169] assignment < T > operator = ( const T & t) const
f.0HIc {
is=x6G*r return assignment < T > (t);
5Gm8U"UR }
jT`u!CwdT } ;
q"Sja!-;| NjKC{L5S: wLxuSs| 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:
.Hg{$SAC(w g){gF( static holder _1;
@(IA:6GN Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4U3 `g n.Y45(@E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`>=@Kc 而不用手动写一个函数对象。
m[v%Qe|~ r`i.h ^2De 8X/SNRk6p H(kxRPH4@] 四. 问题分析
=.l>Uw! 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。
mR~S$6cc 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
JFq<sY! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>7z(?nQYT^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
n[\L6} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
iD/+#UTY S<z 8 五. 问题1:一致性
eQ,VK`7X 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Y.kc,~vYL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/#j)GlNp: ` 5n^DP*X struct holder
SeuDJxqopD {
!&5|:96o //
89t"2|9 u template < typename T >
#)s
+I2 T & operator ()( const T & r) const
VVfTFi< {
9%2he)Yqc return (T & )r;
92~$Qa\S! }
(a"/cH } ;
sGE%zCB n g9_c 这样的话assignment也必须相应改动:
Wu/:ES)C `|mV~F| template < typename Left, typename Right >
c*i,z class assignment
\eAV: qV {
J!">L+Zcx Left l;
js!C`]1 Right r;
$01~G?:]` public :
9*XT|B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ilZQ/hOBH template < typename T2 >
{asq[;] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
PKd'lo } ;
X{ :3UTBR _|{Z850AS 同时,holder的operator=也需要改动:
5g.Kyj| g ;XK3R template < typename T >
GyVuQ51 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3GrIHiCr {
(B%[NC6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
{XV'C@B }
!_oR/) uX%$3k 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w-C%,1F,/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=E-o@#BS :ciD!Ly return l(rhs) = r;
-Ir>pY\! 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
yCkX+{ki 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P 6({wx \jZ)r>US" template < typename Tp >
]@~%i=.7 class constant_t
U }I#;*F {
;wTc_i const Tp t;
&he:_p$x public :
@LSX@V
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u|k_OUTq template < typename T >
y
qK*E* const Tp & operator ()( const T & r) const
;f=.SJF {
GL,[32~C return t;
=5:S"WNj }
7 4&{GCL } ;
-9Ygn_M aj=-^iGG 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/1uGsE+[ 下面就可以修改holder的operator=了
h iK}& P@%L.y
B template < typename T >
4UK>Vzn assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:Ys
;)W+R {
F!w|5,) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
KTwP.!<v }
GkI{7GD:z cob??|,\m 同时也要修改assignment的operator()
Vv+ oq5hf 8k+k\V{ template < typename T2 >
`b%^_@Fb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#K iqV6E 现在代码看起来就很一致了。
K@Xj) lkC| g%f 六. 问题2:链式操作
l}k'ZX 4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
tu/4 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?g#8L;W\w 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。
QL2 `X2 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。
HrMbp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
EQX<<x" "-j96
KD template < typename T >
x(p/9$.# struct result_1
R<%{I) {
^:,wk7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
m=Mk@xfQ# } ;
y=jZ8+M RD;A 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
O^ 5C B\l 0kiNT template < typename T >
zMM~4?4 struct ref
"KSdC8MS {
U??OiKVZ+ typedef T & reference;
}SyK)W5Y } ;
THB[(3q template < typename T >
zU!d(ge.E
struct ref < T &>
q8,,[R_ {
k~F,n typedef T & reference;
e2g`T{6M } ;
[xQ.qZ[h&
Qstd;qE~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ln":j?` @ScC32X template < typename T >
73_-7'^mQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;e9&WEG_\ {
JbMp / return l(t) = r(t);
8Qj1%Ri:U }
9[DlJ@T} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
ePxAZg$ `> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z&=Oe^ }mI0D>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
>6IUle>z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
madbl0[y. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|34w<0Pc, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
x?od_M;*8; 最后的布局是:
tV4wkS=R| Add
Xg\unUHa / \
<7zz"R Divide 5
%b~ND?nn- / \
3C'6i _1 3
$vn)(zn+ 似乎一切都解决了?不。
Bgp%hK 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
OYb:);o,iE 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
|`fuu2W! OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
^t$uDQ[hA ;Cjj_9e,: template < typename Right >
n36iY'<) G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y(E<MRd8V Right & rt) const
}]<|`FNc {
=Lnip<t>ja return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sM%l:Fv }
8-cuaa 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qv|}>wU 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。
:"b :uQ 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。
Vn\jUEC 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。
j0 w@ \gO< 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。
8:0,jnS
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?
Der'45]*^ 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:
fKtlfQG tx Qr|\4k template < class Action >
B(O6qWsL class picker : public Action
,p!IFS` {
&l4kwds R public :
L:Mjd47L picker( const Action & act) : Action(act) {}
-8dz`o} // all the operator overloaded
$1Wb`$ } ;
5fz
K*[B ZCMH?> 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。
8@RJ> 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:
SwaPRAF !XM*y template < typename Right >
1s(i\&B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`tXd?E/e {
%|>D{q6C return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]Zc\si3i& }
Vl>KeZ+ ~dP\0x0AB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9}tl@ 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。
3\C+g{}e 2!9Zw$ template < typename T > struct picker_maker
~&+ a.@T {
eZ0-O /_i typedef picker < constant_t < T > > result;
>p" U| } ;
oq|`;k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_A0X[}^K {
nE2?3 S> typedef picker < T > result;
BN&}g}N } ;
|ZXz&Xor "=JE12=u 下面总的结构就有了:
/FC(d5I 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。
FJxb!-0& 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。
7KJ0>0~Et picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Kb1@ + 至此链式操作完美实现。
r:4]:NKCi ]KG.-o30 h~z}NP 七. 问题3
u0g"x_3 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。
L{&=SR. yNU}1_oK template < typename T1, typename T2 >
{z;4t&5
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
" SP6o {
Xs'qwL~{` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>$)~B4 }
wfcR[ 1?.NJ<)F 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:
{vZAOz7# w ykaf template < typename T1, typename T2 >
6UL9+9[C struct result_2
z<0/#OP' {
2"%f:?xV{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/<%L& } ;
SZ7; }
r8 ]mgpd}Y 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?
ASr@5uFR 这个差事就留给了holder自己。
.b^!f<j >.G#\w Kc#1H|'2N template < int Order >
`R -?+76? class holder;
U3 UA template <>
$jv"$0Fc class holder < 1 >
%Nob B {
]<r.{EJ public :
Q0,eE: template < typename T >
#JXXq%4
@ struct result_1
_={mKKoHs {
3TS:H1n typedef T & result;
&2O~BIRE } ;
>m{>0k(^` template < typename T1, typename T2 >
>J)4e~9EJ2 struct result_2
'iDkAmvD {
U\-.u3/ typedef T1 & result;
y=[{:
} ;
h(4\k?C5 template < typename T >
w|*D{`O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{LCKt/Z>P {
x~{W(;`! return (T & )r;
f|)~_JH }
vg_PMy\ template < typename T1, typename T2 >
>g@@ yR, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8s-X H {
O'3/21)|y return (T1 & )r1;
(NJ.\m }
wwJ s_f\ } ;
j#Lj<jX!xR |oe template <>
<E^;RG class holder < 2 >
t)~$p#NS {
V{x[^+w7X~ public :
tYSfeU template < typename T >
GZY:EHuz[ struct result_1
2 &_>2"=<@ {
&fU48n1Uh typedef T & result;
N S*Lv } ;
YQD/vc~8G template < typename T1, typename T2 >
~@[<y1g?nG struct result_2
@l5GBsLK {
9jNh%raG| typedef T2 & result;
R|wS*xd , } ;
xj3{Ke`6 template < typename T >
FT J{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t}OzF cyqN {
1F3Q^3+ return (T & )r;
2k&Voa }
Pt-O1$C[ template < typename T1, typename T2 >
aYWUwYB$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/~c9'38 {
pE X Q return (T2 & )r2;
1&9w]\Ae7l }
wByTNA7 } ;
6VJS
l%X 40dwp*/! ]k+(0qxG 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> >。
c>+68<H 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,pQ[e$u1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7m?fvKy jtE'T}! d return l(i, j) = r(i, j);
R4$(NNC+/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&yOl}?u T\:*+W37 return ( int & )i;
&Mt0Qa[ return ( int & )j;
dNov= w 最后执行i = j;
[6/8O 可见,参数被正确的选择了。
NZFUC D) :()K2<E OIjG`~Rx DNyt_5j&: =e9<.{]S/ 八. 中期总结
v!3Oq.ot 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:
F|o1r 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NdXC8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
j8rxhToC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%Q;:nVt ,\d03wha eW}-UeT uX&h~qE/ lZ <D,& pigu]mj 九. 简化
SxcE@WM 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。
Rz6kwh=q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-@B6 $XWL 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
JRAU|gr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4E1j0ARQQ +-*/&|^等
T
eu.i 2. 返回引用。
iQLP~Z>,T =,各种复合赋值等
X\*H7;k, 3. 返回固定类型。
"1%k"+& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<DII%7q,6/ 4. 原样返回。
PGVP0H+RV operator,
U#XW}T=| 5. 返回解引用的类型。
:/RvtmW operator*(单目)
J{Ld)Q,^ 6. 返回地址。
#'RfwldD9 operator&(单目)
)M(//jX 7. 下表访问返回类型。
b!nA.`T operator[]
~*Y/#kPY 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!<b+7A operator<<和operator>>
O-P`HKr ![MtJo5 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
.G"T;w6d 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
MiF(
&# 'A1y~x#2B template < typename Left >
N4{g[[ T struct value_return
A.r.tf}: {
m2ph8KC template < typename T >
O(_f&a struct result_1
fWF!% |L {
s!Iinc^p typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(/t{z= } ;
vy>(?[ z(>:LX"xz template < typename T1, typename T2 >
'] _7Xa' struct result_2
t_(S e {
:r{W)(mm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7ks!0`` } ;
.E{FD%U } ;
8&bNI@:@ GpR,n2 6Yqqq[#V/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m93{K7O2e yHZ&5 下面我们来剥离functor中的operator()
Wv,?xm 首先operator里面的代码全是下面的形式:
PMvm4< U2\k7I return l(t) op r(t)
H;Gs0Qi; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Lu[Hz8 return op l(t)
Lg2PP#r return op l(t1, t2)
WW7E*kc return l(t) op
oB'5': return l(t1, t2) op
th0>u.hJ return l(t)[r(t)]
>km$zfM2- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pNu?DF{
3 ,I,Zl.5 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:
[g+WL\1 单目: return f(l(t), r(t));
=OKUSHu@V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
i"E_nN"V 双目: return f(l(t));
{~ w! return f(l(t1, t2));
xZloEfv.B 下面就是f的实现,以operator/为例
U-{3HHA S>"C}F$X struct meta_divide
@]EdUzzKq {
@ W q8AFo template < typename T1, typename T2 >
UyF;sw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p-7?S^!l {
x'%vL",% return t1 / t2;
X6?Gxf, }
yDpv+6(a } ;
t6)R37 |;U3pq) 这个工作可以让宏来做:
eV0eMDY5 ?tT89m3_E #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FE1En template < typename T1, typename T2 > \
8|\xU9VT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jo0XOs 以后可以直接用
i/C0
(! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-}8r1jQH; 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
e
>7Ka\ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
G2:.8ok vQDR;T"] @Qqf4h 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
CwO$EL:[` )>;387'Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CKU)wJ5t class unary_op : public Rettype
S@4bpnhK {
Nvd(Tad Left l;
.Lm`v0'w public :
c-Qa0Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}j\8|UG V9`jq$ template < typename T >
!__^M3S,k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mxwG~a'_ {
1X?q4D" return FuncType::execute(l(t));
4k6: }
qJXfc||Zg nyG 5sWMpe template < typename T1, typename T2 >
q1/ mp){ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Z,l};b {
gM6o~ E return FuncType::execute(l(t1, t2));
(W9 K:]} }
aZta%3`) } ;
a6/E TQ LM!@LQAMY Y@b|/+ 同样还可以申明一个binary_op
4 %u\dTg/B #"o`'5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~BXy)IB6 class binary_op : public Rettype
?.nD!S@ {
_Vr}ipx-k Left l;
,awkL
: Right r;
L 1q] public :
UXHtmi|_: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P;ZVv{mT Vz y )jf template < typename T >
3tmS/tQp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;9uDV-" {
}7qboUG e return FuncType::execute(l(t), r(t));
\F7NuG:m, }
W:2j.K9! os+]ct template < typename T1, typename T2 >
(~:ip)v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3E8 Gh>J_ {
01+TVWKX return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C3C&hq\% }
`O?j -zR } ;
W{kTM4 [Lf8*U" 4&B|rf 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
S&'-wAEd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LO)QEUG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
zR}vR9Ls 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。
tz%H1` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
z*N%kcw" 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
,u.A[{@py 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!\q'{x5C 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)
Acb %)Y 下面是修改过的unary_op
(abtCuZ8z >i2WYT template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
In}~bNv? class unary_op
;O({|mpS\ {
NcIr;
} Left l;
k,r}X:<6jz Qgl5Jr. public :
k_ijVfI9 U
H6
Jvt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#|
m*k JvtbGPz template < typename T >
wUzMB]w struct result_1
bX+"G}CRP {
er>@- F7w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=K9- } ;
S$nEflcz |<LW(,|A template < typename T1, typename T2 >
%nj{eT struct result_2
<\?dPRw2> {
z s[zB# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t\-;n:p- } ;
sTECNY=l EB5^eNdL template < typename T1, typename T2 >
x<) T,c5Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M` |E)Y {
D(Q=EdlO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)AAPT7!U }
6W N(Tw dca?(B!'6 template < typename T >
,)t/1oQ}>^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%r:Uff@ {
}<H0CcG return OpClass::execute(lt(t));
= /=?l }
/6#i$\ j NO.5Vy } ;
b!z=: _RG2I)P !JPZ7_nn 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
Xxs0N_va& 好啦,现在才真正完美了。
b|g=&T:pp 现在在picker里面就可以这么添加了:
oMF[<Xf 1K{hj% template < typename Right >
|`@7G`x picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
lD?]D& {
+Pb@@C& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l gTw>r }
n`|CDKb 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。
S~.%G)R `FIS2sl/ <f@
A\ -KiI&Q O[HBw~ 十. bind
]{pH,vk- 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。
O29GPs 先来分析一下一段例子
G8OnNI 8>ODtKI* e1 P(-V int foo( int x, int y) { return x - y;}
=tqChw
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V%n7h&\% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
biAa& 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。
6i*LP(n 我们来写个简单的。
HmRmZ3~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ZgL ]ex 对于函数对象类的版本:
XM?C7/^k 3qrjb]E%} template < typename Func >
a*Ng+~5)6 struct functor_trait
p/Lk'h~ {
Yq-7! typedef typename Func::result_type result_type;
]0myoWpi3 } ;
4d
$T6b 对于无参数函数的版本:
<l^#FH ZNY),3? template < typename Ret >
UJrN+RtL struct functor_trait < Ret ( * )() >
8\e8$y3 {
(^LR9 CW typedef Ret result_type;
WlnS.P\+E } ;
)W3kBDD 对于单参数函数的版本:
"l
1z@ C 4hvk'= template < typename Ret, typename V1 >
e2MjV8Bs struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
QhmOO-Z? {
Eilo;-El typedef Ret result_type;
qJEtB;J' } ;
~DUOL~E 对于双参数函数的版本:
~X1<x4P\ ')~[J$qz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^TCfj^FP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-n`2>L1 {
.7MLgC; typedef Ret result_type;
NLO&.Q]# } ;
MGSD;Lgn 等等。。。
0`"DYJ}d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RV, cQ K MF.$E?_R template < typename Func >
\$D41_Wt| struct func_return
S+//g+e|f {
#l-/!j template < typename T >
? ]hS^& struct result_1
(/3E,6gMk^ {
6yXMre)YV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Mg=R**s1x% } ;
f&`yiy_ kDK0L3}nr] template < typename T1, typename T2 >
$C9['GGR struct result_2
D 13bQ&\B- {
5:X^Q.f; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vU,;asgy } ;
1F94e)M)" } ;
BYWs\6vK YfU6mQ 'n!kqP 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R'p-
4 P(Q}r7F~( template < typename Func, typename aPicker >
3"iJ/Hc}9 class binder_1
}i@%$Ixsn {
&cB+la\_ Func fn;
x_.}C% aPicker pk;
K8|>" c~ public :
CeW}zkcT l08JL template < typename T >
BMovl4*5 struct result_1
xY1@Ja {
_gI1@uQw
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ed4`n!3 } ;
%2EHYBQjN %3 VToj@`> template < typename T1, typename T2 >
i$S*5+ struct result_2
t Ai?B jo {
SoL"M[O typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p#tbN5i[{7 } ;
yU< "tg E ]5j1p6;(` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uw9w{3]0f $z'_Hr' template < typename T >
W3-g]#\? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5{O9<~, {
%Y<3v\`_ return fn(pk(t));
"BD$-] }
lehuJgz'OO template < typename T1, typename T2 >
$BWA=2$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fd*<m8 {
;0]s:0WD0P return fn(pk(t1, t2));
I vD M2q8f }
]ppws3*Pa } ;
()%;s2>F &(,-:"{pNR E8PlGQ~z{d 一目了然不是么?
xzOM\Nq?O 最后实现bind
`Fs- z ^DOQ+ B5H=# template < typename Func, typename aPicker >
:`20i* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
BF+i82$zo {
-<M'h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ck K9@RQ }
XCQPVSh l6k.`1.In 2个以上参数的bind可以同理实现。
TM^.y
Y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Jqgo\r%` g,d'&r"JWt 十一. phoenix
b{hdEb Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i@hW" [A C{P:1ELYXH for_each(v.begin(), v.end(),
W"ldQ (
p28=l5y+ do_
g"Gj8QLDz [
|aMeh;X t cout << _1 << " , "
`w/b];e1) ]
]sG^a7Z.X .while_( -- _1),
2&d|L|-> cout << var( " \n " )
P_Ni
5s) )
BewJ!,A! );
k#pNk7;MZ *-.,QpgTX 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
7)37AK w 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
S7WT`2
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,G!mO,DX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O>kM2xw 0rj50$~$] Xhm)K3RA*T template < typename Cond, typename Actor >
RoeLf Ow class do_while
e{7"7wn= {
( t59SY Cond cd;
GMQKR,6VM Actor act;
nZ8f}R!f: public :
ZIikDih1 template < typename T >
A,#a?O6m struct result_1
+o^sm '$ {
'NDDj0Y typedef int result_type;
31=vUS
} ;
.[8g6:> u$V8fus0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m
vLqccL N4[^!}4 template < typename T >
`}|$eF& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`as6IMqJD {
Z}s56{!. do
4]mAV\1 {
<n{-&;> act(t);
;LE9w^>^V }
>}'WL($5U while (cd(t));
W@FRKDixG return 0 ;
~Op~~
m }
|]'0z0> } ;
C}8 3t~Q k~HS_b*]d gtlyQ
_V 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?)L X4GY 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7o4B1YD 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
vfPIC! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
wH N5H 下面就是产生这个functor的类:
RI#o9d"x} t'im\_$F d+Au`'{> template < typename Actor >
rugR>&mea class do_while_actor
FvT;8ik:3 {
&NB"[Mm:@ Actor act;
L|N[.V9 public :
q$BS@
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^U[yk'!Y ~fR-cXj" template < typename Cond >
UhVJ! NrT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
D|R aj\R } ;
QDpzIjJj q"|#KT^) p{S#>JTr 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k$v8cE 最后,是那个do_
6;{E-y AxZaV;%* 3}ATt". class do_while_invoker
4VrL@c
@ {
I!;vy/r public :
YqNI:znm- template < typename Actor >
5BsfbLKC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
T f;:C] {
_yP02a^2 return do_while_actor < Actor > (act);
sTChbks }
fZF.eRP' } do_;
bc(b1u? yOr5kWqX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&=`6- J 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z)0%gd| 最后来说说怎么处理break和continue
$mLiEsJ 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。
cNvh2JI 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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