一. 什么是Lambda
e,,O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'uE;8., 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,
Svb>s|D gq"d$Xh$x7 :.r_4$F: Sg4{IU class filler
\H~zN]3^
{
""Da2Md public :
tU5uL.( O void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
WN<g _8QR } ;
7}g4ePYag z~ywFk}KGd 9}u,`& 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
cP D_=.& ]8}51y8 6pSi-FH #c5jCy}n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.] sJl tAF?.\x"g Z &Ciy n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!
5NuFLOf u8]FJQ*\6+ i'7+
?YL w4vV#C4X 二. 战前分析
fT|A^ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Y}1c>5{bE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@phVfP"M !t^DN\\# G$>QH-p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aL( hWE /* --------------------------------------------- */
sl `jovT[Y vector < int *> vp( 10 );
iN[x
*A|h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
L23}{P /* --------------------------------------------- */
C/IF~<B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Aj)Q#Fd[ /* --------------------------------------------- */
+yp:douERi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?B1Zfu0 /* --------------------------------------------- */
"FWx;65CR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\&5V'; /* --------------------------------------------- */
I I+y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&ASR2J { aUnOyX_ n4/Wd?#` MLu!8dgI 看了之后,我们可以思考一些问题:
4b`E/L}2 1._1, _2是什么?
P[2!D)A 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。
wSN9`" 2._1 = 1是在做什么?
6
Rl[M+Q 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。
n^Ca?|}
, 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。
@ph!3<(In, ]>t~Bcnm HOR8Jwf: 三. 动工
"XR=P>
xk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@up,5` V4n~Z+k rD].=.?1 K*SgEkb'l template < typename T >
{>
YsrD C class assignment
Y~WdN<g {
)l7XZ_gw' T value;
^#HaH public :
<+_XGOt0< assignment( const T & v) : value(v) {}
j
uA@"SG template < typename T2 >
>A$L&8'C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
l 88= } ;
eV[{c %wN: mn7I# ~ wJy]Vyd 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2n:<F9^" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
um.ZAS_kmc ^M'(/O1 }QFL !l (Vk class holder
h>/teHy / {
)9YDNVo*- public :
@dWA1tM template < typename T >
OS(`H5D assignment < T > operator = ( const T & t) const
iWs6 !s! {
Kh]es,$D return assignment < T > (t);
(a[BvJf }
hX.cdt_? } ;
1bFZyD" 4uXGpsL y%TqH\RKv 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:
h4hAzFQ.s oGcgd$%ZB static holder _1;
9q`Ewj R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@]Jq28 y\FQt];z) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ht-'O"d: 而不用手动写一个函数对象。
+^AdD8U mdc?~?? 8 $u<;X^ v;(cJ,l 四. 问题分析
L4 po1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
-'&l!23a~ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
mB`HPT 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
o,i_py 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&lzY"Y*hA0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
RuHDAJ"&a 59.$;Ip;g 五. 问题1:一致性
=oSD)z1c?x 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?|
ToHx!,tDS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-RP{viGWK Xe4 struct holder
T!x/^ {
3~sV- //
)u(,.O[cw template < typename T >
jZ~girA T & operator ()( const T & r) const
w"v96%"Y {
#66i!} return (T & )r;
iZ]^JPU} }
1feVFRx' } ;
L 0Ckw},, 5YrzOqg= 这样的话assignment也必须相应改动:
:a8Sy(" %RW*gUvc] template < typename Left, typename Right >
T$kuv`? class assignment
nzbVI {
.nY}_& Left l;
zW`Hqt; Right r;
H7uh"/A public :
Af\@J6viF7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+wj}x?ZeV template < typename T2 >
(%6fZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U2`:' } ;
7b~uU@L` ~JRq : 同时,holder的operator=也需要改动:
b\\lEM>o1 rX^uHq8 template < typename T >
/\e_B6pF< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)-I/ej^ {
E|-oUzt return assignment < holder, T > ( * this , t);
$$ $[Vn_H< }
}se3y y=Eb->a){ 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;|) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xsU%?"r r5Q#GY> return l(rhs) = r;
zjH8S 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。
# a4OtRiI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U
`lp56 jjrE8[ template < typename Tp >
SWtqp(h]' class constant_t
B3yTN6- {
;eo}/-a_Xw const Tp t;
}x#e.}hf& public :
,n%b~.$:v5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ml2/}} template < typename T >
4YY!oDN: const Tp & operator ()( const T & r) const
y<HNAGj {
@[v,q_^8 return t;
EajJv>X7 }
e1b?TF@lz } ;
P(-
*"OlO}o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
w)&4i$Lk6 下面就可以修改holder的operator=了
4C?4M; 1.N2!:&G| template < typename T >
)zy;! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\
C$t {
Qe!3ae`Z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
p7{H
"AC }
LB({,0mcX ;,uATd| 同时也要修改assignment的operator()
V^!^wLLi s1sn,? template < typename T2 >
-awG14% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hwvi tD!0 现在代码看起来就很一致了。
qnQ". F+NX
[ 六. 问题2:链式操作
QrFKjmD< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KSS]% 66Y 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"S(GL 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。
$!$If(
7 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。
CAx
eJ`Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
j[mII5e7g xCWS template < typename T >
[n&ES\o#( struct result_1
$;$vcV9* {
ai?N!RX%H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
KJS-{ed } ;
_<F;&(o 3b#L*- 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:
qQ3pe:n? z Fj |E template < typename T >
k'
Fu&r struct ref
g]N'6La {
VpB)5> typedef T & reference;
Z]tQmV8e } ;
X@:Y. / template < typename T >
,~1sZ`C struct ref < T &>
4{vEW( {
E
y9rH_ typedef T & reference;
3OKs?i3A } ;
G3]#Du v.4G>0 0^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3HuGb^SNg @OFxnF` template < typename T >
;PMh>ZE` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
":s_O. {
|6^%_kO!| return l(t) = r(t);
IoK/ 2Gp }
u^JsKG+,: 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。
Uey'c1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
v[8+fd)}S VlL%dN;
0 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
`F&~SU, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
IFS_DW _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
mW{> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
PXJ7Ek*/ 最后的布局是:
lQ!OD&6 Add
[Y@>,B!V / \
:{lP9%J- Divide 5
SA=>9L,2 / \
YOrq)_ l _1 3
Kdp($L9r 似乎一切都解决了?不。
SZ$WC8AX 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。
^eO/?D8~h 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。
hh%?E\qM 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:
]cmX f %8xRT@Q template < typename Right >
NsM`kZM4H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+`{OOp= Right & rt) const
> l0H)W {
dY~z6bT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|K-` }
qnj'*]ysBC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
H, :]S-T 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。
qz (x 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。
^w.]1x 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。
8 p[n>qV9 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$-SV 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?
PRTjXq6)5 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:
hEsiAbTyF dpNERc5 template < class Action >
m}=E$zPbO class picker : public Action
aVc{ aP {
(?JdiY/ public :
fC*cqc~{@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q!U} // all the operator overloaded
\y=oZk4 } ;
* zyik[o 5ct&fjmR_ 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。
23>[-XZb[O 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:
NE8W--Cg| x4H#8ZK! template < typename Right >
PMB4]p%o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
y5m2u8+
{
%KT}Map return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fTvm2+.nX }
Cg]),S Hy[: _E Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
rHX^bcYK 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。
d`B<\Y#{Us x}?<9(nE c template < typename T > struct picker_maker
Hn(1_I%zF {
Ws@'2i\; typedef picker < constant_t < T > > result;
\?^2}K/ } ;
X(nyTR8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cpltTJFg {
'!Hs"{~{ typedef picker < T > result;
o"
,8 } ;
Kx]SiejJ A:r?#7 Ma 下面总的结构就有了:
$Xu3s~:S functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
U-u?oU-.' 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。
+)j ll#}? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
UlE%\L0GD& 至此链式操作完美实现。
rXX>I;`& !`Rh2g*o9 ]zSFX
=~(S 七. 问题3
"[|b,fxR 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。
U@mznf* J P#~B@d template < typename T1, typename T2 >
+&`W\?.~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7R2O[=Szq {
N"ga-u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PX
8 UVA }
S 13cQ?4 y!77gx?- 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:
}6c>BU}DF H0Pxw
P>q template < typename T1, typename T2 >
LSJ?;Zg(=z struct result_2
37/n"\4 {
@0?!bua_| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m.e]tTe } ;
I9*cEZ!l=e L8QWEFB| 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?
\c}(rqT 这个差事就留给了holder自己。
RP&bb{Y PLyity-L[7 2@D`^]] template < int Order >
*glZb;_
class holder;
pE4a ~: template <>
#&&T1;z"# class holder < 1 >
KQdIG9O+6 {
9Eyx Ob public :
1sQIfX#2f template < typename T >
Z4j6z>q E struct result_1
.V?:&_}_I6 {
iq(PC3e`V typedef T & result;
\c=I!<9 } ;
HGDrH template < typename T1, typename T2 >
\*xB<mq struct result_2
"ZuuSi {
Ey46JO" typedef T1 & result;
N@q}eGe } ;
QHEtG2 template < typename T >
vT'Bs;QR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3$$E0`7. {
<uH8Fivb return (T & )r;
1uw#;3<L }
157_0 template < typename T1, typename T2 >
<B"sp r&1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E$e7(D {
/Rp]"S
vt return (T1 & )r1;
Zp_(vOc }
c?p^!zG } ;
)*,/L < `BPTcL<W template <>
(C2 XFg_ class holder < 2 >
qS!r<'F3dP {
W?
iA P public :
KhCP9(A=Qo template < typename T >
fV(3RG struct result_1
5jdZC(q5a {
[|u^:&az typedef T & result;
])x1MmRg\ } ;
pMc6p0 template < typename T1, typename T2 >
z3fv}_\z struct result_2
P:qmg"i@3 {
c}x1-d8 typedef T2 & result;
Pf?kNJ*Tv) } ;
o_b[ * template < typename T >
DT1gy:?L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=lXj%V^8N {
"q4tvcK. return (T & )r;
[\uR3$j# }
2EY"[xK| template < typename T1, typename T2 >
I-7LT?r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-wlj;U {
)vr@:PE return (T2 & )r2;
uFd$*`jS }
I0=_=aZO( } ;
1C[9}} ?I.9?cQXZ E$d3+`` 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> >。
WKf<%
E$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
y>{:[L9* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r@r%qkh(.@ ]wQ!ZG?)
return l(i, j) = r(i, j);
idmU.` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
TFVQfj$r ffCDO\i({ return ( int & )i;
]!UYl return ( int & )j;
^-;S&= 最后执行i = j;
WxdQ^#AE 可见,参数被正确的选择了。
61\u{@o$ t@RYJmW ^<]'?4m] p<R:[rz !+xQ 八. 中期总结
Nk~}aj 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:
e~h>b.~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<Ij!x`MS+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:WhJDx`j
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.^YxhUH,G :I"CQ
C[Z N'^>pSc4W| |%_C$s% 0SpB2>_ ,|%KlHo^ 九. 简化
9rB3h`AVF 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
uf(ayDE 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#J5BHY~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
~z[`G#dU 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yUoR6w +-*/&|^等
BU
nujC 2. 返回引用。
=4ygbk =,各种复合赋值等
i4C{3J^ 3. 返回固定类型。
'Kelq$dn# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G
hM 4. 原样返回。
!0
7jr%-~ operator,
6#w>6g4V~R 5. 返回解引用的类型。
.Xg.,kW operator*(单目)
OqGp|` 6. 返回地址。
~$!,-r operator&(单目)
!E7gIqo 7. 下表访问返回类型。
UG1<Xfu| operator[]
i Ad&o`C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b3NIFKw operator<<和operator>>
5hs_k[q h yrPu_
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。
^`H'LD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
gt4GN`-k SH*'< template < typename Left >
So5/n7 struct value_return
!&)X5oJ {
5-dt0I@< template < typename T >
D@=]mh6vl struct result_1
H4i}gdR {
<O
jK $KV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o:8ns m } ;
v gW(l2,@ *0U#Z]t template < typename T1, typename T2 >
"|\hTRQ struct result_2
6:_~-xG {
s>9I#_4] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
b[vE!lJEq } ;
&{)<Q(g } ;
Kq7r+A C&O8fNB_ f,YORJ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+Q&l}2 eDd&vf 下面我们来剥离functor中的operator()
&_)P)L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_ep&`K (nqhX<T> return l(t) op r(t)
/fQcrd7h return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5{H)r return op l(t)
d%EdvM|) return op l(t1, t2)
t!D'ZLw return l(t) op
R6~6b&-8 return l(t1, t2) op
;5X6`GlS#5 return l(t)[r(t)]
`n+uA~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F'~r?D $$AZ)#t[ 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:
cfmwz~S6i 单目: return f(l(t), r(t));
{[uhIJD3g6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Uahh|>s 双目: return f(l(t));
lU 9o"2 return f(l(t1, t2));
,|f=2t+5X 下面就是f的实现,以operator/为例
oy[s])Tg `=Mk6$%Cs struct meta_divide
HSud$(w {
/G5KNSi template < typename T1, typename T2 >
q~>!_q]FE static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AB
$N`+& {
l_yy;e return t1 / t2;
H
Qj,0#J) }
{UH45#Ua } ;
sta/i?n :M6|V_Yp 这个工作可以让宏来做:
mB2}(DbhE @Z0. }}Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,):aU template < typename T1, typename T2 > \
gvVy0nJI~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:] Wn26z) 以后可以直接用
$7X;FmlG& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4=MVn 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
u%L6@M2 (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。。。)
%n]jsdE^| mAH7;u< 9u~C?w 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
QAI=nrlp DN9x<%/- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A?tCa*b^ class unary_op : public Rettype
^PdD-tY< {
f$</BND Left l;
eDo4>k"5 public :
U>IsmF>m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@MQfeM-@ C&F%
j. < template < typename T >
`?:{aOI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZS l K {
[p\xk{7Y return FuncType::execute(l(t));
Pf8_6 z_ }
uUl ;}W d+Mogku2 template < typename T1, typename T2 >
qZQm*q(jM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;[zZI~wh {
%jUZc:06 return FuncType::execute(l(t1, t2));
6o#J }
p-C{$5&
O1 } ;
1>_$O|dE q89yW)XG $IKN7 同样还可以申明一个binary_op
823y; \#h=pz+jb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w6 Y+Y;,'f class binary_op : public Rettype
,0L< wa {
aF=;v* Left l;
oW7;t Right r;
Ux,dj8=o public :
?#5)TAW binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<!u(_Bxw/ DL_M#c`< template < typename T >
ZZL%5{w_
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hO3C _} {
RXPl~]k#i return FuncType::execute(l(t), r(t));
4[0.M }
(ds*$] /Wjf"dG} template < typename T1, typename T2 >
m[5ed1+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+c'I7bBr {
oRn 5blj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Dx3Sf}G
` }
zpcm`z } ;
WtSlD9 h 87VXVI lce~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
U&tR1v' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*u<@_Oa DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aG1[85:,\i 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。
6dCqS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2wh{[Q2f 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。。。
{QLqf 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PDh1*bf{u 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)
p4zV<qZ>e 下面是修改过的unary_op
\=g%W^i *r3u=oWb template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@l2AL9z$m> class unary_op
jd DcmR {
y+[wlo&WC Left l;
YI?y_S |7T!rnr public :
[+y/qx79 =mk7'A>l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W,n0'";') ?+#E&F template < typename T >
\+w -{"u$ struct result_1
hE/y"SP3 {
!*xQPanL typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@{n2R3)k
B } ;
cYTX)]^u ~#~Kxh template < typename T1, typename T2 >
.~
W^P>t struct result_2
Icf@uQ6 {
0) lG~_q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BT+ws@|[ } ;
Im_`q\i e~weYGK template < typename T1, typename T2 >
N1!|nS3w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7<?v!vQ}- {
Z,,Wo
%)o return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7b T5-=.
}
)P.|Xk:r ]Ikj Z= template < typename T >
S?=2GY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;comL29l2` {
EY!aiH6P return OpClass::execute(lt(t));
HWGlC < }
Nr7MSFiL _" F(w"| } ;
F+AShh s 4}}MV3X M ~!*PCd5 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
kF.PLn'iS 好啦,现在才真正完美了。
ou-5iH? 现在在picker里面就可以这么添加了:
'89D62\89 Y6fU; template < typename Right >
c-avX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
G(4:yK0 {
A HKS
[ N return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`)H.TMI
}
nS'0i&<{1 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。
/{1 xpR P5vM y'1X WohK,<Or }
ho8d+A #ZGWU_l} 十. bind
K=Fcy#,f 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。
ZwF_hm=/[ 先来分析一下一段例子
fwxyZBr g[@]OsX |vWx[=`o int foo( int x, int y) { return x - y;}
mKnkHGM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{q8V bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
h.~S^uKi* 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。
j|HOry1E & 我们来写个简单的。
^X0<ZI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+\.gd L) 对于函数对象类的版本:
HPwmi[ }N4=~'R template < typename Func >
%qfEFhRC struct functor_trait
~`mOs1 d {
"PJ@Q9n__ typedef typename Func::result_type result_type;
31YzTbl[H } ;
kfA%%A 对于无参数函数的版本:
HHoh//(\ O-bC+vB]M template < typename Ret >
3=5+NJ'8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
1"~@UcJ {
(h|l$OL/ typedef Ret result_type;
MWsBZJRr } ;
P",~8Aci( 对于单参数函数的版本:
/o![%&-l `;4zIBJ template < typename Ret, typename V1 >
~XQN4Tv- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;9 XM
s) {
*wyaBV?*K typedef Ret result_type;
S1;#58 } ;
OZLU>LU 对于双参数函数的版本:
oXV cq
%=DZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#$X_,P|D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3@s|tm1 {
FrB}2 typedef Ret result_type;
JyYg)f } ;
Z]":xl\7 等等。。。
4 K{4=uU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&d 9tR\} (PE"_80Z template < typename Func >
S#_i<u$$ struct func_return
do7 [Nj {
^ ,U9N template < typename T >
?fc({zb struct result_1
C-m
OtI {
"f(iQI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.z7F58 } ;
kOx2P(UAEx *>9#a0cp template < typename T1, typename T2 >
XQ%*U=)s struct result_2
d1 D{wZ3g {
I(bH.{1n7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W(1p0|WQ: } ;
;:hyW,J } ;
O:q 0- ke2'?,f 'h.{fKG]ME 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=Qp~@k=2
$F`jM/B6 template < typename Func, typename aPicker >
tB'F`HM:mq class binder_1
q[] "`? {
T`Sp! Func fn;
Q: [d aPicker pk;
OTl\^! public :
b-@6w(j 2N9
BI-a template < typename T >
's8NO
Xlj struct result_1
#|
`W ] {
Y<#WC#3= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c1'OIK C } ;
sFC&DTb? #^"\WG7{ template < typename T1, typename T2 >
dMp7 ,{FhF struct result_2
KxqT5`P& {
cwlXb!S$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]m{;yOQdsC } ;
P)XkqOGpT9 Hz`rw\\Xq binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3x#=@i
4^1{UlCop template < typename T >
no?TEXp* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U#gHc:$ {
8 *;G\$+ return fn(pk(t));
aEW
Z*y }
wciYv, template < typename T1, typename T2 >
J/pW*G-U| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U
SXz {
/XjIm4EN return fn(pk(t1, t2));
WIb\+! }
3Wrl_V } ;
GrGgR7eC#P Oj:O-PtN2 5r.\maW 一目了然不是么?
LDN'o1$qo 最后实现bind
=iC5um: 2-ev7: IJ3[6>/M0 template < typename Func, typename aPicker >
R|%
3JE0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#IDDKUE {
!T@>Ld: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Xw!eB?A }
#\"8sY,j j0L9Q|s 2个以上参数的bind可以同理实现。
o^wj_#ai$ 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。
1!/cd;{B [&k[k) 十一. phoenix
XL_X0(AKf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
O66\s q B<
P H7 for_each(v.begin(), v.end(),
KS}Ci- (
HdGAE1eU]} do_
?d%+85 [
Ne,7[k cout << _1 << " , "
J)Dw` =O0n ]
^ ]SS\=7 .while_( -- _1),
e2*0NT^R cout << var( " \n " )
di]z )
r.**
z j );
X0^gj>GI| -v8Jn#f 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:
;Jr6 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
fu}NH\{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]|<PV5SY3. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
f/H rO6~k% c!T^JZBb St-:+=V_ template < typename Cond, typename Actor >
M7/P&d class do_while
CTp~bGIv!= {
YN_#x Cond cd;
p<Wb^BE Actor act;
"B*a|
'n! public :
kV!0cLH!hH template < typename T >
I:U /%cr, struct result_1
5)'
_3r {
>};,Byv!% typedef int result_type;
Q~G+YjM3 } ;
^+oi|y A@bWlwfl do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
LO[1xE9 LG'JQGl5 template < typename T >
W:O<9ZbQ_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DQP#h5O {
s0H_Y' do
|Yh-`~~A" {
bM;yXgorU act(t);
0){%4 }
/*`BGNkYY while (cd(t));
@ \J R xJ return 0 ;
\=Af AO@ }
6[$kEKOY= } ;
E:V&:9aQ@ Wv_5sPqLW fKOm\R47 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
V]L$`7G 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。
MG>g?s'! 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。
nT` NfN 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。
u><ax 下面就是产生这个functor的类:
ehtiu!Vk |w- tkkS (aVsp*E template < typename Actor >
K~<pD:s class do_while_actor
a({qc0+UK {
r/HKxXT Actor act;
cBmo#:>' public :
{.bLh0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,r{*o6 FI.S?gy0 template < typename Cond >
aw/Y# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&~pj)\_ } ;
_Ta9rDSP] _Jk-nZgn -?e~dLu 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)~_!u}+:( 最后,是那个do_
V:6#IL F){f{-@) %83PbH class do_while_invoker
\cPGyeq {
H`-%)c= public :
eG|e1t K+ template < typename Actor >
bVtboHlY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
cmt3ceCb {
h?.6e9Y4 return do_while_actor < Actor > (act);
\@pl:Os }
Z@
h<xo*r } do_;
|?s%8c'w= a: iIfdd4' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
sa#=#0yg 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YM3oqS D 最后来说说怎么处理break和continue
}tft@,dIC 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。
u):z1b3*? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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