一. 什么是Lambda
[x0*x~1B 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
WL;2&S/{@ 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,
%F(lq*8X ?>mpUH cK75Chsu V=E5pB`Pr class filler
j3fq}>= {
B % public :
AIw~@*T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|5*:ThC[ } ;
<W/YC2b # (-?i\i oTveY 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:
;oOv~YB7H 0+k=gO vkLyGb7r< +<)H2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gyobq'o- >1q:-^ ckbD/+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,S1'SCwVdJ 7e H j"_; G5UNW<P2C v %S$5 二. 战前分析
-pQ0,/}K 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
uCj)7>}v{M 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
2,p= % IeB^BD+j V5+|H1= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
33NzQb /* --------------------------------------------- */
LG=_>:~t> vector < int *> vp( 10 );
!X1
KOG transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=g)SZK /* --------------------------------------------- */
Nk?L<' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ht*;,[ea /* --------------------------------------------- */
JQSczE3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O*9d[jw[ /* --------------------------------------------- */
'E cd\p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
y7LM}dH#m /* --------------------------------------------- */
LHs^Xo18 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_!k\~4U )_K:A(V> X`7O%HiX/` Hm_&``=' 看了之后,我们可以思考一些问题:
=j8g6# 'u 1._1, _2是什么?
uy([>8uu 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
p%5(Qqmlk 2._1 = 1是在做什么?
p+Fh9N<F9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
vZIx> Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
o3.b='HAm 87hU#nVYh Xliw(B'\a4 三. 动工
{mA#'75a# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M2M&L,/O /?S,u,R "gt*k# c/,B ? template < typename T >
Lp{/ class assignment
on f7V {
U)SQ3*j2D T value;
:D:J_{HJ public :
;RW5XnVx assignment( const T & v) : value(v) {}
dDqT#N?Y template < typename T2 >
z*WQ=l2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XpdjWLO]C< } ;
n0w0]dJ&lc 2l +t- sfC/Q"Zs 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#ihHAiy3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uC"Gm;0 8e_9u@p+w JgB"N/Oz <'O|7.
^^ class holder
3#h@,>Z; {
>x${I`2w public :
#$JY&!M template < typename T >
<KZ J assignment < T > operator = ( const T & t) const
=@.5J'! {
2~@Cj@P] return assignment < T > (t);
df9$k0Fx }
=Ct$!uun } ;
2XV3f$, H $lF\FC /+f3jy:d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*m&(h@l jk5C2dy static holder _1;
\5F
{MBx ! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
U.J/ "}5`T ?DC;Hk< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&FDWlrGg 而不用手动写一个函数对象。
I_na^sh* ^/7Y3n!|3 @&2#kO~= (?z"_\^n/ 四. 问题分析
yj
mNeZ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
O2Tna<cR& 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
I0OfK3!^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-aIB_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hFDo{yI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
CoM?cS S 9j$ J}=y 五. 问题1:一致性
s5oU 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?|
um$L;-2: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K[9{]$(Z 86~q pN struct holder
_8OSDW*D5t {
7niI65 //
Pol
c. template < typename T >
"XKd#ncP T & operator ()( const T & r) const
kj!mgu#T {
nPjN\Es6 return (T & )r;
<nF1f(ky }
&=laZxe } ;
UvVq# <- f/g-b]0 这样的话assignment也必须相应改动:
Cx
;n#dn* [K `d?& template < typename Left, typename Right >
0[fqF^HEN class assignment
^vo]bq7 {
$e,'<Jl Left l;
DZV U!J Right r;
~tqDh( public :
]}BT'fky# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X&.LX template < typename T2 >
0/zgjT|fe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
RU,!F99'1 } ;
)5ISkbsxD -\}Ix> 同时,holder的operator=也需要改动:
i,y7R?-K KgEfhO$W template < typename T >
;Y`k-R:E6A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
x%,!px3s {
d]Mjr2h return assignment < holder, T > ( * this , t);
F6-U{+KU$! }
be~'}`> Bc51
0I$c 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。
<84d
Vg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n;*W#c (c9!: return l(rhs) = r;
^I6GH?19>e 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。
ri1:q.:I] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@8V~&yqq Mt+ggF. template < typename Tp >
l*n4d[0J class constant_t
JiCy77H {
BI0 A0 const Tp t;
<^wqN!/ public :
"QCVi R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qn~:B7f template < typename T >
3dC;B@ const Tp & operator ()( const T & r) const
pn4~?Aua0/ {
HDT-f9%}<4 return t;
a1#
'uS9W }
g=x1}nm } ;
"\1QJ *p7_rY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
VNWa3`w 下面就可以修改holder的operator=了
^ l9NF PU^@BZ_m template < typename T >
/a:L"7z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(Y$48@x {
Shb"Jc_i return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RT+_e }
M[,G#GO z+6%Ya&ls 同时也要修改assignment的operator()
DU1\ K cp<jwcc! template < typename T2 >
9aZ^m$tAt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}uk]1M2= 现在代码看起来就很一致了。
lF.yQ !0
-[}vvU 六. 问题2:链式操作
'7TT4~F 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#~`]eM5`J 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。
Ve^rzGU 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。
j\.\ePmk] 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。
eFdN"8EW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
088"7 s 9V( esveq template < typename T >
?br 4 wl struct result_1
[u}2xsSx {
&%`Y>\@f typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/f)
#CR0$ } ;
It3. mY !LGN 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:
MJ0UZxnl (YH/#n1"{ template < typename T >
(GI]Uyn struct ref
Y+'522er {
gtV*`g typedef T & reference;
3&z.m/ } ;
>gLLr1L\ template < typename T >
f6zS_y9gn struct ref < T &>
JW-!m8 {
5D%gDw+" typedef T & reference;
m5rJY/ } ;
!_SIq`5]@ 58H%#3Fy 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
u }~%9Pi +qzCy/_gd template < typename T >
Yl$Cj>FG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Du."O]syD {
!wZ9P return l(t) = r(t);
K]Onb{QY }
aj)?P
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。
a#o6Nv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N"wp2w %1jApCJ 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
*.ZU" 5e _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
aR~Od Ys _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Oe[qfsdW +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<OC|z3na_ 最后的布局是:
.&Ok53]b Add
xRU ~hQ / \
~M4@hG! Divide 5
Ee?+IZ H7| / \
a4L0Itrp _1 3
ie%_- 似乎一切都解决了?不。
lSk<euCYs 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。
|ZnRr 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。
|U4t 8 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
I{0bsTp; 9x40 template < typename Right >
c@1q8, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@ dF]X Right & rt) const
g2'Q)w {
t[-0/-4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HAr_z@#E }
}.R].4gT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(&a<6k 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。
WgK |r~ 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。
QP?Deltp 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。
$=-Q]ld&] 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
']]&<B}mz 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
GXE6=BO 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@\UoZv( >)IXc<"wq template < class Action >
4/Bn9F class picker : public Action
%g<J"/ {
}_{QsPx9 public :
(s\":5
C picker( const Action & act) : Action(act) {}
0fd\R_"d. // all the operator overloaded
U~w g' } ;
MN22#G4j^w ,LHQ@/}A C Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
mzX <! 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
l6S6Y &PAgab2$ template < typename Right >
%V CfcM}5I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
1xkU;no {
#1C~i}J1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9C{\=?e; }
3koXM_4_{) 3oCw(Ff Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
",
:Ta| 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。
G2,r%|7ta (cj3[qq template < typename T > struct picker_maker
#!FLX*, {
9A4h?/ typedef picker < constant_t < T > > result;
@-ma_0cZQ } ;
/@.c
59r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q:x:k+O- {
~BVK6 typedef picker < T > result;
h!*++Y?&0 } ;
WSY&\8 -|DSfI#j 下面总的结构就有了:
@MV%&y*z. 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。
PZdYkbj 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。
epH48 )2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.2b) rKo~ 至此链式操作完美实现。
^!*?vHx: Z-{!Z;T)z (&6C,O~n^. 七. 问题3
/I'n] 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。
?]=fC{Rh lK?
Z38 template < typename T1, typename T2 >
/ h6(!-" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z`?<A da {
q-.e9eoc\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
E00zf3Jgv' }
UEq;}4Bo I>27U<PX 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:
jj)9jUz O^]I>A#d template < typename T1, typename T2 >
8dw]i1t< struct result_2
:8_`T$8i4 {
{tE/Jv $ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%(-YOTDr } ;
-%=StWdb
:{9|/a 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?
[hg|bpEG 这个差事就留给了holder自己。
)Q\ZYCPOr ."Yub];H xrT_ro8 template < int Order >
j}R4mh class holder;
JXlFo3< template <>
v`hv5wQ class holder < 1 >
\ooqa<_ {
Gc9^Z= public :
~^.&nph template < typename T >
(%>Sln5hq struct result_1
NEO~|B*oDU {
`~(C\+gUp typedef T & result;
Siw9_c } ;
r2T?LO0N{ template < typename T1, typename T2 >
er5}=cFZ struct result_2
=&fBmV {
F_~-o,\ typedef T1 & result;
33kI#45s } ;
Yf:utCvv template < typename T >
Kfj*uzKB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<LW|m7 {
s8|#sHT return (T & )r;
A*pihBo7 }
2H<? template < typename T1, typename T2 >
Xh]\q) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b,a\`%m} {
^+[o+ return (T1 & )r1;
2vnzB8"k }
.Qh8I+Q% } ;
dITnPb)i G
7)D+],{Y template <>
v%<_Mh class holder < 2 >
fC3IxlG {
s/[i>`g/9 public :
ud:?~?j&w template < typename T >
SEchF"KJQF struct result_1
BHmA*3? {
W7A'5 typedef T & result;
4Sg!NPuu7& } ;
cM4?Ggn template < typename T1, typename T2 >
\| >eG u struct result_2
^qbX9.\ {
+$>ut
r typedef T2 & result;
):78GVp } ;
5 J|;RtcR template < typename T >
gSj-~kP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CHpDzG>]4 {
%,,h )9 return (T & )r;
t=\V&, }
wHZ!t,g template < typename T1, typename T2 >
R~*Y@_oD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0h shHv- {
\N#)e1.0P return (T2 & )r2;
xN"KSQpu }
\Di~DN1 } ;
pjj
5 G^mk<pH 'v|2}T* 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> >。
$fKwJFr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L)nVNY@Mc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(+]k{ GPx S.& return l(i, j) = r(i, j);
|>3a9] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x}x@_w h/TPd] return ( int & )i;
Bh' vr3| return ( int & )j;
eBAB7r/7 最后执行i = j;
KR^peWR 可见,参数被正确的选择了。
^YIOS]d>8# 8v^i%Gg bOz\-=au LVEVCpp@ <$yer)_J!k 八. 中期总结
,IJ Nuu\ 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:
Ee|+uQ981> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@&ZTEznbyt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^LU[{HZV 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
k13/yiv +~fu-%,k M.8!BB7\8e w|nVK9. 93WYZNpX wO!hVm,Ta 九. 简化
R-Fi`#PG2 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。
g?$9~/h :; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Lv^ j
l 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!F<?h e<U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4P~<_]yf +-*/&|^等
&\X;t|
2. 返回引用。
/3TorB~Y =,各种复合赋值等
I@S<D"af 3. 返回固定类型。
xRY5[=97 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\QMSka> 4. 原样返回。
?@#}%<yEq operator,
Ys_YjlMIbl 5. 返回解引用的类型。
Qx,G3m[} operator*(单目)
.4Ny4CMHZ 6. 返回地址。
o7T|w~F~R operator&(单目)
1I+5 7. 下表访问返回类型。
:> q?s operator[]
Y>#c2@^i< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
j d81E operator<<和operator>>
W_
6Jl5] 7}x-({bqy OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
>@L
HJ61C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a2rv4d= #`fT%'T! template < typename Left >
|@g1|OWd| struct value_return
5->PDp {
OX`n`+^D template < typename T >
jF;4
8g@^ struct result_1
OWjZ)f/ {
8
KkpXaz typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Vx*q'~4y!| } ;
O+8`. UJH{vjIv template < typename T1, typename T2 >
*@&
"MZ/M struct result_2
1wgu%$|d {
Yq^y"rw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Zb}PP;O } ;
g7P1]CZ} } ;
`@eH4}L* (
7?%Hg fA8+SaXW% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Fq9[: 9vbh5xX
下面我们来剥离functor中的operator()
7xc<vl#:q7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Xdq,
=; JB(;[# '~ return l(t) op r(t)
R,\
r{@yrz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0c5_L6_z return op l(t)
O%&@WrFq return op l(t1, t2)
dvD<>{U,8 return l(t) op
eI}VH BAz return l(t1, t2) op
HIq1/) return l(t)[r(t)]
]2(c$R
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eFio, 4PWr;& 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:
-"zu"H~t4 单目: return f(l(t), r(t));
8[C6LG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,2TqzU; 双目: return f(l(t));
Y2X1!Em>B return f(l(t1, t2));
~{+{p cO} 下面就是f的实现,以operator/为例
upDQNG>d 88>Uu!M=f struct meta_divide
Z ~(XyaN {
RNdnlD#P template < typename T1, typename T2 >
y2R=%EFh6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$P(nh'\ {
#FB>}:L{h* return t1 / t2;
[!&k?.*;< }
A,{D9-% } ;
xiF%\#N M: "ci;*$ 这个工作可以让宏来做:
rl%Kn^JJ~ 9>R|k$` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'u[o`31. template < typename T1, typename T2 > \
sPg6eAd~? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k^pu1g=6I 以后可以直接用
>p*HXr|o$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
42CMRGv 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
uC(S`Q[Bg (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
>!xedw= gJ.6m&+ h`]/3Ma*: 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
5uo(z,WLR =BS'oBn^6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XQOprIJ
U class unary_op : public Rettype
SSLshY~d {
^qx\ e$R Left l;
a{*'pY(R0$ public :
Z5Ihc%J^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dCP Tpm s7o*|Xv template < typename T >
#`4^zU) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t4@g;U?o {
6\Vu#r return FuncType::execute(l(t));
MNqyEc"" }
g
u =fq\` \hW73a! template < typename T1, typename T2 >
eH955[fVd4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q"D
L6 >j {
!>y}Xq{bm3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
+)JqEwCrq }
|u ;BAb } ;
/JeqoM"x W<91m* &PuJV + y 同样还可以申明一个binary_op
3cO[t\/up +g6j=% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)ek 5 class binary_op : public Rettype
aRKRy {
o:DBOpS Left l;
}8M`2HMFR Right r;
kQd[E-b7 public :
S1juAV= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0a6@HwO 0^.4eX:E_ template < typename T >
+N$7=oGC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/v)! m&6]> {
}r~l72
` return FuncType::execute(l(t), r(t));
'Y{ux> }
wT~;tOw~ ,DuZMGg template < typename T1, typename T2 >
s<_LcQbt{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[RFK-E {
?VZXJO{^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(vsk^3R[6 }
}0*ra37z> } ;
sq(Ar(L< E'S;4B5? dU>R<jl!$ 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
liw 9:@+V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+'j*WVE%5 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OO\biYh o 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。
`V):V4!j), 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
uxMy1oy 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。。。
<Mn7`i 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&iiK ZZ`_o 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)
!BQ ELB$0 下面是修改过的unary_op
K:
o|kd ;=VK_3" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ICCCCG*[ class unary_op
QGv:h[b_ {
~q?"w:@;x Left l;
G'?f!fz; 7cmr
*y public :
]7S7CVDk4 sJI- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'"]>`=R 0?Tk* X template < typename T >
o%^k T& struct result_1
}Q r0T {
2}`V c{\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g1 Wtu*K3 } ;
yp2 'KES> TQ\wHJ template < typename T1, typename T2 >
fFZ`rPb struct result_2
,gL)~6!A {
N 1f~K.e\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.H(}[eG_ } ;
oF b mz* 1Q&WoJLfR template < typename T1, typename T2 >
t:"=]zUU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{`Fx~w;i {
G<u.+V return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*VC4s`< }
?9zoQ[ sx( l template < typename T >
z^!A/a[[! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j&[3Be'pQ {
oY2?W return OpClass::execute(lt(t));
w] 5U }
fv j5[Q Ro'4/{}+ } ;
\p@nH%@v j^$3vj5E[ JM+sHHs 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
xH`j7qK. 好啦,现在才真正完美了。
$~G0#JL 现在在picker里面就可以这么添加了:
h*\TCl) M~z(a3@[V template < typename Right >
}lC64;yo picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g"Q}h {
3h[:0W!C] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'x45E.wYw }
U8WHE=Kk\h 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
))CXjwLj; M89-*1 ?`T6CRZhr )Vg{Y [! OHtgn 十. bind
}W@#S_-e8 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,Og[[0g 先来分析一下一段例子
VO @
4A6 zy5s$f1IA fVA=<: int foo( int x, int y) { return x - y;}
cFI7}#,5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^`TKvcgIc bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
3D$\y~HU 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0+n&BkS' 我们来写个简单的。
7SA-OFM 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
TRySl5jx@ 对于函数对象类的版本:
?HEtrX,q J:~[j template < typename Func >
p-Rm,xyL% struct functor_trait
l?@MUsg+ {
"
g0-u(Y typedef typename Func::result_type result_type;
O{")i;v@ } ;
y?Hj%, 对于无参数函数的版本:
w8ZHk?: Y>78h2AU template < typename Ret >
BYr_Lz|T
struct functor_trait < Ret ( * )() >
J:g<RZZ1 {
Z/NGv typedef Ret result_type;
1C}pv{0:& } ;
A"\P&kqMV 对于单参数函数的版本:
f 74%YY ~C/Yv&58 template < typename Ret, typename V1 >
e_I; y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\'s$ZN$k {
xJ=ZQ)&] typedef Ret result_type;
QLF,/" } ;
;l/}Or2 对于双参数函数的版本:
+K$5tT6b XQ0#0<
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
u5cVz_S struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
To# E@Nw {
LY\ddI*s typedef Ret result_type;
KlVi4.] } ;
>YJ8u{Z{o 等等。。。
]/ZA/:Oa+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Vp(D|}P 8m/FKO (r template < typename Func >
hapB! ~M? struct func_return
TdNuD V {
Xb(CH#*{z template < typename T >
w&wA >q>& struct result_1
{(m+M {
ibZt2@GB)I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pPi YPfs } ;
TZ&4 n=<NFkeX template < typename T1, typename T2 >
;xW8Z<\- struct result_2
y+
6`|
h_ {
QQ^Gd8nQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8X}^~ e } ;
45Nv_4s } ;
b"ol\&1
#
r,`Z.A y'J:?!S,Yu 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(xk.NZnF `DgaO-Dg3 template < typename Func, typename aPicker >
#Acon7Rp class binder_1
(TT3(|v {
:DOr!PNA Func fn;
o9KyAP$2 aPicker pk;
bc3|;O public :
[+hy_Nc$ V]l&{hl, template < typename T >
t7jh?] struct result_1
T7>48eH {
egZyng
pB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pcs^@QP } ;
8 *4@-3Sx R4#;<) template < typename T1, typename T2 >
CTh1+&Pa struct result_2
]^iFqQe {
|_l<JQvf`E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0OleO9Ua } ;
A5CdLwk i&A{L}eCr: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.+{nA}Bc 8fJR{jD(s template < typename T >
:[y]p7;{f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r+imn&FK8 {
MZCL:# return fn(pk(t));
.@y{)/ }
bWGyLo, template < typename T1, typename T2 >
6@"Vqm|HD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-rEeKt {
%iK%$ return fn(pk(t1, t2));
Nc
G ,0K }
e%PCe9 } ;
fC=fJZU7$ <T(s\N5B= =}~NRmmF 一目了然不是么?
I["F+kt^^ 最后实现bind
e(?:g@]-r 6?53q e GLo\q:5A template < typename Func, typename aPicker >
0L!er%GM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4fu'QZ(} {
WuBmdjZ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*<B)Z }
yr
FZ~r@- *D\0.K,o 2个以上参数的bind可以同理实现。
pG)9=X!9 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。
P#AAOSlLV "V: 十一. phoenix
v*&Uk'4E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Vh 2Bz hmc\|IF` for_each(v.begin(), v.end(),
1Z\(:ab13 (
5gO /-Zj do_
%l Q[dXp [
J$1j-\KS cout << _1 << " , "
N YCj; ,V ]
5){tBK| .while_( -- _1),
zx
ct( cout << var( " \n " )
q]F4Lq( )
EYA/CI );
q!ee g U'rr?,RML 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:
A|2 <A
! 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
$8jaapNm@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d/l,C4p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6,B-:{{e" ?lF mXZy` 0('OyH) template < typename Cond, typename Actor >
aL88E
class do_while
\s,Iz[0Vfz {
7@FDBjq Cond cd;
Kp8fh-4_ Actor act;
)V=0IZi public :
V{43HA10b template < typename T >
xC<R:"Mn struct result_1
|a%B|CX {
5i|s>pD4z1 typedef int result_type;
):/,w!1 } ;
~q*i;* PoJmW^:} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dAL0.>|`0 (RExV?: template < typename T >
Kl2}o|b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#>BX/O*D {
$+7 ci~gs do
*U
M!( {
>H$;Z$o*( act(t);
o1e4.-xI }
3 sl=>;- while (cd(t));
kmIoJH5 return 0 ;
{nTG~d }
]y.Rg{iv } ;
VF\{ra; l`DtiJ?$$0 Y=9qJ`q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F@<O;b#Ip 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。
it~Z|$ 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。
+a #lofhv 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。
Gv;;!sZ 下面就是产生这个functor的类:
Jff 79)f Bw6 L;Vu ;xhOj<: template < typename Actor >
y">fN0{< class do_while_actor
`n6/ A) {
Sobtz}A* Actor act;
2%5?Fn= public :
%Mh Q
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<3lUV7! l"kxr96 template < typename Cond >
c!mG1lwD. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CldDr<k3 } ;
Mxo6fn6-46 h!v/s=8c '5AvT:
^u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.?B{GnB> 最后,是那个do_
l^ARW
E \9'!"-i p'gb)nI
class do_while_invoker
?d4Boe0-a2 {
NIaF 5z public :
YwGHG{?e template < typename Actor >
lu]o34 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
#9i6+. Z {
ujx@@N return do_while_actor < Actor > (act);
%Z7%jma }
fSjs?zd` } do_;
l~rb]6E oKRFd_r + 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
alc] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DKTD Z* 最后来说说怎么处理break和continue
%MbyKz:X 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。
t-!m
vx9Z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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