一. 什么是Lambda
rY)m"'puP 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AOx8OiqE: 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,
>E
WK
cocM
PmT<S,}L ){w!<Lb 1U
='" class filler
1 K] {
etk|%%J public :
|V^f}5gd void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
?28)l
4 Ml } ;
ozA%u,\7k ^$<:~qq! 4+4&}8FH 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:
;}k_ E cd~H+ N8X)/W U[:Js@uH_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N<QLvZh [ *
!0DW` $B OpjDV8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8'u,}b) <XzRRCYQ P5'VLnE R{ B'6(Ao=3/ 二. 战前分析
+\J+?jOC4S 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
#:Ukv? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#c-Jo[%G l!IN #|{( YW"nPZNPy~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o^u}(wZ{ /* --------------------------------------------- */
:BblH0' vector < int *> vp( 10 );
ictOCF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s2K8|q= /* --------------------------------------------- */
~:-V<r,pe sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t_qX7P8+' /* --------------------------------------------- */
'JAe=K
H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!KHbsOT?9 /* --------------------------------------------- */
M*F`s&vM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
D~,iI7ac /* --------------------------------------------- */
@>[3[; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5gwEr170 YV6w}b: 'A/f>W n'@XgUI, 看了之后,我们可以思考一些问题:
Qq\hD@Z| 1._1, _2是什么?
^1XnnQa 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
l+?sR<e?! 2._1 = 1是在做什么?
Zy6>i2f4f 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
p0HcuB)Y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Q>\9/DjUp ak(P<OC-
--TY[b 三. 动工
5
Praj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jDW$}^
6 >
Cx;h= fJn4'Q*U -J++b2R\% template < typename T >
5I5#LQv0 class assignment
r
D|Bj(X8 {
cA`X(Am6]g T value;
QC+BEN$ public :
~93+Oxg assignment( const T & v) : value(v) {}
@FuX^Q.[ template < typename T2 >
\p!mX| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%X(|Z4dL } ;
Q_A?p$%;L o]0\Km "C]_pWk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:UDe\zcd" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
PL7_j wU5= ' "@&I*1& N#vV; class holder
[1.>9ngj {
E XQ3(:& public :
S d]`) template < typename T >
@ {8xL assignment < T > operator = ( const T & t) const
)}T0SGY {
YXTd^M~@D return assignment < T > (t);
x5!lnN,# }
.KE2sodq } ;
$lAhKpdlW hkR Jqta) yA-UXKT 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
)Jd{WC. =/qj vY static holder _1;
<@H=XEn Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-wn(J5NnR nV?e(}D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Tg#%5~IX 而不用手动写一个函数对象。
m*H6\on: !$.h[z^ T~-PT39E C-L[" O0[ 四. 问题分析
oA$]% 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。
gX*i"Y# 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。
K7gqF~5x~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Z<6Fq*I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5SmgE2 } 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e=EM07z `1)n2<B 五. 问题1:一致性
Rac4a@hZ 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?|
8i?h{G IMV 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zu|=1C#5h =;@?bTmqD struct holder
p+d?k"WN? {
9mfP9 //
A;#GU` template < typename T >
L#NW<T T & operator ()( const T & r) const
5_ioJ {
$Xr9<)?, return (T & )r;
i2+vUl|;Z }
k=qb YGK } ;
(.54`[2+L =f{YwtG 这样的话assignment也必须相应改动:
E;C=V2#>[ .f]2%utHB template < typename Left, typename Right >
tcU4$%H/ class assignment
+~]LvZtI_ {
d 1bx5U Left l;
]
cY Right r;
$mp'/] public :
9Wi+7_) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~g[<A?0=y template < typename T2 >
nPS:T|*G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t=$Hv } ;
>,. x'{ .kkrU 同时,holder的operator=也需要改动:
-v7O*xm" i VIpe template < typename T >
V[N4 {c assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l&1R`g cW {
H]/!J] return assignment < holder, T > ( * this , t);
)w3HC($g }
49m}~J=* Us*"g{PQ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
<X,0\U!lL 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I>L@P`d p&~= rp`E return l(rhs) = r;
:pZWFJ34{ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^sA"&Vdr^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F ak"u'~ M;Dk$B{;R template < typename Tp >
6$|!_94>*) class constant_t
[nnX,; {
~qxuD_ const Tp t;
aV'r
oxM public :
)Cm7v@B
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S=bdue template < typename T >
Htu}M8/4 const Tp & operator ()( const T & r) const
L)Iv]u {
)D1=jD( return t;
:UgCP ~Y }
wUbs9y< } ;
0=^A{V!m M(_1'2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
oI6l `K$ 下面就可以修改holder的operator=了
xJ(4RaP .% rB-vO:g template < typename T >
`>mT/Rmb@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
17nONhh {
a;2Lgv0/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hnbF}AD }
JNYFu0 M!e$h?vB 同时也要修改assignment的operator()
c5t],P $Jt+>.44 template < typename T2 >
>sL"HyY#H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H[a1n' "<: 现在代码看起来就很一致了。
xxN=,p 0Q1sJDa. 六. 问题2:链式操作
ma<+!*| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N d"4*l; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"$VqOSo 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。
#l!Sz247 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。
P;#}@ /E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
E9L)dMZSpj UaQR0,#0y template < typename T >
N<\U$\i struct result_1
z&6TdwhV {
n2JwZ? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\v'\
Ea~ } ;
W\tSXM-Hg $]G_^ji)K 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:
Q[+o\{ O P1Z+XRWOM template < typename T >
G@O~*k1v struct ref
?y\gjC6CNG {
BmRk|b typedef T & reference;
kAEm#oz=g } ;
Lwg@*:`d template < typename T >
86s.qPB0 struct ref < T &>
7>a-`"`O {
ib4 shaN` typedef T & reference;
bk**% ] } ;
m{/?6h 1 X0,?~i6Q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d{UyiZm\ |g3a1El template < typename T >
c({V[eGY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
BnLM ;5
> {
=+T$1 return l(t) = r(t);
OIuEC7XM^C }
!z
!R)6 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
4v"9I( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*20$u% z2 j0p'_|)( 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
/e^q>>z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
C0xjM0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u;fD4CA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
rpk
)i:k\ 最后的布局是:
`wJR^O!e Add
e B`7C"Z / \
q1Ja*=r Divide 5
M(l>^N8W8 / \
jpl"KN?X _1 3
,;aELhMZ 似乎一切都解决了?不。
n5Ad@B g 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。
K5O#BBX= 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。
'WEypz 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:
0-ISOA& e12.suv template < typename Right >
,\y)k}0lH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
xwZcO Right & rt) const
^:.=S`,^ {
f?_UT}n return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jl;%?bx }
os<B}D[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
R^`# xQ 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。
mHqw,28} 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。
'N?,UtG R 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。
~bSPtH
]6d 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~khb!] 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?
>4gGb) 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:
|IbCN ,&Iw5E[ template < class Action >
'eNcQJh class picker : public Action
9? xMsu-H {
<r_L- public :
+I$ k_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
1(z&0Y ; // all the operator overloaded
VTOZ#*f } ;
:wn9bCom?M s2-`}LL 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。
Ccmo(W+0 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:
`uz15])1< &,pL3Qos template < typename Right >
UADD 7d picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3snr-) {
o`hVI*D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H1`}3}" }
W'l
&rm@ Q/oe l'O*x Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
M_wqb'= 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。
K:PPZ| }P8@\2@=T template < typename T > struct picker_maker
?!R
Z~~d {
>7yOu!l typedef picker < constant_t < T > > result;
XG]ltSOy } ;
h,-8(
S template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)Mw<e {
f>LwsP typedef picker < T > result;
F!FXZht$P } ;
%E\&9, 8!a6)Zeux 下面总的结构就有了:
95Q{d'& 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。
Z83A1`!.| 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。
3l?D%E]P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
iGG; 至此链式操作完美实现。
a!Z.ZA ?]i.Zi\[f 739J] M 七. 问题3
Vo@[ 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。
~*WSH&ip wYxnKm~f template < typename T1, typename T2 >
'Xl[ y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"i+fO&LpZ {
[nQ<pTg~r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8*sZ/N. }
9mdp\A ghXh nxG 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:
}O+F#/6 EAVB:gE template < typename T1, typename T2 >
+bi%4DA struct result_2
qPJU}(9#B {
m2!y;)F0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|Qq_;x] } ;
`^t0379e jOuz-1x,& 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?
D8u_Z<6IjI 这个差事就留给了holder自己。
IuJj;L1 ZJL[#}* Jf<+VJ>t template < int Order >
2Z3c` /k class holder;
hhu!'(j template <>
XdKhT61 8G class holder < 1 >
a?]Ow J {
OidF{I*O public :
XWQp-H. template < typename T >
k _)H$* struct result_1
G.KZZ-=_4 {
:OC`X~}Rc typedef T & result;
7r=BGoA2E } ;
;U6z|O7L template < typename T1, typename T2 >
:Gyv%>. struct result_2
Do3;-yp>` {
!C&!Wj typedef T1 & result;
FsrGI
(x? } ;
c hE~UQ template < typename T >
]|cL+|':y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`@MY}/
o. {
U0}]3a0 return (T & )r;
cnh\K.*}_x }
C^]y
iR-U template < typename T1, typename T2 >
^cO^3= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?(Dk{-:T' {
ejYJOTT{^ return (T1 & )r1;
)M5:aSRz }
*c} MI
e'& } ;
tA?P$5?-* y:Ycn+X. template <>
Q/T\Rr_d class holder < 2 >
;74hOHDS {
Snx_NH#tA public :
!Kv.v7'N/k template < typename T >
n,eO6X 4 struct result_1
0w?\KHT {
^J0*]k%
typedef T & result;
T9enyYt% } ;
R3;GMe@D# template < typename T1, typename T2 >
=
E'\ struct result_2
Bor _Kib {
B6tp,Np5, typedef T2 & result;
mO$]f4} } ;
[G{{f template < typename T >
kb>:M. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VIo %(( {
=8`,,=P^ return (T & )r;
<6k5nE h }
h@$M.h@mcG template < typename T1, typename T2 >
:4|W;Lkd! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8/Z {
pQc5'*FKd return (T2 & )r2;
09y%FzV }
:Mr _/t2( } ;
&mj98 |]`\ak >W[8wR 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
0ts]
iQ7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Tvr2K84l 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_1[5~Pnh N(0G!sTI return l(i, j) = r(i, j);
"#x<>a)O\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2<Lnfc<^k 9(k5Irv"'h return ( int & )i;
)F;`07 return ( int & )j;
<^+~?KDZM 最后执行i = j;
zrYhx!@ 可见,参数被正确的选择了。
FCxLL")) LU5e!bP E/9h"zowS uNe5Mv|} 1wpT"5B 八. 中期总结
uxF88$=!t 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:
RYzDF+/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T-pes1Wu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?2l#=t?PP 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
qQC<oR
[80jG+6 k4iu`m@^H is K~= s"b()JP -.=q6N4 九. 简化
wb^Yg9 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。
?CKINN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7r,'a{Rcn 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:
;=piJ%k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
WvVHSa4{ +-*/&|^等
v2R41*z, 2. 返回引用。
$ )ps~ =,各种复合赋值等
"TB4w2?= 3. 返回固定类型。
"5*n(S{ks 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+#~=QT9 4. 原样返回。
4/;
X- operator,
hXr`S4aJ 5. 返回解引用的类型。
Rh#0EbE2 operator*(单目)
WJvD,VMz 6. 返回地址。
't".~H_V operator&(单目)
??tyz4$; 7. 下表访问返回类型。
.),%S} operator[]
uJVu:E.#1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T;D`=p# operator<<和operator>>
')_Gm{A#p oK1"8k|Z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
JF7n|o-`? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9An_zrJ%i t/z]KdK P template < typename Left >
K$_ Rno" struct value_return
jR<yV {
P~nI6/r1 template < typename T >
{6Tw+/`P struct result_1
r:.5O F} {
n\k6UD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Qd"{2> } ;
#W`>vd} m)4s4P57y template < typename T1, typename T2 >
X;ef&n`U0 struct result_2
pjr,X+6o {
Gs$<r~Tg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y~]E6'Bz } ;
"(j.:jayd } ;
aH<BqD[# AkdONKO8{ <-uE pF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l<
8RG@ Ys,}L. 下面我们来剥离functor中的operator()
Qj(q)!Ku 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.zr2!}lB Kd}cf0 return l(t) op r(t)
X}b%gblx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:Bc)1^I return op l(t)
q,-bw2 return op l(t1, t2)
=KJK'1m9 return l(t) op
VyK]:n<5Q return l(t1, t2) op
(!kOM% 3{ return l(t)[r(t)]
[G:wPp.y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|,CWk|G H
<1g 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:
]5IG00` 单目: return f(l(t), r(t));
prE~GO7Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g[fCvWm#d 双目: return f(l(t));
\(Z'@5vC return f(l(t1, t2));
A,-UW+: 下面就是f的实现,以operator/为例
s>d@=P>R [FLRrTcE struct meta_divide
p]=a:kd4J {
v>zeK template < typename T1, typename T2 >
\/,54c2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"3CQ0 {
:9H=D^J return t1 / t2;
TS+itU62 }
kzPHPERA] } ;
B4AV ubMbe `` (D01< 这个工作可以让宏来做:
mKY}+21!Q [)U|HnAJ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
jSVIO v: template < typename T1, typename T2 > \
TJ9JIxnS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fiA_6 以后可以直接用
u 0KVp6` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6W&huIQ[ 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
v <1d3G=G (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
V&82U w "O1\]"j SS OF\ 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
"PH}\Dl= In)8AK(Hw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~i 'Ib_%h class unary_op : public Rettype
]kUF>Wp {
n'a=@/ Left l;
W0%cJ8~ public :
Dz$GPA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Xy[O 6$-Ex template < typename T >
SQ7Ws u>T@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
( 0/g)gW {
E0QrByr_ return FuncType::execute(l(t));
Vg9nb }
${\iHg[vZ `l+{jrRb< template < typename T1, typename T2 >
u|prVzm\m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jA@js v {
>jxo,xz return FuncType::execute(l(t1, t2));
;]AJ_h(<` }
WK;X6` } ;
AA[(rw fWo}gH~ AwrW!)n} 同样还可以申明一个binary_op
6qfL-( G ?K9&ye_rgw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,h1
z8.wD| class binary_op : public Rettype
zzlV((8~ {
It$'6HV~Sb Left l;
)EQWc0iKG Right r;
Ni]V)wGE; public :
Y*0 AS|r! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wyF'B x'dU[f( template < typename T >
LLp/ SWe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rqJ'm?>cr {
h/`]=kCl return FuncType::execute(l(t), r(t));
#O3Y#2lI }
h RK& !EO*xxQ template < typename T1, typename T2 >
f.Wip)g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N|t!G^rP {
7wKN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i=Nq`BoQf }
)F_0('=t } ;
VRe7Q0 -!_f-Nny x"/DCcZ 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
bYsK|n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vTE3-v[i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
AT@m_d 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。
n=t50/jV3= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ltv!;^Q5 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。。。
b)+nNqY| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]O}TK^% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
['~E _z 下面是修改过的unary_op
}STTDq4 'mwgHo<u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
is?#wrV=K class unary_op
?w^MnK0U) {
l', +l{\Z Left l;
kwI[BF [)efh9P* public :
V\1pn7~V ]iI2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(!cG*FrN IKaa=r~ template < typename T >
\mK;BWg) struct result_1
4F[4H\>' {
"2l$}G typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+(Q$GO% } ;
hQWo ]WF(J <8J_[
S template < typename T1, typename T2 >
;?{[vLHDL struct result_2
0H9UM*O {
rXh*nC typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,J*C'#sW } ;
Py@/\V LE@<)}Au^ template < typename T1, typename T2 >
;?h+8Z/{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1]&FB{l {
Ji#eA[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OrC}WMhd }
?)-#\z=6G Uf}u`"$F template < typename T >
_O,k0O
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j^1Yz}6nR {
SH1S_EQ< return OpClass::execute(lt(t));
5^5hhm4 }
Svicw`uX0 >0X_UDAWz } ;
1
ORA6 >%\&tS' 5+DId7d'n 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
S+ 3lX7 好啦,现在才真正完美了。
mu*RXLai 现在在picker里面就可以这么添加了:
#c%FpR4 ieap template < typename Right >
-HU4Ow picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4{lrtNd~K {
<B&vfKO^h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\\ZCi`O }
agGgj>DDd 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
#E$*PAB ?E}9TQ &cp
`? k 9;7|MPbR fW
w+'xF! 十. bind
h!mx/Hx 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。
yZV Y3<] 先来分析一下一段例子
e>2KW5. Qv
WvS9] JfsvK2I int foo( int x, int y) { return x - y;}
X> T_Xc bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'
~1/*F%8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tbXl5x0 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。
k`((6 我们来写个简单的。
-A,UqEt 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
C
%i{{Y&l 对于函数对象类的版本:
m-2!r*(zt
^o87qr0g] template < typename Func >
}nRTw2-z struct functor_trait
Ih HKRb[ {
b]4\$ rW7 typedef typename Func::result_type result_type;
`t"7[Zk } ;
IP 对于无参数函数的版本:
L0)w~F
?m MCAWn
H template < typename Ret >
`\r<3? struct functor_trait < Ret ( * )() >
jf.WmiDC {
y(wb?86#W5 typedef Ret result_type;
2f0mr?l)N } ;
T#\=v(_NR 对于单参数函数的版本:
5\Rg%Ezl T/PmT:Qg` template < typename Ret, typename V1 >
}9V0Cu1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Px3I+VP {
yAFt|< typedef Ret result_type;
3Rhoul[S } ;
j 8)*'T 对于双参数函数的版本:
`MHixQ;j G{!(2D 4! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R7 rO7M! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
IF cre {
&Oc
`|r* typedef Ret result_type;
Y!`pF } ;
-,Js2+QZ# 等等。。。
1En:QQ4/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$Xh5N3 <KJ|U0/jGd template < typename Func >
!>N+a3
struct func_return
#iQF)x| D {
::_bEmk template < typename T >
v
8EI struct result_1
QnJLTBv {
@ULd~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
->*~e~T } ;
)gD2wk( ,rjl|F*
T template < typename T1, typename T2 >
+s6v!({Z struct result_2
E5#ff5 {
b%KcS&-6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+^jm_+ } ;
A9KPU: } ;
^oYRBEIJH E`.:V<KW/ `t\\O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Fn0|v66 &JYkh > template < typename Func, typename aPicker >
%Eugy class binder_1
i8KoJY" {
g<ov` bF Func fn;
DZ1.Bm0 aPicker pk;
H )>3c1 public :
;<GK{8 "%bU74> template < typename T >
@LFB}B struct result_1
bPif"dhHe {
.'. bokl/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]rSg,Q>E } ;
H!6+x*P0 sIbPMu`&U template < typename T1, typename T2 >
&EYoviFp struct result_2
`DE_<l {
)#GF:.B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L0I|V[ } ;
)*R';/zaI %"=GQ 3u[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;y{(#X# a#G3 dY> template < typename T >
f`*VNB` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K<r5jb {
Y@<jvH1 return fn(pk(t));
`>b,'u6F }
Vugb;5Vl template < typename T1, typename T2 >
lWd@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rC]k'p2x {
9ZG:2ncdJ return fn(pk(t1, t2));
)Z|G6H`c3 }
+S+=lu _ } ;
S{v]B_N[M z;?j+ZsdH T$AVMVq 一目了然不是么?
@H3x51PT(m 最后实现bind
*0eV9!y k4!_(X%8 >qOj^WO~ template < typename Func, typename aPicker >
s[dIWYs# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
NZ0 ?0* {
`S5::U6E return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Qca3{|r` }
#U7pT!Fx .p*?g; 2个以上参数的bind可以同理实现。
r b\t0tg 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。
*9w-eK1{ aG]^8`~>' 十一. phoenix
$uJc/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3:8p="$F L,
#|W for_each(v.begin(), v.end(),
B"\9sl X (
]NI
CQ9 do_
W}2!~ep! [
T9!NuKfur cout << _1 << " , "
A%7f;&x! ]
&zJ\D`\,O .while_( -- _1),
WHOX<YJs cout << var( " \n " )
=$L+J O )
HRjbGc|[ );
fH?A.JP=a bd-iog( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
XGbpH< 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
-Ah&|!/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
INp:; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^,t@HN;gA m"n" 1;o= YTmHht{j# template < typename Cond, typename Actor >
pwS"BTZ class do_while
guGX
G+ {
rFkZ'rp74b Cond cd;
b SgbvnJ Actor act;
surNJ,) public :
bJ1Nf|3~E template < typename T >
S
w%6- struct result_1
B:0oT {
\>}#[?y typedef int result_type;
j (Q#NFT7 } ;
<?}pCX/O ,Wu$@jD/] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/\uopa }Y BuS3{ template < typename T >
5/i/.
0?n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dT% eq7= {
_u u&? <h do
Im!b-1 {
b]Kb ~y| act(t);
"\`Fu }
eyp_.1C~ while (cd(t));
"aI)LlyCY return 0 ;
FE{c{G< }
Tp{jR< } ;
DR3om;Uk ZI qXkD n'{jc6&| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DNqV]N_W 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。
$BgaLJs/O 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4&%H;Q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2|i1} 下面就是产生这个functor的类:
W2h4ej\s pY3/AO= \v\ONp" template < typename Actor >
rr\9HA class do_while_actor
5pDE!6gQ {
YQFz6#Ew Actor act;
"=C~IW public :
AB,(%JT/2{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2)\MxvfOh E3[9!L8gb template < typename Cond >
NS`hXf picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)4s7,R } ;
:@P6ibcX ~vA8I#. S^|`*%pq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
RrCG(Bh 最后,是那个do_
7t#Q8u? 9W\"A$;+& ~,KrL(jC class do_while_invoker
R[m{"2|,Lc {
$uFvZ?w& public :
7G;1n0m-T template < typename Actor >
i<>%y*+@ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a3w6&e` {
):Z#!O< return do_while_actor < Actor > (act);
i M
MKA0JM }
+cYDz#3% } do_;
CMbID1M3 &s}sA+w 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Pw]r&)I`y[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P*K"0[\n 最后来说说怎么处理break和continue
LWhy5H;Es 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。
2vG
X\W%3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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