一. 什么是Lambda
tdsfCvF=a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8,@0~2fz# 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,
4iDqd 3ytlD ' :i3
W U% !aB~G}' class filler
O70#lvsM; {
;I9g;} public :
5<XWbGW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}U'VVPh_ } ;
OF} ."a }
fa RkZyqt
@+ 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:
cJE4uL< ~ <36vsk I@oSRB WF_v>g:g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gNJdP!(t !bIE%cq EQtY b"_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5?Ukf$)x a9u2Wlz
RnSll- bkuJN% 二. 战前分析
^[&,MQU{7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Wl7S<>hg4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Q?V+
0J */HW]x|?V~ |~o0-: 'C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Wn{MY=5Y /* --------------------------------------------- */
v|MT^. vector < int *> vp( 10 );
Cg(&WJw(ep transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sd%m{P2 /* --------------------------------------------- */
Bg[_MDWc-P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]!]B7|JFJ /* --------------------------------------------- */
9;Q|"
T int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
VAo`R9^D# /* --------------------------------------------- */
2bOl`{x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
aoQ$"PF9 /* --------------------------------------------- */
ejia4(Cd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y2IMHNtH GExr] 2r kl1/( ;|`<B7xf 看了之后,我们可以思考一些问题:
}eF
r,bJ 1._1, _2是什么?
u#y#(1
= 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。
,D'm#Fti 2._1 = 1是在做什么?
.D;6
r4S 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。
8aJJ??o{ 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。
$h}5cl CZE!@1"<{ on;>iKta9 三. 动工
FJ{/EloF 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&2Ef:RZF wPX^P O^PN{u 7GTDe'T template < typename T >
CpB,L class assignment
YG /@=Z. {
n.i8?: T value;
.SLpgYFL{ public :
(xE |T f assignment( const T & v) : value(v) {}
/M JI^\CA template < typename T2 >
/~Bs5f.]? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MsZx 0] } ;
$o0.oY#
IT7],pM FUf.3@} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9)8Cf%<( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&6vWz6 !P +$Y*1{hyOo h$}PQ 1]9w9!j class holder
eY-h<K)y {
R={#V8D~ public :
6$0<&')Yb template < typename T >
OwEu S#- assignment < T > operator = ( const T & t) const
tJ7F.}\;C {
#.!#"8{0_ return assignment < T > (t);
UCXRF }
xHqF_10S# } ;
SME9hS$4 AusjN-IL N:CQ$7T{ j 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*dxm|F98 %%/8B static holder _1;
1Q!kk5jE Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rB{w4 &4+|{Zx0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0b/@QgJ 而不用手动写一个函数对象。
{bADMj1 _n/73Oh C\ joDAD g?xD*3< 四. 问题分析
4U_+NC>b 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
73]8NVm 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
F,A+O+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
g$jT P#%b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)[J@s= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)iM(
\=1ff }6BXa 五. 问题1:一致性
mj&OZ+ 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?|
tGgDS) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
SO.u0! j
RcE241 struct holder
kG{};Vm {
Y 9|!=T% //
4'=Q:o*w` template < typename T >
gS'7:UH, T & operator ()( const T & r) const
>~Xe` }' {
Yku6\/^ return (T & )r;
6PYm?i=p? }
z HvE_- } ;
[^?i<z{0C _"Z?O)d* 这样的话assignment也必须相应改动:
NuSdN>8ll G<=I\T'g; template < typename Left, typename Right >
Y<u%J#'[ class assignment
/Jc{aw {
8nu!5 3 Left l;
Pc =ei Right r;
FwlDP public :
8'L:D assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|!9xL*A template < typename T2 >
bS2g4]$'po T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+uSp3gE" } ;
CQNMCYjg(R <tBT?#C9+ 同时,holder的operator=也需要改动:
9 " t;6 z@,(^~C_ template < typename T >
Z$g'h1,zW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vanV |O {
[5p 3:D return assignment < holder, T > ( * this , t);
u<uc"KY= }
!L8q]]'XM Sir1>YEm 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。
k2$pcR,WM 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
E0Q6Ryn auc:|?H~1n return l(rhs) = r;
['Lo8 [ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
#^r-D[/m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[8UZ5_1W L 2oEuqHL template < typename Tp >
gm2|`^Xq$ class constant_t
_S7?c^:~ {
@2L^?*n= const Tp t;
]W$G!(3A public :
D4@?>ek6U constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rh1PpsSc template < typename T >
Qw5(5W[L const Tp & operator ()( const T & r) const
O|+ZEBP {
:e=7=|@7 return t;
=oIt.`rf }
?g{[U0) } ;
\XmplG: k kAg17 ^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
y>x"/jzF# 下面就可以修改holder的operator=了
bR)P-9rs Iy49o! template < typename T >
%6 Av1cv assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
s|H7;.3gp {
Pe,k y>ow return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TK18U*z7J }
'g,_ lF x%r$/= 同时也要修改assignment的operator()
(kB ;$6L_C4B template < typename T2 >
.pWRV<25 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
b#p0s?* 现在代码看起来就很一致了。
uP%VL}%0 ed/B.SY 六. 问题2:链式操作
NZv 8# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|v%$Q/zp& 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。
BHAFO E 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。
|(*btdqy3 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。
I+;e#v,%U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(E@;~7L Cip|eM &l template < typename T >
{ 22ey`@`h struct result_1
y\;oZ]J {
^i#0aq2} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#*qV kPX } ;
6Aqv*<1=62 -XL?n/M 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:
=23B9WT &odQ&%X template < typename T >
Zf}2c8Vc4 struct ref
W|@SXO)DY {
72xf|s= typedef T & reference;
g]HWaFjc5 } ;
T88$sD.2
' template < typename T >
4qsct@K, struct ref < T &>
r9u'+$vmF {
5JVBDA^#om typedef T & reference;
w9GY/] } ;
75^*4[ sj&(O@~R 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~FYC'd okRt^qe template < typename T >
OfBWf6b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vb0Ca+}} {
3{co.+ return l(t) = r(t);
/];N 1 }
j -o 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。
=v\}y+
Yh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~m=Z>4M rjcH[U( 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
7mi*#X} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Et*LbU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Ja*,ht(5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>BO!jv!a 最后的布局是:
cp8w
_TPU Add
tQ;Fgv8Y! / \
M_E$w$l2< Divide 5
adoK-bS t / \
YGChVROG~ _1 3
!vl1#@ 似乎一切都解决了?不。
bupW*fD: 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。
xP1D 9 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。
aMydeTCHi 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:
ZT&[:>upR Uhh[le2 % template < typename Right >
;_<
Yzl assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
502(CO> Right & rt) const
mXJG &EA {
gf9,/m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4xs>X7 }
}W " i{s/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u];\v%b 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。
kH0kf-4\ 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。
nSo.,72 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。
`ZC -lAY 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。
JK^%V\m 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?
DPnrzV) 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:
0[ n;ZL~ *yI( (G/ template < class Action >
_%rkN0-(a class picker : public Action
r
H9}VA:h {
T^|6{ S\ public :
js)E:+{A, picker( const Action & act) : Action(act) {}
'2|mg<Ft // all the operator overloaded
uh)f/)6 } ;
96F+I!qC ^JIs:\g<< 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。
QB*AQ5- 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:
w"Zws[pm] z9AX8k(B6 template < typename Right >
E0r#xmk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:]\-GJV5 {
ezJ^
r,D| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M#],#o*G }
9J49s1 u`+kH8# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/6N!$*8 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。
)J\
JAUj $Ovq}Rexc template < typename T > struct picker_maker
:Z;kMrU {
"NSY=)fV typedef picker < constant_t < T > > result;
0R+<^6^l) } ;
I%{D5.du template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g ?%]()E {
EJ:2]!O typedef picker < T > result;
czo*_q% } ;
g( eA? w~9Y=|YI7 下面总的结构就有了:
[9CBTSr functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
4%jSqT@ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
v>Kv!OY:c picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ir)~T0 至此链式操作完美实现。
Vc|QW Mm"0Ip2" [ dVRVm0N 七. 问题3
m<4tH5};d 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
W6*5e{ kf",/?s2Z template < typename T1, typename T2 >
H8qAj ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3AuLRI {
L{6Vi&I84[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R/c-sV }
Wzh#dO?7 NydoX9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
NzID[8` <^A1.o<GN template < typename T1, typename T2 >
9@p+g`o struct result_2
g7LS {
7tT L,Nxe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wAF#N1-k } ;
r$d'[ZcX l)
)Cvre+ 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?
?B4X&xf.D 这个差事就留给了holder自己。
9;pD0h| \%;5$ovV _vE[TFy template < int Order >
~{yQsEU class holder;
"g;}B"rG template <>
K&vqk/JW1 class holder < 1 >
V@ph.)z {
=G/`r!r*0I public :
Y5Z<uD template < typename T >
z6Yx
)qBE< struct result_1
];}7
%3 {
#J
c)v0_ typedef T & result;
pB]+c%\ } ;
Je~Ybh template < typename T1, typename T2 >
ivl_= struct result_2
UazUr=|e {
<Dp[F|r typedef T1 & result;
Nf{tC9l } ;
bcprhb template < typename T >
G`R2=bb8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AqP7UL {
XbAoW\D( return (T & )r;
_"";SqVB }
IY9##&c3> template < typename T1, typename T2 >
4ze4{a^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L {i|OK^e {
Rlf#)4 return (T1 & )r1;
*[['X%f }
}#f~"-O } ;
baM@HpMhM /3v`2=b template <>
L[:b\O/p, class holder < 2 >
3/((7O[ {
< G:G/ public :
ob.=QQQs
template < typename T >
@460r struct result_1
Gl>_C@n0h {
!tofO|E5 typedef T & result;
.Cf`D tK } ;
nqyB,vv0 template < typename T1, typename T2 >
.EoLJHL
} struct result_2
8klu* {
)y}W=Q>T typedef T2 & result;
4~/3MG } ;
T]Eg9Y:+v template < typename T >
Tj*Vk $}0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|;_uN q9 {
okZDxg`6 return (T & )r;
VM[Vhk[ }
%CiZ>`5n# template < typename T1, typename T2 >
UDz#?ZWnd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C_DXg-a2lu {
4#y return (T2 & )r2;
:vJ0Ypz-u }
(>Tq } ;
g!`$bF=e T"$yh2tSY m2"~.iM8 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
n XOJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^h@1t FF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:|?nz$ WwM/M!98J return l(i, j) = r(i, j);
Ui`Z>,0sFi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(AnM_s IvyBK]{| return ( int & )i;
`by\@xQ) return ( int & )j;
5b2_{6t 最后执行i = j;
tk
<R|i
可见,参数被正确的选择了。
eO:wx.PW u;qBW
uO k/ 9S
qEoa%O L(2KC>GvA 八. 中期总结
do1aH$Iw 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
A<VNttgG 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&u'$q
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"NamP\hj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
hkq[xgX ZsPT!l, t:G67^<3 !5P\5WF~Y _JjR=
m O:Fnxp5@ 九. 简化
?x(]U+ 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。
F#w=z/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
CcZ\QOet&C 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:
lklMdsIdj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M8BN'%S +-*/&|^等
Ok=RhoZZ 2. 返回引用。
?m?DAd~ZY =,各种复合赋值等
02_%a1g 3. 返回固定类型。
#FBq8iJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<Yk#MeiEp 4. 原样返回。
L+&eY?A operator,
OXs-gC{b 5. 返回解引用的类型。
c.u$NnDU6 operator*(单目)
f@%H"8w! 6. 返回地址。
L/,W operator&(单目)
C]tHk)<|42 7. 下表访问返回类型。
p<2A4="& operator[]
t@TBx=16 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'@ym-\, operator<<和operator>>
$Xf gY1S 9w Pc03a 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。
B%c):`w8] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
",c(cYVW cboue
LEt template < typename Left >
H\\0V.}! struct value_return
$vC!Us{z {
8T:|~%Sw template < typename T >
n\#RI9#\ struct result_1
\/J7U|@Lt {
El~x$X* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
G.3qg% } ;
F(- Q]xj, I&oHVFY+ template < typename T1, typename T2 >
9nFPGIz+ struct result_2
a3wTcp "r {
^gwVh~j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U}55;4^LX } ;
O3JN?25s } ;
SEn-8ZF Rl7V~dUY +)#d+@- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
I-E}D"F;p[ dsKEWZ
= 下面我们来剥离functor中的operator()
/hPgOaB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.D^=vuxt~ li4rK<O return l(t) op r(t)
Ng?n}$g* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
EROf%oaz= return op l(t)
GoI3hp( return op l(t1, t2)
]bG8DEwD return l(t) op
`zNvZm -E return l(t1, t2) op
p!MOp-;- return l(t)[r(t)]
}xx[=t=nUf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IS`1}i$1% :*aBiX" 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:
:xitV]1.
单目: return f(l(t), r(t));
$6~D 2K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b]v.jgD 双目: return f(l(t));
/lKgaq. return f(l(t1, t2));
E?o1&(2p 下面就是f的实现,以operator/为例
28u)q2s^W| A7*<,]qT struct meta_divide
v,N*vqWS {
.z
u0GsU= template < typename T1, typename T2 >
VjbRjn5LI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
X'4g\)* {
/ c1=`OJ return t1 / t2;
Fi+v:L| }
bq/*99`` } ;
=@U~sl[ U[/k=}76 这个工作可以让宏来做:
Hmt}@ uV r6tb1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
.0l0*~[ template < typename T1, typename T2 > \
^u zJu( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4^T@n$2N 以后可以直接用
B w1ir DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Om%{fq& 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
LXr
yv;H (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
b
!FX]d1~k \IL/?J
5d a"^0;a 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
*/iD68r|- 1$Rua template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@!0@f'}e class unary_op : public Rettype
fcd\{1#u {
zQJ9V\0 Left l;
fD3}s#M*G public :
Zgt:ZO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9(>]6|XS '!*,JG5_ template < typename T >
.lVC>UT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jM8e2z3 {
lwEJ)Bv return FuncType::execute(l(t));
99%oY }
0xbx2jlkY 8<UD#i@:C template < typename T1, typename T2 >
6-U+<[,x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\F;V69' {
,bh OIuep3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
fZK&h. }
ezRhSN? } ;
vT)(#0>z R=g~od[N_ \ct) / 同样还可以申明一个binary_op
@= f2\hU ~^((tT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LAG*H class binary_op : public Rettype
L&O!"[++ {
Az.(tJ X" Left l;
5z8CUDt
0 Right r;
0 1U/{D6D public :
^&oa\7<' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5gnNgt~ ]J;pUH+u template < typename T >
2GNtO!B. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0d!1;jy,T {
iiS^xqSNCt return FuncType::execute(l(t), r(t));
<[O8{9j }
QXZjsa_| s`W\`w} template < typename T1, typename T2 >
CL{R.OA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\I J\ {
u_[^gS7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
/QDlm>FM4 }
5$o]D } ;
s@^(1g[w` f/t1@d! [)V&$~xW 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
qdoJIP{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d;`bX+K DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
InDISl] 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。
=Nn&$h l 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t(69gF\" 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<Cc}MDM604 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.v<c_~y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
asT:/z0 下面是修改过的unary_op
_"
0VM> 7'pCFeA>=T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
} LLnJl~Z class unary_op
b0
))->&2 {
e;KZTH; Left l;
Mf)0Y~_:R# 5MsE oLg public :
K7 >Z)21 E6(OEC%, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}t!,{ZryE1 a nK7j2 template < typename T >
44T>Yp09 struct result_1
F3*]3,&L {
Q+(}nz4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
EsR_J/:Qe } ;
U 2k^X=yl ~A<1xszC template < typename T1, typename T2 >
b|F_]i T struct result_2
P?%kV {
u4QPO:,a4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0Lcd@3XL } ;
vJ96qX |0 #J=am template < typename T1, typename T2 >
[iE% P^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k$`~,LJ p {
'51DdTU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hhjT{>je }
Dohq@+] O MONfA;64/ template < typename T >
4%wP}Zj# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
My'u('Q% {
?c712a ? return OpClass::execute(lt(t));
PM3kI\:)m }
jbx@ty \sB
a } ;
*:r@-=M3= ,4$ZB(\
9?c0cwP? 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
tRU+6D
<w 好啦,现在才真正完美了。
_[|~(lDJl 现在在picker里面就可以这么添加了:
Y<%)Im6v/ ;ru=z@ template < typename Right >
f\+MnZ4[Qj picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>r+Dl\R {
Q]WjW'Ry\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^CZ!rOSv }
BS<5b*wG 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
] h3~>8< ,$irJz F rlSar$ JR/:XYS+ b4`t, D 十. bind
p/jC}[$v 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
!yAlb#yu 先来分析一下一段例子
0ut/ ')[ ;Awt: jF 5B3S]@% int foo( int x, int y) { return x - y;}
3 @XkO bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
! 6yoD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6gz
!K"S 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^_FB .y% 我们来写个简单的。
cVjs-Xf7D% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
FncK#hZ. 对于函数对象类的版本:
ETk4I" ?+-uF} template < typename Func >
nNNs3h(Ss struct functor_trait
<SeK3@Gi {
=0,:w(Sb! typedef typename Func::result_type result_type;
3!_X FV } ;
aewVq@ngq! 对于无参数函数的版本:
0k"n;:KM8 ?@"F\Bv<h template < typename Ret >
yPG,+uQ$. struct functor_trait < Ret ( * )() >
wZ7Opm<nt {
o'Q"
typedef Ret result_type;
Q)eYJP=W } ;
'p3JYRT$ 对于单参数函数的版本:
R5M/Ho 4 $X1T!i[.X template < typename Ret, typename V1 >
8Jnb/A} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5 [{l9 {
'?]B ui typedef Ret result_type;
*x[ZN\$`Y } ;
z~b5K\/1B 对于双参数函数的版本:
+]I7]
wlc Cz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Fc{M
N" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
wc?`QX}I {
]PWK^-4P typedef Ret result_type;
)kLTyx2& } ;
W Z'UVUi8 等等。。。
;a@%FWc 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d/I,` aLZza"W template < typename Func >
uE {r09^q\ struct func_return
~qFuS933 {
$ ?ayE template < typename T >
OW}ny struct result_1
>bQ'*! {
a,<l_#' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ql`N)! } ;
Ph@hk0dgr/ ~>8yJLZ.7 template < typename T1, typename T2 >
ZDHm@,d struct result_2
NP
}b {
$tKz|H) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bT(}=j } ;
cJ[gCS } ;
dk<) \C"
W=zHD9 }<m'Nkz<X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)1#J4 -U&k%X template < typename Func, typename aPicker >
p6)Jzh_/ class binder_1
]70V {
)4h4ql W Func fn;
hnOo T? V aPicker pk;
IRWVoCc9/\ public :
p7H0|> Sv&_LZ-"P template < typename T >
PfF5@W;E; struct result_1
Y.>F fL {
W(~7e?fO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C/34K( } ;
-zn$h$N4 *@;Pns]L- template < typename T1, typename T2 >
lVb{bO9-O struct result_2
[S Jx\Os {
X*'i1)_h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P*=M?:Jb, } ;
fXo$1! Yr>0Qg], binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-/2B fIq jib pZ) template < typename T >
4sW'pH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\(--$9 {
/pV N1Yt return fn(pk(t));
z$Le,+ }
vK`HgRQ(C template < typename T1, typename T2 >
'$rCV,3q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?J-\}X {
EwmNgmYq return fn(pk(t1, t2));
I9m9`4BK }
}9glr]= } ;
o1"N{Eu d]:G#<. v7Ps-a) 一目了然不是么?
H23 O]r 最后实现bind
sPVE_n ,SNt*t1" q`?M+c*F template < typename Func, typename aPicker >
#eX<=H] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e-OKv#] {
1z0|uc
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b- bvkPN }
j
dz IU X8ZO
} X 2个以上参数的bind可以同理实现。
3rd8mh&l 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。
&n#yxv4 BO7XN; 十一. phoenix
JVxja<43 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q"oNFHYPDs <EcxNj1 for_each(v.begin(), v.end(),
D_1O4/ (
Ji:<eRx) do_
.<Jv= [
y?P`vHf cout << _1 << " , "
>#'?}@FWQN ]
^b}Wl0Fn .while_( -- _1),
C/H;|3.X cout << var( " \n " )
bwcr/J(Nb )
F n iht< );
?>iUz.];t /h{Rf,H 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:
wOCAGEg 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
gFrNk
Uqp operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z+{+Q9j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
rV4K@)~ sH_,P 3~V. template < typename Cond, typename Actor >
Lis>Qr class do_while
13w(Tf {
4T;<`{] Cond cd;
$d!Vx m Actor act;
H5 &._ public :
co1aG,>"q template < typename T >
rZcSG(d`53 struct result_1
tbiM>qxB {
iK+Vla`} typedef int result_type;
Jp%5qBS^ } ;
8UXRM :Z" M_-L#FHX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
i pl,{ 6y1\ar(A template < typename T >
uv<_.Jq] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zx,9x*g {
So8
Dwz? do
T:zM]%Xh {
:=TIq act(t);
}ijQ*ECdl }
IGT9}24 while (cd(t));
S D{ )Sq return 0 ;
DW78SoyedZ }
$evuL3GY# } ;
Kd58'$ EU>`$M&w- ^]'_Qbi]} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
esQ$.L 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。
"tl$JbRTY 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
t*-cX 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
x#N_h0[i 下面就是产生这个functor的类:
M8<Vd1-5 J=gFiBw s,8zj<dUv template < typename Actor >
;^0rY )& class do_while_actor
4#7*B yvf {
QIlZZ Actor act;
OG$v"Yf~ public :
@ \XeRx; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j*Pq<[~ MpGG}J[y template < typename Cond >
j7Ts&;`[* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rUmP_ } ;
D>@NYqMF 5oSp/M :$,MAQ'9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o|xZ?#^h 最后,是那个do_
dFDf/tH i}P{{kMJ ;RX u}pd class do_while_invoker
Cl9 nmyf
{
..+#~3es#y public :
' h<( template < typename Actor >
fByf~iv, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
EY<"B2_% {
m8b,_1 return do_while_actor < Actor > (act);
.(.< }
y%;o } do_;
{GLGDEb \`xlD&F@U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"t(_r@qU/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|rwY
最后来说说怎么处理break和continue
3Cc#{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。
P/|1,Sk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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