一. 什么是Lambda
|olNA*4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{h#6z>p"u2 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,
0[/vQ+O ]2 =7 VCtd/ s~^*+kq rvic%bsk class filler
OX+hZ<y {
Y0@yD#,0~ public :
$A`xhh[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
P@gtdi(Q } ;
o(qEkR:4kd jYWw.g< -Q$b7*"z( 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:
p1D()- Wr5 Q5s)c xW>ySEf :.$"kXm^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
e_/x&a(i8 tMFsA`ng WfG(JJ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
XJSa]P^B1 -`7$Qu2 HzvlF0f G2]^F Y 二. 战前分析
ne4c%?>t 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。
p0M=t- 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
W"Q!|#;l. )TU<:V z(me@P!D~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bLbR IY"l /* --------------------------------------------- */
F;u_7OM vector < int *> vp( 10 );
vXdZmYrC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
IU#x[P! /* --------------------------------------------- */
KE.Dt sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Zu21L3 /* --------------------------------------------- */
:.uk$jx int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^ve14mbF#. /* --------------------------------------------- */
1fFj:p./l_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VFj(M
j`}G /* --------------------------------------------- */
,l HLH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
x<ax9{ [i7YVwG4 mS%4gx~~_n lY'N4x7n 看了之后,我们可以思考一些问题:
5~+XZA#2 1._1, _2是什么?
p|qyTeg 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
dMvp&M\\' 2._1 = 1是在做什么?
3o6RbW0[
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
pSfYu=#f Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
;..o7I @dgH50o[ CQ^3v09N;~ 三. 动工
^jD1vUL 2: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v`DI<Lt sx
9uV A:# k DBs DkkB{ template < typename T >
gfy19c 9 class assignment
g"hJ{{< {
vl:J40Kfn T value;
s8<gK.atl public :
,^$|R32 assignment( const T & v) : value(v) {}
,gx)w^WTm template < typename T2 >
3[IJhR[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#0"~G][# } ;
+(?>-3_z U \oy8FZ kV&9`c+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
aeP[+ I9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cpZc9;@IC h#qN+qt} OqUr9?+ UMMB0(0D class holder
`bG7"o` {
/ T
c= public :
|/`%3'4H template < typename T >
,EpH4*e assignment < T > operator = ( const T & t) const
A??@AP[7M {
}#`:Qb \U return assignment < T > (t);
@f1*eo5f }
cYNV\b4- } ;
lr@#^ 8g~EL{' q]% T:A= 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:
/rc%O*R 1(#;&:$`i static holder _1;
d8o53a] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?GT@puJS- @T-p2#& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`>lzlEhKV 而不用手动写一个函数对象。
,0N94pKy +T{'V^ #{J,kcxS 5|8^9Oe5 四. 问题分析
ZC0-wr\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
g"_C,XN 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
<skajQQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Vw{*P2v) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g);^NAA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hJ;$A*Y B 0ee?VC 五. 问题1:一致性
'gMfN 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?|
}8K4-[\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
TbvtqM 0 ]lO h&Cz[ struct holder
/+]s.V. {
s
+s" MI //
C.Uju`3 template < typename T >
pB:$lS T & operator ()( const T & r) const
b~m2tC=AW {
) c2_b return (T & )r;
1bnBji }
J^#:qk } ;
]< l6s Me5{_n 这样的话assignment也必须相应改动:
:[l\@>H1tX .Ajzr8P template < typename Left, typename Right >
R`8@@} class assignment
,:Z^$ {
O[^%{' Left l;
oqd;6[%G Right r;
_qwQ;!9 public :
;,h/
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Kv&g5&N, template < typename T2 >
YIRZ+H<Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(N-RIk73/O } ;
)!bUR\ |SZo'
6 同时,holder的operator=也需要改动:
tRb]7 z 1{x.xi"A/ template < typename T >
SLL3v,P(7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/1UOT\8U {
\Q?ip&R return assignment < holder, T > ( * this , t);
rqPo)AL }
d*8 $>GA @$^bMIj@W 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。
DTRJ/@t 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9m2, qr| S[3iA~)Z- return l(rhs) = r;
XN=67f$Hw 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
=ac_,]z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tC?=E#3V n:
ui template < typename Tp >
5|0,X<& class constant_t
u7%D6W~m0 {
?t&kb7 const Tp t;
`>Tu|3%\ public :
hg.#DxRi{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CvSIV7zYo template < typename T >
?Ea;J0V const Tp & operator ()( const T & r) const
j l.p'$Fbn {
f
3V Dv9( return t;
7"F*u : }
#AkV/1Y } ;
h0--B]f@ @}p2aV59 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H(c72]@Vg 下面就可以修改holder的operator=了
?liK\C2Z< \J. .*,' template < typename T >
j`'`)3f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zLs|tJOVp {
@+vXMJ $ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
>WJf=F`_H }
K5ZC:Ks x9/H/' 同时也要修改assignment的operator()
iX u]e;6 o./.Q9e7 template < typename T2 >
+y7;81ND T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6*4's5>?D 现在代码看起来就很一致了。
}jt?|dl1 yzw mT 六. 问题2:链式操作
]xC#rwHUC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H&1[nU{?> 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。
4
%PfrJ 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。
cMyiW$; 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Q$& sTM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
AqKz$ fx=Awba template < typename T >
P./V6i<: struct result_1
S=R7`a<.5 {
+;$oJJ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
](tx<3h } ;
+a&p$\ /kL$4CA 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5$DHn] q"O.Cbk template < typename T >
|b-9b& struct ref
`p;eIt {
0q>P~]Ow typedef T & reference;
D']ZlB'K } ;
xq-17HKs template < typename T >
z,qRcO& struct ref < T &>
~!s-o|N_\ {
$vHU$lZ/W typedef T & reference;
*n]7 } ;
\k;`}3uO s]m o$ _na 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
LmlXMia &PkLp4mQ template < typename T >
Y2xL>F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@L.82p{h {
A(?\>X
9g return l(t) = r(t);
;\EiM;Q] }
X37 L\e[c 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。
]\/tVn.' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
jV.g}F+1m ^~{$wVGa 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
a+hd(JX0~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+k
dT(7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(P&4d~)m +5 调用divide的对象返回一个add对象。
rl9.]~ 最后的布局是:
g{W;I_P^9 Add
x~.:64 / \
wi9DhVvc 0 Divide 5
&]
\X]p / \
u0P)7~% _1 3
.sQ=;w/ZA 似乎一切都解决了?不。
[M.f-x: 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。
k>t)g-,2 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。
*~m+Nc`D,N 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:
\Mg`(,kwe Bo<>e~6P template < typename Right >
R!l:O=[< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u:aW 8 Right & rt) const
TCT57P#b {
SQeRSz8bK4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YF+n
b.0. }
dw.F5?j`b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n@ w^V 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。
RI68%ZoL 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。
sXd8rj:o 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。
rr#K"SP 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。
;raN 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?
B||;' 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:
.VTy[|o Lm@vXgMD template < class Action >
"V&+7"Q class picker : public Action
`"qP {
5,)Qw public :
LH:i| I picker( const Action & act) : Action(act) {}
p7:{^ // all the operator overloaded
AfG/JWSo} } ;
qc#)! Oy 2+b1{ 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。
j5
g# M 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:
+ >cBVx6 )K'N(w template < typename Right >
aZEn6*0B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
zG e'*Qei {
[F5h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
""s]zNF} }
0rGSH*( ' B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
PMfkA!.Y 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。
-=.V
' rQ=,y>-* template < typename T > struct picker_maker
l4TpH|k {
'ejvH;V3i typedef picker < constant_t < T > > result;
3Vp#a: } ;
0flg=U9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
['%69dPh {
@iEA:?9uX typedef picker < T > result;
4A9{=~nwT } ;
Xn~I=Ml d $.Q$`/dF 下面总的结构就有了:
zni)<fmju 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。
rp5(pV7* 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。
BUwONF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
RxMH!^ 至此链式操作完美实现。
o[H{(f1% :SxW.?[%u v\`9;QV5 七. 问题3
p-+K4 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。
8EVgoJ. "_2Ng<2 template < typename T1, typename T2 >
:ujCr. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EC|'l {
Jv.UQ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0euuT@_$ }
5MzFUv0) w&xDOyW] 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$IjNx m^x6>9, template < typename T1, typename T2 >
D~o$GW% struct result_2
N41 R {
/O]t R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
D5~n/.B" } ;
/x{s5P3 p _d:eZ 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?
erO>1 ,4S 这个差事就留给了holder自己。
4e;QiTj J<Pw+6B~ BcD&sQ2F template < int Order >
#$3yz'"QF class holder;
o!Rd ^ template <>
'Wa,OFd\8 class holder < 1 >
tl'n->G>v {
C{2xHd/* public :
qYhs|tY) template < typename T >
OM{WI27 struct result_1
inlk++Og {
)Fb>8<% typedef T & result;
4[r/}/iGo } ;
~{}#)gGU template < typename T1, typename T2 >
Y<0 4RV struct result_2
U\rh[0 {
y,pZTlE typedef T1 & result;
N?X~ w < } ;
4Z|vnj)Z template < typename T >
T)\"Xj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$`Ix:gi {
sl*5Y#,|1 return (T & )r;
O0>A+o[1F }
hR5_+cuIp template < typename T1, typename T2 >
"*O4GPj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ItVugI(^ C {
$H$j-)\D return (T1 & )r1;
-|rLs$V1r }
hVUP4 A } ;
`-3o+ID\ -X+H2G template <>
<_(/X,kBK class holder < 2 >
kF>o.uSV {
$wYFEz public :
>hH0Q5aL template < typename T >
,ZS6jZ struct result_1
aTBR|US {
,C {*s$ typedef T & result;
,sGZ2=M}J } ;
-l}IZY template < typename T1, typename T2 >
[=%TnT+^9 struct result_2
_20#2i& {
i_][PTH typedef T2 & result;
w{k)XY40sW } ;
dJ?XPo"Cm= template < typename T >
Cye$H9 2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
={?vAb: {
7H>@iI"? return (T & )r;
n[YEOkiG }
;+1RUv template < typename T1, typename T2 >
XhsTT2B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~8aJ S,u {
X0*QV- RN return (T2 & )r2;
nL:SG{7 }
Zf7&._y. } ;
fIGFHZy, e|4&b@ *._|- L 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Dup;e&9g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.d/:30Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4d:{HLX, s_.]4bl.8 return l(i, j) = r(i, j);
a?YCn! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5<L_|d)0" |y20Hi': return ( int & )i;
,
*qCf@$I return ( int & )j;
wM[~2C=vx 最后执行i = j;
m*X[ Jtr 可见,参数被正确的选择了。
'B0{U4?
|w}xl'>q _tr<}PnZ U}SXJH&&E wW?,;B'74 八. 中期总结
XBQ\_2> 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:
#"fJa:IYG7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ob_I]~^I?| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
q2:K4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*)]"27^ fFjH "2WD Il.Ed-&62 /m _kn HyiFy7j .}')f;jH5< 九. 简化
!se0F.K 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。
W0jZOP5_.$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[#YE^[*qK 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:
;O 0+, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4lKVY< +-*/&|^等
vILy>QS) 2. 返回引用。
x_|F|9 =,各种复合赋值等
":3 VJ(eY 3. 返回固定类型。
r3rxC& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
drwgjLC+ 4. 原样返回。
3\;27&~gV operator,
U}Hwto`R 5. 返回解引用的类型。
x ]5@>5 operator*(单目)
Y,8KPg@W 6. 返回地址。
P\CDd=yWc operator&(单目)
)Z+{|^`kJ 7. 下表访问返回类型。
2}?wYI*:5| operator[]
l:]Nn%U(> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~8|t*@D operator<<和operator>>
:T3/yd62N &4dz}zz90 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。
#[MJ|^\i 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
iA_8(Yo >Q,zNs template < typename Left >
SvvUkQ#1w struct value_return
+D#Z n!P {
8&"(WuZ@ template < typename T >
;jK#[*y struct result_1
}_QKJw6/" {
f^e6<5gdf typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^5=UK7e5KY } ;
sM1RU EPW7+Ve template < typename T1, typename T2 >
*s}|Hy struct result_2
o
A*G {
g=}v>[k E typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J` {6l } ;
[=*E+Oc } ;
Bqws!RM'&@ y'ja< 1I> wxLXh6|6%_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6`\]derSon y%]8'q$ 下面我们来剥离functor中的operator()
a=GM[{og 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"%8A:^1 B6Ej{q^k, return l(t) op r(t)
~fz[x 9\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$N$ FtpB return op l(t)
1-I
Swd'u return op l(t1, t2)
j*T]HaM return l(t) op
FDFH,J`_ return l(t1, t2) op
RaSz>-3d return l(t)[r(t)]
e2$]g> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.V6-(d gM;}#>6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
XM
Vq-8B0 单目: return f(l(t), r(t));
;@ WV-bLe return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
NCA{H^CL
双目: return f(l(t));
O}Ui`eWU return f(l(t1, t2));
[_y@M
] 下面就是f的实现,以operator/为例
]6tkEyuq tqOi
x/ struct meta_divide
4aZCFdc {
c(-Mc6 template < typename T1, typename T2 >
MrE<vw@he static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ni[4OR$-O {
]8 U ~Iy return t1 / t2;
]0c Pml }
IKvBf'%- } ;
^c9ThV.v J."{<& 这个工作可以让宏来做:
fUag1d w5]"ga>Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;'RFo?u K template < typename T1, typename T2 > \
}F`beoMAkM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<l\N|+7R 以后可以直接用
[UPNd!sy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
X=qS"O 1 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
o6j"OZcv (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。。。)
ioIv=qGdiP G2mNm'0 =.m6FRsU 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
X<Za9 b5ie <s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
UPCQs", class unary_op : public Rettype
coQ[@vu {
){Z Left l;
DM7}&~ public :
1JTbCS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9+CFRYC zjbE 7^N template < typename T >
sz09+4h# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bLG ]Wa {
4sY[az return FuncType::execute(l(t));
9rj('F&1 }
}(i(Ar- Mps
*}9 template < typename T1, typename T2 >
i|2$8G3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\ 3NS>v[1 {
I"!'AI- return FuncType::execute(l(t1, t2));
":WYcaSi }
*d*oS7 } ;
5]"BRn1* 5 Rz/Ri\c= <A~GW
'HB 同样还可以申明一个binary_op
P!+v:'P5f okBE|g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gn5% F5W class binary_op : public Rettype
oW'POAr {
5}<[[}( Left l;
<*@~n- R$ Right r;
$^vP< public :
;e;\q;GP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>_Uj?F: }z'DWp=uN template < typename T >
Vq}r_#!Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4]6 Qr {
&G{2s J5{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
{;RF }
^tE_LL+ji| Z H-5Qy_ template < typename T1, typename T2 >
*caLN,G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5-p.MGso {
CX+9R3pa return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g3rRhS }
ltEF:{mLe# } ;
{'IFWD. 5 Yn1?#%% VN|G5* 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
Pf8u/?/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fNxw&ke8& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
yisLypM* 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。
_'c+fG
\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%8Yyj{^!( 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。。。
_W9&J&l0so 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rbh[j@s@ 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)
$r"A@69^RS 下面是修改过的unary_op
]18Ucf I q,v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"-U3=+ class unary_op
~PYFYjHC {
F"BL#g66 Left l;
.}p|`3$P G^KC&
public :
@^wpAQfd4 ('BLU.7IX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,I39&;Iq G7Ny"{Z template < typename T >
[aNhP;< struct result_1
~u2w`H?V {
n!?r } n8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6PJ'lA;*b } ;
('HxHOh2 :)LC gIQo template < typename T1, typename T2 >
66dTs,C struct result_2
;Id"n7W {
I7b i@t typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7sguGwg) _ } ;
L<E/,IdE qL>v&Rd< template < typename T1, typename T2 >
'fl(N2t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qvN"1=nJ {
paYz[Xq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Bt6xV<jD }
vrO%XvXW ]Da4.s*mW template < typename T >
+U=KXv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u7 u~ {
ecT]p return OpClass::execute(lt(t));
s[Gswd }
<)J55++ Re\o
v x9 } ;
}6@%((9E2 hG~ Uz +WdL 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
4L$};L 好啦,现在才真正完美了。
/xf.\Z7< 现在在picker里面就可以这么添加了:
U
TS{H wKLN:aRF2 template < typename Right >
.> ,Z kS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
XJ\_V[WA {
"Y(%oJS]D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]]3Q*bq4 }
q!@c_o 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
DzE E:&*= sOC|
B p Mh++H]" )=Y-f?o! _[0I^o 十. bind
c*jr5 Y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
T#/ 11M$uQ 先来分析一下一段例子
AD,@,|A 4NI'(#l _&=9 Ke int foo( int x, int y) { return x - y;}
? 9qAe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
JQr36U bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%27G 2^1 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。
H'']J9O 我们来写个简单的。
Mi;Tn;3er 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:g/{(#E@Z 对于函数对象类的版本:
{YfYIt=. Yr:>icz| template < typename Func >
6XZN># struct functor_trait
" _mmR
M {
w[|y0jtw typedef typename Func::result_type result_type;
r*>QT:sB } ;
iAg}pwU 对于无参数函数的版本:
NrW [Q3E$ =$[W,+X6f template < typename Ret >
cUYX1a)8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
?9CIWpGjU {
Mc.^s typedef Ret result_type;
zcZ^s v> } ;
z{AM2Z 对于单参数函数的版本:
"^!j5fZ % ghJ*iHR template < typename Ret, typename V1 >
td%Y4-+ - struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
x[Hhj' {
xvHOY: typedef Ret result_type;
,Qga|n8C } ;
mJ/^BT] 对于双参数函数的版本:
QK,=5~I J C?bXrG\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
m2wp m_vV# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*?s/Ho &' {
(1OW6xtfG typedef Ret result_type;
OrzM
hQaf } ;
r';Hxa ' 等等。。。
I<IC-k"Y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
McO@p=M hLCsQYNDU template < typename Func >
O#A8t<f|M struct func_return
0,+EV, {
g52 1Wdtnn template < typename T >
1fmSk$ y.9 struct result_1
T %$2k> {
@^BS# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$HP/cKu } ;
5^bh.uF 3KB|NS template < typename T1, typename T2 >
V,`!rJ struct result_2
~D$#>'C# {
ZE{aS4c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
dVij <! Lu } ;
!^n1 } ;
jo]m12ps U;^CU!a j0Id!o 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nYo&x' A&xab template < typename Func, typename aPicker >
tj`tLYOZ@- class binder_1
]:[)KZ~ {
9<+;hH8J_r Func fn;
vQ?MM&6 aPicker pk;
h2im
sjf public :
Vf@S8H 3Pw%[q=g template < typename T >
9;}L{yve struct result_1
GG@iKL V {
JI28O8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$1:}(nO, } ;
"FD<^
r _{)?B template < typename T1, typename T2 >
j=`y
@~ struct result_2
{ILp[&sL {
\HBVNBY typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!3O,DhH>MC } ;
/F\>Z] ){?mKB5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
u?LW+o "H
wVK template < typename T >
U^vUdM" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)*q7pO\cty {
&<\4q return fn(pk(t));
IBn'iE[> }
TyxU6<>4J4 template < typename T1, typename T2 >
9;;]q?* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m70`{-O {
yf0vR%,\ return fn(pk(t1, t2));
5i}CzA96 }
4i ~eTb } ;
#`fi2K&]j 0:7v/S!: ]j%*"V 一目了然不是么?
DctX9U( 最后实现bind
IG2 `9rR ?0 KiR? E7d~# template < typename Func, typename aPicker >
2ID*U d* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
y@2vY[)3s {
#U\&i` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Huc3|~9 }
_RA{SO j3sz*: 2个以上参数的bind可以同理实现。
>x|A7iWn{, 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
r_!{!i3B LLXg 十一. phoenix
I{*.htt{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
tkm~KLWV&7 |IyM"UH for_each(v.begin(), v.end(),
rw40<SS"Z (
v%69]a-T do_
9XJ9~I? [
.P|+oYT&g cout << _1 << " , "
7$Z)fkx. ]
T2/v} .while_( -- _1),
46Y7HTwE cout << var( " \n " )
XC+F! R )
{y+v-v/# );
)zk?yY6 z<3}TD 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:
:JTRRv 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
L~?,6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8S[<[CH 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/Gh
x2B l\A}lC0?J )n[`Z# template < typename Cond, typename Actor >
;Wfv+]n9 class do_while
l"~h1xk~ {
vJ# rW8y Cond cd;
5~ *'>y Actor act;
N>F2
c)rm public :
On2Vf*G@| template < typename T >
~8Dd<4?F] struct result_1
M;S-ESQ {
U&d-? PI typedef int result_type;
;ZE<6;#3IP } ;
^G7n# ]`CKQ>
o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
b6?Xo/lJ. eJVOVPg<, template < typename T >
Z7KB?1{G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b& _i/n( {
SzgY2+Qq do
VfE^g\Ia {
7Dx .; act(t);
|RvpEy76 }
)P(d66yq'u while (cd(t));
]VHdE_7) return 0 ;
e5"-4udCn }
7y)|^4X2 } ;
q)z1</B- x9{Sl[2& HPd+Bd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ekg N6S`} 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。
BHRrXC\ 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。
8YJqM,t5) 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。
}~Kyw7? 下面就是产生这个functor的类:
wzLiVe- CpP$HrQ B 3,ig9 template < typename Actor >
4o)\DB?! class do_while_actor
?G%, k
LJJ {
E%J7jA4 Actor act;
{ZBb.$}RC public :
yW6[Fpw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a s<q Lu#@~ template < typename Cond >
ytBxe] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
yrK--C8 } ;
tKqCy\-q Ig?.*j ] V;(*\"O 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Jj^<:t5{rN 最后,是那个do_
4{;8 ]/.a E6wST@r :BZx)HxQ class do_while_invoker
oRJP5Y5na {
(1r>50Ge public :
,[K)E template < typename Actor >
'\E*W!R.] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
NId~|&\ {
mGyIr kE return do_while_actor < Actor > (act);
oE|{|27X }
(j"~]T!)1 } do_;
y8(?:#ZC ,ex(pmZ; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^2?O+ =,F 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w\8rh\Mvh 最后来说说怎么处理break和continue
Y[8co<p 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。
efAahH 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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