一. 什么是Lambda
Ln=>@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
UXwB$@8 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
FE+7X=y J0Hm)* VX;zZ`BJ )
\-96 xd class filler
cophAP {
g=xv+e public :
au~] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-VWCD,c } ;
6Lg!Lodu @A2/@]H Bm )WVItqQKV 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
eu}Fd@GO B;GxfYj L19MP fW.GNX8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,@Fgr(?'`> 9fP) Fwih =R&)hlm 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}dX/Y/ ~v2V`lxh r(:
8!=~K 2cCWQ"_, 二. 战前分析
/v"6BU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Kc%n(,+%" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ovd^,?ib 5pRY&6So h
L]8e>a? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z;dcAdz9 /* --------------------------------------------- */
k,,!P"" vector < int *> vp( 10 );
gX@nPZjg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
psIkG0
& /* --------------------------------------------- */
Hz}+SAZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xH<'GB) /* --------------------------------------------- */
+{xMIl_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
G{kj}>kS_ /* --------------------------------------------- */
^:4L6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
D=r- /* --------------------------------------------- */
H>? :U] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J>=1dCK )=jT_?9b
908ayfVI T8$%9&j!UE 看了之后,我们可以思考一些问题:
v"u7~Dw#1 1._1, _2是什么?
Fn:.Y8%- 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。
VQ`,#`wV 2._1 = 1是在做什么?
K??1,I 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。
~ HK1X 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。
8[{|xh( [_WI8~gY g4N%PV8 三. 动工
jHAWK9fa 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s$DGd
T) i2$*}Cu NW{y%Z bh6d./ template < typename T >
>0PUWr$8 class assignment
8f?rEI\0GD {
m@ i2# T value;
hPan public :
S8O)/Sg= assignment( const T & v) : value(v) {}
9>N\sOh template < typename T2 >
u4:\UC' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$
!v}xY } ;
m!<X8d[bD $ZQ"({<w<g F9MR5O" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Yeqvv
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q*L
] 4,2(nYF 1g1? zk8zO 4P|$LkI class holder
6|,e% {
i90}Xyt public :
Q[M (Wqg template < typename T >
(lb6]MtTHY assignment < T > operator = ( const T & t) const
'!!e+\h# {
9C_*3?6 return assignment < T > (t);
s=MT, }
-b
cG[W3 } ;
k, f)2< =H[\%O~?b [s~JceUyX 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:
)ZGYhE wW-A b static holder _1;
*=Doe2(!C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:$=|7v
rFo\+// for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}sv!=^}BY3 而不用手动写一个函数对象。
ejVdxVr \7 F\5X7ditD WSQ[.C #+9rjq:v#] 四. 问题分析
]}kI)34/ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
R'SBd}1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
,eDD:#)$} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
R:"+ #Sq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Z!=L 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Go 1(@ eJ)1K 五. 问题1:一致性
RU0i#suiz 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?|
SBTPTb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:X_CFW \eQla8s struct holder
vQ 4}WtvA {
Q"%QQo}} //
Z?17Pu'Dp template < typename T >
0#QKVZq2> T & operator ()( const T & r) const
9RQU? {
!tU'J"Zy return (T & )r;
!6H uFf }
FEF"\O|Q } ;
i^*M^P3m /s:w^g~ 这样的话assignment也必须相应改动:
n#BvW,6J )CLf;@1 template < typename Left, typename Right >
y;nvR6) class assignment
r|
f-_D {
ca(U!T68 Left l;
`?|Rc Right r;
EUy(T1Cl&& public :
#--olEj! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O|I+], template < typename T2 >
:?=Q39O9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
XA)'=L!^ } ;
mG2VZ> rVH6QQF=\ 同时,holder的operator=也需要改动:
~-_i q\Rq!7( template < typename T >
ydQ!4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wiJRCH {
}3Y
<$YL"R return assignment < holder, T > ( * this , t);
_A{+H^, }
ZQAO"huk] ,[isib3 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
@'i+ff\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;F5"}x R)oB!$k return l(rhs) = r;
*%\mZ,s" 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。
S/4r\6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@vRwzc\ ]78!!G[` template < typename Tp >
r|GY]9 class constant_t
W;zpt|kAH {
XA<ozq' const Tp t;
*}cSE|S% public :
7+nm31,<O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:+ Jt^
6 template < typename T >
ET:T7 const Tp & operator ()( const T & r) const
{\G`]r-cM {
+;Cr];b3 return t;
Icx7.Y }
mnjs(x<m } ;
u5Up&QE!>q 0{+.H_f` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+q{[\#t5 下面就可以修改holder的operator=了
/=)L_ e[1>(l}Ss template < typename T >
6e&$l- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
c8Z A5| {
Qz,|mo+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
rrqQCn9 }
gEwd &J *geN[[ 同时也要修改assignment的operator()
0[xpEiDx y$b]7O template < typename T2 >
`Ye8
Q5v"] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
HYCuK48F[_ 现在代码看起来就很一致了。
qMP1k7uG) iWA|8$u4gm 六. 问题2:链式操作
; s|w{.<: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
eC! #CK 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
-*B`] 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
m$wlflt 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。
]~0}=,H$N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mwC=o5O bsS:"/?> template < typename T >
SeEw.;Xw struct result_1
n~.*1. P {
%m&@o~+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&~~wX,6+ } ;
8wK ~
i }%TPYc 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:
t"vRc4mf hyg8wI template < typename T >
PuL<^aJ struct ref
Z=?aEU$7 {
X~oK[Nf'9 typedef T & reference;
ik.A1j9oN } ;
0 1V^L} template < typename T >
Y32 "N[yw struct ref < T &>
R=]d%L8 {
F;q#& typedef T & reference;
Kibr ]w } ;
a5jL7a?6] -WJ?:?' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
o!c]
( !do?~$Og template < typename T >
+ B}0=Ex$t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#%lo;W~IY {
YA:nOvd@O return l(t) = r(t);
o0bM=njok }
5!X1G8h)uy 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
O|kOI?f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T,%j\0 W-efv 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
n.}E5%qK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?jx1R^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p-GAe,2q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>&:NFq- 最后的布局是:
XH}'w9VynR Add
PG~$D]; / \
a<~77~"4wn Divide 5
72W
s
K" / \
O%8 EZyu _1 3
a^U~0i@[S 似乎一切都解决了?不。
TZR)C P5 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。
%McE`155 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。
eW J`$"z OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
@p 6<Lw_E kM8{Cw template < typename Right >
dG7OqA:9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
g%[c<l9 Right & rt) const
p5r]J +1 {
06q(aI^Ch@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?a(L.3E }
Gh.[dF? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6( CDNMzj XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Jg}K.1Hs 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
BZ!v%4^9 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ZyrI R 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
(xHf4[[u 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
h:Gu`+D>W 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
z`UhB%-? :a
->0 l template < class Action >
ngohtB^] class picker : public Action
f y:,_# {
myl+J;,] public :
)G^
KDj" picker( const Action & act) : Action(act) {}
C?Bl{4-P}* // all the operator overloaded
#|&Sc_#4) } ;
!$-\;<bZw YG[;"QR 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。
#9-P%%kQ 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:
(0YZZ93 /='. 4v template < typename Right >
InXn%9]p] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
VXIP0p@ {
z|EEVNFd& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sz- Jy:j }
p2Zo WmY`` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~cTN~<{dq 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。
+_XzmjnDd .Asv%p[W template < typename T > struct picker_maker
%LVm3e9 {
Dn&D!B typedef picker < constant_t < T > > result;
EkgE_8 } ;
&e6CJ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&wD;SMr< {
C{gyj}5 typedef picker < T > result;
v\m ]A1 } ;
=R*qP ;# 3)\8%Ox 下面总的结构就有了:
MrZh09y 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。
t2,A@2DU2 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。
P"B0_EuR<T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
):i&`}SY 至此链式操作完美实现。
CC#;c1t BZzrRC ~HOy:1QhE= 七. 问题3
oE#d,Z 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。
GrUCZ<S `c<;DhNO template < typename T1, typename T2 >
_%5Ro6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]]Cb$$Td {
O8B\{T1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&f^, la }
=-IbS}3 #Q2Y&2`yGT 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:
Y.g59X!Ub2 J]nohICe template < typename T1, typename T2 >
U2bjFLd" struct result_2
cWoPB
_ {
%Ev4]}2C1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tmQH|'>> } ;
87D*-Gw /YZr~|65 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?
E\Rhz]G( 这个差事就留给了holder自己。
x>Zn?YR," b )B?
F {q"OM*L( template < int Order >
"?V0$-DR class holder;
DRcNdO/1E template <>
;kY(<{ 2 class holder < 1 >
&*+'>UEe5 {
`DV.+>O-1 public :
C?lcGt!H template < typename T >
Y;?{| struct result_1
_lamn}(x0 {
V5UF3'3;} typedef T & result;
!\7!3$w'8, } ;
ogyTO|V= template < typename T1, typename T2 >
Vh_P/C+ struct result_2
i\,-oO {
3j\1S1 typedef T1 & result;
,6-:VIHQ } ;
Wk)OkIFR template < typename T >
\O2Rhz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3B84^>U< {
U4d:] z return (T & )r;
IZpP[hov }
vEJWFoeEFm template < typename T1, typename T2 >
0cj>mj1M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e
9;~P} {
!@}wDt return (T1 & )r1;
I}1NB3>^ }
wOU_*uY@6' } ;
kM,C3x{A 9[<)WQe6M template <>
RW<D<5C class holder < 2 >
<g"{Wv: h {
Y$"O
VC public :
%5(I/zB template < typename T >
jYk&/@`Ly struct result_1
Dfmjw {
hb}+A=A=+ typedef T & result;
g:hjy@ w } ;
5>[u ` template < typename T1, typename T2 >
Z&1\{PG3* struct result_2
~"nxE {
.+$Q<L typedef T2 & result;
'Gj3:-xqL } ;
9Z4nAc template < typename T >
RoPRQCE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3}}38A|4 {
I>W=x'PkLn return (T & )r;
6 (]Dh;gC }
_852H$H\ template < typename T1, typename T2 >
p {T*k' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y3@H/U{ {
s~^5kgPA return (T2 & )r2;
;r<^a6B }
F1*>y } ;
ItNz}4o|d d3\qKL!~ p M4 :#%V 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> >。
Mk"^?%PxT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H?yK~bGQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%)1y AdG
8 CsGx@\jN return l(i, j) = r(i, j);
v[1aWv: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!>FYK}c7 xi~?>f return ( int & )i;
ekWD5,G return ( int & )j;
O%Xf!4Z 最后执行i = j;
d;boIP`M; 可见,参数被正确的选择了。
s6 uG`F" ztcp/1jIvS j eoz*Dz (C\]-E> f6hnTbJ 八. 中期总结
I|qo+u) 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:
)_HA>o_?C: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&."iFe 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-r`.#c4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u^^[Q2LDU} BC^ := M\uiq38 3lrT3a3vV 11Q1AN Ag-(5: 九. 简化
8\&X2[oAD 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。
XO.jl" xu 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<? q?Mn 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:
*#,7d"6W5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n(1l}TJy +-*/&|^等
@LF,O}[2J 2. 返回引用。
R0KPZv- =,各种复合赋值等
?gA 8x 3. 返回固定类型。
PxvyN_B#> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P)Jgs 4. 原样返回。
L+b6!2O, operator,
X_q\S g 5. 返回解引用的类型。
q+yQwX{ operator*(单目)
f\|w' 6. 返回地址。
n@<YI operator&(单目)
}|h# \$w 7. 下表访问返回类型。
i1 }:8Unxf operator[]
G|bT9f$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f z'@_4hg operator<<和operator>>
LBw1g<& g];!&R- 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。
I ce~oz) 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^9v4O UG l!D}3jD template < typename Left >
~[t[y~Hup struct value_return
zfJT,h-{ {
b6,iZ+] template < typename T >
Z@4Arfl struct result_1
`'DmDg {
`+]Qz =} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.YtKS } ;
OIGY` Zu*F#s!tUI template < typename T1, typename T2 >
m+=] m_ struct result_2
8SMxw~9$ {
{5Q!Y&N.% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
E^B'4 } ;
L^1NY3=$ } ;
(>LF(ll ju8>:y8 1KU!
tL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)v'WWwXY> l0|5t)jF- 下面我们来剥离functor中的operator()
LP.]9ut 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ki;*u_4{ g_;\iqxL return l(t) op r(t)
/J]5H return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jk;j2YNPw return op l(t)
P0;n9>g return op l(t1, t2)
/p/]t,-j2 return l(t) op
|Tv#4st return l(t1, t2) op
z<MsKD0Q return l(t)[r(t)]
9Gvd&U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[*Z;\5&P = }~hWL 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:
(Lbbc+1m 单目: return f(l(t), r(t));
=O~_Q- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4S7v:1~xe 双目: return f(l(t));
J"0`%'*/ return f(l(t1, t2));
Sh/08+@+L: 下面就是f的实现,以operator/为例
Lc}y<=P@ 0HZ{Y9] struct meta_divide
!Lu2 {
FnwJ+GTu template < typename T1, typename T2 >
i}cRi&2[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ncaT?~u j {
{B~QQMEow return t1 / t2;
9=s<Ld }
ko!)s } ;
kXViWOXU^ EfqX
y>W 这个工作可以让宏来做:
[CY9^N &eJfGt5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pJ>P[ template < typename T1, typename T2 > \
&j;wCvE4+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ez7A4>/ 以后可以直接用
R8K&R\
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%:i7s-0w 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
;xy"\S] (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][Hwv \P[Y`LYL VMZMG$C 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
sWhZby7 xH ]Ct~md template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Lw1Yvtn class unary_op : public Rettype
82+r^t/. {
!M(xG%M-V Left l;
6 W/`07' public :
%O;:af"Ja8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W" scV@HKu EAUEQk?9 template < typename T >
YqscZ(L:y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`Gs9Xmc| {
?4YGT return FuncType::execute(l(t));
a,,ex i }
H8=N@l IW5,7. template < typename T1, typename T2 >
e1yt9@k, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e[1hz_v {
nkPh,X\N0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
=F|{#F }
/'SNw?& } ;
U4'#T%* @NR>{Eg .'6gZKXY 同样还可以申明一个binary_op
7g^]:3f! XPc^Tq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Lj({[H7D! class binary_op : public Rettype
PI {bmZ {
.xCZ1|+gG Left l;
x>K Or,f Right r;
4Z3su^XR public :
1C+13LE$U binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/|}EL%a iqsCB%;5 template < typename T >
cVv=*81\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`bq<$e {
w7L{_aom return FuncType::execute(l(t), r(t));
b!t0w{^w }
kdiM5l70 f_OQ./` template < typename T1, typename T2 >
\doUTr R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G[ PtkPSJ {
#\{l"- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
E_rI?t^ }
4>
K42m } ;
=jN.1} b=C*W,Q_# zpn9,,~u 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
,>a&"V^k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fgTg7 m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qz_7%c]K[ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
RNk\.}m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k t#fMd$ 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。。。
u[;\y|75 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NWESP U):w 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)
0D.Mke ) 下面是修改过的unary_op
Oi.C(@^( tAd%#:K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,L2ZinU: class unary_op
P8:dU(nlW {
|l^uEtG Left l;
b#%hY{$j 7~h<$8Y(T public :
C^Yb\N}S -m zIT4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+HpA:]#Y tU5zF.% template < typename T >
a=_g*OK}D struct result_1
o'aEY<mZ7 {
QE+g
j8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1ba~SHi } ;
5DU6rks% =j_4S< template < typename T1, typename T2 >
%A/0 ' struct result_2
1t~G|zhX {
n+9=1Oo" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NN{?z! } ;
tKuwpT1Qc "S]0 template < typename T1, typename T2 >
X,%
0/6*] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4"(Bu/24 {
EWhK0Vej= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9rX&uP)j^# }
$99n&t$Y oCv.Ln1;Z template < typename T >
{w O|)| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wis~$" {
3pROf#M return OpClass::execute(lt(t));
n38p !oS }
ub0.J#j@ Z clQ } ;
<$$yw=ef %\#8{g $)i")=Hy 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Et_bH%0 好啦,现在才真正完美了。
^Z+?h&%% 现在在picker里面就可以这么添加了:
eQm1cgMdz (8DC}kckE template < typename Right >
-7[@R;FS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7F7{)L {
RLXL& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,-LwtePJ0 }
NA`SyKtg_ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Q8tL[>Xt UgSB>V<? O63<AY@ qr^3R&z!} ZQsJL\x[UK 十. bind
1=c\Rr9] 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ZU4nc3__ 先来分析一下一段例子
,-c6dS OZF
rtc+ M)+H{5bt int foo( int x, int y) { return x - y;}
/Iy]DU8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
SM#]H-3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!Pvf;rNI1T 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
gfd"v 我们来写个简单的。
g)[V(yWu 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8W(*~}ydYY 对于函数对象类的版本:
Vb;*m5,?: 2;`1h[,-^ template < typename Func >
#Y`~(K47 struct functor_trait
?
(Oy\ {
N)| yu1S typedef typename Func::result_type result_type;
6<SAa#@ey } ;
%lhEM}Sm 对于无参数函数的版本:
c|y(2K)o[= /{l$sBUL template < typename Ret >
}OR@~V{Gj struct functor_trait < Ret ( * )() >
G6P?2@ {
H5B:;g@ typedef Ret result_type;
,eW%{[g( } ;
^ogt+6c 对于单参数函数的版本:
GW@;}m( jXx<`I+] template < typename Ret, typename V1 >
Yui3+}Ms struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
F#Ryu~," {
3{64 @s typedef Ret result_type;
#4%]o%. } ;
%P/Jq#FE. 对于双参数函数的版本:
{SPq$B_VR )p0^zv{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
l`{\"#4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l"T44CL; {
]=I@1B;_m typedef Ret result_type;
+F` S>U } ;
qvsd5P eCO 等等。。。
W]1)zO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P>C~
i:4n .Iw AK/QS template < typename Func >
qp}Cqi struct func_return
O2E/jj {
~9]hV7y5C template < typename T >
w~A{(-
dx struct result_1
hGe/;@% {
rig,mv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o Q2Fjj } ;
`Bp.RXsd* *uf'zQ<9 template < typename T1, typename T2 >
8 &LQzwa struct result_2
+b<FO+E_ {
$E~`\o%Ev typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X,_2FJv } ;
cWaSn7p !X } ;
I\{ 1u u#$]?($}d Y|f[bw 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mt{nm[D!Xp 0/MtYIYk template < typename Func, typename aPicker >
pfD c9PMj class binder_1
-t'jNR' {
Y'S%O/$ Func fn;
-q1??u aPicker pk;
@Z
%ivR: public :
Y0@"fU35 GqvpA#
i template < typename T >
'&tG?gb& struct result_1
zuad~%D<I {
T{.pM4Hd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?m}s4a } ;
3>AMII /{aj}M0kN template < typename T1, typename T2 >
`l
^9/_g'6 struct result_2
L-WT]&n_ {
)._; ~z! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z6=Z\P+ } ;
Oi'5ytsES _[c0)2h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8,4"uuI { ]{/t-= template < typename T >
VU(v3^1" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:'-/NtV)o? {
gjwn7_ return fn(pk(t));
^e _hLX\SW }
x7&B$.>3 template < typename T1, typename T2 >
wr/"yQA] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qZtzO2Mt {
!mJ"gg return fn(pk(t1, t2));
3*"WG O5 }
{0wIR_dGX } ;
DS(}<HK{ l'-Bu( s4y73-J^.v 一目了然不是么?
5h=}j 最后实现bind
%~H-)_d20 ?}tFN_X" *=/ { HvJ template < typename Func, typename aPicker >
q s6]- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
p
Z|V
3 {
x_N'TjS^{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x;P_1J%Q }
.\ULbN3Z 2ozax)GY 2个以上参数的bind可以同理实现。
XFHYQ2ME2 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
yiXSYD S]e|"n~@ 十一. phoenix
_~l5u8{^ 6 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WdH$JTk1 ;>EM[u for_each(v.begin(), v.end(),
>=I|xY, (
#4Rx]zW^% do_
TCwFPlF| [
o4F2%0gJ cout << _1 << " , "
+s,=lL ]
3=P]x;[ba .while_( -- _1),
6
6EV$*dRL cout << var( " \n " )
NqazpB* )
w7.V6S$Ga );
+K:Dx!9 D09Sg%w 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:
EPI4!3] 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
#C74z$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T= y}y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,GbR!j@6 UJAv`yjG }I+E\< template < typename Cond, typename Actor >
Jy`B!S_l class do_while
Fx_z 6a {
|PCm01NU! Cond cd;
VX0 %a@ur Actor act;
ul6]!Iy public :
K,;E5 template < typename T >
~tS Z%q struct result_1
F4-$~v@ {
TVtvuvQ2K typedef int result_type;
TTX5EDCrC } ;
ok"k*?Ov Y|F9}hj( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I#Y22&G1 E1aHKjLQ template < typename T >
O_muD\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
njB;&N)I {
oQ/E}Zk@ do
(&Kk7<#` {
5FPM`hLT act(t);
&v/dj@ }
MO]F1E?X while (cd(t));
6RU~"C return 0 ;
#>("CAB02T }
~|DUt } ;
UawyDs :gv{F} ## $u6"*| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Fh&G;aEq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
+6M}O[LP 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
HTv2# 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
}<0BX \@I 下面就是产生这个functor的类:
} ^~F| `!3SF|x& @|Cz-J;D template < typename Actor >
hn7#
L class do_while_actor
#'nr
Er < {
P+
3G~Sr Actor act;
xf\ C|@i public :
e9Wa<i8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hE'-is@7 4$HhP,gL= template < typename Cond >
)
yi
E@
X picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<Uk}o8E } ;
P-9)38`5 kr^P6}' z>1Pz( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lne4-(DJ 最后,是那个do_
X&.ArXn* *2>&"B09` ;>U2|>5V class do_while_invoker
'2A)}uR {
3V+] 9; public :
L~(j3D*
3 template < typename Actor >
!]A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0I-9nuw,^; {
^&9zw\x;z return do_while_actor < Actor > (act);
[NjXO`5#] }
k{R> } do_;
60^`JVGWH p;`>e>$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{K~ 'K+TPu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
nY[WRt w 最后来说说怎么处理break和continue
!,_u)4 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。
hIYNhZv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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