一. 什么是Lambda
C}=9m
A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sK/Z'h{| 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,
/D>G4PP< n8.Tag(# K/l*Saj TN=!;SvQU class filler
S\S31pYT {
6k6}SlN[ public :
0%
zy 6{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#zed8I:w } ;
T1U8ZEK<iu |44 E:pA C@P*:L_ 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:
6
=H]p1p~O L;i(@tp|v s= bP@[Gj :\"V5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,Zva^5 \"|7o8 ~vscATQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{%BPP{OFk Yl`)%6'5| oIv\Xdc8 1 .FeVbZW 二. 战前分析
z5g4+y, 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。
N
Wf IRL 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
RQ;}+S ~N]pB]/][ gkFw=Cd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5_+pgJL /* --------------------------------------------- */
D16w!Mnz{K vector < int *> vp( 10 );
Ve[[J"ze transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m:)sUC0 /* --------------------------------------------- */
j58'P 5N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9CFh'>}$ /* --------------------------------------------- */
:;URLl0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Zv5vYe9Ow /* --------------------------------------------- */
XR+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zrL +:/t /* --------------------------------------------- */
q^eLbivVE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U.pGp]\Q)G >zV ly::? V)Ze>Pp 看了之后,我们可以思考一些问题:
X!|K 4Z!k 1._1, _2是什么?
b#W(&b^q 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。
x0||'0I0 2._1 = 1是在做什么?
YZZog 6% 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。
/wPW2<|"X. 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。
.OZ\s%h; lQqP4-E? 5I&Dk4v 三. 动工
Y(;u)uN_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^ pNA_s!S Ov@vNj& c@x6<S%* "V<WC" template < typename T >
u+m9DNPF class assignment
#b@ sV$ {
Gg y7xb T value;
5"&=BD~D public :
.\7AJB\l assignment( const T & v) : value(v) {}
'3iJ q9 template < typename T2 >
2.
f8uq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cuh Z_l } ;
}oL
l?L VK%
j45D ` A-l[f\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4"s/T0C 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9.wZhcqqU qoSZ+ khS$ FVWHiwRU, iZE7
B7K class holder
gTk*v0WBm {
/Q2HN(Y public :
V)c.AX5 template < typename T >
w"q^8"j! assignment < T > operator = ( const T & t) const
:_:o% {
"""pe+Y return assignment < T > (t);
g(l:>=g]? }
T U^s!Tj } ;
T\ [CQO gR${S|Z#u4 AWDy_11Nm 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@7J;}9E yL_\&v static holder _1;
^+}~"nvD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6o]j@o8V %&!B2z} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rw#?NI: 而不用手动写一个函数对象。
J~}i}|YC> wg^'oy 3il/{bgM 0Om<+]).R 四. 问题分析
/0r6/ _5-. 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
XnB-1{a1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%FJB9?9=| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I+rLKGZC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fv:&?gc 下面我们可以对这几个问题进行分析。
h]WW?. Ee^>Q*wahw 五. 问题1:一致性
zYEb#*Kar 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
I\f\k>; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y'_2|5!Qs 0Vj!'=Ntv struct holder
p:xVi0 {
r85j/YK //
.xe+cK template < typename T >
/\U:F T & operator ()( const T & r) const
Go
!{T {
X<d`!,bn@
return (T & )r;
[0H]L{yV }
(H-kWT } ;
BOme`0A ?>q5Abp[ 这样的话assignment也必须相应改动:
SHQgI<D7 z
q@"qnr template < typename Left, typename Right >
*l)}o4-$ class assignment
GriFb]ml" {
c3N,P<# Left l;
~8Ez K_c Right r;
o)M<^b3KO public :
;O {"\H6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nuaq{cl template < typename T2 >
[#2X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5>>JQ2'W } ;
@DK`#, `%$+rbo~ 同时,holder的operator=也需要改动:
sV`p3L8pl is`~C template < typename T >
\vgM`32< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s,~g| I\ {
i'z(`" return assignment < holder, T > ( * this , t);
uHPd!#] }
HxNoV.q $ZRvvm!f 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
iu QMVtv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y)b=7sU (f
return l(rhs) = r;
zE?@_p1gei 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
9lB$i2G>Zw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T]2= 0xc|Wn> template < typename Tp >
|D1TSv}rZD class constant_t
Tb!jIe {
Rg 5kFeS const Tp t;
]l6niYVB2 public :
s/Q8(sF5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
n W:Bo# template < typename T >
N;*
wd< const Tp & operator ()( const T & r) const
y0,>_MS {
jAfqC@e return t;
$J*lD-h- }
6b\JD.r*{ } ;
4oN*J +"=+ :i*
=s}cv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
; - 8] 下面就可以修改holder的operator=了
$tDM
U3,W
|A#\5u template < typename T >
Ym
1; /' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V:2{LR<R8 {
3y yVI# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&S8,-~U }
[!U!
Z'i N_?15R7h 同时也要修改assignment的operator()
>`I%^+z HH|N~pBJB template < typename T2 >
5?8jj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o`{^ptu1q 现在代码看起来就很一致了。
\12y,fOJ v>sjS3 六. 问题2:链式操作
O#Ho08*Xn 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8B3C[? 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
O8/r-?4. 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
z~#d@c\ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
=L*-2cE6# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Z*YS7 ~ *`V r P template < typename T >
R[}fr36>/ struct result_1
<STE~ZmO {
mLDuizWI typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ozW\` } ;
OXF/4Oe -AwkP 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
^>#@qMw =jvL2ps< template < typename T >
`Af5%m[ struct ref
a!\^O).pA {
(;(2n;i[M typedef T & reference;
S+GW}?! } ;
/hAy1V6 template < typename T >
X-`PF struct ref < T &>
+7r?vo1 {
1Sd<cOEd typedef T & reference;
pI(
H7 ( } ;
- @t L]] iVA=D&eZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7AQv4 VMw[M^ template < typename T >
fwv.^kx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*|6*jU {
x$.0:jP/s return l(t) = r(t);
UVgDm&FF }
S0?e/VWy 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。
\ \g Aa-}: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*.!5327 34 I Cn~ 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
C5~
+"#B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)p[Qj58 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
n7hjYNJ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
LrdX^_,nt 最后的布局是:
5Vlm?mPU Add
L
|
#"Yn / \
n,Q^M$mS0 Divide 5
O}X@QG2_ / \
cpM]APF- _1 3
aMaqlqf 似乎一切都解决了?不。
U3t)yr h 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
SbH} cu8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
h`4!Qv OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
;$FMOMR fkD-mRKw template < typename Right >
Xw&vi\*m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3]67U}` Right & rt) const
lVgin54Q {
n_4BNOZ~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v-}B
T+ }
vWjHHw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
M>u84|` 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。
1HUe8m[#3 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。
n1rJ^q-G 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。
U[6
~ad
a 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。
Su*Pd; 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?
G4G<Ow)` 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:
L6J.^tpO 0xUn#&A~ template < class Action >
I?CfdI class picker : public Action
!}=#h8fv {
,AG k4] public :
T 2Gscey picker( const Action & act) : Action(act) {}
[>|6qY$D // all the operator overloaded
Zz! yv(e)H } ;
GP_%.fO\M ;9hS_%ldX4 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
__[bKd. 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
_m3#g1m{ #|F5Kh" template < typename Right >
V@\A<q%jTs picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e%^PVi {
Pl&x6\zL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dl+:u}9M$ }
#xt-65^ _ECH( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
LNM#\fb 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。
IQ5'4zQg= r_pZK(G% template < typename T > struct picker_maker
)V9wU1. {
}ssL;q typedef picker < constant_t < T > > result;
F,@uYMQs } ;
pI}6AAs}Z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
F\-oZ#g {
M^0^l9w typedef picker < T > result;
i?6#>;f } ;
~2O1$o u m*` W&k[ 下面总的结构就有了:
3($tD*!o 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。
]~\%ANoi 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。
ef:YYt{|q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;:8SN&). 至此链式操作完美实现。
HA~BXxa/ tfPe-U 4AYW'j C 七. 问题3
XF`?5G~~# 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。
>!%+) ~!"z`& template < typename T1, typename T2 >
7$7#z\VWu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2xt$w% {
< [q{0, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~U1M-<IX }
i(0%cNP7 @MfZP~T+ 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:
ML:H\ #*
Iyvx template < typename T1, typename T2 >
=[YjIWr#o struct result_2
/8LTM|( {
SFVqUg3"Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`bjPOA(g } ;
CB>*(Mu 1.z]/cx<y 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?
Jf@~/!m}' 这个差事就留给了holder自己。
Zn]!*} kw5`KfG9 b@9d@@/wx template < int Order >
@H8CU!J
class holder;
oe{,-<yck template <>
u9G class holder < 1 >
?J28@rM {
Sw~L
M&A public :
hd#MV!ti template < typename T >
LteZ7e struct result_1
)CG,Udu {
W"\O+ typedef T & result;
8GT4U5c
; } ;
$zJ!L template < typename T1, typename T2 >
!Er)|YP struct result_2
<MgC7S2I {
LmjGU[L,@ typedef T1 & result;
$mut v=IO } ;
V~S(cO[vj template < typename T >
D9higsN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z6_fI {
Gr!@ih^ return (T & )r;
UI74RP }
U9x6\Iy template < typename T1, typename T2 >
RpU.v
` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]I(<hDuRp {
aU%QJ#j return (T1 & )r1;
,`ju(ac! }
zc5>)v LH= } ;
%KW NY(m ONm-zRx| template <>
6U%F
mE @ class holder < 2 >
+lw*/\7 {
[Ee <SB{ public :
R)'[Tt`# R template < typename T >
]TSzT"_r~~ struct result_1
mEq>{l: {
~o8x3`CoF typedef T & result;
3(=QY) } ;
jDCf]NvOPM template < typename T1, typename T2 >
$B?IE#7S4 struct result_2
`WlQ<QEi {
]DLs'W;) typedef T2 & result;
h[r)HX0hA } ;
/ e]R0NI template < typename T >
:;N2hnHoG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V7$-4%NL {
c!J|vRA5 return (T & )r;
-Rj3cx }
f- ~] template < typename T1, typename T2 >
k5eTfaxl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-5<G^AS {
?T_bjALW return (T2 & )r2;
+"JQ5~7 }
RwDXOdgu } ;
MsjC4(Xla. l` ?4O A\QrawBp0l 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> >。
M`QK{$1p 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?xb2jZ/0X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tW"s^r=95 @+;
cFj return l(i, j) = r(i, j);
x(y=.4Yf+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
TZw['o Hw%lT}[O return ( int & )i;
ZBXn&Gm return ( int & )j;
0oo*F 最后执行i = j;
?EA&kZR] 可见,参数被正确的选择了。
vze|*dKS qWb 8" {|R +|ow YbP}d&L h3z9}' 八. 中期总结
*M+ CA_I( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
:[bpMP<bz; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
drh,=M\F 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zN7Ou . 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xHWD1> 'Ad |*~ %p
tw=Ju ts;C:.X XA-, hXQo>t-$ 九. 简化
|k=5`WG 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。
Lr<?eWdCwJ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rwY{QBSf 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:
uEDvdd#V. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&|c] U/_w +-*/&|^等
RbJbVFz8C 2. 返回引用。
W>m#Mz =,各种复合赋值等
8t1,_,2' 3. 返回固定类型。
iS}~e{TP/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f^ 6da6Z 4. 原样返回。
);L +)UV operator,
Z~HLa 5. 返回解引用的类型。
B}npom\tC operator*(单目)
bVYsPS 6. 返回地址。
I8LoXY operator&(单目)
x}H%NzR 7. 下表访问返回类型。
m9Hdg^L operator[]
77~l~EX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K]yUPx operator<<和operator>>
`d!~)D KAm$^N5 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
x*0mmlCb 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
BnIZ+fg= +V/m V7FK template < typename Left >
}BLT2]y0 struct value_return
6|ENDd[ {
l&6+ykQ template < typename T >
&z%DX
struct result_1
7K &j {
VMV~K7%0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>@L^^-r } ;
%y R~dt' ^li(q]g1! template < typename T1, typename T2 >
y jY}o struct result_2
k"J=CDP\ {
)*_n/^m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
h"ko4b3^'@ } ;
#{|F2AM } ;
c4xXsUBQk G,A;`:/ LJmRa 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
h/\/dp/tt >y^zagC* 下面我们来剥离functor中的operator()
,v>|Ub, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mKhlYVn h!~u^Z.7< return l(t) op r(t)
&*!) d" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{ZD'l5jU return op l(t)
iM{UB=C return op l(t1, t2)
~OOD#/ return l(t) op
j!hdi-aTU return l(t1, t2) op
k{B;J\`E; return l(t)[r(t)]
,P$Crs[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lr&O@
5"oy 7;H P_oAu 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:
L*Q#!_K0P 单目: return f(l(t), r(t));
e*jfxQ=qG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^%2S,3*0 双目: return f(l(t));
7s.vJdA]6 return f(l(t1, t2));
A_<1}8{L 下面就是f的实现,以operator/为例
Q^\f,E\S :H`Z.>K struct meta_divide
7="I; {
!nyUAZ9 : template < typename T1, typename T2 >
/2AeJH\- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Q>[GD(8k {
%2`geN< return t1 / t2;
wNhtw'E8 }
~4[4"Pi>| } ;
#J)83 R|O."&CAB 这个工作可以让宏来做:
PvB-Cqc L(i0d[F #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JBvP {5 template < typename T1, typename T2 > \
)6,Pmq~) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ncle8=8 以后可以直接用
C4/p5J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|_`wC 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
_^cFdP)8| (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。。。)
6o^sQ(] !ie'}|c e-/+e64Q@ 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
#ysSfM6 /\|AHM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e x`mu E class unary_op : public Rettype
-p2 =?a {
f+j-M|A Left l;
(DrDWD4_ public :
~q05xy8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/E0/)@pDq )#_:5^1 template < typename T >
qLh[BR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(L7@ez {
T|FF&|Pk return FuncType::execute(l(t));
E]IPag8C }
CPS1b t+`>zux5(T template < typename T1, typename T2 >
@2Ca]2,4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(jB_uMuS {
-Rz%<` return FuncType::execute(l(t1, t2));
biw2f~V }
g_F-PT>($ } ;
+axpIjI' VUE6M\&z> q'~F6$kv5 同样还可以申明一个binary_op
p{k^)5CR/ h|S6LgB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wSP'pM{#2 class binary_op : public Rettype
0?d}Oj {
<>|/U ` Left l;
{u,yX@F4l Right r;
Da8{== public :
S&`iEwG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nt*nTtcE ]iL>Zxex template < typename T >
*dE5yS`H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:UdH}u!Ek {
YoEL|r| return FuncType::execute(l(t), r(t));
L-\o zp }
tfb_K4h6, sLh %k template < typename T1, typename T2 >
C].w)B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n:d7 Tv1Z8 {
z3X:.% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
a'm\6AW2) }
^~:&/ 0 } ;
Y;[#~3CA Udbz;^( !-gjA@Pk 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
3A5:D# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Cvf^3~q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>UUT9:,plA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
L=9w
3VXS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ivue"_i;! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
'HdOW[3o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_YM]U`* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
;YK{[$F
下面是修改过的unary_op
Sx^4Y\\ 4`mF6%UC template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-w#Hy>E class unary_op
?c!W*`yP {
ttaYtV]] Left l;
oykqCN CF?TW public :
,*Z:a4 g9F4nExo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V\(p6:1(6K Wk"\aoX"E template < typename T >
[C TR8 struct result_1
OY>0qj {
$6 A91|ZSQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a6v ls]? } ;
uNcE_< }*ZOD1j template < typename T1, typename T2 >
,{_;q: struct result_2
-P5M(Rt {
O%n =n3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cA8"Ft{P) } ;
9:l@8^_o R6KS&Ge_ template < typename T1, typename T2 >
E5y\t_H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z$'483< {
OVE5:)$x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9 yE
}
gU^2;C u(`,7 o " template < typename T >
O)4P)KAO< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!ufSO9eDx" {
|GQFNrNx return OpClass::execute(lt(t));
(Z72 3) }
AX= 4{b' TT0~41&l } ;
1-=zSWmyK edW:(19} Z}
8m]I 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
0f<$S$~h 好啦,现在才真正完美了。
^8#;>+7R 现在在picker里面就可以这么添加了:
^:c"%<"=' D`G ;kp template < typename Right >
XtV=Gr8" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]1XJQW@gF {
H)${" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IO4 8sV } }
< x==T4n/ 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。
34$qV{Y%y Lb>UraUvL ;1&7v Gpauy=4f %HNe"7gk 十. bind
6_w;dnVA 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
FLI0C 先来分析一下一段例子
G2{.Ew X~Yj#@ 'Wn2+pd int foo( int x, int y) { return x - y;}
@]EJbiGv bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
dt efDsK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kZsat4r 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
}8W5m(Zq9n 我们来写个简单的。
S1R:/9
z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
nDhD"rc 对于函数对象类的版本:
]} +
NT '{t&!M` template < typename Func >
)^C w struct functor_trait
kdX]Afyj {
{I2qnTN_a typedef typename Func::result_type result_type;
*k]izWsV* } ;
e uF@SS 对于无参数函数的版本:
C(^IX"9 # jd&kak template < typename Ret >
MMI7FlfY struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xyrf$R' {
^,$>z*WQ. typedef Ret result_type;
7|"gMw/ } ;
wV9[Jl\Z 对于单参数函数的版本:
Hz&.]yts2J 2JV,AZf template < typename Ret, typename V1 >
6S~lgH: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&D|wc4+ {
16p$>a<6 typedef Ret result_type;
^h :%%\2 } ;
v/4Bt2J 对于双参数函数的版本:
/puM3ZN 5DHFxym' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/kAu&} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
P7||d@VW, {
AvN\^
&G typedef Ret result_type;
FE`:1 } ;
jG0o-x=X 等等。。。
~;f,Ad`Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2f8Cs$Opb "Zh6j)[o template < typename Func >
B^z3u=ll struct func_return
d0`5zd@S {
pm*6&, template < typename T >
+{$NN struct result_1
d@:4se-q+ {
ZkyH<Aa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}538vFNi } ;
6+MZ39xC gZFtV template < typename T1, typename T2 >
H^N@fG<*dh struct result_2
IXmtjRv5 {
*uLlf'qU] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r&G=}ZMO } ;
} #[MV+D } ;
k0=$mmmPY \&&jzU2 pN[G?A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Kh!h_ tr]=q9
template < typename Func, typename aPicker >
YlZe class binder_1
3MR4yw5v {
LM*#DLadk Func fn;
_VeZlk7k aPicker pk;
Kw%n;GFl' public :
Hw1<!Dyv a8#6}`|C? template < typename T >
*g}(qjl< struct result_1
X0=#e54 {
;OlC^\e typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!,#42TY*X } ;
t\hvhcbL (W<n<sl:- template < typename T1, typename T2 >
Z2yZz:.' struct result_2
"]%.%$ {
9tW=9<E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Yy4?|wVl } ;
y%X{[F ?(cbZ#( o binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<bPn<QI @
(UacFO template < typename T >
;NrN#<j(! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MY zyg {
N5ityJIgQ return fn(pk(t));
[dje!5Dc( }
A6APU><dm^ template < typename T1, typename T2 >
tN'-4<+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p/|":(U {
3[RbVT return fn(pk(t1, t2));
cO,ELu }
j5*W[M9W } ;
;:JTb2xbb SArSi6vF 5I!EsW$sY 一目了然不是么?
P"`OuN 最后实现bind
{2`:7U~| C F2*W).+ nVqFCBB template < typename Func, typename aPicker >
MtYi8"+<e. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
b(lC7Xm {
|OXufV?I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?fB}9(6 }
S7cxEOfAu P
+U=/$o 2个以上参数的bind可以同理实现。
"o
+" Jd 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。
#C+""qm 0hTv0#j# 十一. phoenix
>&K1+FSmyJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
FFH9$>A .JNU3%s for_each(v.begin(), v.end(),
6{rH|Z (
fqaysy do_
5>J{JW| [
A^PCI*SN[ cout << _1 << " , "
CD\k. ]
sK~d{)+T .while_( -- _1),
&J~vXk:
! cout << var( " \n " )
YYrXLt: )
t_@xzt10y );
'H0b1t1S% 1LTl=tS# 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:
;~Eb Q 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
$:I~y|
!1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@D!KFJ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0ad -4 ;<Dou7= $gsn@P>" template < typename Cond, typename Actor >
,nqG*
o class do_while
RW!D!~ {
n>F1G
MX Cond cd;
Las4ux[_ Actor act;
B;A^5~b public :
qGtXReK template < typename T >
=;.#Bds struct result_1
eW$G1h: {
X4emhB typedef int result_type;
=4z:Df } ;
[gZd$9a D*d@<&Bl4< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}-H<wQ&x $QQv$ template < typename T >
bd[zdL#4K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V\8vJ3.YV {
o<f[K}t9 do
_@3?yv~ D {
C'C'@?] act(t);
@`<v d@ }
Ea@N:t?(8= while (cd(t));
KDP7u return 0 ;
WDr'w' }
^Z7])arA } ;
^7C?yC 0Y#S2ty ?pdvFM 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7bioLE 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。
Ug=8:a(U. 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。
/[YH
W] 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。
AY['!&T 下面就是产生这个functor的类:
"(/
1]EH` (,eH*/~/ mjbr}9 template < typename Actor >
\HFeEEKH class do_while_actor
g+gHIb7{ {
(q+U5Ls6 Actor act;
D'e'xU public :
"=I
ioY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
lJ!+n<K+ {uEu
^6a5 template < typename Cond >
J2_D P picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T_CYSS|fX } ;
ye1kI~LO( CK1Xdyf_S 6y&d\_?Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'|n-w\
>Wv 最后,是那个do_
CW>f; {.2A+JT, n|F$qV_p\ class do_while_invoker
cCN[c)[c| {
L_uliBn public :
O#Ab1FQn template < typename Actor >
\?)@
#Qs do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
afRUBjs {
_A%} >:q return do_while_actor < Actor > (act);
WZaOw w }
GkjTE2I3 } do_;
ETe,RY 8Z%C7
"4O 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s
bV6} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v/6QE;BY&Q 最后来说说怎么处理break和continue
7>`QX% 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。
\3w=')({ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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