一. 什么是Lambda
F4P=Wz] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|\HYq`!g%7 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,
~Te9Lq | WUC-*( 'eM90I%( ^Rel-=Z$B class filler
^{ Kj{M22 {
rTJ='<hIy public :
wEQ7=Gyx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
M<Gr~RKmAn } ;
V)pn)no'V i|`b2msvd Sf_q;Ws 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
24Y8n 8S8^sP [{s 1=c R,3E_me"} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iCz0T, t=-t xnlr< nqp:nw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/mdPYV jCJbmEfo9@ <5Ye')+ B~%'YQk 二. 战前分析
O?p8Gjf 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
g&79?h4UXQ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
t h!$R bHJKX>@{ >rbHpLm1` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8Ce|Q8<8] /* --------------------------------------------- */
ujlIWQU2mo vector < int *> vp( 10 );
$`KddW0_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
KC"# /* --------------------------------------------- */
,H_b@$]n8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7m4gGkX#r /* --------------------------------------------- */
4yZ'+\ +I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
E?VPCx /* --------------------------------------------- */
0r4,27w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&1=Je$, /* --------------------------------------------- */
k!&G; 6O- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|igr3p5Fw Z$UPLg3=;_ bCV3h3< TO(2n8'fdO 看了之后,我们可以思考一些问题:
ZsgJ6
Y 1._1, _2是什么?
( M > C 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。
S1Z~-i*w 2._1 = 1是在做什么?
%i!=.7o. 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。
.Lwp`{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。
. J/x@ |JUb 1|gi :Dh\ 三. 动工
"wPA;4VQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
miWPLnw=L :,<G6"i ^#6"d+lp &Zxo\[lP template < typename T >
d9j+==S
< class assignment
J|O=w( {
8fG$><@ T value;
bqo+b{i\ public :
%=ZN2)7{ assignment( const T & v) : value(v) {}
b]-~{' + template < typename T2 >
F!>92H~3G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
t;3n } ;
G}2DZ=&>' \n&l iY|zv|;]= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{r.KY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
BzVF!<! '7Ad:em
A^m]DSFOO ^|b ]E class holder
ZqDanDM {
vb&1 S
public :
z:
;ZPSn template < typename T >
TO,XN\{y assignment < T > operator = ( const T & t) const
o@6hlLr {
gv6}GE return assignment < T > (t);
Zb \E!>V }
IIZu&iZo\ } ;
_`oP*g = hc2AGeZr @Sik~Mm_h 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
y ~PW_, 3d1$w static holder _1;
=do*( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
HsF8$C$z !R
b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(plsL
而不用手动写一个函数对象。
E43Gk!/|( \*wQ%_N5 ~ z< &vQ= #`g..3ey 四. 问题分析
u|.c?fW'3 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。
EgYM][:UU 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。
M0B6v}^H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^(Y}j8sj 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\68x]q[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@nh*H{ z PW [GkD 五. 问题1:一致性
7_=7 ;PQ< 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?|
Ar;uq7c,G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q2$-U& V[Z^Z struct holder
1#Ls4+]5 {
03%`ouf //
7])cu>/ template < typename T >
J2KULXF T & operator ()( const T & r) const
lI)RaiMr= {
pv}k=wqJ1 return (T & )r;
t+H=%{z }
dj;Zzt3 } ;
ZH1W#dt`[ 3iKy> 这样的话assignment也必须相应改动:
Ala~4_" WL +,g"8&> template < typename Left, typename Right >
^xNs^wC. class assignment
mDCz=pk) {
: xBG~D Left l;
YKWiZ Right r;
z{>p<)h public :
+A!E 6+' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c; MF template < typename T2 >
Li? _P5+a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&*e( } ;
ycPGv.6 qH8d3?1XO 同时,holder的operator=也需要改动:
TwaK>t96[ ,Fv8&tR template < typename T >
_MI8P/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4PcsU HR {
N Dqvt$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
AB:JXMyK }
Dp8`O4YC O'WBO" 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。
y8!#G-d5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#Bih=A
# k$NNpv&;d
return l(rhs) = r;
3=
q,k<=L 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。
y-1!@|l0:6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J^Mq4& v90)G8|q template < typename Tp >
C&1()U class constant_t
{\P`-'C {
%x]8^vze const Tp t;
h{5K9$9= public :
r](%9Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=dp(+7Va template < typename T >
1FPt%{s3 const Tp & operator ()( const T & r) const
%77X/%.Y {
z2
m(<zb return t;
I\8F.J1_ }
Jfe<$-$$7 } ;
Ed>Dhy6\r lG>,&( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!#[=,'Y 下面就可以修改holder的operator=了
'LyEdlC] tx9;8K3 template < typename T >
p_g#iH!* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7C::%OF~7 {
G%q^8# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[2l2w[7Rid }
<aPbKDF~V Osk'zFiL< 同时也要修改assignment的operator()
WxrGoo^ g2|qGfl{C template < typename T2 >
gx55.} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xl]1{$1M 现在代码看起来就很一致了。
!VzbNJ&' dsiQ~ [
六. 问题2:链式操作
oLh2:c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_[:>!ekx 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
)UoF*vC( 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ib,BYFKEW 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
fK?/o]vq 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"B34+fOur fp)%Cr template < typename T >
[J-uvxD struct result_1
knS(\51A {
|Q\O%
cb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VUF$,F9 } ;
h't!1u n{1;BW#H 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:
<8 ,,pOb OBm#E} template < typename T >
1OOMqFn} L struct ref
4]P5k6nV {
ToXgl4:kd typedef T & reference;
!VoAN5#; } ;
R2`-*PZ_ template < typename T >
(]}52%~ struct ref < T &>
v|K'M,E {
=U- w!uW typedef T & reference;
zcrM3`Zh } ;
Xk]:]pl4W /]@1IC{Lk 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Q/2(qD; u 5nA
*'($j template < typename T >
"pa2,-& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\}p!S$` {
oWP3Y. return l(t) = r(t);
0g{`Qd }
j YVR"D; 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。
;NJx9)7< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cmu| d p\).zuEf. 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
`m_('N _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[(kC/W)! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
QrSF1y'd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,|lDR@ 最后的布局是:
L8WYxJ
k Add
:g~X"C1s / \
PZ[hH(EX Divide 5
'&+5L. / \
_t7}ny[ _1 3
sWKe5@-o0 似乎一切都解决了?不。
eJ"je@vvrK 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。
f[s|<U^ 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。
gbvMS*KQz 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:
rFLm!J] wnr<# =,I' template < typename Right >
^Q9;ro*;ck assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]K!NLvz Right & rt) const
+!JTEKHKH {
(l_/ HQ32 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5BAGIO<w }
dZ6P)R 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6Qw5_V^0o 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。
Py^fWQ5I~% 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。
+v{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。
|J^}BXW'^) 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。
>2BWie?T 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)rE-7(f! 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:
9,J^tN@^ /y-eVu6 template < class Action >
fP>~ @^ class picker : public Action
SF.Is=b {
vP @\" public :
=6Q\78b picker( const Action & act) : Action(act) {}
?igA+(. // all the operator overloaded
p*5QV } ;
~bnyk%S
o VoG:3qN 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。
T?e(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:
2qgm(jo *y ?qt .+2: template < typename Right >
{^V9?^?d ( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C
&~s<tcn {
hYSzr-) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Pu0 <Clh }
~zO>Q4-k 3IyNnm=u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0Bn35.K 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。
0=erf62= w'Vm'zo template < typename T > struct picker_maker
ggL^*MV {
'?O_(%3F0 typedef picker < constant_t < T > > result;
D3(rD]c0{ } ;
'wT !X[jF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
EFdo-.Ax {
Gv\:Agi typedef picker < T > result;
j0uu*)Rk } ;
u5O`|I@R S9kA69O 下面总的结构就有了:
N?j#=b+D functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
A V]7l}- 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。
$VNj0i. Pr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
nAT,y9& 至此链式操作完美实现。
Q^ }Ib[ X6-;vnlKN
ANuO(^ 七. 问题3
76eF6N+%}t 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
TJ_pMU qx f8f template < typename T1, typename T2 >
Wo2W/{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@aC9O9|~ {
E5QQI9ea return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZGsI\3S }
y"T(Unvc &\m=|S 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
,p)Qu%' 9NC?J@&B template < typename T1, typename T2 >
<X"_S'O struct result_2
,TlYQ/j%h {
1haNpLfS> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
oXFo } ;
pQCocy PR3&LI;B* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
4'#?"I 这个差事就留给了holder自己。
OVUJiBp 9$s~ `z) 4o3TW# template < int Order >
77H"= class holder;
:um]a70 template <>
rGmxK|R class holder < 1 >
z]HaE|j}S {
dGG 8k& public :
bZlKy`Z template < typename T >
z2U^z*n{ struct result_1
MRN=-|fV^ {
:-tMH02c typedef T & result;
.r~M7 I } ;
k@|Go)~ template < typename T1, typename T2 >
ESmWK;7b struct result_2
@bF4'M {
ni?5h5- typedef T1 & result;
^^T
xx } ;
RMs+pN<5 template < typename T >
Ny5$IIFe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%V|n2/O
Y {
/2>.*H_2 return (T & )r;
NnRX 0] }
~s2la~gu template < typename T1, typename T2 >
&cZl2ynPi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a\B'Qe+ {
-8Q}*Z return (T1 & )r1;
~v6]6+ }
i9eE/
. } ;
]{ir^[A6 Cs'<;|r( template <>
821;; ]H class holder < 2 >
!,9;AMO
- {
")Qhg-l public :
;5tQV%V^Q template < typename T >
(>C$8)v struct result_1
N
oRPvFv {
fL~@v-l#~ typedef T & result;
!g4u<7 } ;
0b}.!k9 template < typename T1, typename T2 >
*h
M5pw struct result_2
_)ZxD--Qg {
;T :]?5W! typedef T2 & result;
VQ8Q=!] } ;
4 u=v template < typename T >
2= zw! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,t
+sw4 {
,}/6Za return (T & )r;
Gz:ell$ }
Slv91c&md, template < typename T1, typename T2 >
c2wgJH!g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c0Yc~&RF {
\:Q)X$6 return (T2 & )r2;
-"6Z@8= }
tt A'RJ } ;
&AnWMFo p^)w$UL}} 'fPDODE 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> >。
u] Z;Q_= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
7O,!67+^~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e.WKf,e"X uxlrJ1~M return l(i, j) = r(i, j);
v}TFM 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
/vs79^& (,D:6(R7t return ( int & )i;
Xi0fX$-, return ( int & )j;
HcM/ 最后执行i = j;
5'/ff= 可见,参数被正确的选择了。
;)q"X>FMZe -8yN6
0| (_=R<: {uurLEe? 3.6Gh|7 八. 中期总结
1D1qOg"LE 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
fZb}- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Gn^m 541 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vZ1?4hG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X#tCIyK,nV Y|S>{$W V[0
ZNT& F *1w8+ bnZ H nP_)PDTFp 九. 简化
ART0o7B 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。
BS3{TGn 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y@r g_Paq 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:
6+4SMf3 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<c$rfjM+JU +-*/&|^等
iKu4s 2. 返回引用。
#,h0K =,各种复合赋值等
W3jwc{lj 3. 返回固定类型。
c7D{^$L9v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7^<6|>j4 4. 原样返回。
3mhjwgP<nn operator,
i,wZNX 5. 返回解引用的类型。
G5ShheZd operator*(单目)
u82 (`+B 6. 返回地址。
" s}Oeu[ operator&(单目)
gYBMi)`RT 7. 下表访问返回类型。
v.hQ9#: operator[]
$HCgawQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*U-:2uf operator<<和operator>>
.DM-&P \h?6/@3ob OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
@VQ<X4Za 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l{*Ko~g _*Ej3=u template < typename Left >
tX6_n%/L struct value_return
n=?wX#rEC# {
*fz#B/_o template < typename T >
|g'ceG- struct result_1
3H|drj:KV {
,(&Fb~r] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M 5$JB nN } ;
I&`aGnr^^ i,t!17M: template < typename T1, typename T2 >
Ns]$+| struct result_2
jig3M N {
bd H+M?k typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
z[@i=avPG } ;
m\70&%v } ;
a#lytp rBOH9L gq@8Z
AWn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*5{1.7 ~n!&~ 下面我们来剥离functor中的operator()
11c\C Iu 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1Vc~Sa _mJhY0Oc return l(t) op r(t)
6s'n
r7'0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YRMe<upo return op l(t)
jib pZ) return op l(t1, t2)
&xZSM, return l(t) op
`z$P,^g` return l(t1, t2) op
UyFC\vQ return l(t)[r(t)]
4sW'pH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u%lUi2P2E kP'm$+1or 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
p:W{c/tV 单目: return f(l(t), r(t));
efE=5%O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
":q+"*fy 双目: return f(l(t));
*Ms&WYN- return f(l(t1, t2));
!2>@:CKX 下面就是f的实现,以operator/为例
K-@\";whF "$D'gSoYe struct meta_divide
'Lw8l `7 {
:dNJ2&kJ template < typename T1, typename T2 >
Gpi_p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,Xr`tQ<@ {
b I`JG:^b return t1 / t2;
bZr,jLEf }
?1zGs2Qs } ;
^;F5ymb3U 9Ofls9]U 这个工作可以让宏来做:
3SI0etVr g*`xEb=' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O /:FY1 template < typename T1, typename T2 > \
\w"~DuA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*K|ah:(r1\ 以后可以直接用
zR<fz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9gglyoZ% 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
O;i0xWUh (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。。。)
<EcxNj1 D_1O4/ Ji:<eRx) 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
<1B+@ [^7P ]olW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
42p1P6d class unary_op : public Rettype
KV8<'g +2? {
qj `C6_? Left l;
|)C*i public :
$rTb'8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8Lgm50bs S4?WR+:h template < typename T >
jVZ<i}h0B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pf<yLT] {
|i#06jIq return FuncType::execute(l(t));
=FI[/"476 }
Jgg< u# l5~O}`gfh template < typename T1, typename T2 >
mlCg&fnDB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1e7I2g {
ekU%^R< return FuncType::execute(l(t1, t2));
(9kR'kr }
3Pgokj
} ;
>\3\&[#" Ok|Dh;1_ VIN0kRQ# 同样还可以申明一个binary_op
bar=^V) 8ZqLGa] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3Zl:rYD? class binary_op : public Rettype
I8`$a {
nm& pn*1 Left l;
/nu z_y\J Right r;
,hT.Ok={36 public :
k`A39ln7wu binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-%gEND-AP eO(U):C2 template < typename T >
f$n5$hJlQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pqw<nyC. {
^6R(K'E} return FuncType::execute(l(t), r(t));
U*E)y7MY }
\G7F/$g awvP;F?q| template < typename T1, typename T2 >
@6UZC-M0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>T c\~l {
s;=C&N5g return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
zH6@v+gb }
2%6 >)| } ;
B /w&Lo F?05+ t*-cX 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
x#N_h0[i 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yjMN>L' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
deVnAu = 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
kd\Hj~* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
l'aCpzf 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
w=n(2M56C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
J 7 G-qF\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
QIlZZ 下面是修改过的unary_op
OG$v"Yf~ @ \XeRx; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ie(.T2K class unary_op
o kA< {
%D8.uGsh Left l;
3+s$K(% I pMy:h
public :
.-/IV^lGv .|5$yGEF_+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QkW'tU\^ /*k_`3L template < typename T >
jl&Nphp struct result_1
wT6zeEV~* {
<F;+A{M) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`]XI Q\ * } ;
7pciB}$2 qt*+ D template < typename T1, typename T2 >
0V21_".S struct result_2
X?wZ7*'1 {
Bf;_~1+vLG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`OWHf?t: } ;
u4w!SD z\A
),; template < typename T1, typename T2 >
d[J_iD{ & typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^r(My} {
D9A%8[Yo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jVQ89vf
~ }
RR
^7/- r{9fm, template < typename T >
X!^|Tass typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9J?s:"j {
-~lq <M return OpClass::execute(lt(t));
dzPewOre* }
z'& fEsjy 5TB6QLPEwY } ;
1^X)vck ;l0dx$w
o0f`/
6o 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
y32$b,%Xi, 好啦,现在才真正完美了。
KNd<8{'. 现在在picker里面就可以这么添加了:
L/exR6M7 /\h*v!: template < typename Right >
?_^{9q%9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q
N#bd~ {
j]<K%lwp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
B 5|\<CF }
}UB@FRPF 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
S#y[_C?H HNv~ZAzBG- Cd"{7<OyM4 wN4#j}C !e~[U- 十. bind
C`ky= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>20dK 先来分析一下一段例子
`(0B09~7 PBCGC^0{ ix4]^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
SnQT1U% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ybE2N bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
YnU)f@b# 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
T!KwRxJ23 我们来写个简单的。
CCe>*tdf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|&rCXfC 对于函数对象类的版本:
BB(6[V"SV LrbD%2U$j5 template < typename Func >
A8Q^y
AP^ struct functor_trait
{#k[-\|; {
CL4N/[UM typedef typename Func::result_type result_type;
~~h#2SX } ;
~8u *sy 对于无参数函数的版本:
"^\q{S&q2P s) shq3O template < typename Ret >
dM^Z,;u struct functor_trait < Ret ( * )() >
Gb\PubJ {
diY7<u# typedef Ret result_type;
R8Vf6]s_ } ;
Q'jw=w!|g 对于单参数函数的版本:
n@p@@ +lqGf template < typename Ret, typename V1 >
pOo016afmA struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
q -8G {
*??lwvJp typedef Ret result_type;
C\GP}:[T3 } ;
5P-t{<]tx 对于双参数函数的版本:
([dd)QU X$ZVY2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A!B.+p[G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4v hz`1 {
za@/4z typedef Ret result_type;
uwSSrT } ;
0>N6.itOz 等等。。。
Fds
11
/c7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=oq8SL?bJ* lt&(S) template < typename Func >
SULFAf< struct func_return
daI_@k Y" {
Z%qtAPd template < typename T >
4>>=TJ!M struct result_1
2.Qz"YDh
= {
?zf3Fn2y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zR^Gy" } ;
i9DD)Y< M>]A!W= template < typename T1, typename T2 >
\MOwp@|y struct result_2
j,+]tHC- {
*c94'T cl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*kl :/# } ;
$}gMJG } ;
k_=yb^6[U jfY7ich Ey|_e3Lf[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Qw}1q!89 TB!I template < typename Func, typename aPicker >
!B}9gT class binder_1
7t:RQ`$: {
mOsp~|d Func fn;
Ic0Y aPicker pk;
gVOAB-nw public :
0<-E)\:[g F+V!p4G template < typename T >
L>h8>JvQ struct result_1
nTEN&8Y>R {
GT&}Burl/n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-SrZ^ } ;
F^75y? 0
Uropam template < typename T1, typename T2 >
o3 fc - struct result_2
"s(~k {
:pqUUZ6x& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,KW
Q
6 } ;
t~->&Ja LKu\M h| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S%i^`_=Q ZNX38<3h template < typename T >
ukW&\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
No'?8 +i {
}aVZ\PDg return fn(pk(t));
E+]9!fDy< }
N>!:bF template < typename T1, typename T2 >
H4w\e#| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k2U*dn"9U {
?BnU0R_r] return fn(pk(t1, t2));
cQU;PH] }
-Z"4W } ;
N]A# ecm (jM0YtrD r!mRUw'u 一目了然不是么?
?l0Qi 最后实现bind
YA4 D?' *j%x mH'~pR>t template < typename Func, typename aPicker >
`<C<[JP:o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9{toPED {
6Yj{%
G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uZ!YGv0^ }
YX0ysE*V:& ;.A}c)b 2个以上参数的bind可以同理实现。
AG N/kx 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。
i+*!"/De P=QxfX0B 十一. phoenix
9r!8BjA Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~zqb{o^pT /,Xl8<~# for_each(v.begin(), v.end(),
Hc)z:x;Sj (
{{?g%mQ6 do_
Xu] ~vik [
HC%Hbc~S_Q cout << _1 << " , "
.A2$C|a* ]
=&WIa#!= .while_( -- _1),
'a['lF cout << var( " \n " )
8D='N`cN+ )
Jj"{C] );
{>f"&I<xw 1@F-t94I 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:
ju"z 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
uzy5rA== operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
h:
' |)O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#Iw(+%D $Habhw lB,1dw2(T template < typename Cond, typename Actor >
w&p+mJL. class do_while
3
jZMXEG) {
4b8G 1fm Cond cd;
9L=mS Actor act;
~]?:v,UIm( public :
Aqyw template < typename T >
1)ue-(o5 struct result_1
uE-(^u {
<RGH+4LF typedef int result_type;
sT M;l, } ;
T6U/}&{O zJe KB8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
oP&/>GmXL UVo`jb|>
o template < typename T >
aSzI5J]/= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`q^#u {
L:$4o do
Bm$|XS3cD {
*]$B 9zVs! act(t);
DXs an }
:<QknU}dwy while (cd(t));
d*@T30 return 0 ;
XUqorE }
Eb8pM>'qM } ;
_f1o!4ocx Ar`+x5
cHjQwl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)PX VR
T 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。
-'! J?~ 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。
k^J8 p#`6 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。
8<=^Rkz 下面就是产生这个functor的类:
o?`FjZ6;x i?x gV_q; mMAN*}`O template < typename Actor >
?Nos;_/ class do_while_actor
}Q\%tZC#T {
q~ H>rC(\ Actor act;
x/*lNG/ public :
to={q
CqU do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"H-s_Y# dljE.peL template < typename Cond >
c4Ebre-Oa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<DF3!r } ;
qE[S>/R" u,^CFws_ l2D*b93 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bJ~H 最后,是那个do_
DB'v7
Ij0 st-{xC#N# sPH2KwEv class do_while_invoker
3SVGx<,2 {
F-&tSU, public :
EL 5+pt template < typename Actor >
u#0snw~)/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]}2)U {
w0Qtr>" return do_while_actor < Actor > (act);
,;k+n) }
O'<V[Y}6 } do_;
O)'CU1vMb )(iv#;ByL 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g`XngRb|j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W }NUU 最后来说说怎么处理break和continue
~tDYo)hH8 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。
aJu&h2G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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