一. 什么是Lambda
SyL"Bmi 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4:V
+>Jt 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,
V;SfW2`) % S312=w .}dLqw Z518J46o class filler
uX7L1~s- {
ZX_QnSNZ? public :
392V\qtS void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7ZUN;mr } ;
{\$S585 Ab$E@H# G@s:|oe 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
cj>@Jx}]M X_PzK'#m ~A0AB
`7 2-F7tcya| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?O25k!7 UN?tn}`! I"]E}n d) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2^XmtT /M5.Z~|/ s.z)l$ W8<QgpV* 二. 战前分析
'&CZ%&(Gw 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。
dOD(< 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
IsE&k2 SD ~vF*&^4Vh ca=MUm=B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J.~@j;[2 /* --------------------------------------------- */
C?. ;3 h vector < int *> vp( 10 );
9^Xndo]y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
frbd{o /* --------------------------------------------- */
6F^/k,(k4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W@}@5,}f> /* --------------------------------------------- */
$I5|rB/4? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j Hq+/\ /* --------------------------------------------- */
q`AsnAzo& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
pll5m7[ /* --------------------------------------------- */
~Dg:siw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z@q1&}D! B)k/]vz)*D GUQ3XF\ ,5 ,r. 看了之后,我们可以思考一些问题:
[]OS p& 1._1, _2是什么?
Va[&~lA) 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。
mcwd2) 2._1 = 1是在做什么?
uJ"#j
X 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。
K*~xy bA 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。
Xk:x=4u& # wn>S< E2hML 三. 动工
.t^1e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%m|BXyf]_B S?DMeZ{: uToi4]w"y xqT} 9, template < typename T >
x+sSmW class assignment
:CM2kh"Iu {
"<oR.f=0 T value;
+o.#']}Pl public :
i[/1AI assignment( const T & v) : value(v) {}
o/U}G,|G template < typename T2 >
9aID&b+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(>Sy, } ;
_Wp,
z` X56.Y. \KEmfCx'n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?:PF;\U 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0s4]eEXH c:DV8'fT RZvRV?<bR ^]LWcJ?"^! class holder
~@^ pX*%i {
8LtkP&Wx public :
?AQR\) P template < typename T >
s4 Uk5< assignment < T > operator = ( const T & t) const
: 2L-Nf {
l)Cg?9 return assignment < T > (t);
1
RyvPP }
!;PKx]/& } ;
btf]~YN Jl)Q# c"'JMq 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:
;>p{|^X0D r-}C !aF] static holder _1;
]gb?3a}A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&-.2P!t p6{8t} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dqL)q 3 而不用手动写一个函数对象。
&W y9% 5DeAH; ma2-66M~j ue6&)7:~ 四. 问题分析
Gy[m4n~Z5 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。
]+78
"( 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。
{Ve_u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9&KiG* . 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i\k>2df 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)mXu{uowr &14Er,K 五. 问题1:一致性
xCiq;FFR 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?|
]$WwPDZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
jUX0sRDk B}p{$g! struct holder
4T:@W C {
^5*9BwH` //
K@@[N17/8 template < typename T >
p# (5
; T & operator ()( const T & r) const
xrl!$xE
GX {
9rhl2E return (T & )r;
h}jE=T5Hc }
f+W %X } ;
m&8'O\$ io(Rb\#" 这样的话assignment也必须相应改动:
/q >1X!Z &,~Oi(SX5 template < typename Left, typename Right >
jAb R[QR1% class assignment
3rw<#t;v {
4XXuj Left l;
hE>%LcP Right r;
Z |CL:)h public :
"_T8Km008 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wLz@u$u? template < typename T2 >
.a`(?pPr, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DNl'}K1W } ;
o79EDPX FpM0 % 同时,holder的operator=也需要改动:
<^8&2wAkJ o\;cXuh template < typename T >
i@p0Jnh| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ev;R; 0< {
wz=c#}0dB return assignment < holder, T > ( * this , t);
-3On^Wj] }
TY6Q;BTU I[v6Y^{q 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。
m]#oZVngy 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Doj>Irj?7 qz<>9n@o return l(rhs) = r;
Y(3X5v?[ 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。
8\/$cP"<^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~dc~<hK hFp\,QSx
template < typename Tp >
^>ICycJ class constant_t
&3_.k {
K{WLo5HP const Tp t;
osdl dS public :
>q7/zl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K r DG template < typename T >
\x9.[?;=e const Tp & operator ()( const T & r) const
Uop`) {
]Ll<Z return t;
Q^k\q }
3BzC'nplm } ;
A5[iFT> Z_.xglq{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cA8A^Iv:0 下面就可以修改holder的operator=了
_aj,tz }s++^uX6 template < typename T >
y1c2(K>tu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&kp`1kv": {
C!z7sOu return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yJn<S@)VT: }
*'ffMnSZ mx3p/p 同时也要修改assignment的operator()
ziTE*rNJ 1@S(v L3a template < typename T2 >
mo()l8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L }L"BY3$ 现在代码看起来就很一致了。
f5o##ia7: nc/F@HCB 六. 问题2:链式操作
[wv;CUmgc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KqhE=2, 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。
thK4@C|X4 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。
,|G~PC8 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。
p%ZOLoc)Y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DT#F?@LG( G'IRqO*] template < typename T >
Nm4
h struct result_1
;*[oi {
tx_h1[qi typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Bb9/nsbE } ;
l:- <CbG 4IGn,D^ 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:
e.VR9O]G 4RyQ^vL template < typename T >
>\4"k4d} struct ref
sX[k}=HCK {
'gv~M_ typedef T & reference;
caD)'FSES } ;
;5!M+nk template < typename T >
9gQ
]!Oq struct ref < T &>
AXT(D@sI= {
o_R_ typedef T & reference;
&<oJw TC } ;
V_"UiN"o /ht-]Js$G 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1)v]<Ga~%1 1WUlBr/k template < typename T >
":W$$w< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P TMJ.; {
:F`"CR^, return l(t) = r(t);
G3${\'< }
QA=mD^A 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。
Ju"K" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'
o(7@ =.(~`ici~ 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
aW*8t'm;m' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,-`A6ehg _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d*R('0z{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1
.Nfl@] 最后的布局是:
^{g('BQx Add
hQ\W~3S55 / \
[ XBVES8 Divide 5
Jk}Dj0o / \
9CPr/q9' _1 3
P-?R\(QYtR 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。
ZW%;"5uVm) 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。
;5&=I|xqe 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:
H> Q
X?>j EYSBC", template < typename Right >
r^T+I3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
s_
%LU:WC Right & rt) const
iyTKy+3A {
2bAH)= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M$Ow*!DfP }
wo5fGQJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-9;XNp 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。
J;GYo|8 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。
a\*_b2 ^n 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。
8;$zD]{D1 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。
N?v}\ PU 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?
vVf%wei^# 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:
q);@iiJ- y`a]##1j$M template < class Action >
_g%,/y 9y class picker : public Action
S7(tGD {
eOZ"kw"uHu public :
*:"p*qV* picker( const Action & act) : Action(act) {}
cv"Bhql // all the operator overloaded
go?}M]c%7 } ;
@ +yjt'B
JnPwqIF1 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。
"{x+ \Z\ 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:
?X@uR5?{ u?SxaGEa template < typename Right >
hH_\C.bL picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
YQ`88z {
O
#5`mo return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wUKt$_]`` }
\kP1 Jr IHwoG(A~< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
6+/BYN!&4 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。
B4{F)Zb wRu\9H} template < typename T > struct picker_maker
eE" *c>I {
M3s:B& / typedef picker < constant_t < T > > result;
nZ4@g@e2 } ;
T/P
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ws:+P~8 {
XGAR8=tic typedef picker < T > result;
7~H"m/;U& } ;
Q1RUmIe_& @=qWwt4~ 下面总的结构就有了:
+\RviF[+ 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。
Id{Ix(O 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。
Cf.(/5X picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h3V;
J 至此链式操作完美实现。
B~`:?f9ny5 Z9zsvg &{S@v9~IT 七. 问题3
;-VXp80J 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。
o"g<Vz U]"6KS
template < typename T1, typename T2 >
bdj')%@n ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r
TK)jxklX {
J :l% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+oiuulA }
UQq Qim !BR@"%hx 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:
!-tVt
D QURpg/<U template < typename T1, typename T2 >
&X)^G# struct result_2
|z`AIScT {
@!B%ynrG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v(l:N@L } ;
?zK\!r{ " (yw(/ 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?
HJ!P]X_J1 这个差事就留给了holder自己。
1WAps#b. B1va]=([)W w%~Mg3| template < int Order >
F+9(*|x% class holder;
vgN%vw pL template <>
Z8o8>C\d9/ class holder < 1 >
7w?N-Q$y {
uM2 .?>`X public :
Q\aC:68 template < typename T >
w5q'M struct result_1
bEb+oRI {
Ki\J)l typedef T & result;
P=.T|l1 } ;
:)kWQQ+, template < typename T1, typename T2 >
GE}>{x=^x struct result_2
'19kP. {
dyt.(2 typedef T1 & result;
#{zF~/Qq } ;
2Jqr"|sw template < typename T >
j!K{1s[.y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8xYeaK {
xn}HB return (T & )r;
Cf3<;Mp< }
9O-*iK template < typename T1, typename T2 >
mf\@vI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ee'wsL {
tF!-}{c"k return (T1 & )r1;
]GXE2A_i; }
Q`BB@E } ;
/}=cv>S5V ]%[. > mR template <>
L4{+@T1A[ class holder < 2 >
yOyuMZo6 {
e.]k4K public :
qnnP*15` template < typename T >
HQ^:5XH struct result_1
>/y+;<MZ {
qIk(ei typedef T & result;
\0z<@)r+AJ } ;
X,`e1nsR template < typename T1, typename T2 >
PRN%4G struct result_2
8v\^,'@ {
Q&e*[l2M6 typedef T2 & result;
P;ovPyoO } ;
y@\J7 h: template < typename T >
k
Hh0&~( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-\M;bQV[C {
G/&Wc2k return (T & )r;
y-)5d }
#LfoG?k1K template < typename T1, typename T2 >
|%fM*F^7/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Mgg m~|9) {
M(<.f}yZQ return (T2 & )r2;
qfyuq] }
AHn
Yfxv_ } ;
2E0$R%\ ;%PI I5w>*F 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> >。
^( 1S`z$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b!z kQ?h 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r*t\F&D @fI2ZWN| return l(i, j) = r(i, j);
wQN/MYF[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.a
`ojT a f UOIM return ( int & )i;
2Z*^)ZQB return ( int & )j;
5VGr<i&A 最后执行i = j;
X5c)T}pyv 可见,参数被正确的选择了。
u51Lp 48n 7<M;I =\i{dj 2q%vd=T z#\YA]1 八. 中期总结
wak'L5GQE 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:
'Sjt*2blq 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
b1-'q^M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
GJn ~x 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q a3+ 9 (zIIC"~5 \Qei}5P, poVtg}n x4;ndck%U 31~Rs?~f( 九. 简化
=x}p>#o,J 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。
\* SEj&9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nsy eid* 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:
~?uch8H 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Kp%:\s,lO +-*/&|^等
C}(9SASs% 2. 返回引用。
Qs;MEt 1 =,各种复合赋值等
s)j3+@:# 3. 返回固定类型。
i[m-&
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n$y@a?al 4. 原样返回。
A!^gF~ 5 operator,
-9^A,vX 5. 返回解引用的类型。
9O\N
K:2 operator*(单目)
SB=%(]S 6. 返回地址。
~oE@y6Q operator&(单目)
?qR11A};tG 7. 下表访问返回类型。
1eMz"@Q9 operator[]
sL\W6ej 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:V^|}C# operator<<和operator>>
zM!2JC )m.U"giG++ 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。
)_\q)t"= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<}bF49z `u#N template < typename Left >
i'`[dwfS struct value_return
a474[? {
&M*f4PeXb template < typename T >
WC`x^HI struct result_1
zHk7!|%Y {
%3mh'Z -[f typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ayh=@7* } ;
d.t$VRO `F4gal^ ^ template < typename T1, typename T2 >
#D|n6[Y'.t struct result_2
g~]?6;uu {
\TnRn(Kw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%#iu } ;
0*XCAnJ^_ } ;
t(:w):zE aYws{Vii ^!sIEL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bW^JR, *5d6Q 下面我们来剥离functor中的operator()
dBEm7.nh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*m*sg64Zw NNw0
G& return l(t) op r(t)
/[+%<5s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
osZ]R return op l(t)
XN}^:j_2 return op l(t1, t2)
LZ<^b6Dxk return l(t) op
}0idFotck return l(t1, t2) op
qA5 Ug return l(t)[r(t)]
'ZAl7k . return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)%vnl~i! jzd)jJ0M 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:
?,^Aoy 单目: return f(l(t), r(t));
3{9d5p|\i return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:s>x~t8g#n 双目: return f(l(t));
5&TH\2u return f(l(t1, t2));
f[wxt n'r 下面就是f的实现,以operator/为例
6|Xe ],u |&U{
z? struct meta_divide
do:IkjU~ {
~Xz?H=}U+ template < typename T1, typename T2 >
v W4n>h}] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_)[UartKx {
k8 z1AP return t1 / t2;
>)+N$EN }
0sI7UK`m } ;
K/M2L&C .zv BV_I 这个工作可以让宏来做:
W_lXY Z< # p2`9o #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~3Y4_b5E template < typename T1, typename T2 > \
vwAtX($
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^.PCQ~Ql 以后可以直接用
_$i)bJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
X}H?*'- 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
<.&84c]/& (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。。。)
i!)\m0Wm Up5 |tx7 "3/&<0k 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
%~L"TK`? es<8"CcP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Rqr>B(| class unary_op : public Rettype
ty'/i!/\ {
</2 aQn Left l;
VS >xvF public :
j4I ~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
aK/fZ$Qc QJ!2Vw4K template < typename T >
SEVB.; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GSW%~9WBa {
OY8P return FuncType::execute(l(t));
2T(7V[C%9 }
:C2
@!W
z U~USwUzgY template < typename T1, typename T2 >
:$0yp`k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[:uHe#L {
w!'y,yb% return FuncType::execute(l(t1, t2));
qw1W}+~g }
)F Nn } ;
@JGFG+J} |<'6rJ[i> 7hTpjox2 同样还可以申明一个binary_op
h,n}=g+? S`$%C=a. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t+_\^Oa) class binary_op : public Rettype
t<ZBp0 {
QO^V@"N Left l;
+(PUiiP'"v Right r;
D<|$ZuB4 public :
D, Gv nfY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(Ldvx_ }xBDyr63 template < typename T >
O-[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?|98Y"w {
y0`;
br\X return FuncType::execute(l(t), r(t));
a"Xh }
} C:i0Q 3&CV!+z template < typename T1, typename T2 >
Z,O*p,Gzn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j#~~_VA~ {
TY'c'u, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
L9N}lH }
;mT}Q;F# } ;
g$^-WmX\m 1ANFhl(l =yz"xWH 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
('7$K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
jU~ x^Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(WJ)! 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。
EQ ee5} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$y&W: 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。。。
VnVBA-#r| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#Tei0B7 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)
ch:rAx 下面是修改过的unary_op
%~x?C4L8 q)L4*O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;Mo_B9 class unary_op
tT>LOI_z {
{0w2K82 Left l;
||>4XDV# )ds]fvMW]N public :
^!\AT!OT S4`X^a}pY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&>C+5`bg +^+'.xQ template < typename T >
h{iuk3G`h6 struct result_1
"A"YgD#t {
?bVIH? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D<d,9 S,) } ;
4r7F8*z On}1&!{1] template < typename T1, typename T2 >
YB7n}r23 struct result_2
&H%/.4la {
-
[h[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Qgj# k } ;
e|!' U%s@np template < typename T1, typename T2 >
0 (wu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m..ajYSQ {
q+\<%$:u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
P?/JyiO} }
=yZq]g6Q F-wAQ: template < typename T >
h;jO7+W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`!Z?F]):G {
kEnGr6e return OpClass::execute(lt(t));
H5x7)1Ir| }
T,/rC{ ]|tg`*l!> } ;
aE5-b ub c O'wmhLa"W XQ}J4J~Vm 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
i`2SebDj'w 好啦,现在才真正完美了。
MSQ^ovph 现在在picker里面就可以这么添加了:
l; _IH|A *^|\#UIk
template < typename Right >
g77M5(ME picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~dr,;NhOLJ {
U_"!\lI_yg return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
XeI2<=@% }
VQHB}Y@^ 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。
F)hj\aHm k #
-luE |ZH(Z}m ZX:rqc r)5xS] 十. bind
&|Duc} t 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。
:E.a.- 先来分析一下一段例子
losqc *| 60!%^O = Sk|e#{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
xc#t8` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6h>#;M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
WT ;2aS: 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。
r&
a[? 我们来写个简单的。
Qjfgxy] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BI`)P+K2 对于函数对象类的版本:
G{} 2"/ 4]U=Y>\Sr template < typename Func >
d. vNiq,` struct functor_trait
fIoc)T {
$v@$C4 typedef typename Func::result_type result_type;
@-)?uYw:r } ;
*lSu=dk+ 对于无参数函数的版本:
0A)0Zw src9EeiV template < typename Ret >
A7X
a struct functor_trait < Ret ( * )() >
P5<9;PPbZ {
[Y](Y3 /.N typedef Ret result_type;
ZW [&7[4 } ;
+06{5-, 对于单参数函数的版本:
epiviCYC 1nAm\/&
template < typename Ret, typename V1 >
?wB_fDb} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AZ3T#f![L@ {
$ZI] typedef Ret result_type;
"] V\ Y! } ;
Mr)t>4 对于双参数函数的版本:
xfb .Z( Y#9W]78He template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
s>J5.Z7"'j struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k77IXT_7u {
D m0)%# typedef Ret result_type;
w6V/Xp][U } ;
/yG7!k]Eg 等等。。。
I<D#
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\AwkK3 u}nS dZC template < typename Func >
GmB&TDm struct func_return
wo0j/4o {
"&2 F template < typename T >
c* ueI5i struct result_1
r E m/Q! {
QR&e~rks typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%'iJVFF } ;
\|0z:R;X qYA~Os1e template < typename T1, typename T2 >
"QnYT3[l" struct result_2
E]mm^i`| {
4QA~@pBX^{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eNd&47lJ } ;
@}4aF| } ;
M^Sa{S*? DquLr+s~ kkjugm{D7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Vc9rc} }nlS&gew^ template < typename Func, typename aPicker >
e\V
-L_ class binder_1
a$=~1@ {
kO\ O$J^S Func fn;
5sT3|yq aPicker pk;
, -Hj public :
5GM-*Ak @ .P1WY template < typename T >
I>;{BYPV struct result_1
#s{^fUN6 {
"Wj{+|f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bG]0| } ;
+cH>'OXoB tKV, template < typename T1, typename T2 >
PuJ3#H
T struct result_2
8%K{l g" {
bA)nWWSg= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3Z?ornS } ;
dx@dnWRT, f8;?WSGyD2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
GTR*3,rw 2K9X (th1 template < typename T >
gML8lu0) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_{jC?rzb {
F1.Xk1y% return fn(pk(t));
;M.Q=#;E }
WK6,K92 template < typename T1, typename T2 >
tpGT~Y( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_8.TPB]no {
=6~ return fn(pk(t1, t2));
fn,n'E] }
5f7id7SI } ;
8_}t,BC A&M_ J ~LuGfPO^ 一目了然不是么?
.z gh,#= 最后实现bind
VNTbjn]
x#`p.sfVo B/;>v template < typename Func, typename aPicker >
@/:4beh picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<J<"`xKL {
I#2$CSJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
WJD2(el }
Sh(ys*y> ,Wd=!if 2个以上参数的bind可以同理实现。
xeFx!$3 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。
;d}>8w&tfy 1gV?}'jq 十一. phoenix
sMMOZ'bT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ESB^"|9 7n#-3#_mG for_each(v.begin(), v.end(),
W^8 (
DP),~8 do_
nriSVGi [
R5ra*!|L) cout << _1 << " , "
Hl}lxK,] ]
b,+Sa\j)( .while_( -- _1),
v)Y)tu> cout << var( " \n " )
#$Zx ].[lc )
;D~#|CB );
D
\i]gfu8W S9!KI) 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:
dE"_gwtX 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
Zp/+F( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
4m<]qw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8e-nzc,] [p6:uNo F:m6Mf7L template < typename Cond, typename Actor >
Ibz9juY class do_while
8vuTF*{yZ {
,^G+<T6 Cond cd;
T{
@@V Actor act;
/ ]8e[t>!f public :
{A==av template < typename T >
B}TY+@ struct result_1
~qqxHymc {
dI\_I] typedef int result_type;
#;!@Pf } ;
48wt 4tm%F\Izy do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"9P @bA ~T;:Tg* template < typename T >
^>an4UJt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lPR^~&/ {
+#,J`fV% do
-ZE YzZqY {
nT> v act(t);
!AXLoq$SY }
[ifw}( while (cd(t));
QD0x^v8 return 0 ;
{v0r'+` }
/%;J1{O } ;
G%HG6
/x@aAJ| O^!ds 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L E\rc A 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。
%JDQ[%3qY 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。
lt-3OcC 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。
N4;g"k b 下面就是产生这个functor的类:
ez32k[eV! >N al\ %ud-3u52M8 template < typename Actor >
33<{1Y[Q6E class do_while_actor
+JYb)rn$^ {
Zq&'a_ Actor act;
[<,7LG< public :
Vj4 h#NN$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.'o=J`| Ba?1q%eG template < typename Cond >
/1Gmga5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:q3w;B~ } ;
}O+xs3Uv A5F(- GXm#\) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
f|(9+~K/7& 最后,是那个do_
;76+J) <_8bAO8\ 6h5g!GQD class do_while_invoker
P7W|e~]Yq {
+x{o public :
i/*)1;xsk template < typename Actor >
G^ k8Or2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
F&uiI;+zJ {
[2xu`HT02 return do_while_actor < Actor > (act);
nHeJ20 }
kjPf%*3 } do_;
Cxq|N]E
68GH$ji 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ZDaHR-%Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5\zR>Tg". 最后来说说怎么处理break和continue
l8(9?!C
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。
m{ani/bt 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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