一. 什么是Lambda
U]vNcQj 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y@eHp-[ 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,
]&/jvA=\l, ibzYY"D: CcY.8|HT md$[Bs9 class filler
} Q1$v~ {
n_Um)GI> public :
u;J= g void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\(T;@r } ;
?;)(O2p _Fl]zs< pE `Q4:<A 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$PfX.Fh gp-wlu4 *XH?|SV )2S0OY. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
""pJO 6bI $L</{bXW {(a@3m~a% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
hN\E8"To w41#?VC/ hph 3kfR 1<\cMY6 二. 战前分析
p00\C 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Rp`}"x9 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
l^$:R~gS LV8,nTYvE d,<ctd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!LIWoa[ F. /* --------------------------------------------- */
t ?bq~!X vector < int *> vp( 10 );
/SMp`Q88 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S\0"G* /* --------------------------------------------- */
ULU
]k# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#S<>+,Lk /* --------------------------------------------- */
}GkEv}~t int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=1yUH9\,b /* --------------------------------------------- */
BOwkC;Q[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~Ag!wj /* --------------------------------------------- */
,?&hqM\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(3]7[h7 WDzov9ot 7%7_i%6wP tm]75*? 看了之后,我们可以思考一些问题:
G Q8I |E 1._1, _2是什么?
Z?nMt 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。
EXJ>Z 2._1 = 1是在做什么?
B/5C jHz 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。
ev8E.ehD 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。
}1R k]$XC W!tP sPM I5x/N. 三. 动工
&7@6Y{!/
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?Fi-,4 @Wx_4LOhf TqQ>\h"&_ 0eQ5LG?) template < typename T >
$ ~D`-+J class assignment
:~T:&;q0 {
uL-i>!"L!} T value;
Hlz4f+#I public :
+ !_^MB kk assignment( const T & v) : value(v) {}
;U20g:K template < typename T2 >
!5A
nr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W{-N,?z } ;
f2{4Y) :nwcO3~` G uDus2#+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JpuW
!I 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>Y2Rr9 /AMtT%91 PKjA@+ iicrRGp3 class holder
ie$=3nZJ} {
~!:F'}bj public :
m2_&rjGz template < typename T >
(b{
{B$O assignment < T > operator = ( const T & t) const
{.!:T+'Xi\ {
mDM]RAub) return assignment < T > (t);
}*R"yp }
:m37Fpz&b } ;
^2mXXAQf7^ }>Os@]*'^(
N}dJ)<(2~ 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:
pg>P]a{ -9aht}Z static holder _1;
RisrU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*K+*0_ G %#us3x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2}}~\C}o+ 而不用手动写一个函数对象。
$iP#8La:Y ZnJnjW PQ t8P>s})[4 55!9U :{ 四. 问题分析
^MddfBwk 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@8CD@SDv 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
;<MaCtDt 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(O<lVz@8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ikxSWO_Y= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hG
]j m |Pj _L`G 五. 问题1:一致性
Y/$SriC_+' 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?|
_8S).* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
J@Orrz2q# H/L3w|2+ struct holder
Z2$-},i {
[j![R //
aoJ&< vl3 template < typename T >
{;-$;\D T & operator ()( const T & r) const
RMvlA'c {
yGD0}\!n return (T & )r;
]7VK&YfN }
/S;?M\ } ;
}Ns_RS$ >yWJk9hf 这样的话assignment也必须相应改动:
9Q.j
< zc2,Mn2 template < typename Left, typename Right >
/NkZ;<uxJ class assignment
bX6*/N {
KGI]W|T Left l;
tjTF?>^6| Right r;
[2FXs52 public :
F;_;lRAb assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#15q`w template < typename T2 >
[wu%t8O2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;J5oO$H+68 } ;
j2\G1@05 3 $kZu 同时,holder的operator=也需要改动:
&G"]v]V +L49
pv5 template < typename T >
1/fvk assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-~-2 g {
"Km`B1f` return assignment < holder, T > ( * this , t);
K3Xy%pqR# }
*Z0}0<
D@Z Fj&vWj`* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%(e=Q^= 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*FAg^G&1 N&ddO-r[s return l(rhs) = r;
HwGtLeB" 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
jxoEOEA 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9z-"JnM ?Z!KV= template < typename Tp >
sV+>(c-$ class constant_t
^Gyl:hN {
"*T)L<G const Tp t;
-5qO}^i$a public :
{otvJ|'N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~Ep&:c4:D template < typename T >
asJYGqdF const Tp & operator ()( const T & r) const
}.hBmhnZmI {
;zOZu~Q|' return t;
Qz<-xe`o8] }
Hc+<(g } ;
E?zp?t:a +|0 m6)J] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
49#-\=<gt 下面就可以修改holder的operator=了
iKK=A.g P*LcWrK template < typename T >
dqkkA/1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|/s.PNP2 {
8jZYy! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$wN .~"T }
O]Hg4">f ?y
'.sQ 同时也要修改assignment的operator()
U-k;kmaj |'J3"am' template < typename T2 >
i3~!ofTb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
iIT<{m&` 现在代码看起来就很一致了。
"2h#inS O3_Mrn(R 六. 问题2:链式操作
!of7]s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*[U:'o`67 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
t.zSJ|T_&O 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
z_H2L"Z 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
2Fh_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
FFkG,XH jmb\eOq+~V template < typename T >
Kzm_AHA) struct result_1
2ReulL8j {
d}G?iX;c} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U!'lc}5 } ;
=MXF`k^} Cse0!7_T 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
_ E%[D( mSzwx/3" template < typename T >
w iq{Jo# struct ref
}iC~B} {
:@/fy}! typedef T & reference;
pqs)ueu } ;
W@G[ gS\T template < typename T >
I*ej_cFQ^ struct ref < T &>
}n.h)Oz {
pta%%8": typedef T & reference;
|Bn=$T] } ;
^4[\-L8Lpq izKk@{Md 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
pFK
|4u GBQb({ template < typename T >
`%=Jsi0.Nq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bXW)n<y {
J.&q[ return l(t) = r(t);
SUEw5qitB }
7HJv4\K 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。
</%H 'V@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?
vlGr5# 9t[278B6 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
WNx^Rg"
>' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZChY:I$< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e!8_3BE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R*y[/Aw 最后的布局是:
.~8+s.y Add
:+5afv} / \
gv,T<A?Z2 Divide 5
<\8 / \
=oTYwU _1 3
U&5zs r 似乎一切都解决了?不。
W
wE)XE 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
WU4i-@Bm8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
sHuz10 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
V588Leb? qh'BrYu* template < typename Right >
JA}'d7yEa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?
1{S_ Right & rt) const
@Otc$hj {
KCu6:)6' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^ZlV1G;/W@ }
Rf^cw}jU 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nsp K.*? 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。
8.^U6xA 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。
;?!rpj 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。
E
oR(/*' 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。
OT[m
g4& 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?
.g#=~{A 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:
{Y"r]:5i -FR ;: template < class Action >
L8zqLDi& class picker : public Action
a7|&Tbv {
;40m goN public :
<f6PULm picker( const Action & act) : Action(act) {}
$.1'Ym // all the operator overloaded
HH#i.s2 } ;
PPPwDsJ }ELCnN Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
:U q]~e 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
_e_%U<\4 Sg$\ab $ template < typename Right >
T/;hIX:R picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$te,\$&} {
48Lmy<}* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}Yl=lcvw }
#<PdZl R 5Nb_K`Vp* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ehusI-q 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。
+I n"OR% \Ji2uGT template < typename T > struct picker_maker
fti|3c {
Q$0%~`t typedef picker < constant_t < T > > result;
7 !.8#A': } ;
{Yk20Zn template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
mv?H]i`N {
y7-:l u$9 typedef picker < T > result;
J\ +gd% } ;
b6Hk20+B; <M?#3&5A 下面总的结构就有了:
m tQ{6u
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。
$jm<'
4 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。
$-?5Q~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}.cmiC 至此链式操作完美实现。
Oc9>F\]_m U_;J.{n Sc$wR{W<: 七. 问题3
DB%AO:8 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
SWsv, Mgs|*u-5 template < typename T1, typename T2 >
V8$bPVps ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u2BW]T] {
,M&0<k\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ti|++oC/& }
>Mz|e(6 J<#`IaV 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:
(OcNC/9 )v{41sM+ template < typename T1, typename T2 >
-xu.=n@, struct result_2
R(83E
B~_ {
nvK7*- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<`_OpNxqW } ;
niEEm`" fKz"z{\,0 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?
{kl{mJ* 这个差事就留给了holder自己。
w1#jVcUQ kr`BUW3 ,."(Gp template < int Order >
nl9Cdi]o class holder;
:KP'xf. template <>
B=bI'S8\ class holder < 1 >
F2`htM@, {
'#i]SU&* public :
AOx3QgC^NO template < typename T >
FT/5 _1i struct result_1
o-=d|dWG {
FNm6/_u3 typedef T & result;
XVDd1#h } ;
+%qSB9_>N{ template < typename T1, typename T2 >
QiE<[QP{g struct result_2
rKQASRF5* {
px}7If typedef T1 & result;
U?F^D4CV\ } ;
d6@jEa- template < typename T >
c`i=(D< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oUvk2]H {
<%>n@A return (T & )r;
7{^4 x#NO }
XBQ< template < typename T1, typename T2 >
;IuK2iDt< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CxA\yG3L& {
7vpN6YP return (T1 & )r1;
-j`!(IJ }
Wbn[Q2h5 } ;
(OyY_` f >)Tq' template <>
QPe9s[Y class holder < 2 >
]fADaw-R {
.5!sOOs$P public :
%- ZR~* template < typename T >
45)ogg2 struct result_1
Ku/H= {
: \:~y9X0 typedef T & result;
Wz-3?EQ } ;
s"=F^# template < typename T1, typename T2 >
B221}t struct result_2
|)?aH2IL {
KZ!N{.Jk typedef T2 & result;
g|._n } ;
-Y8ks7 template < typename T >
S#h'\/S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(~7m"? {
Z<N&UFw7QJ return (T & )r;
P~\a)Szy }
].-J. template < typename T1, typename T2 >
up&N CX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d{2y/ {
Im?= e return (T2 & )r2;
tt7PEEf }
gVa+.x] } ;
3|K=%jr[ :m*!?QGdL G9i)nWr 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:2&lU3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&Mhv XHI 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[+%d3+27 {1Ju}=69 return l(i, j) = r(i, j);
1 ;\]D9i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
']ITuP8 KUp return ( int & )i;
T/GgF&i3 return ( int & )j;
\)^,PA3 最后执行i = j;
0q[p{_t` 可见,参数被正确的选择了。
cuQ7kECV 29a_ZU7e6 hJw
|@V FQk_#BkK Mhb '^\px 八. 中期总结
H@%7\g,` 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:
vo(g0Au) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pcI& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
M<{5pH(K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
! fi &@k 9h:jFhsA9 Lp:Nw4 _ nDHHYp 5)d,G9 sf |oNOz 九. 简化
YN,y0t/cQ 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。
>JKnGeF 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
xvwD3.1 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:
),cQUB 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V[o7Jr~ +-*/&|^等
UAsF0&] 2. 返回引用。
MAE7A"la =,各种复合赋值等
{D_++^ 3. 返回固定类型。
xSpMyXrQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g08*}0-k 4. 原样返回。
MxO
W)$f operator,
3>-[B`dD( 5. 返回解引用的类型。
y|q@;*rGNa operator*(单目)
jlu`lG*e& 6. 返回地址。
(NH8AS< operator&(单目)
@-'/__cgt 7. 下表访问返回类型。
^M`>YOU2+ operator[]
xwTijSj 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`zdH1 p^w operator<<和operator>>
N]1V1c$G* 1YOg1 n+k 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。
$}qDV>
qo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%f3c7\=C *Q bM*oH template < typename Left >
Pm$F2YrO3 struct value_return
#4vV%S {
`Y\gSUhzS template < typename T >
yGb a struct result_1
F&=I7i {
; cGv] A+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
U9 1 &| } ;
k2EHco0BG K :1g" template < typename T1, typename T2 >
D:=t*2-Iv struct result_2
)l`1)Ea~ {
't
+"k8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
r_b8,I6{] } ;
v6wRME;JA } ;
JB&G~7Q85 'e}uvbK =yl4zQmg$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v1LKU `wNm%*g 下面我们来剥离functor中的operator()
).pO2lLF4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/8f>':zUb an3~'g? return l(t) op r(t)
AXz-4,=xX return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*:a'GC%/ return op l(t)
%lN2n,AK return op l(t1, t2)
!\QeBd+ return l(t) op
wk" l[cH> return l(t1, t2) op
hHcJN return l(t)[r(t)]
P+[QI
U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
TqIAWbb& "gFxfWIA 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:
s(Z(e % 单目: return f(l(t), r(t));
YTQ5sFuGM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZB-QABn 双目: return f(l(t));
Fj
S%n$ return f(l(t1, t2));
,mB Z`X@N
下面就是f的实现,以operator/为例
=v.{JV# he"L*p*H struct meta_divide
`,+#! ) {
~|h lE z template < typename T1, typename T2 >
ODm&&W#* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Sa L"!uAk {
+}P%HH]E/p return t1 / t2;
<"<Mbbp }
85'nXYN{d } ;
*P`v^& xdPcsox~ 这个工作可以让宏来做:
YQ;
cJ$ N1%p"( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
f0vJm template < typename T1, typename T2 > \
WP}ixcq# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C@1CanL@3 以后可以直接用
Bp
:~bHf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
tE@FvZC'= 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
l';pP^.q (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。。。)
<j;]!qFR ',GV6kt_k o7.e'1@ 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
$*k)|4 ^o YPyk`9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-LTKpN`[@ class unary_op : public Rettype
k}GjD2m {
62Mdm3 Left l;
</= CZy5w public :
5y]io
Jc9- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NetYg]8` ^=^$tF template < typename T >
_K'7(d0z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JBz}|MD {
9RH"d[%yc} return FuncType::execute(l(t));
BWh}^3?l }
>L gVj$Z xRlYr# % template < typename T1, typename T2 >
B@ {&< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,of]J| {
I.1D*!tz return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y6A;AmM8 }
t0q_>T-kt } ;
OiF{3ae( i\)3l%AK]T Ql8bt77eI- 同样还可以申明一个binary_op
b._m 8z ~ m[spn@SF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#n3ykzoqIX class binary_op : public Rettype
dy<27 = {
>.e+S?o Left l;
\7Qb229? Right r;
'f+NW& public :
)s)_XL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
; DDe.f" |f\D>Y%) template < typename T >
Zsj`F9*e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e`iEy=W {
: lgi>^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ow@v"L;jF! }
EiWd+v,QJQ $
KB template < typename T1, typename T2 >
)T1iN(Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}^Gd4[(,g {
:_xh(W+2< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&$=! dA }
.IgRY\?Q } ;
K*Ks"Vx 'H|~u&? qM",( Bh 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
]]2k}A[-I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5dl,co{q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
QB&BTT=! 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。
T_LLJ}6M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$'{=R 45Z 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。。。
jnJZ#=) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GS;%zdH~ 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)
x GH1epf 下面是修改过的unary_op
)*|(i] ut_pHj@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
iidT~l class unary_op
/7/0x ./{ {
FJ54S Left l;
MzkkcQLK bcH_V|5} public :
U]R~ gy}# Zgamd1DJ[l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
})Yv9],6 P`(Mk6gE template < typename T >
DMn4ll| struct result_1
$4m*kQ {
$SY]fNJQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I4t*? } ;
@MbVWiv fThgK;Qy'U template < typename T1, typename T2 >
n?xTkkr0 struct result_2
tU@zhGb {
"35A/V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]*N1t>fb } ;
W\cjdd ,SUT~oETP template < typename T1, typename T2 >
)d`mvZBn1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Da.G4,vLh {
Ak@Dyi?p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
86
.`T l; }
r.yK, Z>P*@S,6G template < typename T >
$_Nf-:D* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CvDxq:x {
6RoAl$}' return OpClass::execute(lt(t));
=qu(~]2( }
w7TJv4_ h8{(KRa 6 } ;
B&0;4 =&nW~<- v ZZxk]D< 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
vFv3'b$;G 好啦,现在才真正完美了。
I&VTW8jB 现在在picker里面就可以这么添加了:
)[Z!*a m lioc`C: template < typename Right >
KP]"P*?
? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0~Gle: {
WFTvOFj return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
eiVC"0-c} }
'b&yrBFD 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
zM#sOg H t(n%;< j5$GFi\kB o\VUD (s<s@` 十. bind
>ut" OL9J 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。
}baR5v 先来分析一下一段例子
UL$}{2N,_ j<<3Pr `G9 l int foo( int x, int y) { return x - y;}
W?woNt'n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4rg2y] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Xf[kI 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^teq[l$; 我们来写个简单的。
6%G-Vs]*2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~`ny@WD9 对于函数对象类的版本:
};L ^w: ^h' Sla template < typename Func >
$g0+,ll[6 struct functor_trait
<ABX0U[* {
u\yVR$pQ typedef typename Func::result_type result_type;
w;6bD'.>; } ;
Lh.b5Q| 对于无参数函数的版本:
M5357Q g4p template < typename Ret >
]}|byo struct functor_trait < Ret ( * )() >
SRIA*M.B} {
2Os1C}m typedef Ret result_type;
q? qC } ;
H,unpZ( 对于单参数函数的版本:
I#F!N6; w8S!%abl1 template < typename Ret, typename V1 >
k <iTjI*N struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n{*D_kM(H {
"*1f;+\ typedef Ret result_type;
fxaJZz$o } ;
Rhc-q|Lz8 对于双参数函数的版本:
4`m~FNVS G2bDf-1ew template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x!LQxoNF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
t]jFo {
*g}Yw typedef Ret result_type;
8BOZh6BV } ;
,l YE 等等。。。
W!Hm~9fz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^&@w$ >@xrs template < typename Func >
&Mq~T_S struct func_return
\>LnLH( {
L!0OC''C template < typename T >
ULrr=5&8 struct result_1
V&8VwF^- {
klg25 #t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gxz-R?. } ;
m7a#qs;, hI%bjuq template < typename T1, typename T2 >
^bg2[FV struct result_2
7w,FX.=;cv {
DI+]D~N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d@`M
CchCB } ;
JWvjWY2+P } ;
x3jb%`o#! %VYAd)gC {"oxJ`z4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"Ve.cP,7( CYYkzcc^ template < typename Func, typename aPicker >
`ps)0!L
L` class binder_1
uH/w\v_I {
Y}#h5\ Func fn;
UcBe'r}G aPicker pk;
\PDd$syDA public :
NI#X@ NH$r
Z7$ template < typename T >
\^ghdU struct result_1
Dd;Nz {
(?_S6HE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qmO6,T-| } ;
@1*ohdHH Y<1QY?1sd template < typename T1, typename T2 >
<N\v)Ug` struct result_2
W;bu2ym&Q {
3)-/`iy# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2gO2jJlv } ;
L}@c6fHG ,'[<bP'%_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,0x y\u xX*H7# template < typename T >
!x!07`+^u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t]7&\ihZi~ {
i4^o59}8 return fn(pk(t));
!r#?C9Sq }
aLIBD'z template < typename T1, typename T2 >
pZ/>[TP(%F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N<QXmgqx {
8_T6_jL< return fn(pk(t1, t2));
EwOV;>@T? }
LpR3BP@At } ;
3p0LN'q]A &f&z_WU .'Y]R3\M+ 一目了然不是么?
\Y"Wu 最后实现bind
#1>X58I^ gx%|Pgd R
{-5Etv template < typename Func, typename aPicker >
DGzw8|/( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,"B+r6}EF {
`Od5Gh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6R=W}q4 }
7)s^8+ d/i`l* 2个以上参数的bind可以同理实现。
;qrB\j" 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。
;[fw]P n `ho1nY$)CE 十一. phoenix
o865(<p Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]CoeSA`j ,_Z+8 for_each(v.begin(), v.end(),
{)-aSywe (
[7[0^ad do_
)E~79! [
/iX+ R@ cout << _1 << " , "
0{=`on; ]
,T2G~^0 .while_( -- _1),
-;'1^ cout << var( " \n " )
R)c'#St )
gvLf|+m );
nw-I|PVTNa ]C) 4 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:
?mwD*LN3o 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
3`k;a1Z#O' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{~F4WjHJp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
B[KJR?> aoXb2 2]{ B'fb^n< template < typename Cond, typename Actor >
l,kUhZ@W class do_while
#FNcF>3> {
E2m8UBS Cond cd;
h=:Q-?n- Actor act;
VY3& public :
wu)w template < typename T >
~J P=T struct result_1
1R,: {
l(02W typedef int result_type;
zzyHoZJP } ;
~-I+9F ll C#1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:53)Nv _]Zs,Hy template < typename T >
q#s,-u u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R=|{n'n$0| {
;1a~pF S do
!1ED~3/X {
Z
/9> act(t);
CO`_^7o9( }
t]YC"%[S while (cd(t));
0|a(]a}V*j return 0 ;
'#&os`mQ }
T3^GC X|!@ } ;
^_f+15]D `|/<\ |6$p;Aar 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0:T|S>FsAm 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。
}nL7T'$> 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。
lR(+tj)9uO 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。
svq<)hAf< 下面就是产生这个functor的类:
TTKs3iTXz PF53mUs4 FAj)OTI2S template < typename Actor >
+1D+]*t_?[ class do_while_actor
3nhXZOO1 {
HBMhtfWW Actor act;
\Rp-;.I@6 public :
* cgI.+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?W)A vMm1Z5S/ template < typename Cond >
lGOgN!?i picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Vb= Mg } ;
;NHt7p8SE RR]CW tfGHea)M 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!s&NT @ S 最后,是那个do_
yI"6Da6|y !Y[lQXv XR;eY:89 class do_while_invoker
eb =D/ {
#':fkIYe' public :
7BJzMlJ1Y template < typename Actor >
QC9eUYe do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
fP(d8xTx2y {
m+Rv+_R return do_while_actor < Actor > (act);
W;,C_ }
s[w6FXt } do_;
;oc&Hb "\3B^ e, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"t~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;oy-#p>N% 最后来说说怎么处理break和continue
7*?}: 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。
!K'}K>iT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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