一. 什么是Lambda
Ze~^+ EE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_%?}e|epy 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,
yCwBZ/C Nv{r`J. Cb%?s oe=^CeW" class filler
4. 7m* {
ypSW 9n public :
1(CpTaa void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Jlj=FA` } ;
%oJ_,m_( CE=&ZHt9 l&R~I6^E 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:
5Q;Fwtm 3P2H!r Gc^w,n[E Fo|6 PoSo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jeFX?]Q ^i&sQQ({ a^hDxeG 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ODyK/Q3 k1e0kxn "94e-Nx ,B_Nz}\8 二. 战前分析
{*RyT.J 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。
&U^6N+l9 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
0,a\vs%@X 2MS1<VKZ@ 9tDo5
29 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Rf||(KC< /* --------------------------------------------- */
7s+3^' vector < int *> vp( 10 );
+&6R(7XC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hsr,a{B%$ /* --------------------------------------------- */
LmE%`qNg sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2Dgulx5kGZ /* --------------------------------------------- */
o?BcpWp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
g
<S&sYF5 /* --------------------------------------------- */
L #c*) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1S/KT4 /* --------------------------------------------- */
h;?=:( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
rtd&WkU
rD Xxhzzm-B 00X~/'! FH:^<^M 看了之后,我们可以思考一些问题:
UIPi<_Xa 1._1, _2是什么?
owM3Gz%?UA 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。
wl|cipy" 2._1 = 1是在做什么?
A Ch!D>C1 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。
9.:r;H G 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。
G;#-CT BQmHYar ?WyL|;b* 三. 动工
wQ]!Y?I 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
yxP(| n]c6nX:' wQ-pIi{G ^NwXvp>7- template < typename T >
Sqw:U|h\FS class assignment
2Hl0besm {
>={?H?C T value;
s$ZzS2d public :
I<yd=#:n assignment( const T & v) : value(v) {}
`p0+j template < typename T2 >
M*li; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/D2
cY> } ;
*M6'
GT1%c ~IrrX,mp: ElLDSo@WvR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-]HPDN,OB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*-0tj~)> H <7r 4&]Sb} `L n,qiA class holder
.hO) R. {
/E8{:>2 public :
H&Jp,<\x template < typename T >
2
u:w assignment < T > operator = ( const T & t) const
WxO2 {
>#~!03 return assignment < T > (t);
|-t>_+. J' }
1o5n1
A } ;
hr9rI qbcaiU`-^" H809gm3(Z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%N``EnF2 I2"F2(>8K static holder _1;
;>%@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)\oLUuL`; g+'=#NS} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^U1@
hq*u 而不用手动写一个函数对象。
u~[=5r 3,;;C( a;@G ]rk8Jsg 四. 问题分析
W>[0u3 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
rZ[}vU/H` 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
zX=K2tH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.%Pt[VQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5MU-Eu|*> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
dZ]['y% cPu<:<F[ 五. 问题1:一致性
0i%r+_E_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
SbrKNADH% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
NmbA~i vxN,oa{hf struct holder
G!Gbg3:4e5 {
P[Q3z$I} //
O>FE-0rW}e template < typename T >
S:b-+w|* T & operator ()( const T & r) const
<WPLjgtn3 {
Ky:y1\K1^K return (T & )r;
=]Gw9sge@ }
*SP@`)\D } ;
&:Mk^DH5 [22>)1<( 这样的话assignment也必须相应改动:
_c:}i\8R G%Dhj)2} template < typename Left, typename Right >
acG4u+[ ] class assignment
V@%:y tDf {
s1"dd7&g' Left l;
`?M?WaP Right r;
p1}m_ public :
quky m3F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b"J J3$D template < typename T2 >
Wra$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Xu[(hT6 } ;
qhE1
7Hf ^}VAH#c 同时,holder的operator=也需要改动:
p h5rS< J]m[0g7O_ template < typename T >
@cc4]>4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CRpMpPi@} {
()cqax4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
ON()2@Y4 }
gjbSB6[ vZ0K1UTEXY 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。
APR"%(xD# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hv4om+ 6$.I>8n return l(rhs) = r;
(-e*xM m 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。
tV'>9YVdG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F0i`HO{ A3su!I2S template < typename Tp >
*PSUB{i( class constant_t
_zuX6DO {
=eHoJq const Tp t;
}4dbS ;C< public :
8(jUCD constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\7\7i-Vo template < typename T >
8?
U!PW const Tp & operator ()( const T & r) const
4Y.o RB {
q2SlK8`QJ return t;
bx XNv^ }
s+omCr|H;A } ;
45
\W%8 igGg[I1? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%k+G-oT5 下面就可以修改holder的operator=了
W08rGY wR(>'? template < typename T >
eI@nskq# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<meQ {
<F%c"Rkh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t5M"M{V }
7]J7'!Iz $URL7hrhU 同时也要修改assignment的operator()
CW+] Jv]" Ow3t2G template < typename T2 >
K5"8zF)* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&;x*uG 现在代码看起来就很一致了。
kWZ@v+Mk3 o1k
X` Eu 六. 问题2:链式操作
#s}& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:svKE.7{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Md5|j0#p 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=^5,ua6 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{0Jpf[.f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
J? 4E Hl ^T< HD template < typename T >
2m8|0E|@ struct result_1
j=U^+jAn {
6eB2mcV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
bd$``(b`v } ;
j8cXv t(.jJ>|+* 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:
<aRsogu"P +U^H`\EUr template < typename T >
V/dL-;W; struct ref
^VOA69n>$ {
-TT{4\%s typedef T & reference;
1Z_2s2`p } ;
. l>. template < typename T >
%p}xW V . struct ref < T &>
=cwdl7N&I {
~:xR0dqx typedef T & reference;
25H=RTw } ;
CU+H`-+"J 86f8b{_e" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<t"KNKI .Y*jL &! template < typename T >
PHh4ZFl]_I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
PFSh_9.q {
jiGXFM2 return l(t) = r(t);
gK_#R] }
Ja[7/ 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。
=c34MY(#X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mJYG k_ua $MYAYj9r) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
zEMZz$Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\T:*tgU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<KEVA?0> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#!>QXiyR 最后的布局是:
?#obNQ"u] Add
OBEHUJ5 / \
o
@(.4+2m Divide 5
m.b}A'GT / \
szw|`S>o _1 3
ph~d%/^jI 似乎一切都解决了?不。
u$Ty|NBjn 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
oHR@*2b 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#DkdFy
%` OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
s*9lYk0 mrGfu:r template < typename Right >
>MLPmER assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D6vhW:t8? Right & rt) const
ur|
vh5 {
2SRmh!hr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r-'CB }
Xwz'h;Ks_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
QnH;+k
ln XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
0wpGIT!2 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
o56UlN 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
iu.$P-s 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。
=jD9oMs 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?
8k9q@FSln 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:
0 ~^l* ]uZaj?%J< template < class Action >
Dk#4^`qp1 class picker : public Action
pdq5EUdS {
m;oCi}fL public :
|rL#HG picker( const Action & act) : Action(act) {}
ohlCuH3 // all the operator overloaded
QqCwyK0 } ;
Z1N=tL 8o\KF(I 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。
B.F~/PET 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:
YGsg0I't ^EZ?wdL template < typename Right >
mXJ`t5v^l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$l/w.z {
%Y-KjSs+l return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)=Ens=>Z }
C)(/NGf #p7_\+&5s Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
c-`izn] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
|TQa= l % 0c{E~ template < typename T > struct picker_maker
0kxe5*-| {
!vGJ7 typedef picker < constant_t < T > > result;
_M)J{ {?: } ;
/=gU template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,c6c=di {
w1:%P36H typedef picker < T > result;
#m6W7_ } ;
:)j& t>aP +BgUnu26 下面总的结构就有了:
5{\ ;7( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
xW+XN`77 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
N/8_0]Gf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
txFcV 至此链式操作完美实现。
}@<Ru L',7@W U`kO<ztk 七. 问题3
gI{56Z 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ur,{ZGm "Ax#x template < typename T1, typename T2 >
p.RSH$] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wY{!gQ {
6>F1!Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
miEf<<L#z }
IiZXIG4H *zl-R*bM$ 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:
<hB~|a<# G`R_kg9$ template < typename T1, typename T2 >
l*]nvd_ struct result_2
U!i @XA%P {
$&KiN82, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^KjxQO6y3 } ;
|l673FcJ F,h}HlU 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
,'a[1RN 这个差事就留给了holder自己。
2|D<0d#W my*E7[ ,%$Cfu template < int Order >
fk'DJf[M class holder;
9YVr9BM'K template <>
6UAw9
'X8 class holder < 1 >
K(heeZUt {
[5wU0~>' public :
o>MB8[r template < typename T >
'$y.`/$ struct result_1
m?]=
=9 {
'=1@,Skj- typedef T & result;
uYMH5Om+i } ;
=aCd,4B} template < typename T1, typename T2 >
)(W%Hmi struct result_2
an,JV0 {
bw*D!mm, typedef T1 & result;
~'t+X } ;
gM_MK8py template < typename T >
:8l#jU`y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i?IV"*Ob1N {
mL3 Q return (T & )r;
f1X]zk(=W }
U~_G *0 template < typename T1, typename T2 >
=e| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%40+si3c {
(&xIBF_6 return (T1 & )r1;
tN-B`d1 }
7-2,|(Xg } ;
&U{"dJ r 'aJm4W&j template <>
wY_! s Qo class holder < 2 >
}080=E {
*(j-jbA public :
uV\~2#o$_ template < typename T >
f\c%G=y struct result_1
b_GAK {
i$dF0.}Q typedef T & result;
Rq,Fp/ } ;
dZ"d`M>o6 template < typename T1, typename T2 >
DP=\FG"}x struct result_2
$*vj7V_ {
*vP:+] typedef T2 & result;
0&2eiMKG?n } ;
0w ;#4X:m template < typename T >
w02t9vz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_0!<iN L {
[J+]1hCZ| return (T & )r;
d1hXzJs }
#b+>O+vx8 template < typename T1, typename T2 >
&d i=alvv1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g0Jy:`M {
`!7QegJa" return (T2 & )r2;
oxJ#NGD }
^|lG9z%Foy } ;
6M X4h B+2Jea,N .MI
5?]_ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
am#(ms 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
W;ADc2#) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
nCPIpw,]M q a}=p return l(i, j) = r(i, j);
~)%DiGW& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
t0+D~F(g ^ Mw=!n[ return ( int & )i;
q-4#)EnW return ( int & )j;
T8\%+3e. 最后执行i = j;
#PZBh 可见,参数被正确的选择了。
kYU!6t1 xqLIs:* uoe>T: T[]kun mBWhC<kKs 八. 中期总结
<7yn : 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
sZYTpZgW4L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ng+Ge5C9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
VIg=|Oe), 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.p
/VRlLU +e( (! }
f+hB ,7*-%05[\ ~R\U1XXyUY vp..>BMJ 九. 简化
Wkc^?0p 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5 @61=Au 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
hSfLNvK
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
C^!ej" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E K#ib +-*/&|^等
^9xsbv
B0 2. 返回引用。
-[-Ry6G =,各种复合赋值等
v m)'CC 3. 返回固定类型。
Y~uqKb;A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v9+1[Y"; 4. 原样返回。
~7"6Y] operator,
~#V1Gunq 5. 返回解引用的类型。
BRGTCR operator*(单目)
0q:g
Dc6z 6. 返回地址。
>W?7a:#, operator&(单目)
9Qhk~^ngg 7. 下表访问返回类型。
/S\y-M9
operator[]
=[G) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5"8R|NU:\0 operator<<和operator>>
p:gM?2p1 E!v^j=h$u 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'~X W 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
FAP1Bm hV>@qOl
' template < typename Left >
et0yS%7+?@ struct value_return
W(&9S[2 {
rkC6-9V template < typename T >
P
g1EE"N@ struct result_1
AC9#!#
OGB {
{_5PN^J typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DC8,ns]!y } ;
>5}jM5$ b=j]tb, template < typename T1, typename T2 >
O.~@V(7ah struct result_2
|?
l6S {
SK_i 3? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_I}rQfPJ } ;
xtP=/B/ } ;
5Pu
F]5 )XAD#GYM t(F] -[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4*aNdh[t. @C fxPA 下面我们来剥离functor中的operator()
l\Or.I7n
首先operator里面的代码全是下面的形式:
t?R=a- ZI i&dMX:fRd return l(t) op r(t)
%*wOJx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
x#s=eeP1 return op l(t)
VIjsz42C return op l(t1, t2)
58 Rmq/6s return l(t) op
W9ewj:4\0 return l(t1, t2) op
sCF7K=a return l(t)[r(t)]
6X.lncE@p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!rMl" Y[ 4$<-3IP, 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
zOnQ656 单目: return f(l(t), r(t));
Ug|o($CY return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
C5jR|| 双目: return f(l(t));
)wwQv2E return f(l(t1, t2));
T c{]w?V 下面就是f的实现,以operator/为例
=2=n Q9
*N/2+ struct meta_divide
:,^pL At {
q$=EUB"C template < typename T1, typename T2 >
>@o}l:* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(W l5F
{
,lly=OhKb return t1 / t2;
fC4D# }
@|^2 +K/ } ;
\Ow-o0 bUp
,vc* 这个工作可以让宏来做:
(mJqI)m8 VIxt;yE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Sh_ =dzM template < typename T1, typename T2 > \
?"no~(EB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@Pc]qu 以后可以直接用
=Xc[EUi<;g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
U-#t&yjh# 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
O}!L;? (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
=*YK6 K"sfN~@rT[ n_n0Q}du 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
hC.7Z] <E|K<}W# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bTn7$EG class unary_op : public Rettype
_r}oYs%1 {
Q\~4J1 Left l;
AE)<ee%\\ public :
wO y1i/oj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZL`G<Mo;. $e|G#mMd- template < typename T >
VT\o=3_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xi=qap=S^9 {
O\T return FuncType::execute(l(t));
\"qXlTQ1_9 }
$+<X 1 jG0{>P#+ template < typename T1, typename T2 >
+_?;%PKkuF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TIV1?S {
PZF>ia} return FuncType::execute(l(t1, t2));
d{f3R8~Q. }
<)zh2UI } ;
KZL5>E @$~ BU;kR FG~p_[K 同样还可以申明一个binary_op
6$>m s6g% Hm+-gI3* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,XW6W&vR; class binary_op : public Rettype
Lrr^obc {
2k[i7Rl \c Left l;
2FO.!m Right r;
_1c'~; public :
u!%]?MSc binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I'o9.B8%# DsqsMlB{ template < typename T >
O xqbHe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aI|<t^X {
`OnN12` return FuncType::execute(l(t), r(t));
SMQuJ_ }
56*}}B$? mj<(qZh template < typename T1, typename T2 >
, {7wvXP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&{* [7Ad {
}Xs=x6Mj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
HB\y [:E }
Xt/T0.I } ;
K$Y!d"D H!&]Di1Eh TeQWrms 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
e(BF=gesgp 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{so"xoA^c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K/G|MT)
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
m4ovppC 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'oHtg
@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
KEsMes(* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E'$r#k:o 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)
#HB]qa 下面是修改过的unary_op
!l_1r$ A75IG4] template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-zHJ# class unary_op
PF@<>NO+W {
lcvWx%/o@ Left l;
l{aXX[E&1 ;,Sl+)@h public :
?D\6CsNp(2 VbK| VON[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}MrRsvN S'V0c%'QQV template < typename T >
DI**fywu[3 struct result_1
9wC q {
@y9_\mX!s typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E<'3?(D9hL } ;
A;w,m{9< 'HkV_d[li template < typename T1, typename T2 >
cy?u
* struct result_2
Revc
:m1o {
rjQV;kX> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&~G>pvZ } ;
\x)T_]Gcm zXvAW7 template < typename T1, typename T2 >
;-@^G
3C: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w^NE`4 - {
`>'E4z]-_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
-GCGxC2u }
>&e|ins^N
W:b8m Xx template < typename T >
<;+&`R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Pby
d {
pb}QP return OpClass::execute(lt(t));
e!ar:>T }
n'1pNL: @1gX>! } ;
U9IN# ;W Cz
Jze me$7\B;wy 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1'R]An BV 好啦,现在才真正完美了。
P$N\o @
现在在picker里面就可以这么添加了:
RXb+"/ %IW=[D6Tg template < typename Right >
&voyEvX/S picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U8?QyG
2A {
B@A3T8' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PE|_V }
d>)*!l2,C 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。
9EK5#_L[= F.?^ko9d 8{@|M l @ bPQhn#(g K]oFV 十. bind
n4Ry)O[. 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。
gE0k|Z(RF 先来分析一下一段例子
UOZ"#cQ g,7`emOX ?^Q!=W<7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
|jk"; h bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
bf-.SX~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yK_$6EtNKj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Nqk*3Q"f 我们来写个简单的。
-k|r#^(G2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
; ob>$ _ 对于函数对象类的版本:
VjBV2 x PiMh]
0 template < typename Func >
#Fl"#g$ struct functor_trait
H@qA X {
b/Z=FS2T typedef typename Func::result_type result_type;
t`o-HWfS. } ;
xD,BlDV 对于无参数函数的版本:
"b8<C>wY z^T/kK3I template < typename Ret >
:&HrOdz struct functor_trait < Ret ( * )() >
"Up3W%]SB {
/z>G=kA typedef Ret result_type;
ZC@ 33Q( } ;
(2[tQ`~ 对于单参数函数的版本:
1CU-^j r;g[<6`!S template < typename Ret, typename V1 >
b\Y<1EV^[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ZO5_n {
b<P9@h~: typedef Ret result_type;
Q.>@w<[!L } ;
<[@AMd S 对于双参数函数的版本:
)/1AF^ E >u
,Ac: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xqs{d&W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ztKmB {
B+#!%J_ typedef Ret result_type;
mFw`LvH?* } ;
zXx H aM 等等。。。
/ Of*II& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PxNp'PZr9 --4,6va`e template < typename Func >
?{NP3
struct func_return
"-88bF~ {
I} m\(TS-" template < typename T >
Z,^`R] 9 struct result_1
OS;qb:; {
_HW~sz| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
epI&R) ] } ;
HQw98/-_W _[su?C template < typename T1, typename T2 >
}><VcouJ[ struct result_2
Uoe;4ni {
?&
qM C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9fj3q>Un, } ;
7g8}]\i+ } ;
+F.{: VNBf2Va %nk]zf.. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1G$fU
zS ``$Dgj[ template < typename Func, typename aPicker >
E #q
gt9 class binder_1
8[\F*H {
Yj3j?.JJk Func fn;
/'k4NXnW3 aPicker pk;
o@*eC L= public :
v W=$C HX%lL}E template < typename T >
F7P?*!dx struct result_1
KX D&FDkF {
M3P\1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N4]QmRX/j } ;
Fk=Sx<TX qM=
$,s* template < typename T1, typename T2 >
y (@j;Q3(r struct result_2
ySAkj-< /P {
:FB-GNd typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w.Cw)#N } ;
qWX%[i% 7iMBDkb7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Hvqvggfi A#;6~f template < typename T >
2[!#Xf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hEUS&`K {
Z>hS&B return fn(pk(t));
ZeM~13[ }
[d
30mVM template < typename T1, typename T2 >
Sggha~E2s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KZrg4TEVi {
a,mG5bQ! return fn(pk(t1, t2));
r& }
.TZ0FxW } ;
qaJ$0,]H+ O&BNhuW2 )45~YDS;t 一目了然不是么?
cHo@F!{o= 最后实现bind
@uA=v/>+ O?\UPNb:K j11FEE<W template < typename Func, typename aPicker >
mV!Ia-k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(5CdA1| {
:kU#5Aj gK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K/WnK:LU }
X 4L"M%i K^32nQX 2个以上参数的bind可以同理实现。
5i71@?q; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
PL"u^G` V /i~IG`h/ 十一. phoenix
T:FaD V{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)/4eT\ = a(.q=W for_each(v.begin(), v.end(),
&[
oW"Q{ (
1. A@5* Q do_
efzS]1Jpz [
hc7"0mVd{ cout << _1 << " , "
X%(1C,C( ]
'`s\_Q)hG_ .while_( -- _1),
ul(pp+%S cout << var( " \n " )
7`xeuK )
Z4ekBdmCL );
U$,-F** m[aBHA^g 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:
iA.:{^_)09 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
YQ? "~[mL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ycD.X" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9 +1}8"~ #*;G8yV EBQ,Ypv template < typename Cond, typename Actor >
aI. 5w9 class do_while
Z7][" {
M=rH*w{^ Cond cd;
<n4?wo Actor act;
OQnb^fabY public :
uuaoBf template < typename T >
?uAq goCl struct result_1
A4K8DP {
y26?>.! typedef int result_type;
gn-@OmIs } ;
hl}iw_e cQzUR^oq, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
] 6Y6q])Z x)+ q$FB template < typename T >
" fXs! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pk?M~{S {
4 H9mKR do
i<\WRzVT {
#'y4UN act(t);
DpbprT7_ }
_ASyGmO{ while (cd(t));
.n\j<Kq return 0 ;
6uS;H]nd< }
,vDSY N6 } ;
/Fj*sS8 8*x/NaH
/\ \Gl>$5np 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
k,,Bf-?
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。
Vq&}i~ 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。
*lo0T93B 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。
#i;y[dQ 下面就是产生这个functor的类:
MSqW { U{,:-R 4s@oj template < typename Actor >
ptQCqQ1_d class do_while_actor
#1)#W6 h\ {
4`Ib wg6"B Actor act;
V=d~}PJ> public :
~'#yH#o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M
o?y4X |=u
}1G? template < typename Cond >
4e20\q_{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
50`=[l`V } ;
zI7iZ"2a Um~DA BMdcW
MYU\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
he!Uq%e 最后,是那个do_
'ZFbyt Q2
<SKzCp\ 6DuA class do_while_invoker
'z9}I
# {
dKpUw9C#/ public :
xLShMv} template < typename Actor >
+\x}1bNS%j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$y_P14
{
2{|mL`$04< return do_while_actor < Actor > (act);
C2;Hugm4 }
Y3.^a5o } do_;
jdf3XTw 3D-VePM=` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&gdhq~4# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7Z<
2`&c7 最后来说说怎么处理break和continue
2n3!pZ8 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。
s}lp^Uh= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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