一. 什么是Lambda
)c<X.4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g7l?/p[n 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,
6k=*O|r "9v4'" ]aZ3_<b %wQE
lkB class filler
GbwqrH+ {
PAy/"R9DT- public :
nB9(y4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
WJ&a9]&C } ;
gucgNpX %E"dha JY PR2;+i3 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:
/cX%XZg c}G\F$ =M],5<2; VkD}gJY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Q`zW[Y&] =K;M\_k%y >Tp`Kri 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2[X\*"MQ2 DedY(JOvB 3EA+tG4KnO 9=}&evGm89 二. 战前分析
/=@V5) 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。
|44 E:pA 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
C@P*:L_ _@D"XL#L L;i(@tp|v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IJk<1T7:(W /* --------------------------------------------- */
2uzy]faM vector < int *> vp( 10 );
,Zva^5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O$(#gB'B /* --------------------------------------------- */
vUR@P
- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
wv.HPmq /* --------------------------------------------- */
TMG|"| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(&!x2M /* --------------------------------------------- */
(7A- cC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d",VOhW7)S /* --------------------------------------------- */
O gtrp)x9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j2`%sBo H$k2S5,,z 8zrLl:{ ?BnX<dbi& 看了之后,我们可以思考一些问题:
E#VF7 9L 1._1, _2是什么?
=5q_aK#i 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。
W690N&Wz 2._1 = 1是在做什么?
MWI7u7{ 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。
_-:CU
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。
.!)i pn p)- a*7 ZkmYpi[ 三. 动工
A(D3wctdr 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#By~gcN :zQNnq:| dfMi]rs!< Lk]W? template < typename T >
6FFM-9*|[ class assignment
%fIYWu`X {
` 1vDp. T value;
BV)) #D9 public :
vEc<|t assignment( const T & v) : value(v) {}
;$g?W" template < typename T2 >
Sv\399( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)ml#2XP!f } ;
T_ga?G< 'B;n&tJ
Wg=q lux- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
a49t/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"]}?{2i;
CE7{>pl 3XIL; 5 Gg y7xb class holder
`4-m$ab {
9cQ;h37J> public :
u,JUMH]@ template < typename T >
}$` PZUw> assignment < T > operator = ( const T & t) const
cuh Z_l {
jP\5bg-} return assignment < T > (t);
jE2EoQi, }
hg-M>|s7 } ;
'x u!t'l& ke2}@|?t 3|(3jIa 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:
'iX y?l |4!G@-2V:I static holder _1;
Bej k^V~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/Q2HN(Y .RpWE.C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w"q^8"j! 而不用手动写一个函数对象。
:_:o% E&;;2 XB<Q A>dLh ~_|CXPiQ8 四. 问题分析
`k-|G2 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。
a,eEP43dn 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。
scPvuHzl 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a)'
P/P 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
kd OIL2T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ga\kvMtr v+W4wD 五. 问题1:一致性
lmYyaui 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?|
wPvYnhr|G- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`S|T&|ad0 .>NPgdI struct holder
{yM@3v~ {
T~~K~a\8 //
5zPn-1uW template < typename T >
Q6r7UM T & operator ()( const T & r) const
>/'/^h {
Pv\-D<&@m return (T & )r;
oO9yI^ }
~H:.&'E } ;
?:3rVfO :'sMrf_EA 这样的话assignment也必须相应改动:
\{54mM~ GpCjoNcW{ template < typename Left, typename Right >
.RPh#FI6J class assignment
22Oe~W; {
A5~OHmeK Left l;
nTHCb>,vM Right r;
ZOy^TR public :
G|j8iV O assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%[OZ;q& X template < typename T2 >
`!C5"i8+i2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
PoZxT-U } ;
FSb4RuD9 6SEq 2 同时,holder的operator=也需要改动:
$1n\jN $*C'{&2 template < typename T >
8aI^vP"7`= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-Xt0=3, {
^-,@D+eW return assignment < holder, T > ( * this , t);
.50ql[En }
T^S$|d -*;JUSGh 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。
f`-UC_(; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|3Bmsd/3 ZdlQ}l#F return l(rhs) = r;
C;m*0#9D 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。
Tua#~.3}J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+0M0g_sk U,V+qnS template < typename Tp >
Na<);Pg class constant_t
Wux[h8G
{
!JbWxGN`jn const Tp t;
*#j_nNM4 public :
3ZhuC".c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k;
ned template < typename T >
X{P=2h#g
const Tp & operator ()( const T & r) const
HAAU2A9B2 {
%VS+?4ww return t;
%(>,eee_ }
3zzl|+# 6 } ;
{`V ^V_ Jm,tN/o* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Tb!jIe 下面就可以修改holder的operator=了
:~'R| l `{xKU8j^ template < typename T >
j>Cp4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,=dc-%J {
!mK}Rim~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y0,>_MS }
MbXtmQ%C8 sZ#U{LI 同时也要修改assignment的operator()
Dq`$3ZeA !CR#Fyt+9 template < typename T2 >
d*l2x[8}g- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
, nW)A/?} 现在代码看起来就很一致了。
5-POYug C'a#.LM 六. 问题2:链式操作
I[bWd{i: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
af|x(:!H 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
41I2t(H @z 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
D/puK 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
,&s%^I+CC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-(9TM*)O :Q"p!,X=- template < typename T >
9z7rv, struct result_1
HrHtA] {
f'OcW*t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ov,[F<GT } ;
&)!4rABn WZcAwYB 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
UHX,s ~;0W
+ template < typename T >
6/&|)gW', struct ref
!G;|~|fMV {
z~#d@c\ typedef T & reference;
1:Wl/9mL } ;
K1zH\wH template < typename T >
q:9CFAX0= struct ref < T &>
"-g5$v$de {
?7TuE!!M typedef T & reference;
6`Diz_( } ;
QUWx\hqE {gI% - 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G| qsJ BB.120v&N template < typename T >
[H{2<! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\Yr&vX/[p {
_eUd
RL> return l(t) = r(t);
YB376/ }
LKYcE;n 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
L@`:mK+; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z4JhLef % qEfg-`*M 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{}"a_L&[; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cRP!O|I`] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ow*^z78M{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>)VWXv0 最后的布局是:
CQH^VTQ Add
.qrS[ w / \
G' mg-{ Divide 5
na_Wp^; / \
AU<A\ _1 3
yv\
j&B| 似乎一切都解决了?不。
\6;b.&%w2 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
%XH%.Ps/ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
I$*LMzve 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:
9(hI%idq -d^c!Iu| template < typename Right >
vGchKN~_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>f(M5v(D\ Right & rt) const
U_~r0 {
8}?w%FsN# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fk\hrVP }
jRhRw; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"89L^I 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。
rAS2qt 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。
Vn?|\3KY 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。
69N8COLB 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。
>Y;[+#H[ 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?
S%o6cl = 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:
scZ&}Ni 3 ]w a8| template < class Action >
fK+[r1^ class picker : public Action
rS_pv=0S {
fkD-mRKw public :
~LJt lJ
0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
[#+klP$ // all the operator overloaded
=H?^G[ y } ;
rmPJid[8B~ Wt!8.d}= 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。
q0(-"}2l 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:
NGkWr QT\"r T9# template < typename Right >
@^nE^; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[9\Mf4lh# {
%9_jF" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W/u_<\ }
U[6
~ad
a S y^et Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G4G<Ow)` 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。
L6J.^tpO 9eEA80i7 template < typename T > struct picker_maker
I?CfdI {
!}=#h8fv typedef picker < constant_t < T > > result;
;upYam" } ;
T 2Gscey template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pXK-,7- {
Zz! yv(e)H typedef picker < T > result;
spTIhZ } ;
6&,9=(:J&R 4q\gFFV4 下面总的结构就有了:
7A{,)Y/w ^ 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。
Y/qs\c+ 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。
\{ff7_mLo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:xC1Ka%~ 至此链式操作完美实现。
l|fb;Giq=D s(y=u > #xt-65^ 七. 问题3
cCq mrjUmV 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。
As(6E}{S G<`6S5J>hr template < typename T1, typename T2 >
mw~$;64;a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a~F\2`Q {
XRXQ
7\n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(*Q8!"D^6 }
a 9Kws[ ?F9c6 $| 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Z=^~]Mfa 5wbR}`8 template < typename T1, typename T2 >
q=;U(,Y struct result_2
#fq&yjl#A {
6d;RtCENo typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'@WS7`@-y } ;
E<77Tj _p0G8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
B4w/cIj_ 这个差事就留给了holder自己。
L+.-aB2!d UGQHwz 'v_k#% template < int Order >
DxxY<OkN class holder;
M~5Ja0N~ template <>
&o7"L; class holder < 1 >
eV( {
4*?i!<N9 public :
s \q
m template < typename T >
L^??*XEUJ struct result_1
Z!I#Z2X {
:nxBM#:xu typedef T & result;
hf5+$^RZ } ;
yXCJ? template < typename T1, typename T2 >
hh<ryuZ struct result_2
$8fJ DN {
~-#8j3 J; typedef T1 & result;
Ev,b5KelD } ;
5KL??ao- template < typename T >
+}Qq#^:_\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.r \g] {
Q,nXc return (T & )r;
+]0/:\(B }
1a'0cSH template < typename T1, typename T2 >
2I0Zr;\f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@c;:D`\p1C {
a+P^?N return (T1 & )r1;
kNv/L$oG }
zUz j
F } ;
EOG&Xa k.W1bF9n6 template <>
II{"6YI> class holder < 2 >
xkfW^r {
Rz=wInFs public :
ilkN3J template < typename T >
^) 5*?8# struct result_1
u*8x.UE8C0 {
/`b`ai8`8 typedef T & result;
m-HBoN } ;
7X/KQ97 template < typename T1, typename T2 >
FXFyF*w2 struct result_2
1_5]3+r_U- {
b}Wm-]|+ typedef T2 & result;
hus k\ } ;
q82yh& template < typename T >
AzFS6<_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IAb-O {
=90)=Pxd return (T & )r;
M Jtn)gXb }
l vfplA template < typename T1, typename T2 >
f<*-; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xGt>X77 {
8RU91H8fE return (T2 & )r2;
7>xfQ }
g!!:o(k } ;
U&u~i
3 :KBy(}V gi<%: [jT 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> >。
<Eh_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
WU{9lL= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|/~ISB ~o8x3`CoF return l(i, j) = r(i, j);
3(=QY) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jDCf]NvOPM $B?IE#7S4 return ( int & )i;
]s}9-!{O
return ( int & )j;
K'S\$ 最后执行i = j;
r<EwtO+x 可见,参数被正确的选择了。
:djbZ>< :;N2hnHoG s+6tdBvzs 4x?4[J~u[ ->5[C0: ] 八. 中期总结
<&iLMb:% 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:
F3&:KZ!V&m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
TJz}
8-#t 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$(&+NJ$U$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}Ih5`$ Nuc2CB)J mjJ/rx{kbw xOdLct >W^)1E,Qh .'=-@W* 九. 简化
\Vl)q>K_h 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。
M
nDaag 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"rR$2`v" 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:
##/ l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
SI:Iv:> +-*/&|^等
o5< w2( 2. 返回引用。
N3@gvS =,各种复合赋值等
dW#?{n-H< 3. 返回固定类型。
T)*tCp] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q6=>*}Cm6m 4. 原样返回。
YbP}d&L operator,
8o[+>W 5. 返回解引用的类型。
*M+ CA_I( operator*(单目)
:[bpMP<bz; 6. 返回地址。
xZ>@wBQ operator&(单目)
0<42\ya 7. 下表访问返回类型。
/[>zFYaQ operator[]
CAbT9Wz& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4|xQQv operator<<和operator>>
4\(|V
fy AqjEz+TVt 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。
s
Vg89I& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ANXN.V
2>Sr04Pt template < typename Left >
vKTCS struct value_return
d?>pcT)G_ {
.
/~# template < typename T >
qaEWK0 struct result_1
js)I%Z {
{z7kW@c typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=xRxr@ } ;
T#D*B]oZ} + wF5( template < typename T1, typename T2 >
^1`T_+#[s struct result_2
GE |P )VO {
hSU|rVi typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Qd"u$~ qC } ;
xoNn'LF#u } ;
A&=`?4>
b~Oc: Pc=:j( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
S<"`9r)av ~ ]^<*R 下面我们来剥离functor中的operator()
@po|07
首先operator里面的代码全是下面的形式:
}BLT2]y0 J3AS"+] return l(t) op r(t)
cT3 s{k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
b"&1l2\ A return op l(t)
U$T
(R2@ return op l(t1, t2)
o3>D~9 return l(t) op
{iq)[)n return l(t1, t2) op
o Np4> 7Lk return l(t)[r(t)]
a~O](/+p; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
E]%&)3O[ fg~9{1B 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:
q%c"`u/v/ 单目: return f(l(t), r(t));
N="H
06t return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+y|H#(wBP 双目: return f(l(t));
cK6IyJx- return f(l(t1, t2));
1iIag}?p 下面就是f的实现,以operator/为例
Q)l~?Fx 6Z68n struct meta_divide
Ar1X
mHq {
1}b1RKKj< template < typename T1, typename T2 >
h!~u^Z.7< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
P>;u S {
iM{UB=C return t1 / t2;
~OOD#/ }
v#Y9O6g]T } ;
r`!S*zK ,P$Crs[ 这个工作可以让宏来做:
lr&O@
5"oy `~ {0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=@ "'aCU/ template < typename T1, typename T2 > \
* 2s(TW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0vi\o`**Mj 以后可以直接用
_33YgO DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_chX
{_Hu- 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
i`HXBq!|w (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。。。)
#dm"!I>g pPtw(5bH +*P;Vb6 D 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
yB,{:kq7D :gacP? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lO5*n|Ic, class unary_op : public Rettype
D-4\AzIb {
Vh;P,no# Left l;
">NPp\t>/Z public :
+hKH\] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l?swW+x\ O5 ?3nYHa template < typename T >
!:w&eFC6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PR*qyELu {
zwpgf return FuncType::execute(l(t));
|!?`KO{ }
|4A938'4j ck\gazo~q template < typename T1, typename T2 >
T^n0 =| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ctWH?b/ua {
x\2N
@*I: return FuncType::execute(l(t1, t2));
Hy0l"CA*| }
V(
bU=;Qo } ;
>)`V$x vqnFyd tA6x 同样还可以申明一个binary_op
^=gzms ?q+^U>wy& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i>n)T class binary_op : public Rettype
n8vteGQ {
BA cnFO Left l;
$Hbd:1%i
{ Right r;
VA0p1AD public :
@8xa"Dc binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XZ!^kftyW ,zU7U L^I template < typename T >
E]IPag8C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,I|Tj C5 {
#{oGmzG! return FuncType::execute(l(t), r(t));
NamO5(1C }
!JC!GS"M5 Mk$Pt template < typename T1, typename T2 >
%K|+4ZY3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vaOCH*}h {
5fVm392+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#K_E/~ }
zM*PN|/%sH } ;
CH3bpZv h|S6LgB *{e?%!Q 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
Zo(p6rku 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Q( \2(x\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_ZU.;0 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。
#+]-}v3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Fi!XaO 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。。。
ss>p 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|g}~7*+i 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?#v7i",D 下面是修改过的unary_op
m? #J`?E ?g\SF}2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7o5~J)qIC class unary_op
a]mPc^h {
;'g.% Left l;
(D5.NB%@ _pS!sY~d public :
E A8>{}Z*
L-v-KO6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c (Gl3^ Q N$Ac.F template < typename T >
o#ajBOJ struct result_1
`tb@x ^ {
KJ&~z? X typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KeiPo KhZi } ;
:VEy\ R>W ]&l%L4Z template < typename T1, typename T2 >
DeTD.)pS struct result_2
&z"sT*3 {
loPBHoE3@H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q&`>&k } ;
:P1/kYg !tL&Ktoj template < typename T1, typename T2 >
ehCZhi~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uk)6% {
=u^{Jvl[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Sd0y=!Pj= }
7,![oY[ ahJu+y template < typename T >
!W ,pjW%Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?()$imb* {
M~/R1\'&j return OpClass::execute(lt(t));
,\cO>y@ }
`aw5"ns^V YPY'[j(p`n } ;
b=-LQkcZhK iB=v
>8l% <h"*"q|9 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
|Q _]+[ 好啦,现在才真正完美了。
HECZZnM 现在在picker里面就可以这么添加了:
r{~@hd'Aj y$n`+%_ template < typename Right >
RU'
WHk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!gfz4f& {
J6 VG j=/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(2vf
<x }
lx!9KQAM* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
c[xH:$G?Y jdF~0#vH ~>(
N<:N b jq1", vid(^2+ 十. bind
kj4t![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。
EFYyr f@ 先来分析一下一段例子
2]f"(X4jp (.DX</f/4 H!+T2<F9R int foo( int x, int y) { return x - y;}
w[V71Iej bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b&$sY!iU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GG@&jcp7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
QNzx(IV@ 我们来写个简单的。
-#ta/*TT: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8eVQnp* 对于函数对象类的版本:
HAi'0%" C"We>! template < typename Func >
Ehv*E struct functor_trait
'n)]"G| {
%O< qw typedef typename Func::result_type result_type;
:$#";t| } ;
b2Jgg&?G 对于无参数函数的版本:
%HNe"7gk \D]H>i$ template < typename Ret >
q ["T6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
X~Yj#@ {
u=5~^ 9 typedef Ret result_type;
6,*o;<k[ } ;
y_=},a 对于单参数函数的版本:
9Fkzt=(E~ Po=@
6oB template < typename Ret, typename V1 >
/4R|QD struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
H#LlxD)q {
Y_}DF.>I P typedef Ret result_type;
d1`us G" } ;
>J \} &!8, 对于双参数函数的版本:
4l6+8/Y -]?F template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
QF7iU@%- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ftqi >^i {
b\U p(] typedef Ret result_type;
f0^DsP } ;
iYyJq;S
等等。。。
B tZycI 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8u401ddg 0PK*ULwSN template < typename Func >
3r)<:4a
u& struct func_return
^_cR {
c%|18dV template < typename T >
;LBq! struct result_1
dz6i~& {
\.R+|`{tf typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ny.s
u?E } ;
F`3J=AJOJ L0Fhjbc template < typename T1, typename T2 >
(oYM}#Q struct result_2
V=@M!;'< {
YB}p`b42L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]Y%?kQ^ } ;
6n
2LG } ;
!i|]OnJY ZS-O,[ 5F8sigr/h 最后一个单参数binder就很容易写出来了
qx1}e ~t $zypw template < typename Func, typename aPicker >
8?L7h\)- class binder_1
g]=w_ {
N*C"+2 Func fn;
(>OCLmV$ aPicker pk;
n
2k&yL+a public :
0V5 RZ`. !Ol>![ template < typename T >
9K>$ struct result_1
bUW`MH7yJ {
`[.':"~2N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>lo,0oG } ;
!;YmLJk;hN PLi [T4u template < typename T1, typename T2 >
nJ.<yrzi struct result_2
%CxrXU {
S}=euY'i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.H,wdzg) } ;
`XwFH#_ %lw!4Z\gg binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S
z3@h" FQbF)K~e template < typename T >
+$eEZ;4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^_5Nh^ {
qc*z`Wz: return fn(pk(t));
}}";)}C` }
PKT/U^2X] template < typename T1, typename T2 >
(W7cQ> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A.!V*1h{ {
![wV}.} return fn(pk(t1, t2));
z;dD
}Fo }
PD$gW`V } ;
PXZZPW/ d$uh.?F5 dv+)U9at 一目了然不是么?
n$* 'J9W~ 最后实现bind
t?1+Yw./em 7I/ a'LM6A8~x template < typename Func, typename aPicker >
L6^Qn%:OTd picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
edt(Zzk@3- {
,cR=W|6cQm return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A6APU><dm^ }
tN'-4<+ p/|":(U 2个以上参数的bind可以同理实现。
Z|YiYQl[) 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。
A9_)} 3Z* ' 十一. phoenix
NR8YVO)5$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
v2>.+Eh# pPUv8, % for_each(v.begin(), v.end(),
HWFI6N (
w6k\po= do_
lNcXBtwK@# [
2=3pV!)4} cout << _1 << " , "
IK%fX/tDyc ]
f^8,Z+n .while_( -- _1),
QU/Q5k cout << var( " \n " )
MtYi8"+<e. )
|2 2~.9S );
-kp!.c WXqrx*?*+ 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:
uTNmt] 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
;?/v}$Pa operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ou~|Q&f' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qB`zyd8yu #`tn:cP g?qh template < typename Cond, typename Actor >
U*G9 fpVy class do_while
[vuqH:Ln {
K)|#FRPM u Cond cd;
6{rH|Z Actor act;
fqaysy public :
5>J{JW| template < typename T >
A^PCI*SN[ struct result_1
CD\k. {
]XX8l:+ typedef int result_type;
&J~vXk:
! } ;
YYrXLt: ;dt&*]wA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_y Q* o(iN}. c template < typename T >
XG
fLi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nwlo,[ {
Y[=Gv6Fr do
0ad -4 {
Jsi [,|G act(t);
uf;^yQi }
$9v:(:!Bm while (cd(t));
RW!D!~ return 0 ;
+kF$I7LN }
=(kwMJ } ;
(>*<<a22 JO:40V?op zmf`}j[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5}3Q}o# 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。
38IVSK_ 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。
#t
/.fd 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。
{K-]nh/ 下面就是产生这个functor的类:
9Ny{2m=Ye [4:_6vd7X V#;6<H" template < typename Actor >
=/@c9QaVB class do_while_actor
:]%z8,6k {
IxwOzpr Actor act;
jq{rNxdGx public :
,^MA,"8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gd>Op |r"1
&ow5 template < typename Cond >
Sr)rKc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q^],K' } ;
Zfyr&]" {s} @$rW wy5vn?T@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
t.m65 最后,是那个do_
OHeVm-VC * iW>i^ zR2'xE* class do_while_invoker
cDMA#gp {
"(/
1]EH` public :
(,eH*/~/ template < typename Actor >
mjbr}9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2F(zHa {
g+gHIb7{ return do_while_actor < Actor > (act);
(q+U5Ls6 }
"=I
ioY } do_;
'`^<*;w ,o-BJ
069 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
H"W%+{AR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$FEG0& 最后来说说怎么处理break和continue
CK1Xdyf_S 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。
6y&d\_?Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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