一. 什么是Lambda
6s'n
r7'0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&xZSM, 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,
UyFC\vQ HD& Cp Z}{]/=h p{:y?0pGN class filler
{rK]Q! yj {
K-@\";whF public :
T+B8SZw#}! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q|0l>DPRp } ;
K]uH7-YvL/ OMM5ALc(F 5=I"bnIU 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:
62MQ+H wqT9m*VK |3 Iug 6}VFob#h8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Bl^BtE?-b /DP0K
@% &SNH1b#>E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~ch%mI~ {> 8?6m- xR8.1T?8 ,p /{!BX 二. 战前分析
:H&G}T(# 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。
9_?e, Q 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
^b}Wl0Fn |)C*i 8Lgm50bs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cA|vH^: /* --------------------------------------------- */
e /1x/v' vector < int *> vp( 10 );
}/h&`0z` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sH_,P /* --------------------------------------------- */
3~V. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4=EA3`l /* --------------------------------------------- */
2Q\\l @b\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GNEPb?+T /* --------------------------------------------- */
#
5U1F[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M] +.xo+A /* --------------------------------------------- */
bM5o-U#^ C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(xoYYO bar=^V) D6|-nl RgL>0s 看了之后,我们可以思考一些问题:
eB=&(ZT 1._1, _2是什么?
gujP{Z 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。
eO(U):C2 2._1 = 1是在做什么?
eV/oY1B]< 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。
}ijQ*ECdl 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。
2 6>)nkD32g ;,e16^\' & 三. 动工
yN0`JI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
b GI){0A 5V\",PAW >C!^%e;m ;^0rY )& template < typename T >
|FM*1Q[1 class assignment
<Z<meB[g {
*8m['$oyV T value;
qk3|fW/- public :
hjM?D`5x assignment( const T & v) : value(v) {}
r
1jt~0&K template < typename T2 >
A_9J~3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^3S&LC
1;| } ;
V $w
lOMp =-X-${/ 7gZ}Qy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Mqvo
j7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
f7][#EL i}P{{kMJ ;RX u}pd v=0G&x=/ class holder
3Jlap=]68S {
4oueLT(zc public :
6hv.;n}; template < typename T >
Bt(<Xj D assignment < T > operator = ( const T & t) const
h9CTcWGt {
^V#,iO9.- return assignment < T > (t);
uC#@qpzy }
/]5*;kO` } ;
M<n'ZDK`W {srxc4R` `&7tADFB 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:
-fmJkI jVQ89vf
~ static holder _1;
RR
^7/- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DyiJ4m}kh `o295eiY(b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
la_c:#ho 而不用手动写一个函数对象。
C !Srv7 \3^ue0 25-h5$s )X[2~E 四. 问题分析
)"6-7ii7(f 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
u;-fG9xs 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
)Hmf=eoc 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?_^{9q%9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
S7Ty}?E@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
){"?@1vP ->{-yh]jv 五. 问题1:一致性
[K\b"^=< 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
wN4#j}C 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]lBCK dp'[I:X struct holder
ceJi|`F {
?X6}+ //
?zm]KxIC template < typename T >
aE9Y
|6 T & operator ()( const T & r) const
3dj|jw5 {
H4AT>}ri return (T & )r;
-|uoxj> }
jJNCNH*0 } ;
o!":mJy 79W^;\3 这样的话assignment也必须相应改动:
~r5S{& iP"sw0V8 template < typename Left, typename Right >
,_RNZ
sa;& class assignment
%csrNf {
Dz6xx? Left l;
3yKmuu! Right r;
()l3X.t,$ public :
3>@VPMi assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/z*Z+OT2 template < typename T2 >
tj[E!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!EhKg)y= } ;
7<]
EH:9 lnyfAq}w 同时,holder的operator=也需要改动:
0>N6.itOz HT .*r6Y>g template < typename T >
=#S.t:HQ* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kY~4AH {
~$g: return assignment < holder, T > ( * this , t);
I1U2wD }
w&aZ 97{ \MOwp@|y 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
aLGq<6Ja 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F`QViZ'n># !{t|z=Qg return l(rhs) = r;
W-n4wIj" 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
TB!I 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p2i?)+z +SH{`7r template < typename Tp >
d}h{#va* class constant_t
w>&*-}XX {
w31Ox1>s const Tp t;
QkdcW>:a7 public :
y(p_Unm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.+/d08] template < typename T >
xf]K const Tp & operator ()( const T & r) const
]$@D=g,r {
w#|L8VAh return t;
c>B1cR
}
:x*)o+ } ;
IT_I.5*A2 :eVZ5?F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=Xh)34q 下面就可以修改holder的operator=了
@i1e0;\ &Vz$0{d5 template < typename T >
3S:Lce'f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:hX[8u {
qq| 5[I.? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ukW&\ }
FQDf?d5 [X.bR$> 同时也要修改assignment的operator()
vA1YyaB E+]9!fDy< template < typename T2 >
N>!:bF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H4w\e#| 现在代码看起来就很一致了。
k2U*dn"9U ?BnU0R_r] 六. 问题2:链式操作
cQU;PH] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-Z"4W 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。
N]A# ecm 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。
(jM0YtrD 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。
[ >O!~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
CJ
:V %| !qt2,V template < typename T >
Pb#M7=J/ struct result_1
g"! (@]L!@ {
"?I#!t%' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/o;M
?Nt6 } ;
t<!;shH,s L(Y1ey9x 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:
<1D|TrP HeRi67 template < typename T >
o$rjGa l struct ref
+WH\,E {
d~LoHp typedef T & reference;
o|kykxcq } ;
_QPqF{iI template < typename T >
/<J(\;Jr6 struct ref < T &>
v`HER6 {
ju"z typedef T & reference;
,&P
4%N" } ;
qb>41j9_t jx: IK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
j[G`p^ul }aZuCe_ template < typename T >
] G&*HMtp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%71i&T F {
\i%'M% return l(t) = r(t);
N~v6K}`} }
wVBKVb9N 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。
:GXF=Df 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D|:'|7l W r;#"j%z 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
!6!)H8rX _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6Y9N=\` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Kxr@!m" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
x'GB#svi 最后的布局是:
!+GYu;_ Add
yqT !A / \
j/ 5 Divide 5
tn]nl!_@ / \
U'fP _1 3
{q-&!l| 似乎一切都解决了?不。
J2bvHxb Rd 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。
"rv~I_zl 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。
aZOn01v;!& 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:
Pq;OShU_ SH%NYjj template < typename Right >
Y{YbKKM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
A3jxjQ Right & rt) const
H+v&4} f {
sg2;"E@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ma.84~m }
5 ~Wg=u<6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xe@1H\7: 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。
tW\yt~q, 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。
Ez3fL&* 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。
a3@E`Z 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。
)GD7rsC`< 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?
u,^CFws_ 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:
OM86C kwI``7g8*e template < class Action >
Q+:y class picker : public Action
XkaREE {
v=U<exM6% public :
/0s1;? picker( const Action & act) : Action(act) {}
osW"wh_ // all the operator overloaded
)(iv#;ByL } ;
'p@f5[t Pfd1[~, 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。
iC"iR\Qu 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:
#}`sfaT r&gvP|W% template < typename Right >
CIudtY(: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MpV<E0CmE {
j*{0<hZb} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&f*orM: }
$0])%
R9J!}az' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$7x2TiAL 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
(b&g4$!x&5 =sJ?]U template < typename T > struct picker_maker
R\j~X@vI {
&K ~k'P~m typedef picker < constant_t < T > > result;
&g`IRz } ;
m,.Y:2?*V template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+VIA@`4 {
o) )` "^ typedef picker < T > result;
f ULt4 } ;
DT-VxF6 h )6"}M;v 下面总的结构就有了:
i]8O?Ab>? 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。
X\^V{v^- 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。
|iM,bs picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
at uqo3 至此链式操作完美实现。
@]3\*&R} XwH>F7HPe dC=[o\ 七. 问题3
t7=D$ua 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2Tp2{"sB>A DiJLWXs template < typename T1, typename T2 >
N
J3;[qJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1J?v\S$ma` {
'I[?R&j$G return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fz'qB-F
Y }
vDjH $ U dC C*|b8h 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:
&
3#7>oQ I8xdE(o8+ template < typename T1, typename T2 >
(t&RFzE?G struct result_2
K_i|cYGV {
a5*r1, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ImXYI7PL } ;
4fLRl-) \xYVnjG, 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?
4Aj~mA 这个差事就留给了holder自己。
SNj-h>&Mha q}U+BTCZ 7|,L{~ template < int Order >
VfU"%0x class holder;
(r|m&/ template <>
05d0p|}, class holder < 1 >
`TBXJ(Y {
WzIUHNn'I public :
wZvv5:jKpu template < typename T >
(_FU3ZW! struct result_1
R1];P*>%gZ {
fi?4!h typedef T & result;
GJ9>i)+h; } ;
E&U_1D9=L< template < typename T1, typename T2 >
R%UTYRLUn struct result_2
S<Dbv? {
;V,L_"/X typedef T1 & result;
eL3 _Lz } ;
zxR]+9Zh template < typename T >
pz%s_g' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e]4$H.dP
{
IO)B3,g return (T & )r;
dq93P%X24 }
*.W3V;K template < typename T1, typename T2 >
/,\V}`Lx" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)Q 2IYCj{ {
z,,"yVk`, return (T1 & )r1;
<KMCNCU\+ }
\<{a=@_k9 } ;
.jJD$FC v>keZZOs template <>
o< @![P
class holder < 2 >
/4T6Z[=s {
O}i+1 public :
,IB\1# template < typename T >
FO*Gc
Z struct result_1
Erw1y,mF {
&|x7T<,) typedef T & result;
=\lw.59 } ;
/3M8;>@u template < typename T1, typename T2 >
j""ZFh04 struct result_2
GST#b6S {
@_kF&~ typedef T2 & result;
t*hy"e{*a } ;
\
ku5%y template < typename T >
QF/ULW0G! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<|l}@\iRX {
i.^ytbH return (T & )r;
loIb}8 }
qb[hKp5K6 template < typename T1, typename T2 >
9s<4`oa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?9t4>xKn {
1_t+lJI9j return (T2 & )r2;
H^|TV]^;N }
MsXw
8D } ;
joI) 6c <\O+
KRL.TLgq) 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> >。
j{lurb)y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%M`48TW) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"}v.>L<P 5QiQDQT}5 return l(i, j) = r(i, j);
,!_6X9N-h 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#][i!9$ +%YBa'Lk return ( int & )i;
`h@fW- r return ( int & )j;
V22z-$cb 最后执行i = j;
qHZDo[ 可见,参数被正确的选择了。
s|WwBT P] *x6c^n U>lf-iI2B 8)>x) T @ZU$W9g 八. 中期总结
9:p-F+ 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:
Aax;0qGbH 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|'z8>1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E[t0b5h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s$Vv by<@\n2B:U rnZ$Qk-H {A/^;X{N^ =sk[I0W :\|A.#
U 九. 简化
5hmfdj6 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。
k7iko{5D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k4iiL<| 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:
G$f%]A1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0o+Yjg>\~8 +-*/&|^等
CFh9@Nx 2. 返回引用。
3`cA!ZVQ =,各种复合赋值等
^m%#1Zd 3. 返回固定类型。
/:F^*] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^($'l)I 4. 原样返回。
U1r]e%df) operator,
E4 eXfu 5. 返回解引用的类型。
+7b8 ye operator*(单目)
gbuh04#~ 6. 返回地址。
CIIjZ)T operator&(单目)
i3,.E]/wX@ 7. 下表访问返回类型。
j"nOxs operator[]
0cycnOd 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]zlA<w8 operator<<和operator>>
D[yyFo,z `sKyvPtG 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。
B)Y[~4o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yus3GqPI a%r!55. template < typename Left >
Q7uJ9Y{X struct value_return
_4N.]jr5 {
6&x\!+]F8 template < typename T >
cp@Fj" struct result_1
R->x_9y-R {
{T-\BTh&Q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!ekByD } ;
9InP2u\&: Y$L`
G template < typename T1, typename T2 >
zhw*Bed< struct result_2
.rK0C) {
8@rYT5e3c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DDr\Kv)k( } ;
.~o{i_JH } ;
2V@5:tf T!H(Y4A WPRk>j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G0 EXgq8 ]Uwp\2Bc 下面我们来剥离functor中的operator()
$L^%*DkM 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\>5sW8P]H` ;$iT]S return l(t) op r(t)
:i!fPN n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'mZv5? return op l(t)
zls^JTE return op l(t1, t2)
zdwQpB,+^ return l(t) op
@m5J%8>k return l(t1, t2) op
WVeNO,?ytS return l(t)[r(t)]
kx(beaf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vNw(hT5750 SPV+ O{ 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:
|X=p`iz1& 单目: return f(l(t), r(t));
QKP
#wR
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9CS"s_ 双目: return f(l(t));
$}(Z]z}O ; return f(l(t1, t2));
t#.}0Te7 下面就是f的实现,以operator/为例
V<9L-7X 8 p-"C^=l struct meta_divide
ahXcQ9jzFi {
KRxJ2 template < typename T1, typename T2 >
G|jHic! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>l 0aME@-0 {
D]E=0+ return t1 / t2;
6{5T^^x?< }
'yCVB&`b } ;
FC+-|1?C 2e\"?y OD 这个工作可以让宏来做:
Yuv=<V RP2$(% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Lz1KDXr`)+ template < typename T1, typename T2 > \
|WaWmp(pQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p|gVIsg[-e 以后可以直接用
-Cvd3%Jje DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\Yj_U'2"i 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
N_
ODr]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。。。)
n}Z%-w$K# ~EmK;[Z |\Gkhi>; 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
N$>Ml!J =EVB?k
, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OF*E1BM class unary_op : public Rettype
=A5i84y.2u {
#^RIp>NN9 Left l;
nP*DZC0kE& public :
06HU6d, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IsT}T}p,t kmBA template < typename T >
p*W{*wZ_^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r2f%E:-0G {
8cfsl lI return FuncType::execute(l(t));
I 8i|tQz }
/QS Nv %ly&~&0 template < typename T1, typename T2 >
9+(6/< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?4%#myO3a {
X7*ossv return FuncType::execute(l(t1, t2));
ipu~T)} }
A
PSkW9H } ;
,&,XcbJ _H U>T {6LS$3}VM 同样还可以申明一个binary_op
!}|'1HIC [GCaRk>b, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E
@r &K class binary_op : public Rettype
i*l=xW;bM {
[2Y@O7;nI Left l;
>G1]#'6; Right r;
\|vo@E public :
CNV^,`FX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}x6)}sz7 86KK Y2 template < typename T >
hH$9GL{H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a-#$T)mmfj {
j<WsFVS return FuncType::execute(l(t), r(t));
`+."X1 }
fM&
fqI wtL=^ template < typename T1, typename T2 >
2ETv H~23 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"KCG']DF {
3 q8S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
eF0FQlMe[ }
^0{t } ;
*k&V;?x|wt }] 1C=~lC 1"t9x. 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
CE
(zt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)C\/ ( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
c8zok `\P_ 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。
1LSD,t| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T#e|{ZCbq 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。。。
;*Mr(#R 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I(3YXv
VN 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)
wKpD++k 下面是修改过的unary_op
wU/fGg*M2 Jz0AYiCq template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.|P
:n' class unary_op
I~HA
ad,k {
RP 6<#tq, Left l;
aU.!+e%_ H:Q4!< public :
s[7/w[& ;i [;% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9[&q
C Ai:,cY5% template < typename T >
^P.U_2& struct result_1
ym` 4v5w {
mTL`8hv? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|g!$TUS. } ;
BNO+-ob- Gy6x.GX template < typename T1, typename T2 >
WXf[W struct result_2
UsCaO<A {
pI_:3D
xe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%5n'+- XVj } ;
w%oa={x }:s.m8LC5n template < typename T1, typename T2 >
!X[7m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>C5u>@%9O {
*k?y+}E_f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XrXW6s;Z }
qJ~fEX @'Pay)P template < typename T >
yI-EF)A@; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0hXx31JN N {
w)R5@
@C* return OpClass::execute(lt(t));
2P=~6( }
D mky!Cp y M-k]_ } ;
MlbcJo3 9.9B#? nYBa+>3BDf 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
ZC^NhgX 好啦,现在才真正完美了。
00r7trZW^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
"kVzN22 #D ]CuSi template < typename Right >
v5{2hCdt picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<33,0."K {
h$6~3^g:P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\#N? }
]9W7]$ 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。
L7.SH#m /?S^#q>m% Qf'g2
\ `UqX`MFz =)w#?DGpj 十. bind
bg)}-]u] 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 [HMq<H 先来分析一下一段例子
eYu 0") <:8Ew BP\6N%HC%& int foo( int x, int y) { return x - y;}
>
+00[T bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y;
to9Kv$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
dB:c2 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。
{:Kr't<XzF 我们来写个简单的。
v?%vB#A^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|WOc0M[U 对于函数对象类的版本:
?a1pO#{Dg 7lKatk+7K template < typename Func >
#~.RJ% struct functor_trait
@S>;t)\J {
]M'~uTf typedef typename Func::result_type result_type;
IcGX~zWr } ;
1083p9Uh 对于无参数函数的版本:
rI6+St Hk(=_[S template < typename Ret >
$q.}eb0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
KCH`=lX {
TNK1E typedef Ret result_type;
aeAx0yE[p } ;
o/n4M]G 对于单参数函数的版本:
!_B*Po :fq4oHA# template < typename Ret, typename V1 >
|k,-]c;6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
M.:JT31>1 {
>VX'`5r>uw typedef Ret result_type;
A5%$< } ;
vbZ!NO!H 对于双参数函数的版本:
$J&c1 evNe6J3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;Zr7NKs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;Me*#/ {
;-;lM6zP typedef Ret result_type;
AYpvGl' } ;
(oG.A 等等。。。
ik;F@kdm` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Chx+p&! ;oDr8a<A template < typename Func >
%qTIT?6' struct func_return
4"\cA:9a {
.aVt d
[ template < typename T >
p(8 @ struct result_1
4z9lk^#"X {
M]/DKo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a ~W } ;
U%[ye0@: lBAu@M
template < typename T1, typename T2 >
m]vV.pwv struct result_2
fFWi
3. {
]^>:)q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
= } ;
J_-fs#[x } ;
E-FR
w a7453s `(=Kp=b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7mMMVz2 cO5zg<wF template < typename Func, typename aPicker >
r@bh,U$ class binder_1
T#*H {
22U`1AD3U Func fn;
S6a\KtVa aPicker pk;
(Cfb8\~ public :
QCE7VV1Rw Ki7t?4YE template < typename T >
(/,l0 struct result_1
2lOUNx Q$ {
=WBfaxL} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TsG x2[ } ;
|D%mWQng K7K/P{@9[9 template < typename T1, typename T2 >
o[iN/ struct result_2
8&|
o {
G9yK/g&q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KAI2[ gs } ;
zB~< @ lG%697P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hh&$xlO)(v o ]z#~^w template < typename T >
=!xX{o?64 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#Lp}j?Y {
0<NS1y return fn(pk(t));
4OpzGZ4+ }
*X2PT(e[ template < typename T1, typename T2 >
%A=/(%T> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$sE=[j'v {
Qz#By V: return fn(pk(t1, t2));
kP ,8[r }
vZ"gCf3#?3 } ;
'xGhMgR; !$oa6*<1 dnU-v7k,{ 一目了然不是么?
J:Qx5;b; 最后实现bind
/Xb4'Qj Y%;X7VxU* MJ1qU}+] template < typename Func, typename aPicker >
tZz%x?3G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]rH[+t- {
?X@[ibH6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'ET];iZ2 }
o,dp{+({ 9&AO 2个以上参数的bind可以同理实现。
Oh p@ZJ!a? 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。
,}gJY^X+ 6&ut r!\7 十一. phoenix
e'G=.: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Y$A2{RjRq ng!cK<p for_each(v.begin(), v.end(),
9n{Y6I
x: (
dX@ic,? do_
;M4[Liw~O [
c&',#.9 cout << _1 << " , "
Babzrt- ]
n+ebi>}P .while_( -- _1),
^Z?m)qxvB cout << var( " \n " )
C|TQf8 )
>Wt@O\k );
9$;5J -oyA5Yx0 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:
sIgTSdk 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
]B=*p0~j^n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"5~?`5Ff 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$jE<n/8 SYA~I-OYc |<,qnf| - template < typename Cond, typename Actor >
8xgBNQdPT class do_while
r+E!V'{C {
^]R_t@ Cond cd;
B?=R= p Actor act;
"I/05k K public :
l_Lz9k template < typename T >
9=MNuV9/s struct result_1
)-&@8` {
9d#?,:JG typedef int result_type;
>*ls}
q^ } ;
Uq#2~0n> %Tp
k1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3Z9Yzv)A JP<j4/ template < typename T >
18rV Acj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y:TfD{Xgc {
QjY}$ do
7CH&n4v {
KJec/qca act(t);
cLf90|YFp }
L{%L*z9J while (cd(t));
,5;M(ft# return 0 ;
`J,>#Y6(J }
>:6iFPP } ;
M> WWP3 )Y)_T&O q=5aHH% | 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+\Jo^\ 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。
it\$Pih] 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。
O~V^] 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。
>
UZ-['H 下面就是产生这个functor的类:
k}fC58q Tty'ysH yO)xN=o^\ template < typename Actor >
}? / Blr class do_while_actor
lz#.f,h {
7gf(5p5ZV Actor act;
$\J5l$tU public :
p-.kBF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O^8ZnN_+ ;O`f+rG~ template < typename Cond >
dfdK%/' $( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-\f7qRW^U } ;
#17 &rizl :VlA2Ih&q q"2APvsvp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1cOR?=G~ 最后,是那个do_
Pq [_(Nt DfAF-Yhut i6_} class do_while_invoker
Ct)58f2 {
"D.<~! public :
SzMh template < typename Actor >
]Wkgpfd56 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
RQ8d1US {
Nq`;\E.M return do_while_actor < Actor > (act);
qG;tD>jy }
ZcXAqep8' } do_;
T4.wz
58 ;99oJD, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N E9,kWI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
qK.(wFx 最后来说说怎么处理break和continue
68u?}8} 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。
A|f6H6UUx 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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