一. 什么是Lambda
bJQ5- *F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H96BqNoO 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,
8K\'Z jWH{;V&ZV qQfqlD< qwq/Xcv class filler
nG"tO'J6 {
_0'm4?" public :
{$EH@$./ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=n@F$/h } ;
\Fj5v$J- #TMm#?lC yicO!:bM 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:
J\het2?\ <eB<^ &nd &w+;N5}3 9[cp7 Rcb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.6> hD1' Ua):y) A ^"3\iA: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9YP*f *)limqe3"$ M]}l^m>L kTnOmAw 二. 战前分析
T}C2e! _O 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。
^vJ"-{ 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
`AWy!}8 6}ce1|mkg/ <&4nOt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"mP&8y9F /* --------------------------------------------- */
"r
u]?{v vector < int *> vp( 10 );
JkZ50L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
UQ/qBbn /* --------------------------------------------- */
v @:~mwy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Mr-DGLJ /* --------------------------------------------- */
=WC-Sj{I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z9[[C^C /* --------------------------------------------- */
{3VZ3i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Rj^7#,993 /* --------------------------------------------- */
wMGk!N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M :V2a<!c nSS>\$ oBr.S_Qe #? dUv# 看了之后,我们可以思考一些问题:
$[g_=Z 1._1, _2是什么?
"NDxgJ%J35 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
:-?Ct 2._1 = 1是在做什么?
'Y.Vn P&H 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
u_PuqRcs Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
`-_N@E1'> ,|+Gls Y2C9(Zk
U 三. 动工
h4/X
0@l` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VU|;: TI=h_%mO b;#\~(a cq*=|m0}Z template < typename T >
sc W'AJJq class assignment
h>alGLN> {
,w{m3;]_% T value;
X eoJ$PfT public :
@wp4 |G assignment( const T & v) : value(v) {}
z%1{ template < typename T2 >
&-%X:~|:X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a8$kNtA } ;
n-o3 ,LZX@'5 M"{uX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*f5l=lDOB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w%dL8k jTb-;4N' p_{("zQ [I l~K class holder
2 -Xdoxw {
f?56=& pHY public :
N
j4IQ<OV template < typename T >
C5W>W4EM assignment < T > operator = ( const T & t) const
15{Y9! {
WKmbNvN^ return assignment < T > (t);
Xl_Uz8Hp }
DNkWOY#{ } ;
PXzT6) e-5?p~> w,1Ii }d9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
C+{l7QT$t xd-XWXc static holder _1;
i)ASsYG! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
N^w'Hw0 |J0Q,F]T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,xI%A,
(,; 而不用手动写一个函数对象。
AoaN22 ;AJTytE>% al&(-#1
9\;|x 四. 问题分析
?!VIS>C( 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。
=~KsS}`1, 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。
i/So6jW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<spZ! #o 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:-`7Q\c } 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"
=]
-%B a`(a)9i 五. 问题1:一致性
$2~\eG=u H 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?|
X"fh@. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kcie}Be Q,h7Sk* struct holder
*i{Y 9f8 {
JRMM? y //
A@*:<Hs% template < typename T >
_c$9eAe T & operator ()( const T & r) const
+;}#B~: {
'CZa3ux return (T & )r;
YW\0k5[ }
7Q w|! } ;
mo{MR:>) 6 15s5ZA 这样的话assignment也必须相应改动:
CzCQFqXI Sn4[3JV $l template < typename Left, typename Right >
hw N?/5 class assignment
Wo~vhv$E {
G`fC/Le Left l;
>gwz,{ Right r;
vsWHk7 9 public :
*=V7@o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&N~ZI*^ template < typename T2 >
ps
.]N
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:j')E`#
} ;
h7*W*Bd cKb)VG^ 同时,holder的operator=也需要改动:
##Q/I| =0;}K@(J template < typename T >
c gzwx assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/&F,V+x {
n+lOb return assignment < holder, T > ( * this , t);
\)K^=jM }
DrnJ;Hi" %>-@K|:gS 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。
OouPj@r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1&;QyTN \<}&&SuH return l(rhs) = r;
#P]#9Ty: 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。
?pgG,=? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'XY`(3q uZfnzd)c template < typename Tp >
ZxV"(\$n class constant_t
MX4]Vpv {
/ XnhmqWm% const Tp t;
k+I}PuG public :
O+}qQNe< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OGl$W>w1 template < typename T >
lEHzyh}2k const Tp & operator ()( const T & r) const
?4H i- {
.h0b~nI>> return t;
[mEql,x3 }
O6IB.
>T } ;
/Uo
y/}! "#( T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
EkGQ(fZ1| 下面就可以修改holder的operator=了
*tm0R> ?! 6JKqn~0Kk template < typename T >
c@v{`d assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
u7?$b!hG^C {
6mKjau{r_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
J'N!Omz }
|9~GM }$bF
5& 同时也要修改assignment的operator()
fN'HE#W1Xa
sKlDu template < typename T2 >
^bEc6`eE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5)
-~mWy 现在代码看起来就很一致了。
E;<l(.Ar i1S>yV^l 六. 问题2:链式操作
QtvY v! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z{Mr$%'EY 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。
wn)JXR 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。
sZW^!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。
*
S=\l@EW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;j4?>3 `'V4PUe template < typename T >
qhT@;W/X struct result_1
X^WrccNX {
5Hcf;P7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+[5.WC7J } ;
ss5m/i7 Yv:55+ e!| 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:
v%fu ;A#`]-i C template < typename T >
=zyC-;r! struct ref
byv[yGa` {
1UKg=A-q typedef T & reference;
/%Nr?V } ;
H"qOSf{ template < typename T >
/~^rr
f struct ref < T &>
Offu9`DiZ {
Nj?/J47?, typedef T & reference;
)HX|S-qRU= } ;
F$[ U|%* L:9F:/G 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r3>i+i42 ZcaX'5}!S template < typename T >
[o?*"c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6H'HxB4 {
;X?mmv' return l(t) = r(t);
hcyM6:} }
B9wPU1 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
s M +WkN}{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&B|D;|7H mQY_`&Jq 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
*W
kIq> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V
=-WYu _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rta:f800z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Mb]rY>B4 最后的布局是:
c_V;DcZ Add
^.>jGI%rB / \
Yh>]-SCw Divide 5
?yj6CL(, / \
U{VCZ*0cj _1 3
TY Qwy* 似乎一切都解决了?不。
!&"<oPjr+ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
PK"c4>q 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#b~JDO( OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
bP^Je&nS* :duo#w"K template < typename Right >
B`
k\ EL' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1n@8Kv Right & rt) const
2"B _At {
0D&t!$Ibf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-UD\;D?$ }
?|39u{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%wSj%>&-R 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。
3%E74 mOcD 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。
B:+6~&,- 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。
GxKqD;;u?= 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。
D)d~3`=# 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?
B4mR9HMh 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Q^#;WASi IqD_GL)Ms template < class Action >
QI3Nc8t_2 class picker : public Action
W]5USFan {
V7Mh-] public :
1+U picker( const Action & act) : Action(act) {}
kJ Mf // all the operator overloaded
[!U?}1YQ } ;
YE9,KVV;$n nTz6LVF 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。
/\WQxe 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:
U~ck!\0&T r9ww.PpNk# template < typename Right >
$n^gmhp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^)W[l!!<) {
T"0,r$3: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KFFSv{m[ }
Y14W?|KOB :P(K2q3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pf_mf. 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Z>^pCc\lH Ix(><#P template < typename T > struct picker_maker
HVC>9_:] {
ME=/|.}D< typedef picker < constant_t < T > > result;
Rh>}rGvCUN } ;
hjQ~uqbg template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]hbyELs {
}ga@/>Sl& typedef picker < T > result;
C(K; zo*S( } ;
wW/7F;54 ($~RoQ=0S 下面总的结构就有了:
xSBc-u#< G 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。
iIP8`!
O picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
>~Qr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ubmrlH\d 至此链式操作完美实现。
kGN+rHo +a*^{l}AST NmSo4Dg`U 七. 问题3
[u._q:A 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。
uy}%0vLo D11F.McM template < typename T1, typename T2 >
s\P2Bp_{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"5, {
"hdvHUz return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
tu5*Qp\ }
>(snII =k oSUVO0 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:
mSo_} je( O/!bG~\Y template < typename T1, typename T2 >
(X?/"lC) struct result_2
c-Pw]Ju {
ru7RcYRq typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:(H> 2xS,s } ;
%/rMg"f: >B>CB3U 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?
{iq3|x2[ : 这个差事就留给了holder自己。
YQS5P# =Z+nX0qF RAp=s template < int Order >
0V!l,pg class holder;
&< !Ufa& template <>
T_lsGu/ class holder < 1 >
^7.h%lSg {
.%82P( public :
>G 'SbQ8 template < typename T >
)nd\7|5# struct result_1
wm+})SOX9 {
Kb^>-[Yx typedef T & result;
mB0l "# F } ;
~QZ"Z
tu template < typename T1, typename T2 >
NzW`B^p struct result_2
:#lIx%l {
/NFz4h=> typedef T1 & result;
fkSwD( } ;
Ia'ZV7' template < typename T >
U-^[lWn[@4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MJ\ eh>v& {
o5n^!gi4 return (T & )r;
Gx
72 }
l)-Mq@V template < typename T1, typename T2 >
wI5Yn
h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#YSF&*
{
h},oF!, return (T1 & )r1;
SI6B#u-i }
P6Mhbmt9* } ;
zW8*E E+, o-cAG{.WC template <>
_|''{kj( class holder < 2 >
i7LJ&g/) {
T,_(?YJW public :
Ap$y%6 template < typename T >
k'X;ruQ:tF struct result_1
wJlX4cT4YV {
Xo {`] typedef T & result;
dC<LDxlv } ;
"<i SZ template < typename T1, typename T2 >
vJ`.iRU| struct result_2
]/cd;u {
)J(q49 typedef T2 & result;
U,Mx@KdV } ;
-xD*tf* template < typename T >
5yVkb*8HS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^JR;epVJ
{
90xk$3( return (T & )r;
ai*b:Q }
nmjm<Bu template < typename T1, typename T2 >
jtm?z c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ueG|*[ {
oK9' return (T2 & )r2;
z}Jr^> }
=xianQ<lK } ;
jKIc09H| e &9F\e _KD5T4FZR 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xdy^^3" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gX5&d\y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ov82ibp_1
8%RI7Mg return l(i, j) = r(i, j);
W
>(vYU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Cz^Q5F` Bf4%G,o5 return ( int & )i;
kJ)gP 2E return ( int & )j;
[XlB<P=|> 最后执行i = j;
_w ]4~V9 可见,参数被正确的选择了。
YW;
Hk1 ;,OfJ'q^ C0x"pO7 "?.~/@ #Tp]^
n 八. 中期总结
1MA@JA:T 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
f0Hq8qAF;^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5c-N0@\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,,=apyr#& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@\Js8[wS9@ =fyyqb4 8)0L2KL' sY;lt.b t"s5\;IJ CV.+P- 九. 简化
:]eb<J
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?$%%Mp( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(xyS7q]m 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:
I+,SZ]n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^lO76Dz~a +-*/&|^等
M1u{A^d.Z 2. 返回引用。
b7h+?!H]R =,各种复合赋值等
Ttv9"z 3. 返回固定类型。
;6DnId2Zh 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
S_8r\B[>P 4. 原样返回。
5 d ;|=K operator,
0\a8}b|| 5. 返回解引用的类型。
U w Eiz operator*(单目)
KAb(NZK 6. 返回地址。
6f]r Q9 operator&(单目)
.RRlUWu 7. 下表访问返回类型。
.2X2b<%) operator[]
Q_}/ Pn$1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qa!RH]B3 operator<<和operator>>
wRVD_? wq72%e 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。
Zg $Tf 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
FDLd&4Ex 8B@JFpg^ template < typename Left >
]C *10S` struct value_return
ndOfbu;mf {
\p6 } template < typename T >
c#\-%h struct result_1
GNghB( {
6GKT yN typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6ojo##j } ;
`$-lL" %3,xaVN template < typename T1, typename T2 >
"=A|K~b struct result_2
3A
R%&:- {
ahp1!=Z-= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$Sb@zLi) } ;
37KU~9-A } ;
3'@&c?Fye v&2+'7]w
r ve%l({ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
.&(8(C {8ECNQ[] 下面我们来剥离functor中的operator()
g8Aj `O 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(rMZ "%kGRHq return l(t) op r(t)
IHVMHOq}' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]BfR.,, return op l(t)
M c@GH return op l(t1, t2)
h,hL?imD return l(t) op
f+^c@0que return l(t1, t2) op
&(0N.=R return l(t)[r(t)]
^;64!BaK return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Jy`G]]? k.{G&]r{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
LJ
l1v 单目: return f(l(t), r(t));
1 mHk =J~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@tQ2E}psP, 双目: return f(l(t));
/Tcb\:`9 return f(l(t1, t2));
7*g(@d 下面就是f的实现,以operator/为例
zf7rF} M1gP
R struct meta_divide
Fd}<Uote3 {
wXcMt>3 template < typename T1, typename T2 >
fOJj(0=y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
voH4 {
`rq<jtf+ return t1 / t2;
Fu
mn9 }
3z$HKG } ;
j
aD! *XOS. $zGz 这个工作可以让宏来做:
Y 0]Kl^\A ?d#Lr*m #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w. vY(s template < typename T1, typename T2 > \
W'd/dKUx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6s&qZ+v- 以后可以直接用
p/4S$
j#Tn DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7Qt2gf 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
H}(=?}+ (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。。。)
KKV)DExv? SUo^c1)G )I?RMR 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
a2[8wv1 yX3PUO9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O<bDU0s{M class unary_op : public Rettype
B6(h7~0(< {
/AoVl'R Left l;
2[XltjO public :
sb`&bA;i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/5jKX 5r ::0aY;D2 template < typename T >
xa'
nJ"f; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ws.?cCTpt {
.Dc28F~t return FuncType::execute(l(t));
Q;=6ag' }
|x*{fXdMhr P4i3y{$V template < typename T1, typename T2 >
F
ZM2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/cM 5 {
5DmCxg return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ck:#1-t8{ }
_w\Y{(k } ;
_r~!O$2 5XI;<^n2 x GwTk 同样还可以申明一个binary_op
VjC*(6<Gj +SO2M|ru& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
};i&a%I| class binary_op : public Rettype
Zlr{L]c
{
j!6elzg Left l;
hEVjeC Right r;
8e]z6:}'E public :
:U!'U;uQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>6*(}L9 _{[k[] template < typename T >
|= tJ| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y{@P1{ {
Y;'VosTD return FuncType::execute(l(t), r(t));
hN Z4v/ }
;Fx') e$ThSh\+( template < typename T1, typename T2 >
TP{>O%b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C}n[?R {
_!CK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i,mrMi
c# }
/'R UA } ;
c-[Q,c b24NL'jm
_8,vk-,' 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
A2}Z
*U(; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fBHkLRFH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
CP c" 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。
IyrZez 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
l81&[ 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。。。
Y&oP>n! ei 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[
c ~LY4: 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)
VQ1?Db(_2 下面是修改过的unary_op
,:0Q1~8 /Ki0+(4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
XR{5]lKt_ class unary_op
dH
^b)G4 {
se<i5JsSV Left l;
Y{%4F%Oy 8+*g4=ws public :
:6 Hxxh 5W?yj>JR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y|hzF:ll <7vI h0 template < typename T >
?F?\uC2)' struct result_1
ZTQ$Ol+{q {
w,M1`RsK typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[(D}%+2 } ;
*b$z6. a-z23$3 template < typename T1, typename T2 >
4f@havFIJ struct result_2
bqZ?uvc3 {
vR6^n~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N}8HK^n* } ;
1A|x$j6m #U",,*2 template < typename T1, typename T2 >
oiTMP`Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xWC\954 {
'_TJ"lOZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_|^&eT-u }
;[WSf{k ?L<UOv7;t template < typename T >
s8f3i\1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P+*rWJ8gQ {
bWX[<rh' return OpClass::execute(lt(t));
bMK#^ZoH }
,p[\fT($] T!=20 !I } ;
0I(GB;E [B2>*UPl r|JiGj^om 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
S5*~r@8h 好啦,现在才真正完美了。
94qHY1rp 现在在picker里面就可以这么添加了:
0%A(dJA6 _Cv[`e. template < typename Right >
}C`}wS3i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^ RcIE ( {
0aTEJX$iZ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!SO$k%b}! }
W[1f]w3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
YaY;o^11/ ig.6[5a\ :N+#4rtgUY !Z+*",]_ UuOLv;v 十. bind
?|Q5]rhs 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
XW&8T"q7 先来分析一下一段例子
HYI1 o/} #T$'.M 7fN&Q~. int foo( int x, int y) { return x - y;}
z`xz~9a< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
li3PR$W V bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
r0?hX 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
{-v\&w 我们来写个简单的。
08K.\3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+EiUAs~H 对于函数对象类的版本:
G0 nH Z6 .
tH35/r template < typename Func >
eJ=Y6;d$ struct functor_trait
|S>J<]H
p {
,Zcx3C:# typedef typename Func::result_type result_type;
LO$#DHPt } ;
,#
jOf{L* 对于无参数函数的版本:
Z:B Y*#B Cs1%g template < typename Ret >
Kz3h]/A. struct functor_trait < Ret ( * )() >
21/a3Mlx# {
O%++0k; typedef Ret result_type;
N5w]2xz! } ;
G5QgnxwP2 对于单参数函数的版本:
C!/8e
(!N iz
GaV[ template < typename Ret, typename V1 >
wkZ2Y-#=' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k+Ma_H` {
vu.S>2Wv typedef Ret result_type;
MBYD,v& } ;
9J;H.:WH 对于双参数函数的版本:
1(;33),P8 ++{+
#s6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[>Kxm struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_qzo):G.s {
:J4C'N typedef Ret result_type;
%wjU^Urya } ;
LN6 JH! 等等。。。
z`r4edk3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.&yWHdQC: wmcp`8w. template < typename Func >
E Pd.atA struct func_return
O*n%2Mam {
-ZoOX"N} template < typename T >
vVN[bD< struct result_1
+!V%Q {
OB
i!fLa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f+*2K^B } ;
dBq,O%$oq ohtn^o;C} template < typename T1, typename T2 >
36Z`.E>~L struct result_2
fi4/@tV?$L {
&qI5*aQ8T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"$"mWF- } ;
<ZvPtW } ;
!RUo:b+ \utH*;J|x BiLreZ~" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rnBeL _8 C [MXXY template < typename Func, typename aPicker >
[Z Gj7 class binder_1
; o@`l$O {
"N/K* Func fn;
Joo)GIB aPicker pk;
+p}Xmn public :
;WAu]C| Z!i'Tbfn template < typename T >
K$v Rk5U struct result_1
Pk]9.e1_ {
!<PTsk F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zr9Pm6Rl } ;
}N9a!,{P=b !9cP NIi template < typename T1, typename T2 >
l45F*v]^ struct result_2
;3}b&Z[N] {
K~%5iVO~\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WIlS^?5I< } ;
xENA:j?kF %7wzGtM]ps binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~9;mZi1- XN%D`tbvJ template < typename T >
vgZPDf| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e14Q\ {
Sh6 NgO return fn(pk(t));
Y tj>U }
54_m{&hb template < typename T1, typename T2 >
.z7f_KX^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vjWgR9 4/{ {
evk
<<zi return fn(pk(t1, t2));
F+-MafN7Y }
HY#("=9< h } ;
9.}3RAB(cv '~=xP ^w}Ib']X 一目了然不是么?
>(Ddw N9l 最后实现bind
o%Q'<0d ?UIb!k> ;b2>y>?[ template < typename Func, typename aPicker >
Y{{,62D picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`b$I)UUm {
Jq@LZ2^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r2`?Ta }
1fG@r%4 cl8Mv 2个以上参数的bind可以同理实现。
x6P^IkL: 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
j}Mpc;XOc cW>`Z:6{K 十一. phoenix
+eat,3Ji Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
du TSU9 ^U1+D^AJ for_each(v.begin(), v.end(),
9$t@Gmn (
/;[')RO` do_
FpYoCyD} [
u(qpdG||7 cout << _1 << " , "
ba.OjK@ ]
A]slssE+ .while_( -- _1),
7]
H4E.(l cout << var( " \n " )
}zLE*b, )
BW1O1zIh\ );
z#ET-[I svII =JB 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:
WocFID:b 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
q\G@Nn^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tp0*W
_<4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R 1\]Y S|i
//I%_ `8*$$JC template < typename Cond, typename Actor >
QX/`s3N class do_while
O5"80z38[ {
'McVaPav Cond cd;
qz):YHxT]n Actor act;
-R]S)Odml public :
dzap]RpB template < typename T >
QUO?q+ struct result_1
36z{TWF {
~M=`f{-$K typedef int result_type;
s4\2lBU? } ;
HvU)GJ u b [
CY= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
USY^
[@o[f mv_-|N~ template < typename T >
tVwN92*J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YrX{,YtiX {
zn/b\X/ do
h|XLL|: {
xJF}6yPm@ act(t);
V.~C.x }
_kJW/3eE while (cd(t));
H@BU/{ return 0 ;
m7NrS?7 }
-%>.Z1uj } ;
Fq#; (xlAS }?=4pGsI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
FdMxw*} 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7Un5Y[FZo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
z*OQ4_ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
ewp&QH4 下面就是产生这个functor的类:
ff.;6R\ 9e'9$-z aW7)}"j4 template < typename Actor >
H<bB@(i class do_while_actor
ad'C&^o5 {
wU)vJsOq Actor act;
iBy
^ public :
J#jx)K! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;_?RPWZ;MO B3-;]6 template < typename Cond >
[{cMEV& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ucgp=bye } ;
e BxOa DW.vu%j^[ pZO`18z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
QzX|c&&>u2 最后,是那个do_
3( `NHS~h KiO1l{.s8n Gs)2HR@> class do_while_invoker
p:CpY'KV_ {
YQ#o3sjs public :
X!ad~bt template < typename Actor >
!pG_MO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wSd o7Lb {
?^z.WQ|f@ return do_while_actor < Actor > (act);
mq*Efb)! }
1Wy0#?L } do_;
t/L:Y=7w =TG[isC/F9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|ZuS"'3_w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
XlHt(d0h 最后来说说怎么处理break和continue
v6q oH)n 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
m C&*K 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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