一. 什么是Lambda
!"{+|heU9p 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Ht.0ug 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,
)*_4=-8H CCp&P5[67 I9GRSm;0< JR='c)6: class filler
yM(zc/? {
>,22@4 public :
<t[WHDO` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
S'"(zc3= } ;
__jFSa`at ~Y^
UP l!z0lh-J 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:
X2PQL"` 86(8p_&zC -z%|
Jk wmu#@Hf/[h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
o'S&YD 03aa>IO 9
z_9yT 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
O+U9 p C]{:>= K r9@4-U7v& xB=~3 二. 战前分析
-'
7I|r 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。
J}IHQZS 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
lqPzDdC^> gKK*`
L~ )sg@HFhY' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j_2- /* --------------------------------------------- */
xf/
SUO
F vector < int *> vp( 10 );
f{=0-%dA transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z6G>j /* --------------------------------------------- */
"_Wv,CYmNr sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=lIG#{`Q /* --------------------------------------------- */
r@;n \ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@ %LrpD /* --------------------------------------------- */
0_7A
< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
h"<-^=b /* --------------------------------------------- */
6BT o% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;Js-27_0 Ms8&$ -ZXC^zt x O`#a= 看了之后,我们可以思考一些问题:
w>M8FG(4] 1._1, _2是什么?
'Q\I@s } 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。
mouLjT&p 2._1 = 1是在做什么?
Q)}_S@v|% 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。
_G]f
v' 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。
VFLxxFJ \OMWE/qMy +c@s
三. 动工
E:,V{&tLK 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]=T`8)_r) We]mm3M3 NijvFT$V1 ~Dsz9 f template < typename T >
,U9gg-.Lp class assignment
0Q]@T@F. {
eq)8V x0 T value;
md8r" public :
%hcn|-"F assignment( const T & v) : value(v) {}
oZ%rzLH template < typename T2 >
biZwxP3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uh`W} n } ;
cfn\De%. 8sm8L\- 8 /3`rEW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
58FjzW 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~s_n\r&23 @"[xX}xK; P{qi>FJqe 4RgEN!d?H class holder
G 2L?j {
mx`C6G5 public :
]F:5-[V# template < typename T >
+r0ItqkM assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z]H`s{3 {
rp*f)rJ return assignment < T > (t);
C^sHj5\( }
c#lW ? } ;
")%)e ;V3 OV)J R7xKVS_MP 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:
@I{v _=ani9E]uF static holder _1;
>^vyp! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7v9l+OX,6 fI:j@Wug for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#3!l6] 而不用手动写一个函数对象。
4L'dV [se J'Io VFUuG3p) 0OJBC~?{\ 四. 问题分析
cB~D3a0Th 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。
lCmTm 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。
iwJeV J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^{L/) Xy5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:xdl I`S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[kfLT::mT >s3H_X3F 五. 问题1:一致性
e!_+TyI 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?|
0 t. '?= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5#Z> }@/ )TNAgTmqK struct holder
@f<q&K%FJ {
:__z?<?( //
KW^#DI6tr template < typename T >
qY^OO~[ T & operator ()( const T & r) const
]Puu: IG {
&PJ&XTR return (T & )r;
Hggp*(AQK }
yht|0mZV } ;
')ZM#
:G D[d+lq#p 这样的话assignment也必须相应改动:
*;(wtMg 6I,^4U template < typename Left, typename Right >
19.+"H class assignment
N_AAh D {
SJ/($3GkBd Left l;
rGPFPsMQ] Right r;
C'4gve 7! public :
83rtQ;L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1Yj ^N"= template < typename T2 >
+&t`"lRl& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
u} y)'eH } ;
"u#T0 |8xu*dVAp4 同时,holder的operator=也需要改动:
~`7L\'fs FT0HU<." 1 template < typename T >
mIJYe&t7) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
AF-4b*oB {
x.d;7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
|UA)s3Uhxb }
.nXOv] 1: cD\ 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。
Ns^[Hb[b' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/,G -1E njO5 YYOu return l(rhs) = r;
TF_~)f(` 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。
$+#Lq.3, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)`u)#@x 8T3j/D<r template < typename Tp >
Qyn~Vu43 class constant_t
7#\\Ava$T {
51:NL[[6 const Tp t;
|VlQ0{
public :
nYfZ[Q>v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
LP_w6fjT template < typename T >
)~(( 6?k4e const Tp & operator ()( const T & r) const
xp+Z%0D {
(`z`ni return t;
. 4$SNzv3V }
5u(B]_r. } ;
%<4ZU!2L eVDO]5? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"qb1jv#to 下面就可以修改holder的operator=了
1y/_D$~ZO 3`V#ImV> template < typename T >
5W
UM"eBwL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d(LX;sq? {
vjfV??XSU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FH"u9ygF }
t)O8ON 5 iz(R:P< 同时也要修改assignment的operator()
5.1 c#rL {+n0t1 template < typename T2 >
kZ8+ev= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
IaDN[:SX 现在代码看起来就很一致了。
z%$,F9/ &f2'cR 六. 问题2:链式操作
)U>JFgpIW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ucj
eB 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
)FF3|dZ";K 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
S"*M9*8 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Us5P?} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eiiI Wr_7 VeLuL:4I template < typename T >
xy/B<.M1 struct result_1
p>GTFXEi6 {
zjuU*$A4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Tc{n]TV } ;
"JHdF& rD7L==Ld 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:
]z^*1^u^ig {w,g~ew
` template < typename T >
D7|=ev struct ref
@qszwQav$ {
U64WTS@ typedef T & reference;
hcQky/c\#b } ;
,5tW|=0@ template < typename T >
x<mHTh:-V struct ref < T &>
1Wz -Z {
R~=_,JUW typedef T & reference;
ZS@ Gt } ;
!!jitFHzb m2j&v$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/FP;Hsw% IW Ro$Yu template < typename T >
`i'72\( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
SCXH{8SS {
{
S]"-x return l(t) = r(t);
tH7@oV; }
-F7GUB6B 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。
WAzYnl'p 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=.*+c\ |H!kU.f] 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
=vqy5y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-#9Hb.Q; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gj\'1(Ju +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]Wn^m+ 最后的布局是:
|oYqkP| Add
`7f><p/q / \
!9w;2Z]uum Divide 5
9:JFG{M / \
S 54N _1 3
2;82*0Y% 似乎一切都解决了?不。
M/O4JZEqh 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。
`|{6U"n 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。
{giKC)! 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:
3G4N0{i \.@fAgv template < typename Right >
^oL43#Nlo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`{1&*4! Right & rt) const
VE
<p,IO {
*@E Itj ` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5tSR2gG#K, }
7tEK&+H` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y<53xZi 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!+N}[$iy 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。
QNGICG- 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。
5WT^;J9V 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。
#/UlW 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?
APfDy 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:
^KKU@ab9 DE0gd
ux8 template < class Action >
xh7[{n[; class picker : public Action
/Ir|& <yB {
,>: public :
BW`)q/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
(|{b ZW} // all the operator overloaded
R%(ww } ;
Hy?+p{{G tt|v opz 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。
86]})H 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:
S%+$ YTQom!O template < typename Right >
1X5*V!u picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l> Mth+,b {
(Wj2%*NT return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m]Sv>| }
R5y+bMZ v(ATbY75 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3?}W0dZ$d 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。
X5(S+;v"^ r]C`# template < typename T > struct picker_maker
`I\)Kk@*b9 {
ZL0':7 typedef picker < constant_t < T > > result;
BQs~>}(V } ;
isdEs k#A. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"Yk3K^`1T. {
7 Q`'1oE? typedef picker < T > result;
4\#!Gv- } ;
|k
# ~ A7/
R5p 下面总的结构就有了:
FY^#%0~ 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。
Kb<^Wdy4T 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。
~#doJ:^H3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-y@5% _- 至此链式操作完美实现。
0Hs\q!5Q M"E ]r=1 w""5T| 七. 问题3
<])w@QOA# 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。
f/FK>oUh r N"P
IH template < typename T1, typename T2 >
L$ nFRl& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:HJ@/s!J {
xnyp'O8yk return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:sMc}k?9S }
zF&>1y.$ cY}Nr#%s@U 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:
Xv`c@n) Qp~W|zi( template < typename T1, typename T2 >
Is87
9_Z struct result_2
:+Pl~X"_ {
:6^8Q,C1@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G)I lkA@ } ;
,O9rL :? F$Cf\#{3 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?
UF
g N@ 这个差事就留给了holder自己。
rCwjy&SuU^ 5`ma#_zk|f xJ;DkPh template < int Order >
d/Sx+1
"{T class holder;
1I'ep\`"X template <>
aS7[s6 class holder < 1 >
2n9E:tc {
<lx~/3<m public :
\Ty%E< template < typename T >
$] js0)> struct result_1
\X'{ e e {
a"!D @a typedef T & result;
?\HXYCi0r } ;
7R$]BY= template < typename T1, typename T2 >
O_PKS$sz{ struct result_2
2Z ?
N {
dMA"% R typedef T1 & result;
VTDp9s } ;
5UFR^\e template < typename T >
$
}u,uI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>3S^9{d {
w85PRruW return (T & )r;
bdn{Y }
lC/4CPKtV template < typename T1, typename T2 >
:Kc}R)6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q><E? {
94=aVM\>> return (T1 & )r1;
Z/z(P8#U\ }
u>G#{$) } ;
FyXz(l: K22' XrN template <>
[6bK>w"v class holder < 2 >
|JpLMUG {
w3^>{2iqq public :
;tS 4h template < typename T >
9s5PJj "u struct result_1
-3M6[`/ {
'`$US;5 typedef T & result;
Min^EAG@ } ;
%8?s3^o template < typename T1, typename T2 >
e3+'m struct result_2
1 :xN )M,s {
*):x K;o typedef T2 & result;
cuJ%;q=; } ;
2?]NQE9lA template < typename T >
sW#}QYd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!l7eB@O {
_084GK9{W return (T & )r;
[Z3B~c }
YN\!I template < typename T1, typename T2 >
rb+&] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2:(h17So {
^&o38=70* return (T2 & )r2;
'RIlyH~Yf }
FFT h}>> } ;
k+^-;=u6< p;S<WJv k wIW]uo/= 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> >。
E(i<3U"4h[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
N'L3Oa\% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K-$gTV l\=M'D return l(i, j) = r(i, j);
\9T;-] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
OzFA>FK0f; WJG& `PP return ( int & )i;
L< MIl[z7 return ( int & )j;
EwSE;R - 最后执行i = j;
c\.8hd=< 可见,参数被正确的选择了。
mdu5aL mVYLI!n}0# 4\%0a,\^ t]Ey~-Rx p]d3F^*i 八. 中期总结
DrD68$,QN 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:
^Zh
YW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
* \@u,[, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
r)jj]$0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_rQM[{Bkg @_&@M~ u w5I
+5/I 8oI)q4V ~!c~jcq]lZ ' LT6%<| 九. 简化
UR~9*`Z , 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
lGa'Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
d#@N2 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
LT sG
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e[t+pnRh +-*/&|^等
6x*u S~' 2. 返回引用。
ni#!Gxw =,各种复合赋值等
z}'*zB> 3. 返回固定类型。
ER:)Fk>_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4Fr0/="H 4. 原样返回。
lY5a=mwHU operator,
66"-Xf~u 5. 返回解引用的类型。
|V2+4b, operator*(单目)
>$]SYF29 6. 返回地址。
f#:7$:{F1 operator&(单目)
g;U f? 7. 下表访问返回类型。
L0{ehpvM operator[]
B]K@'# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b??k|q operator<<和operator>>
;C8'7 *)c,~R^ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
g->cgExj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
RVmD& oWVlHAPj template < typename Left >
,c:Fa)- struct value_return
0zg\thL {
'|r('CIBN/ template < typename T >
CqVh9M.ah struct result_1
T,h,)|:I^ {
P7n+@L$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
lgC|3] } ;
J7R+|GTcx :F:<{]oG_ template < typename T1, typename T2 >
ms'!E) struct result_2
9?)r0`:# {
W?m?r.K? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DXAA[hUjF } ;
:U`8s# } ;
6g@@V=mf [{F8+a^ oLcOp.8h[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
L 6){wQ%c hS4Ljyeg 下面我们来剥离functor中的operator()
+%%FT#ce 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NQ$tQ#chd /IM5#M5~ return l(t) op r(t)
sa8Sy& X" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?U]/4] return op l(t)
yi3@-
return op l(t1, t2)
@>'.F<:P< return l(t) op
K ;2tY+I return l(t1, t2) op
|5SYKA7CS return l(t)[r(t)]
RaFk/mSw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5B{O!SNd n$ye:p>`- 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:
Z3=DM=V;v 单目: return f(l(t), r(t));
EJYfk?(B return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.IYE+XzV 双目: return f(l(t));
S2)rkX$ return f(l(t1, t2));
,,r%Y&:`6 下面就是f的实现,以operator/为例
-b-Pvw4 )2mi6[qs0l struct meta_divide
v2 [
l$ {
*B(na+ template < typename T1, typename T2 >
,D-VC{lj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
fG O.wb {
X%!#Ic]Q return t1 / t2;
kWL\JDZ`. }
=V:rO;qX+@ } ;
5Bw 3`4g*wO 这个工作可以让宏来做:
z;UkK %k#Q)zWJ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
dX0A(6 template < typename T1, typename T2 > \
G0$
1"9u\w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Gnmj-'x 以后可以直接用
6C>x,kU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6o&{~SV3 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
FA\gz?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。。。)
}2M2R}D `P9vZR; JMN1+:7i 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
ulsr)Ik b
w5|gmO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6Gjr8 class unary_op : public Rettype
NS"hdyA {
0V*L",9M Left l;
zw^jIg$ public :
|r5|IA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zEJ|;oL r'fNQJ > template < typename T >
N4"%!.Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!8ub3oj) {
Gk2\B]{ return FuncType::execute(l(t));
0Ph,E }
4O[T:9mn0 &O(z|-&| x template < typename T1, typename T2 >
b#|M-DmT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|SXMd'<3`Z {
CDei+ q return FuncType::execute(l(t1, t2));
iUqL / }
>:5/V0;, } ;
!<}<HR^) S|Wv1H> j2" jCv 同样还可以申明一个binary_op
nm66U4.@ }NDw3{zn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|_ HH[s*U class binary_op : public Rettype
4`)B@< {
XbYW,a@w2 Left l;
gPY2Bnw;l Right r;
eu~WFI public :
ro7\}O:I binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oUR'gc : ? e%Pvy<i template < typename T >
qR!SwG44+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
% w 6fB {
Ph2jj,K return FuncType::execute(l(t), r(t));
k2N[B(&4J }
5>4<_-Tm R1/)Yy template < typename T1, typename T2 >
-gH1`*YL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%1a\"F![ {
hf>JW[>Xo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n_sCZ6uXEQ }
o6 } ;
N54U
[sy 2 @Jw?+}vr |#$Wh+,* 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
FVsVY1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
RvvK`}/6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q&^ti)vB 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~oz8B^7i; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)Ve?1?s '8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
q(i| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4dv+RRpGOv 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
HE.
` 下面是修改过的unary_op
+j&4[;8P: Zz=+?L template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v! uD]} class unary_op
3,e^;{w {
Hn0,LH$/ Left l;
y^=\w?d &V$_u#< public :
(}vi"mCeW )U e9:e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>y"V% aGx`ec*t template < typename T >
0J z'9 struct result_1
` *x;&.&v {
I/rq@27o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*Ibl+ } ;
Xa#`VDh O8TAc]B template < typename T1, typename T2 >
^k]OQc7q' struct result_2
tM <6c+ {
wlKfTJrn& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G+[hE|L~y } ;
Vq2d+
,fb E(*RtOC<W template < typename T1, typename T2 >
l_FttN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7NV1w*>/ {
L|EvI.f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4!,x3H' }
O8"kIDr- L+7L0LbNU template < typename T >
TB\#frG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w4<1*u@${ {
j8WnXp_ return OpClass::execute(lt(t));
\I1+J9Gl }
(eS4$$g v1<3y~'f } ;
M%5qx,JQY nAG2!2_8 Zsc710_ 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
9lNO
~8
好啦,现在才真正完美了。
lX/s Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
:^j`wd1
h A?<R9A template < typename Right >
v^0D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}p$>V,u {
qasbK:} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!#`
.Mv Z }
py VTA1 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。
I9rWut@+ wO/}4>\ URdCV{@42 Lqq
RuKi ;D&FZ|`(u 十. bind
[Nbs{f^J= 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。
vx62u29m 先来分析一下一段例子
|RS9N_eRt <V0]~3 ozwPtF5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
"MQy>mD6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b(+M/O>I bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"bZ%1)+ 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。
4qXO8T#~J= 我们来写个简单的。
$!%/Kk4M 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
q@8Jc[\d 对于函数对象类的版本:
N]udZhkn xCGa3 X template < typename Func >
j\k|5="w- struct functor_trait
W5PNp%+KE {
AP5[}$TT typedef typename Func::result_type result_type;
g|ewc'y } ;
jI%v[]V 对于无参数函数的版本:
?XN=Er^ 8'[g? template < typename Ret >
}5
^2g!M struct functor_trait < Ret ( * )() >
gpDH_!K {
y:u7*%" typedef Ret result_type;
b5lZ| |W. } ;
k=!lPIx 对于单参数函数的版本:
s:ig;zb ~Gm<F .(+ template < typename Ret, typename V1 >
BC*62m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1=:=zyEEo {
l{ <+V) typedef Ret result_type;
7.mY@ } ;
CAg~K[ 对于双参数函数的版本:
{2 l35K= 9oBK(Sf@^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1c8Nr&Jl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
E#}OIZ\S {
#0>??]&r typedef Ret result_type;
nX%b@cOXj } ;
.UX`@Q:Gp 等等。。。
;]c@%LX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|2t
g3m@ :0N}K} template < typename Func >
35=kZXwG+4 struct func_return
-i93 {
(:Di/{i&r5 template < typename T >
Rr#Zcs!G struct result_1
ZD!?mR+- {
q_iPWmf
p* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X)7_@,7 } ;
!2L?8oP-z N~NUBEKcp template < typename T1, typename T2 >
9#(Nd, m}) struct result_2
*{WhUHZF {
SFqY*:svOw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xb{G:v } ;
r+v?~m! } ;
j=|cx+nb DR]=\HQ >D]g:t@v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
D!7-(3R 6[+@#IWx template < typename Func, typename aPicker >
@7S*
] class binder_1
((0nJJjz {
0b=1Ce+0q Func fn;
3Ye{a<ckK aPicker pk;
r~rft w public :
;::]R'F[ |m{u]9 template < typename T >
zm>^!j
! struct result_1
rfo7\'yk {
m&S *S_c typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b5i ehoA } ;
EKu%I~eM [G!#y template < typename T1, typename T2 >
hp|.hN(kS] struct result_2
;Aqj$ x {
>lPWji'4; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(8"advc6 } ;
_(7f0p p"@[2hK binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/EP
RgRX *Aqd["q template < typename T >
I<+EXH%1, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nyx)&T&I {
*jQ?(Tf return fn(pk(t));
(>.lkR }
z]+&kNm template < typename T1, typename T2 >
X,xCR]+5S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^cDHC^Wm {
j_3`J8WwF return fn(pk(t1, t2));
hs^K9Jt }
WUBI(g\ } ;
:+ZLKm ~a$h\F'6
Q{[l1: 一目了然不是么?
=;Q:z^S 最后实现bind
<uG6!P 5Z@0XI X
aE;i57$l template < typename Func, typename aPicker >
Z".Xroq~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.Gt_~x {
6?(yMSKa return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3N[Rrxe2 }
Ce/l[v 8bJj3vr 2个以上参数的bind可以同理实现。
%*
k`z#b 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。
emSky-{$u (b;Kl1Ql] 十一. phoenix
zC,c9b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X$2f)3 zJ6""38Pr for_each(v.begin(), v.end(),
OwCbv j0# (
oGRd ;hsF do_
6gs0Vm [
6Ki!j< cout << _1 << " , "
9-+N;g!q ]
+OI <0 .while_( -- _1),
xp? YM35 cout << var( " \n " )
=`ZRPA!aY )
hmkm^2 );
,njlKkFw^Z 9OYyR 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
boq=@Qh 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
l6*MiX]q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]ZnASlc) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P$x9Z3d_ 9:E: 3%% h% eGtd$n template < typename Cond, typename Actor >
?W>`skQ class do_while
}K^v Ujl {
IeZ9 "o h Cond cd;
A$M8w9 Actor act;
OdbXna public :
ff;~k?L template < typename T >
P;`Awp? struct result_1
jF-:e;- {
9}wI@ typedef int result_type;
43 vF(<r&f } ;
k Nvb>v bcq&yL'D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7YxVtN 8_VGB0~3i template < typename T >
'&+]85_&$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x2sKj"2?@ {
5T%2al,F` do
!w}b}+]GB {
;W T<] act(t);
hFo29oN }
A`#?Bj while (cd(t));
eBH:_Ls_-^ return 0 ;
dF[|9%) }
hF{gN3v5 } ;
^RJ@9`P&t * RyU*au +_L]d6
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iZLy#5(St 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。
'4Jf[ 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.+)g-X 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。
#mU<]O 下面就是产生这个functor的类:
&b`'RZe gnGh ) wfv\xHG template < typename Actor >
:C>iV+B j class do_while_actor
C1fd@6 {
b}DC|?~M Actor act;
gW<6dP'v public :
otdRz<C do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
z4 <_>)p dl"=ZI
'^ template < typename Cond >
0hhxTOp
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Rc:}%a%e } ;
>|z:CX$] tz8fZ*n 8k3y"239t 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Wsgp#W+ 最后,是那个do_
H~TuQ L2p?]:- 064k;|>D class do_while_invoker
oNIYO*[ {
< =~=IZ) public :
2WDe34 template < typename Actor >
zrqI^i"c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S]ayH$w\Q {
G pI4QzR return do_while_actor < Actor > (act);
cxQAp }
SswcO9JCX3 } do_;
_
xym n807?FORB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
IIih9I`IR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uJCp 最后来说说怎么处理break和continue
%L^( eTi[ 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。
SzIzQR93& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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