一. 什么是Lambda
G W@g 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5'%nLW7;O 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,
4mM?RGWv t,,W{M|E( 6U(MHxY qC:QY6g$N class filler
jBLLx{ {
gT0N\oU" public :
efUa[XO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{,Z-GJ } ;
@{LD_>R $z
\H* +rN&@}Jt. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
~Kiu"
g 2R=Fc@MXs Zog&:]P'F !E.CpfaC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
t;/s^-} ic=tVs H9+[T3b 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&|Cd1z#? LE]mguvs Sece#K2J| -F~"W@9r 二. 战前分析
3Q:Hzq G 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
O;8 3A 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
hRaX!QcG3 f3oGB*5> hj+iB,8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1a@b-V2
d& /* --------------------------------------------- */
V*j1[d vector < int *> vp( 10 );
ttfCiP$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U@:h';. /* --------------------------------------------- */
Q4e+vBECkq sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~9ynlVb7)r /* --------------------------------------------- */
:c}"a(| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
u6MHdCJ0y /* --------------------------------------------- */
O]VHX![Y$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
pz0Q@ n/X /* --------------------------------------------- */
UB2Ft= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a%XF"*^v 6z2W N|78 q. s'z} IlfH 看了之后,我们可以思考一些问题:
k^Qd%;bdF 1._1, _2是什么?
Z3qr2/ 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。
Boj#r ,x 2._1 = 1是在做什么?
>hv8zHOO: 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。
*&O4b3R 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。
<sw fYT!N @O9wit. Qr9@e Q1Pp 三. 动工
hq*"S-N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,*m{Q 4`zK`bRcK# }CGA)yK~3 PfjD!=yS=h template < typename T >
8{DW$ZtR class assignment
f~P~% {
%pj T?G7 T value;
zJH:`~GxE public :
tb/`*Yl@ assignment( const T & v) : value(v) {}
dj2w_:&W template < typename T2 >
(;cKv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
j^6,V\;l } ;
BK)3b6L=% AOv>O52F/Q 5a%i%+;N 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]QSQr* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k< $( +N2R'Phv g+%Pg@[ Nz;f| 2h class holder
L2>
)HG {
]=G dAW public :
w:h([q4X template < typename T >
MHQM' assignment < T > operator = ( const T & t) const
ZfVw33z {
AYsiaSTRqW return assignment < T > (t);
u3C0!{v }
/WMJ#IE } ;
V\*J"ZP& P X>>h}% G]RFGwGt 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
-7u_ \XFk yW@YW_2;4 static holder _1;
@S)p{T5G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4|h>.^ yi:1cLq2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1k!$#1d< 而不用手动写一个函数对象。
=;{8)m }iRRf_ ge|Cvv =|V [^#V 四. 问题分析
vRMGNz_P7[ 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。
Nn{/_QG 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。
Fd/Ra]@\Y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_#y=T20'3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(V<pz2\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
g`I$U%a_2 GsiT!OP]y 五. 问题1:一致性
:RDQP 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
d;v<rw 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.(Tf$V $D;-;5[-/r struct holder
Gdv{SCV {
QRHM#v S //
c F}9ldc template < typename T >
T)mh T & operator ()( const T & r) const
|vY|jaV} {
:u|F>e return (T & )r;
5"z~BE7 }
-?1ed|I8 } ;
Y@MFH>* "O<TNSbrC 这样的话assignment也必须相应改动:
!m?W+z~J cv9-ZOxJ template < typename Left, typename Right >
;"]?&ri class assignment
TlpQ9T {
@vPGkM#oW Left l;
]69z-; Right r;
3Y=uBl public :
I&>5b7Uf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N >k,"=N/ template < typename T2 >
MrhJk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Hh'o:j(^ } ;
B&?xq)%*# zv~b-Tp 同时,holder的operator=也需要改动:
xPMX\aI|l @ ]
3`S template < typename T >
LX7<+`aa assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
eb7~\|9l1i {
Hr/Q?7g return assignment < holder, T > ( * this , t);
`q+Ug }
'J: xTp ?<~P)aVVj 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
wj9Hh 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vjd;*ORB [Y8ot-6 return l(rhs) = r;
)w0K2&)A 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
hSXZu?/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
VE*&t>I ^K[[:7Aem template < typename Tp >
-9yWf8; class constant_t
\=
Wrh3 {
w
C-x' const Tp t;
T^H`$;\ public :
c1h?aP constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Z(hRwIOF template < typename T >
:JCe,1!3@ const Tp & operator ()( const T & r) const
]lA.? {
.1h1J return t;
rQ&F Gb }
)P9&I.a8 } ;
+A<7:`sO p"QV| ` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'/@i}
digf 下面就可以修改holder的operator=了
7F8>w 7Y] iQz
c$y^,9 template < typename T >
L lVE5f? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6]Ri$V&" {
wu19Pg?F return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nACKSsWqI }
uEdeA'*^ /^b=| +Do 同时也要修改assignment的operator()
qQe23,x@5 @^^,VgW[ template < typename T2 >
E\XD~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|1UJKJwX 现在代码看起来就很一致了。
92g&,Wb {
u1\M 六. 问题2:链式操作
MJG)fFl]O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nj7\vIR7 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。
5Cl;h^R|m 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。
c'Zs2s7$ 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。
wsAijHjJI! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-4t!k
Aw` O*PJr[Zou template < typename T >
OB\jq!" struct result_1
JV;-P=o1B {
~%u;lr typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*"sDsXo- I } ;
="s>lI-1a ~4u[\&Sh 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:
}+BbwBm& qh/}/Sl; template < typename T >
H6i;MQ struct ref
CO"Nv {
<amdPo+2D typedef T & reference;
t"FB}%G } ;
'L ]k\GO template < typename T >
VB@M=ShKK struct ref < T &>
kUQdi%3yY; {
~19&s~ typedef T & reference;
O"f|gc)GLz } ;
_2nNCu ( mY!&*nYn| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n]snD1?KX ZR@PqS+O/ template < typename T >
N.|uPq$R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
DeGcS1_? {
^:,I #] return l(t) = r(t);
"[wP1n!G }
T|ZJ$E0 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。
o7t#yw3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U$AV"F&!&} "78BApjWT6 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
rWxQ;bb# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xQ@gh
( ( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d(;Qe}ok> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
DT>Giic 最后的布局是:
m7NrS?7 Add
R^tDL / \
VT5o#NR{R Divide 5
TW~9<c / \
D|X@aUp8} _1 3
/|aD,JVN" 似乎一切都解决了?不。
UeN+}`!l 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
<#No t1R 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
pXq5|,aC OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
,|Lf6k 0j(/ N template < typename Right >
;8>
TD&]{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"CF{Mu|Q= Right & rt) const
S_Ug=8r4 {
("ulL5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Nm, 9xq }
F}{uY(hv"[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6@cT;=W;xj XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
w[?E
oFI$Y 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。
ahx*Ti/e 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。
GHR,KB7 xM 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?}K|z LQ 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?
_Sn7z? 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:
br_D
Orq| G5'HrV template < class Action >
D+69U[P_A class picker : public Action
8^av&u$ {
&/tGT3) public :
E>3(ff& picker( const Action & act) : Action(act) {}
}
2P,Z 6L // all the operator overloaded
2]/[ } ;
!i*bb~ OAd}#R\U 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。
(| X? 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:
)|CF)T- kSH|+K\M4 template < typename Right >
?(P3ZTk?. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LFT)_DG7( {
1"P^!N return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H3qM8_GUA }
Hv.nO-c Gs)2HR@> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`]3A#y)v 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。
mQy!*0y Y> f 6 template < typename T > struct picker_maker
={gf x; {
L>1i~c&V typedef picker < constant_t < T > > result;
B|(M xR6m } ;
|*-&x:p7O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Kitx%P`i {
#JIh-h@ typedef picker < T > result;
Zm~oV?6 } ;
?5MOp IW-lC{hK 下面总的结构就有了:
+-+%6O<C 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。
=&xNdc 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。
#gd`X|<Ch picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KG8Km 至此链式操作完美实现。
>)p8^jX P<{N)H 2r BA t0YE`-, 七. 问题3
O0Sk?uJ< 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。
^P
!}" /R%
Xkb template < typename T1, typename T2 >
u?+i5=N9{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5$.e5y<&( {
i$:QOMA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;R8pVj!1f }
"de3Sbj@? ofIw7D*h 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:
wtpz ef= jizp\%W+ template < typename T1, typename T2 >
}Uc)iNU struct result_2
>p|tIST {
mcFJ__3MAV typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%
A8dO+W } ;
/3ty*LQT }4A $j{\ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
pwG" _|h 这个差事就留给了holder自己。
vRn"0Mzl8 ,U^V]jC 2J5RZg9jL template < int Order >
m0zbG1OE class holder;
`rLy7\@; template <>
-U#e class holder < 1 >
TaI72"8 {
8)
1+j>OQ public :
xpjv@P template < typename T >
aHdXlmL struct result_1
D?:AHj%gW {
? <"H Io typedef T & result;
c. ;}e:)s } ;
wz{]CQ 7" template < typename T1, typename T2 >
mxQPOu struct result_2
>^5UXQr {
r[}5<S Q typedef T1 & result;
,8^QV3 } ;
ym~ template < typename T >
o+j~~P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<+\
w .! {
|}Wm,J return (T & )r;
B(TE?[ # }
"g=g' W# template < typename T1, typename T2 >
,q|;`?R; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CV
)v6f {
SZ'2/#R> return (T1 & )r1;
[@LA<Z_ }
N=[# "4I } ;
}2nmfm! mOQN$d [ template <>
e[)oT class holder < 2 >
yRF
%SWO {
{InD/l'v6n public :
Zj]jE%AT template < typename T >
:t8?!9g struct result_1
zm7IkYF {
zF-R$_]av typedef T & result;
Y)oF;ko: } ;
^vA"3Ixb! template < typename T1, typename T2 >
$>csm struct result_2
-mur`tC {
^D.u typedef T2 & result;
ft"t } ;
Z\9DtvV template < typename T >
gfY1:0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(m3
<) {
PZjK6]N\ return (T & )r;
`1fNB1c
}
ZS\~GQbG template < typename T1, typename T2 >
V^[B=|56 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q]v>< {
8,DY0PGP return (T2 & )r2;
9J
$"Qt5;6 }
Q6lC :cB< } ;
aHR&6zj4 Pv#>j\OR& (+w>hCI 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> >。
h.%)RW? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^^FqN; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I"5VkeIx ZqK1|/\
rh return l(i, j) = r(i, j);
6hX[5?} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{/E_l CqkY_z return ( int & )i;
@7j$$ return ( int & )j;
sJ
!<qb5 ! 最后执行i = j;
.WV5Gf) 可见,参数被正确的选择了。
%c"t` bnYd19> LZ 3PQL ![l`@NH[U alV{| Vf[6 八. 中期总结
WnkI i,< 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:
\]y /EOT 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
KW 78J~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。
u4QBD5T" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
dum(T I #8TY/XP ?[z@R4at %m5&Y01
r 1x2) 7~2c"WE 九. 简化
E-?@9!2
& 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。
~qu}<u)P 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/ho7O/aAa 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:
;T,`m^@zf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A/A;'9 +-*/&|^等
+{dJGPoY]p 2. 返回引用。
T_NN.Ol =,各种复合赋值等
qvN`46c 3. 返回固定类型。
H
b}(.` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
T}r}uw` 4. 原样返回。
7LrWS83 operator,
)r|Pm-:A{ 5. 返回解引用的类型。
cf{rK`Ff^ operator*(单目)
IQNvhl.{ 6. 返回地址。
cI/Puh^3 operator&(单目)
r'E|6_0 7. 下表访问返回类型。
8^2E77s4U operator[]
dZIruZ)x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X*QQVj operator<<和operator>>
2Cgq&\wS NS3qNj
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。
1k dQh&~G 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1h,m t*dd/a template < typename Left >
dm`:']? struct value_return
U0fr\kM {
z5q( template < typename T >
c)B
<d# struct result_1
9JBVG~m+ {
25wvB@0& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-?Kd[Ma } ;
;/s##7qf &wea]./B template < typename T1, typename T2 >
Q35jJQ$<` struct result_2
#y>q)Ph {
$dkkgsw7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^w6~?'} } ;
G Ebm$\ } ;
m&{%6 A=bBI>GEYP Qt(4N!j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=Eb4Iyz &T&>4I!'M 下面我们来剥离functor中的operator()
g),t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
PGNH<E) |:)ARH6l# return l(t) op r(t)
{T'M4y=)i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_<m yM2z return op l(t)
yDmx)^En return op l(t1, t2)
''3b[< return l(t) op
dk[MT'DV return l(t1, t2) op
aYrbB# return l(t)[r(t)]
6)j/"9oY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
qfS
]vc_N *)xjMTJ% 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:
;tG@ 6 单目: return f(l(t), r(t));
lSK<LytB return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r$<4_* 双目: return f(l(t));
rfHAz return f(l(t1, t2));
1|/-Ff"1@ 下面就是f的实现,以operator/为例
F|!
ib5 F7lzc) struct meta_divide
0*F<tg,+] {
k@Mt8Ln template < typename T1, typename T2 >
\I+#M-V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=PAsyj {
q:vc;y return t1 / t2;
W`g zMx }
-v & } ;
|@Sj:^cJD l0nm>ps'D 这个工作可以让宏来做:
_,bDv`>Ra C<yjGtVD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
G^&P'* template < typename T1, typename T2 > \
?CSv;: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zn2Qp 以后可以直接用
wq
=Ef DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
V8}jFib 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
? uu, 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。。。)
Q~zs]{\ `FHKQS5 ?my2dd,| 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
)=5,S~IT rPUk%S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J e.%-7f class unary_op : public Rettype
Dt glPo_( {
-a`PW Left l;
&[qJ=HMm I public :
tr@)zM
GB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4"d'iY j:P(,M[ template < typename T >
@G?R( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9*;OHoD h {
<Oihwr@5< return FuncType::execute(l(t));
I'e`?H t }
%shCqS 4o,G[Cf_ template < typename T1, typename T2 >
vTq
[Xe" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kAnK1W> {
.~7:o.BE`n return FuncType::execute(l(t1, t2));
Rg\D-F6: }
|}D5q| d@n } ;
v]c+|nRs 6)[gF1 u}eLf'^ZCe 同样还可以申明一个binary_op
#j4jZBOTM G^2%F5@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^
RIWW0 class binary_op : public Rettype
h)pYV>!d {
qt`HP3J& Left l;
|<!xD
iB Right r;
iCNJ%AZH public :
I~)A!vp binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nl+8C}=u ,KFF[z template < typename T >
fX{Xw0
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e_3($pj {
5# B M return FuncType::execute(l(t), r(t));
Zr|z!S?aSC }
W,bu=2K6 bT c^huP template < typename T1, typename T2 >
MwTouEGGgA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P]<15l {
DT[WO_= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o|Kd\<rY }
bA02)?L } ;
"] [u pz ~REsx Hd89./v`: 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
Mt\.?V: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`9mc+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3_N1y 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。
k~IRds@G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[Y-3C47 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。。。
Z}yd`7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1BOv|xPjZ 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)
EFzPt?l 下面是修改过的unary_op
8)XAdAr
, )PpE& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;uN&yj<}a class unary_op
Zy=DY {
]/{iIS_ Left l;
wj 15Og? m_h$fT8
_ public :
Wiere0 2* }S 6h1X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)*nZ6Cg' {-1N@*K template < typename T >
'H-hp
struct result_1
YYF.0G} {
0S&C[I
o6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K96N{"{iI% } ;
g>;"Fymc' Mk8k,"RG&Z template < typename T1, typename T2 >
9\!=i struct result_2
Rh%C$d( {
Svt%*j typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n*r Xj{Kt } ;
VYnB&3%DF x{9$4d template < typename T1, typename T2 >
,jdTe?[*^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
52.%f+Oa {
I|.
< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J6gn! }
b]g#mQ ccwz:7r template < typename T >
hp$1c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SS!b` {
?\_vqW return OpClass::execute(lt(t));
lY[\eQ
1: }
Qb8Z+7 o ]@'R<F(u } ;
?G 'sb}. K)GpQ|4:< ?^WX]SAl 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
5V8`-yO9 好啦,现在才真正完美了。
cp2a @ 现在在picker里面就可以这么添加了:
*0x!C8*`Xe =55V<VI template < typename Right >
2hY"bpGW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
k_`YVsEYP {
lw_@(E]E return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
aj]pN,g@N }
z?W kHQ9 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。
\|6Q]3l K6s tkDhb h>ZU67- =\)76xC20 !*PX- 十. bind
N5 mhs# 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。
>OKc\m2%Q 先来分析一下一段例子
<.:mp1,8V <vd}oiB@ 85BB{T; int foo( int x, int y) { return x - y;}
}c=YiH,o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
??z&w`Yy, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]0=THq\H 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。
sNZOm $ 我们来写个简单的。
R0e!b+MZ. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
C:z7R" yj 对于函数对象类的版本:
IwR=@Ne8 B$MHn? template < typename Func >
UaBNoD struct functor_trait
z`sW5K(A {
f('##pND@ typedef typename Func::result_type result_type;
BO0Y#fs } ;
K0Lc~n/ 对于无参数函数的版本:
`d4;T|f+= 2XyC;RWJ% template < typename Ret >
DI[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
!eP0b~$/^J {
HpS1(%d" typedef Ret result_type;
,15$$3z /E } ;
j43i:c;F 对于单参数函数的版本:
]CX^!n 7%W@Hr,%F template < typename Ret, typename V1 >
?ZYj5[op,H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j-v/;7s/B {
$]MOAj"LH typedef Ret result_type;
vy5I#q(k } ;
:3D[~-/S 对于双参数函数的版本:
cd] X5)$h dTqL[?wH? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xP &@|Ag struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3
<Zo{; {
-Fc 9mv(H typedef Ret result_type;
kfq<M7y } ;
06I(01M1 等等。。。
USH>`3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+1Pu29B0 VM+l9z> template < typename Func >
FYH^axpp struct func_return
;Bat--K7+ {
[Vj|fy4 template < typename T >
SDO~g ~NTp struct result_1
+'aG{/J {
:|Bzbn=N2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t![972.& } ;
1pT/`x 5;A=8bryU template < typename T1, typename T2 >
;0}C2Cz' struct result_2
vqo ~?9z[e {
:-~x~ah- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KJ_L>$
]* } ;
9g7Ok9dF } ;
8KWhXF >Sm#-4B- Ca0t}`<S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Y^gIvX q,]57s template < typename Func, typename aPicker >
MT<3OKo?: class binder_1
0p= {
X:W}S/ Func fn;
r]&&*: aPicker pk;
<n0j'P>1 public :
:KsBJ>2ck s"l ^v5 template < typename T >
F>at^6^ struct result_1
]CgZt'h{ {
:U-yO 9!j typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uN6xOq/ } ;
uR82},r$m to)Pl}9QkK template < typename T1, typename T2 >
&sGLm~m# struct result_2
Zk0? =f?j {
8TO5j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Job&qW9W` } ;
EiWd =jDm v [>8<z8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%Z(lTvqG !DeU8.% template < typename T >
nG"Ae8r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@fd{5 >\ {
F=yE>[! LB return fn(pk(t));
Ls NJ3oy }
/7C%m: template < typename T1, typename T2 >
cQ/T:E7$` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s=n_(}{ q {
<@=w4\5j9 return fn(pk(t1, t2));
x2+M0 }g }
-ha[xM05 } ;
;^P0+d^5C %xt\|Lt #K/#-S 一目了然不是么?
LY!.u?D`P 最后实现bind
zxvowM (rSBzM]H 6d YUMqQ template < typename Func, typename aPicker >
=Lr#
*ep[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>{juw&Uu {
J+*n}He, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Fi"TY^-E; }
.vXe}% Fr9_!f 2个以上参数的bind可以同理实现。
FBrJVaF 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。
)F:UkS eXMl3Lxf 十一. phoenix
)>a^%V9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9wv 7HD| ; J8 25CE for_each(v.begin(), v.end(),
3<HPZWc (
r;8$ 7C. do_
P87qUC [
6Q9S~YYq cout << _1 << " , "
V$ac}A,! ]
|HK/*B .while_( -- _1),
l
#
F.S5i cout << var( " \n " )
GK:pt8= )
U`ELd: );
NGb\e5? _xU2C<)1& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
WG3 .qLH% 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
PWs=0.Wj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R~(_m#6`: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>]WQ1E[= 5K?%Eo72!= !,>9?(
template < typename Cond, typename Actor >
I`EgR?5 ` class do_while
PiwI.c {
!:Clzlg Cond cd;
<2 S?QgR, Actor act;
8BwJWxBQ public :
h-[FUPfuw template < typename T >
Mhze!! struct result_1
b
`.h+=3 {
Hsz).u typedef int result_type;
'}
LAZQ" } ;
!Ql&Ls z c,Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lDhuL;9e /h73'"SpDy template < typename T >
Iw) 'Yyg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qluaop {
HCKj8-* do
1]Gp\P} {
uSK<{UT~3 act(t);
|#-GH$.v }
~gvw6e*[ while (cd(t));
{F+iL&e) return 0 ;
n:[GK_ }
>vY5%%} } ;
j
/=4f uPtS.j= "+:IA|1wD 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Se-n# 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。
;p 'Ej'E 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。
6H}8^'/u 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。
Qape DU; 下面就是产生这个functor的类:
G[5z3 4I^8f||b_ C!}9[X!7@: template < typename Actor >
u|]`gsFZ\ class do_while_actor
%t\~3pw= {
p8Wik<'^ Actor act;
|v%xOl public :
o>Jr6:D( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rb@{ir #q%V|Ajq template < typename Cond >
",qJG]_ < picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uKocEWB=/F } ;
H '(Ky ;nB.f.e` 1Qz1 Ehz> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CERT`W%o 最后,是那个do_
1ti4 ZM 3fWL}]{<a h\i>4^]X. class do_while_invoker
^w|apI~HSE {
c/G]r|k public :
Y^@Nvt$<K template < typename Actor >
1WW`% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|SF5'\d' {
]DO"2r return do_while_actor < Actor > (act);
sAz]8(Fi0 }
]#VNZ#(" } do_;
" ~&d=f0m kX^Y{73 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>'X[*:Cx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>?Ps5n]b 最后来说说怎么处理break和continue
L4L[@tMPmY 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。
tX#8G09G+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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