一. 什么是Lambda
sh%%U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7 .xejz 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,
):V)Hrq?x mFyYn,Mu| \r}*<CRr6 W|6.gN] class filler
lAAP V {
^3nB2G.ax public :
6M bMAh5> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
OKCX>'j:S } ;
[ZETyM` (N{ HqA3.<=F, 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:
F5<GGEQb _p| KaT`` '~7 6Y9mv TzrU |D? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yjucR
Fl 9-?kamA y9Q"3LLic` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Rp.FG :LB< z#M @_?8I_\: cKAZWON8;v 二. 战前分析
Q?Uk%t\hwc 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。
#~ [mn_C 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
<PQ[N[SU \JGRd8S[ p+R8Mo;I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<$`udP@ /* --------------------------------------------- */
pl.=u0 * vector < int *> vp( 10 );
@3>nVa transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(ZEDDV2 /* --------------------------------------------- */
_ 3>|1RB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
m} nA-* /* --------------------------------------------- */
XXZ$^W& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~{s7(^ P /* --------------------------------------------- */
I[ I]C9D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zyFbu=d|O: /* --------------------------------------------- */
7033#@_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s}":lXkrw mQt?d?6 %suXp,j .g6(07TyV 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ps{}SZn 1._1, _2是什么?
:6Sb3w5h 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。
a<{+
JU5 2._1 = 1是在做什么?
kx3]A"]>' 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。
f%Bm x{Ttq 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。
_Y,d|!B#L evHKq}{ veGRwir 三. 动工
]ipltR7k 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#FV `*G
%GDs/9 3mM.#2=@> atWAhN template < typename T >
XWFuAE class assignment
w~=@+U$f {
t2vo;,^euL T value;
%Tv^BYQAZ public :
[KjL` assignment( const T & v) : value(v) {}
5VPP 2;J template < typename T2 >
GGchNt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pxs`g&3yd } ;
eEkbD"Q RJZ4fl SwPc<Z?P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
79Vp^GG7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@Y2&v956 ]Q\/si& ?{I]!gI YNi3oG]h class holder
O}_Z"y {
>|So`C3:e public :
nLjo3yvV.. template < typename T >
h|Uy!?l
assignment < T > operator = ( const T & t) const
K-*q3oh
G {
u.sn"G-c return assignment < T > (t);
6~v|pA jY }
/>9?/&N6" } ;
(Dx]!FFz v><uHjP - '5OX/Szq 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:
qjp<_aw
: V#W
y static holder _1;
L3-tD67oa Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oLp:Z= _*Z2</5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jVpk) ;vC 而不用手动写一个函数对象。
!]k $a 3 _tO Kr]`.@/.S ]gQ4qu5 四. 问题分析
]n:)W.|`R 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。
r:Xui- 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。
L?n*b 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i
XI:yE; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$dLPvN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
If_S_A c nP >*0Fq 五. 问题1:一致性
>K9uwUi|b] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Mb(aI!;A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N5=;
PZub -3<5,Q{G+ struct holder
=/rIXReY {
Y?z@)cL //
+cVnF&@$ template < typename T >
8vcV-+x T & operator ()( const T & r) const
{>cO&eiCt {
`MtPua\_ return (T & )r;
O`hOVHDQ }
rE
bC_< } ;
@M-+-6+ 4yH=dl4=44 这样的话assignment也必须相应改动:
FPu"/4v& "3v[\M3 template < typename Left, typename Right >
98os4}r class assignment
D`lTP(] y {
MD,}-m Left l;
)[>b7K$f Right r;
M"]~}* public :
mq?5|` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?1(' s0s\, template < typename T2 >
<Dw`Ur^ X5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!#n lWX:~ } ;
xh\{ dUPA 1TKOvy_ 同时,holder的operator=也需要改动:
RTNUHz;{L ]cnLJ^2 template < typename T >
XnQo0
R.PW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0f
1Lu)
2 {
gaC^<\J return assignment < holder, T > ( * this , t);
(@dh"=Lt\ }
Qc z7IA Poacd;* 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。
rs3Uk.Z^' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
M? oK@i EW{z?/ return l(rhs) = r;
+xwz.::: 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。
p
IXBJk 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5yO6szg j3rBEQ,R template < typename Tp >
o)7gKWjujP class constant_t
-tSWYp{ {
(KHTgZ6 const Tp t;
ZgLO[Bj public :
E{d Mdz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
oQ 5g0(J~ template < typename T >
iZQwo3"8r const Tp & operator ()( const T & r) const
](vshgp2 {
Z
xLjh return t;
d(w
$! $"h }
u7&r'rZ1_! } ;
U6"U^ c@:r\] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
LF0gy3 下面就可以修改holder的operator=了
mk1;22o{TX H>e?FDs0*R template < typename T >
F9ry?g=h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
x{C=r dp__ {
?MuM _6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
qu8i Jq }
REhXW_x 2"NRnCx* 同时也要修改assignment的operator()
.
x~tEe #JGy2Hk$^ template < typename T2 >
W?G4\ubM3< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
abUn{X+f~ 现在代码看起来就很一致了。
wYhWRgP !J[3U
六. 问题2:链式操作
cU5x8[2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~ @Ib:M 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Bm%:Qc* 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
xmTa$tR+ 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。
LGPy>,! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t(CdoE,6 '!Vn template < typename T >
*~M=2Fj;i struct result_1
<FMW%4 {
B} gi / typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
nbw&+dcJ8 } ;
x$AF0xFO qJFBdJU (1 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
"tUXYY 1^R @X template < typename T >
tsU.c"^n struct ref
//:.k#}~B {
+}>whyX1 typedef T & reference;
/Yc!m$uCW } ;
'@wYr|s4 template < typename T >
R,/?p struct ref < T &>
()K%Rn {
=lS~2C typedef T & reference;
0[xum } ;
FJv=5L &7T0nB/) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t</rvAH E Wk'KN o template < typename T >
k _hiGg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
lKI1bs]i {
6CLrP}
u return l(t) = r(t);
Q0!gTV }
J:'cj5@ 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。
! k||-Q& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V{$(#r ?y'KX]/ 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
]}8<h5h) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
._-^58[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2<yi8O\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0(ZER sP 最后的布局是:
<m`HK.|~ Add
@W=#gRqQPy / \
U{RW=sYB~9 Divide 5
;)5d
wq / \
7h<Q{X<A _1 3
LS Na 似乎一切都解决了?不。
%U)/>Z 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。
$91c9z;f^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
D.j'n-yw OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
~o= Sxaf L"1UUOKy template < typename Right >
m7^aa@^m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z;GnQfYG Right & rt) const
B1JdkL 3h {
0lF[N.!\9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5 r"`c }
*pk*ijdB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
r{$ip"f 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。
bAeC=?U 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。
F5wCl2I 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。
R?(0:f 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。
(i1FMd}G 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?
1@P/h#_Vr 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:
k)b}"' I o
<0 f template < class Action >
8V;@yzIha class picker : public Action
)~T)$TS {
_jR%o1Y} public :
3p"VmO picker( const Action & act) : Action(act) {}
h$DFp // all the operator overloaded
`ndesP } ;
xSs);XO, IwKhun 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。
^L+*}4Dr 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:
MmI4J$F rBkLwJ] template < typename Right >
pB&3JmgR$) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Nlx7"_R"Q {
JaXT
B"e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
75r>~@)* }
VljAAt #gMMhB= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G6w&C^J*8> 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。
YxlV2hcX; ,fpu@@2 template < typename T > struct picker_maker
,@tkL!"9q {
5:Pp62 typedef picker < constant_t < T > > result;
<h4"^9hL } ;
JC(rSs* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4vT!xn {
VJDF/)X3$ typedef picker < T > result;
>E|@3g
+2 } ;
Al09R,I; w0)V3 下面总的结构就有了:
4[
M!x 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。
MGfDxHg] 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。
@HxEp;*NH" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6b~Zv$5^Y- 至此链式操作完美实现。
&dh%sFy n`2d |Up+Kc:z/n 七. 问题3
{^i7 3}@O 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
S 3Tp__ Q g"hN template < typename T1, typename T2 >
hF s:9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=MEv{9_ {
5DK>4H: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K~H)XJFF }
K:Wxx" -$f~V\M 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:
7*^-3Tt83 rIH/<@+ template < typename T1, typename T2 >
'C8VD+p struct result_2
"=@b>d6U+ {
vp?87h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8>x!n/z) } ;
'3 w=D
) "^F#oo%L 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?
:6S!1roi 这个差事就留给了holder自己。
1 !bODd B]L5K~d U&yXs'3a& template < int Order >
Rq )&v*= class holder;
QG*=N {%5 template <>
jl;_lcO
class holder < 1 >
rL3<r {
mEfI2P)#| public :
dF:@BEo template < typename T >
QO0}-wZR struct result_1
GwQW
I] {
k__i Jsk typedef T & result;
$,v
'> } ;
Zk4Hs%n template < typename T1, typename T2 >
Nz_c]3_j struct result_2
Q1jU{ {
Ig}G"GR typedef T1 & result;
)uC],CbW{ } ;
#qrZ(,I@n template < typename T >
."&,_F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
id<i|
{
lPx4=O return (T & )r;
/ts=DxCC; }
rl4B(NZi} template < typename T1, typename T2 >
7zXFQ|TP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v#0F1a?]D {
8^\}\@ return (T1 & )r1;
:i_818h!?[ }
4e~^G } ;
u.sF/T=6f R*a5bKr template <>
d9>*a$x;/ class holder < 2 >
k"D6Vyy` {
5Ds/^fA public :
0D/u`- template < typename T >
(|)`~z struct result_1
c[\ :^w^I6 {
4YDK`:4I~ typedef T & result;
7[h_"@_A7 } ;
XK??5'&{ template < typename T1, typename T2 >
IROX]f}r ( struct result_2
4)0 %^\p {
QEKSbxL\W typedef T2 & result;
[zv>Wlf,% } ;
!l|vO( template < typename T >
6r!
Y ~\@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4
AZ~<e\ {
TP o%zZo return (T & )r;
z%$ E6Im }
oFM\L^Y?$$ template < typename T1, typename T2 >
psyxNM=dN# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R,R[.2Vi {
7K.&zn return (T2 & )r2;
YL-/z4g }
_OV\W'RrA } ;
w}No ^.I*4
u$ C@0d N`XJA-DE 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> >。
56gpAc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U"$Q$ OFs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ck;O59A"&- 7?Q@Hj(:NT return l(i, j) = r(i, j);
o#3?")>| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
y_EkW
f uw! return ( int & )i;
IN=pki|. return ( int & )j;
VH[r@Pn 最后执行i = j;
ALvj)I`Al 可见,参数被正确的选择了。
,<?iL~> % \Zc$X^}vN Q|QVm,m ?#;
oqH< ^2f'I iE 八. 中期总结
Rs_0xh 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
f?8cO#GU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}/~%Ysl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L#sw@UCK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\{r-e Ft%HWGE vzV,}
S*c !wiW#PR U
|I>CDp SY\ UuZ 九. 简化
S<}2y 9F
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
].F7.
zi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
zRTR 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
:#D?b.= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Vp8t8X1` +-*/&|^等
}s)MDq9 2. 返回引用。
)"k>}&' =,各种复合赋值等
lyGQ6zlSn 3. 返回固定类型。
UjibQl3:m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
272j$T 4. 原样返回。
C
yg e operator,
#oRm-yDr 5. 返回解引用的类型。
)E;+C2G operator*(单目)
XMhDx 6. 返回地址。
Y[%1?CREP operator&(单目)
HScj
7. 下表访问返回类型。
+5J "G/f operator[]
'J^ M`/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bwh7.lDAl operator<<和operator>>
kN3 T/96 tP; &$y.8 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[ZwZGAP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yMdEH-?/ `$og]Dn; template < typename Left >
zNSix!F struct value_return
W: Rs 0O {
@L^Fz$Sx template < typename T >
.d<
+-w2Mu struct result_1
<viIpz2jh% {
u@|izRk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
aE}1~` } ;
u\YH, iku8T*&uc template < typename T1, typename T2 >
_XT]," struct result_2
'[#a-8-JY_ {
~3}Gu^@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4d&#NP } ;
{FzL@!|| } ;
Ol ,;BZHc\ 36>pa xdWfrm$;ZA 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(Wkli:Lq 2
q RXA 下面我们来剥离functor中的operator()
_^4\z*x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1*S5:7Tb p:M#F: return l(t) op r(t)
lB!`,>"c return l(t1, t2) op r(t1, t2)
eUQ., mP return op l(t)
-r/G)Rs return op l(t1, t2)
<>aBmJs4 return l(t) op
5 e:Urv77 return l(t1, t2) op
)6|7L)Dk return l(t)[r(t)]
`(A6uakd return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=PHl|^ 3/IQ]8g" 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:
$ tf;\R 单目: return f(l(t), r(t));
H+ra w/" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[vki^M5i|Z 双目: return f(l(t));
KDwz!:ye return f(l(t1, t2));
$ q*kD#;mh 下面就是f的实现,以operator/为例
-_=0PW5{ MLg<YL struct meta_divide
pT]M]/y/: {
&pwSd template < typename T1, typename T2 >
#!p=P<4M
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6cof Zc$ {
>}QRMn|@H return t1 / t2;
w?CbATQ }
0P`wh=") } ;
EM/NT/ f@l 6]z{.L 这个工作可以让宏来做:
~ZU;0# C("PCD
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
uY0V!W template < typename T1, typename T2 > \
CG'NC\x5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
R`=3lY; 以后可以直接用
3nuf3) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5zJkPki 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
VlW#_. (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。。。)
<B6@q4Q ${'gyD D^Dm, - 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
<'A>7M~h?* C%d 4ItB > template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g+/%r91hZ class unary_op : public Rettype
!-
f>*|@ {
lJ]r%YlF Left l;
!f_GR Pj' public :
P# 2&?.d\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zi:F/TlUC bb;fV template < typename T >
J*6I@_{/U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;ak3@Uee {
xVoWGz7 return FuncType::execute(l(t));
O$x-&pW`g }
8o8FL~&] -Nmf}`_ template < typename T1, typename T2 >
{frEVHw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WO*yJ`9] {
I Vy,A7f return FuncType::execute(l(t1, t2));
)6)|PzMQ' }
j)\g0u6 } ;
7'FDI`e[ THHrGvb 3(P^PP8 同样还可以申明一个binary_op
475yX-A
N>`+{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kF'^!Hp class binary_op : public Rettype
#1Mk9sxo {
EZ #UdK_ Left l;
!s,<hU# Right r;
lp[3z&u public :
c?)
pn9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6A M,1 l^xkXj template < typename T >
qGkrG38K typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~C5iyXR {
L*tXy>&b. return FuncType::execute(l(t), r(t));
kN9S;o@) }
X@ +:O-$ &n<jpMB template < typename T1, typename T2 >
|Ix6D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N&NOh|YS {
V2es.I return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:{4G=UbAI }
6bnAVTL5 } ;
..FUg"sSO +C;ZO6%w )|LX_kyW 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
/og}e~q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wlqV1.K DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<0P`ct0,i 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。
EC1q#;: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,2JqX>On>Y 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。。。
~m!>e])P?X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
qq-&z6;$ 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)
=D5@PHpv( 下面是修改过的unary_op
p@i U}SUaE X2@mQ&n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\$;\,p p class unary_op
=\4w" /Y {
7 g ]]> Left l;
ulfpop*2 .u7d public :
$Fz/&;KX! PB>p"[ap4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:EgdV CW\o>yh template < typename T >
Oi
BK struct result_1
2DQ'h}BI {
u-UUF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?^BsR } ;
1@)]+* F*z dMGu9k~u template < typename T1, typename T2 >
3\=8tg p struct result_2
HKOJkbVZ2^ {
u
MzefRN typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yfTnj:Fz } ;
n_Um)GI> lNsPwyCoj template < typename T1, typename T2 >
EfDo%H^!j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?;)(O2p {
_Fl]zs< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
pE `Q4:<A }
6}iIK,Om gp-wlu4 template < typename T >
*XH?|SV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Byldt {
o*p7/KvoT return OpClass::execute(lt(t));
Xz]}cRQ[ }
aS~k.^N %J.Rm0FD: } ;
5mSXf"R^ wT*N{). mf}?z21vD 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
3 tXtt@Yy 好啦,现在才真正完美了。
9}}D -&Mc 现在在picker里面就可以这么添加了:
)Xd=EWGUS \!cqeg*53 template < typename Right >
2gt08\
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U^pe/11)H {
1MB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PtgUo,P }
SF_kap%JM 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。
gFDP:I/` u85y;AE,( A1Q]KS@ 7%7_i%6wP tm]75*? 十. bind
g<,v2A 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。
Eq.c;3 先来分析一下一段例子
1Za\T?V I">z#@CT I*lq0& int foo( int x, int y) { return x - y;}
boN)C?"^h bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?WAlW,H> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$%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。
0A 4(RLGg 我们来写个简单的。
f[|xp?ef 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
TqQ>\h"&_ 对于函数对象类的版本:
0eQ5LG?) ORtl~V' template < typename Func >
|qI_9#M\( struct functor_trait
m7M*)N8 {
WX0@H[$i# typedef typename Func::result_type result_type;
_&F6As
!{ } ;
/o|@]SAe. 对于无参数函数的版本:
e'\I^'`!M p~3CXmUc~ template < typename Ret >
; $y.+5 q struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ro-Mex2 {
.f jM9G# typedef Ret result_type;
a3O_8GU } ;
~7~nU>Vv 对于单参数函数的版本:
i6X/`XW' MH !CzV& template < typename Ret, typename V1 >
.7)A8R7Wt struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r,b {
;OdUH typedef Ret result_type;
'kh%^_FH7 } ;
ahV_4;yF 对于双参数函数的版本:
(b{
{B$O {.!:T+'Xi\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mDM]RAub) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
" jeJV,% {
|fw+{f typedef Ret result_type;
{Or|] 0 } ;
wV-cpJ,} 等等。。。
;^rZ"2U
l 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
BV!Kiw `E|IMUB~ template < typename Func >
we} sC, struct func_return
;bAy7 {
Hy `r}+ template < typename T >
@EZXPU struct result_1
g` h>:5] {
55!9U :{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^MddfBwk } ;
gH_r'j +- .BF"} template < typename T1, typename T2 >
1%-?e``. struct result_2
MiSFT5$v6 {
Ab(bvS8r$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cog:6Gnw } ;
c3
wu&*p{ } ;
tXp)o>" 2XI%4 SA/0Z = 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,U2D&{@ Wc]Fg9E template < typename Func, typename aPicker >
~Snw': class binder_1
qy-BZ%3 {
2XXEg>CU Func fn;
*uv\V@0 aPicker pk;
CI @I public :
x`lBG%Y[-v gq0gr? template < typename T >
pixI&iQ struct result_1
' l!QGKz {
lhjPS!A~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|QzPY8B9O } ;
nB:Bw8U"Q de`6%%| template < typename T1, typename T2 >
ZO;]Zt] struct result_2
v$mA7|(t! {
~cZ1=,P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
19=Dd#Nf } ;
sV*Q8b* j2\G1@05 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K^>qn,]H' ,%jJ
,G, template < typename T >
"Km`B1f` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?_^9e {
S\X_!| return fn(pk(t));
$jzk4V }
u(~s$ENl template < typename T1, typename T2 >
,J~1~fg89 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bo0y"W[+ {
u3<])}I' return fn(pk(t1, t2));
Z6*RIdD> }
utTek5/ } ;
|/(5GX,X r;'!qwr s=d?}.E$ 一目了然不是么?
j=gbUXv/ 最后实现bind
},"g* mb/3
#) O^<6`ku template < typename Func, typename aPicker >
P9'5=e@jB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<T}#>xHs3 {
O:U@m@7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vx4&
;2 }
m&%N4Q~X> m:^@AR1%d 2个以上参数的bind可以同理实现。
H}$#aXEAn 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。
T8\,2UWsj2 %sq=lW5R{b 十一. phoenix
K)v(Z" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'0=U+Egp 4 '+)9&g for_each(v.begin(), v.end(),
~W#f,mf (
$K iMu do_
7]^Cg;EtM: [
eGE%c1H9a cout << _1 << " , "
hT_snb;ow ]
BNByaC .while_( -- _1),
IM#+@vv cout << var( " \n " )
=?2y
<B )
c]LH. );
eJwr *dQRs6 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
P o_9M4kU 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
J^XH^`' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m=K XMX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
YU"Am ! ;e{2?}#8& @<2pYIi8 template < typename Cond, typename Actor >
5FzRusNiA class do_while
she`_'?5 {
;z?XT\C$ Cond cd;
\xdt|:8 Actor act;
3xe8DD public :
0g+@WK6y template < typename T >
UtutdkaS struct result_1
dnx}c4P {
F>M$|Sc2 typedef int result_type;
zPmVECS } ;
d!d
3r W;A ^Y&Cm.w do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VgdkCdWRm_ Q(sbClp" template < typename T >
;L[9[uQ[C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ntqc=z {
70NHU;&N do
k`t'P6
bU {
Ao\Vh\rQkq act(t);
8x{vgx @M }
wv7jh~x(4 while (cd(t));
cC[n~OV return 0 ;
k@~-|\ooG }
B -KOf } ;
-{wuF0f 79V5{2Y*U $i1A470C 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\(CW?9) 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。
}.'%gJrS 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。
!vB%Q$!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。
5B2,=?+o 下面就是产生这个functor的类:
R',w~1RV' zbR.Lb xo%iL template < typename Actor >
yI%>
w4Z class do_while_actor
t2:c@) {
<d^7B9O?&w Actor act;
yjO7/<2 public :
9JtvHUkO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N|j.@K RmQt%a7\{ template < typename Cond >
%8tN$8P picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)L!R~F
C } ;
'2tEKVb cg.e(@( $SXxAS1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
q+z\Y? 最后,是那个do_
;!}SgzSH} v;Dcq Z:hrrq9 class do_while_invoker
NQJqS?^W&M {
:6/OU9f/R public :
#R8l"]fxr? template < typename Actor >
L1xD$wl do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5:d2q<x:{ {
5{a(
+' return do_while_actor < Actor > (act);
vw]nqS~N }
##@#:B } do_;
5% `Ul 8_m9CQ6 i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
tb{{oxa,k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QT$1D[> 最后来说说怎么处理break和continue
wUeOD.;#F 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。
>l1Yhxd_0* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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