一. 什么是Lambda
r\{; ~V 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nHL(v 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,
7Rom#Kl: _$4vk }EHmVPe DfP
vi1 class filler
F(:]lM| {
3gmu-tv public :
ps?B;P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#EU x1II } ;
,b8B)VZ? b;sjw5cm_ W?auY_+P 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
-zLxT (z<&PP #bLeK$ )kNyl@m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Rs%6O|u7 !.k y3C$%yv0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[mk!]r Fop"m/ uBC*7Mkm l4Y}<j\; 二. 战前分析
=zW.~(c{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PfVjfrI[ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
)Ikx0vDFQ ^?tF'l` >?A3;O] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[&FWR /* --------------------------------------------- */
M0% ):P?x vector < int *> vp( 10 );
"%Eyb\V! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/ZKO\q /* --------------------------------------------- */
~A=Z/46*Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8>K2[cPD /* --------------------------------------------- */
f8
M=P.jz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]"M 4fA /* --------------------------------------------- */
s?*MZC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
A5gdZZ'x /* --------------------------------------------- */
N5[fwz
w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
} Pc6_# TNC,{sM "-TIao#
Eyu?T 看了之后,我们可以思考一些问题:
m/0t;
cx 1._1, _2是什么?
`795K8 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
e]{X62] 2._1 = 1是在做什么?
aKC3T- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
b9([)8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
S\jN:o#b PRCr7f {N$G|bm]u< 三. 动工
rm4j8~Ef 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
k^.9;FmQ '&}B"1 -K)P|'-?m g=:C/>g template < typename T >
`7|v class assignment
D|n`9yv a {
CtA0W\9w5a T value;
?H3xE=<X public :
_D(F[p| assignment( const T & v) : value(v) {}
iffRGnN^e template < typename T2 >
)vk$]<$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
t
<#Yr%a } ;
8<uKzb(O: \^3\_T&6 -U=bC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z>hG' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?ei7jM", ,.fGZ4 cQUmcK/, u<\/T&S class holder
hC8'6h {
=2{ ^qvP public :
D{/GjFO template < typename T >
C(_xqn assignment < T > operator = ( const T & t) const
W!z=AL{ {
f?_H02j`/E return assignment < T > (t);
nlK"2/W }
-`B|$ W } ;
O- &>Dc pXCmyLQ
jQ_j#_Vle 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:
dd>stp :\48=> static holder _1;
!K1[o'o# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#G^?4Za r/fLm8+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}dE0WJcO 而不用手动写一个函数对象。
FbHk6(/)
*}0g~8Gp R b 6`k^ 0AFjO) 四. 问题分析
hHdH#-O:4" 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。
h4S,(*V$! 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
(J~n|hA2/D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6`{Y#2T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q?{wRBVVB 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0\Qqv7> hn-9l1~!h 五. 问题1:一致性
!5Kv9P79 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
4 ?,N;Q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+=^10D a4L8MgF&$- struct holder
$v+Q~\' {
L*1C2EL/q //
`(EY/EsY template < typename T >
X)xQKkL0 T & operator ()( const T & r) const
n_hV; {
W :jC2,s!m return (T & )r;
%X
O97 }
u:3~Ius } ;
O!kBp(?] [L"(flY(E 这样的话assignment也必须相应改动:
a&p|>,WS TP[<u-@G template < typename Left, typename Right >
<MI>>$seiJ class assignment
\L(~50{( {
pog*}@OS Left l;
KE`}P<K& Right r;
cWP34;NNM public :
Qq(/TA0$- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hkee,PiiP template < typename T2 >
E=3<F_3W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YUat}-S } ;
ne4hR]: I8)x0)Lx 同时,holder的operator=也需要改动:
U|={LU #)2'I`_E template < typename T >
3VbMW, _&" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gN
Xg {
b'4{l[3~nl return assignment < holder, T > ( * this , t);
{Tl5,CAz }
?k]^?7GN \vXo~ _-& 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。
{A2(a7vV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8TZNvN4u _<|NVweFS return l(rhs) = r;
0{j]p^'< 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。
iVLfAN @ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
r'#5ncB &p%0cjg"Q template < typename Tp >
M3c-/7 class constant_t
h.E8G^}@ {
;z/Z(7<;; const Tp t;
;tP-#Xf public :
$+!/=8R) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
SZW`|ajH template < typename T >
8<z+hWX=4 const Tp & operator ()( const T & r) const
1~Zmc1] {
0qqk:h return t;
BMkN68q }
@r^a/]5D } ;
F$y3oX $DeHo"mg7m 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8e:J{EG~ 下面就可以修改holder的operator=了
3,=97Si= F~2bCy[Z template < typename T >
) gbns'Z< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m-4P*P$X {
kHygif
!I4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FCnOvF65 }
$8vZiB!" ZgK[,<2 同时也要修改assignment的operator()
xr}3vJ7 ]KdSwIbi template < typename T2 >
iqm]sC` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VPoA,;Y"- 现在代码看起来就很一致了。
7v3'JG1r- 1t
wC-rC 六. 问题2:链式操作
Jd?N5. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kVR_?ch{ 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。
ZxLd h8v. 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。
(3~h)vaJ 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。
jR[VPm= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lZ|+.T!g? \!M6-kmi template < typename T >
r#r L~Rsd} struct result_1
A[:0?Ez= {
P0VXHE1p typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$`,10uw } ;
*;cvG?V :}'5'oVG 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:
vqO d`_) DSjEoWj template < typename T >
X5@+M!` struct ref
|Hx#Uk# {
SO @d\H typedef T & reference;
n@|5PI"bx } ;
5My4a9 template < typename T >
Od_xH struct ref < T &>
>-U'mkIH {
)`
~"o*M typedef T & reference;
Y;2WY0eq } ;
$eHYy,, !\|_,pSB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Buc{dcL/ wW &q)WOi template < typename T >
|i_+b@Lul typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_y:-_q {
)Fk*'6 return l(t) = r(t);
9o%k [n }
uCkXzb9_z 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
e}l F#$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tVfZ~qJ )
uM*`% 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
eX)'C>4W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WB)pE'5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R!&9RvNw +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bu0i# 最后的布局是:
atr0hmQ Add
u@&e{w~0 / \
+;r1AR1)x Divide 5
U]/iPG&_ / \
0zQ~'x _1 3
mIW8K
): 似乎一切都解决了?不。
75v7w 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。
N+lhztYQ? 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。
9w3KAca 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:
z)tULnR8 df\ ^uyD; template < typename Right >
~jz!jF~I assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gXJtk; Right & rt) const
2i9FzpC3 {
Ei>.eXUD5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1S[4@rZ }
U:r^4,Mz* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_uXb 9 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。
C b4.N8 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。
ql/K$#u 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
)6U6~!k 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
q@i>)nC R 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
zv.#9^/y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
h2jrO9 M!i["($_ template < class Action >
&/m0N\n?
class picker : public Action
t,NE`LC {
kz0pX-@b public :
#~}4< 18 picker( const Action & act) : Action(act) {}
m@Hg:DY // all the operator overloaded
O0l1AX" } ;
hy&WG&qf C6"{-{H 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。
d9iVuw0u< 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:
[n]C ]hMs:$} template < typename Right >
g3|k- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~"J7=u1o {
kxQ al return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Xr."C(`w }
jXPf}{^ D`'h8:\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.(^%M
2:6 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
vRkVPkZ6| ''^2rF^ template < typename T > struct picker_maker
y$Fk0s*> {
}!uwWBw` typedef picker < constant_t < T > > result;
h3e
%(a } ;
%OJ"@6A template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
DX0#q # {
cb=ixn typedef picker < T > result;
fJ GwT } ;
~@#s<a,%; j'x@P+A 下面总的结构就有了:
-!lSk?l 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。
I*z|_}$ 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。
8\F|{vt# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
i);BTwW)#] 至此链式操作完美实现。
`3eQ#, G! #.<Dq8u }wB!Bx2 七. 问题3
\zh`z/=92 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。
:]JMsa6 Ts\PZQ!q template < typename T1, typename T2 >
vs^)= ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g#Z7ReMw {
Py`7)S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zr ~4@JTS }
o)wOXF ug_c}Nv=Y 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:
=}"P;4: CZ!gu Y= template < typename T1, typename T2 >
naiQ$uq0 struct result_2
w7E#mdW {
U#x`u|L&6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c8N pk< } ;
|H(i)yu"5' # uy^AC$ 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?
_Tf
%<E 这个差事就留给了holder自己。
"r=p/"4D t*`G@Nj )EK\3q template < int Order >
Sc ijf 9 class holder;
%CZGV7JdA template <>
IL,iu class holder < 1 >
e6>[Z C {
QFB2,k6jN public :
_VB;fH$ template < typename T >
CHi
t{
@9 struct result_1
1@N4Y9o {
BXNC(^ typedef T & result;
KBoW(OP4' } ;
vjVa),2 template < typename T1, typename T2 >
29nMm>P.e struct result_2
[x%8l,O
#l {
.E9$j<SP- typedef T1 & result;
610u!_- } ;
_aU
:[v*!
template < typename T >
kT % m` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_&N:%;9uD {
*Z+U}QhHD6 return (T & )r;
2q
UX"a4 }
sDvy(5 template < typename T1, typename T2 >
cJ>^@pd{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tiy#b8 {
pJ
x H return (T1 & )r1;
q&&uX-ez5W }
,g 1~4,hqQ } ;
<O41M\, QO>)ug+ template <>
-M+o; class holder < 2 >
/IG3>|R {
#sv:)p public :
Pz|}[Cx- template < typename T >
A9WOu*G1O struct result_1
&?I3xzvK {
BwYR" typedef T & result;
-^*8D(j* } ;
]vuxeu[cu, template < typename T1, typename T2 >
8/}S/$ struct result_2
Y3ypca&P9 {
29W`L2L typedef T2 & result;
*CV I@:Q9 } ;
c],Zw template < typename T >
-aDBdZ;y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,!^g8zO {
MIu'OJ"z~ return (T & )r;
R0yp9icS }
_$mS=G( template < typename T1, typename T2 >
PKev)M;C+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k#2b3}(, {
Qqd +=mgc return (T2 & )r2;
#UnGU,J }
5r0Sl89J } ;
!MOcF5M PkOtg[Z S,s") )A1 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?U,Xy xN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[C3wjYi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
U9Lo0K 0Rn`63# return l(i, j) = r(i, j);
"VeNc,-nfQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B~3qEdoK5` aSeh?2n8 return ( int & )i;
QaOFl`i return ( int & )j;
1y7$"N8Xo 最后执行i = j;
_Ry 可见,参数被正确的选择了。
rD>q/,X=\ <2\QY 2~)q080jh _2<k,Dl;RY P!/:yWd 八. 中期总结
?o d*"M 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:
5?TjuGc 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
p S!N<;OWr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b~+\\,q} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2!a~YT \qbEC.-K "; ?^gA qjR p5 Z-i$KF a]x\e{ 九. 简化
Csm23QLsg) 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。
FFc?Av?_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z\<gm$1CB 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:
$t>ow~Xi 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rzKn5Z +-*/&|^等
a@-!,Hi 2. 返回引用。
e)4L}a =,各种复合赋值等
jE$]Z(Ab 3. 返回固定类型。
=l$qwcfbo 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.:;#[Z{- 4. 原样返回。
kJ0otr2P operator,
Rx4O?7; 5. 返回解引用的类型。
L;'v,s operator*(单目)
KkZ o|\V 6. 返回地址。
D]Gt=2\NG9 operator&(单目)
MLn?t^v- 7. 下表访问返回类型。
G]I^ zd&P operator[]
?tYc2R9x6" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
R(A"6a8* operator<<和operator>>
!xD_=O ,,(BW7( OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
SVT'fPm1M 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}/z\%Y wk6tdY{&s template < typename Left >
u=B,i#>s struct value_return
Z9lfd6MU, {
OSCe TkR template < typename T >
MtK5>mhZI` struct result_1
-MeO|HWm {
{ FM:\/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8KS9!*.iZ } ;
qCYXkZ%` N:rnH:g+: template < typename T1, typename T2 >
12yX`9h> struct result_2
2aGK}sS6 {
u}KEH@yv
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>l!DWi6 } ;
_ 6'HBE } ;
_qhYG1t ,9ZN k@q w77"?kJ9X 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
i9y&<^<W Y&`nB,' 下面我们来剥离functor中的operator()
btU:=6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@c{b\is2 o*|j}hnbv return l(t) op r(t)
}Gm/9@oKc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,46k8%WW return op l(t)
<o\I C?A return op l(t1, t2)
nK|WzUtp return l(t) op
54,
( ; return l(t1, t2) op
Kg;1%J>ee return l(t)[r(t)]
*.Ceb%W7C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T>s3s5Y JIU=^6^2' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
R>.
%0%iq 单目: return f(l(t), r(t));
`}fwR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!`#xFRHe 双目: return f(l(t));
'x!5fAy return f(l(t1, t2));
421ol 下面就是f的实现,以operator/为例
tsu Mt DU-&bm struct meta_divide
Az>gaJ/_ {
8_F 5c@7 template < typename T1, typename T2 >
69u"/7X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&\GB_UA {
\LpR7D return t1 / t2;
Kdwt^8Umh }
V3$Yr"rZ; } ;
IPT\d^|f .`K<Iug1 这个工作可以让宏来做:
|Ptv)D [.NG~ cpb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
)R'~{;z } template < typename T1, typename T2 > \
]J7.d$7T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
%2D9]L2Up 以后可以直接用
ULkhTB DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
uDpCW} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
0?
QTi( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
O
o+pi$W S(
r Fa L) ]|\| 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
mxJ& IV qE&R.I!o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4R/cN'- class unary_op : public Rettype
yk|<P\ {
fSFb)+ Left l;
g",htYoEnj public :
[~<X|_LG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U6@Hgi> B#T4m]E/ template < typename T >
8vLaSZ="[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yq?FiE0 {
t$lO~~atr return FuncType::execute(l(t));
zg2}R4h }
?@i_\<A2 ]FNqNZ template < typename T1, typename T2 >
sox0:9Oqnf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Dm2>:Dmt {
j!:^+F/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
x4C}AyR }
IE|$mUabm } ;
plRBfw>]N Z4 +6' sV))Z2sq 同样还可以申明一个binary_op
U\
Et xQ=sZv^M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|99/?T-QW class binary_op : public Rettype
eZMDt B {
jLRh/pbz4 Left l;
[Grd?mc# Right r;
%|:Gn) 8 public :
OJGEX}3' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`"/s," c:D *+ql{\am4N template < typename T >
?B"k9+%5ej typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uoM;p' {
8i=c|k,GL. return FuncType::execute(l(t), r(t));
>vP DF+ u }
*?a rEYc8 b!7*bFTt template < typename T1, typename T2 >
5mxYzu;#] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u._B7R&> {
`EUufTYi return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&]'{N69@d? }
oWu2}#~z_ } ;
W/3,vf1 7)`U%}R k e
sg ]K 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
:QGd/JX$n` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2|KgRk|! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V kA$T8 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。
[!ghI%VK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LK}Ih@f 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。。。
&G)I|mv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h2SVDKj 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)
Y%FQ]Q=+ 下面是修改过的unary_op
78}QaE =o@CCUKpj template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'edd6yTd class unary_op
RpAqnDX) {
,dTRM Left l;
3
?1qI'5 H6Mqy}4W public :
E,S[3 + 6V"| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QgZwU$`p0 o"te7nBI template < typename T >
"%o,P/<X struct result_1
:ub 4p4h* {
OD*\<Sc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
csceu+IA } ;
;#F/2UgHB KxZO.>, template < typename T1, typename T2 >
`K ,{Y_ struct result_2
8
z) K {
~$GRgOn typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PJq;OM| } ;
yMU>vr A{[joo template < typename T1, typename T2 >
NtuO&{}i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dr|>P* {
B}PT-S1l return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yJCqP= }
,f4VV\ WIe7>wkC template < typename T >
kYlsjM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0pO{ {F {
T<hS return OpClass::execute(lt(t));
1S&GhJ<wJ }
#H'j;=]: _2eRH@T } ;
6zo'w Wc3 *>lh2sslL \~sc6ho 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
k$u\\`i]oC 好啦,现在才真正完美了。
{:D8@jb[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
|[)k5nUQ| 7#~v<M6 template < typename Right >
0rt@4"~~w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z n,y'}, {
aC\O'KcH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@/MI
Oxg[ }
Zj+S"`P 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。
$+ z3 #ujry.m scf.>K2 (E{>L).~ WH>= *\ 十. bind
<G};`}$a 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。
9H~2
iW,Q; 先来分析一下一段例子
jGg,)~)Y wzXIEWJ aVg~/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Dq [f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
F@8G,$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N('=qp9 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。
[>2iz 我们来写个简单的。
s6q6)RD" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
I_1(jaY 对于函数对象类的版本:
I7@|{L1|FB jR1o<]? template < typename Func >
jW,b"[ struct functor_trait
9HsiAi* {
3V(]*\L typedef typename Func::result_type result_type;
~.Wlv; } ;
jmp0 %:+L 对于无参数函数的版本:
j*.K|77WHj F@]9oF template < typename Ret >
)j/2Z-Ev:W struct functor_trait < Ret ( * )() >
:w!A_~ w2 {
[P'"|TM[~ typedef Ret result_type;
yt'P,m } ;
@
0'j;")XV 对于单参数函数的版本:
L;7u0Yg Wc*jTip template < typename Ret, typename V1 >
V-{3)6I$hG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
D6$*#D3U {
t@&U2JaL>W typedef Ret result_type;
/5!0wxN } ;
ag_*Z\ 对于双参数函数的版本:
.+07 Ui]I! -JEiwi , template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J~]Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H;h$k]T {
oe'f?IY typedef Ret result_type;
%,1xOl4l } ;
]<3n;*8k? 等等。。。
%.h&W; 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Dhe*) 4'+g/i1S
F template < typename Func >
u?-|sv* struct func_return
9-W3}4'e {
R_4eME2LB template < typename T >
O
.ESI struct result_1
%eE0a4^". {
tD~
nPbbB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2 rFjYx8D! } ;
]
6X;&=H t/wo
G9N template < typename T1, typename T2 >
qkM)zOZ^ struct result_2
0!Vza?9 {
aw923wEi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~n"?*I` } ;
O"GuVC}B } ;
Ke;eI+P[ @!Z1*a. H|IG"JB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}Q?a6(4 Ob&m&2s, template < typename Func, typename aPicker >
/fSsh;F class binder_1
%/4_|.8u {
]vflx^<? Func fn;
xZ]QT3U+ aPicker pk;
+n%d,Pz public :
@DNwzdP Y#5v5
template < typename T >
J2Mq1*Vp q struct result_1
Hl#?#A5 {
T,oZaJ< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*mJ\Tzc) } ;
64L;np> f<{f/lU@ template < typename T1, typename T2 >
2oF1do; struct result_2
Z[9t?ePL {
i'QR-B&Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.iC!Ttr } ;
N/!(`Z, ]$,3vYBf binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
oF~+L3&X Zsn@O2 template < typename T >
cy(4g-b]@e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vdcPpj^d5 {
B k*Rz4Oa return fn(pk(t));
VaW^;d# }
%Z3B9 template < typename T1, typename T2 >
Sy/Z}H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*3KSOcQ {
=fy\W=c return fn(pk(t1, t2));
`6P2+wf1j~ }
aX2N
Qq>s } ;
;Nw)zS <L('RgA@X ' GUCXx 一目了然不是么?
:Xs4 C%H; 最后实现bind
4wN5 x[vp AtUt E#K m5o$Dus+?' template < typename Func, typename aPicker >
i-ww@ XOQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(HXKa][T {
.Y0O. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gq]@*C }
;Dbx5-t !|l7b2NEz- 2个以上参数的bind可以同理实现。
I+F>^4_d 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
!rF1Remw (hBph+ 十一. phoenix
o`Af6C;Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)}7X4g6X A>8~deZ9 for_each(v.begin(), v.end(),
H#uN&^+H (
lCgzQZ do_
yk'L_M(= [
N4z[=b> cout << _1 << " , "
O')=]6CQ* ]
l^^Z}3^Rk .while_( -- _1),
;.Ld6JRunw cout << var( " \n " )
I4|"Ztw )
LJ;&02w@ );
tZv^uuEp3 !Eg2#a ? 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
&8pGq./lr= 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!C|Z+w9Y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3 l}9'j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~;z]
_`_Va M~7Cb>%< lQiw8qD template < typename Cond, typename Actor >
&Z3%UOY class do_while
8f1M6GK? {
Bd 0oA
)i Cond cd;
5
1N/XEk Actor act;
0y t36Du public :
omGzyuPF template < typename T >
XdmpfUR,13 struct result_1
P*B@it {
2
6DX4 typedef int result_type;
Hj(K*z } ;
;5.<M<PH ?PS?_+E\L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Lq$ig8V:O7 yMu G? x+ template < typename T >
(7N!Jvg9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tSux5yV {
vQp'bRR do
~-[!>1!% {
5Po:$( act(t);
+$#<gp" }
nW^h
+ while (cd(t));
tcnO`0moK return 0 ;
EADN }
#t;]s< } ;
xMNQT.A O9zMD8 !*L)v 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$U.| 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。
w;{Q)_A 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。
OF={k[ 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。
M 87CP=yc 下面就是产生这个functor的类:
G[JWG N UvVhy]{ #rF`Hk: template < typename Actor >
_WvVF*Q"k class do_while_actor
M)!"R [V {
$./aKJ1B Actor act;
9r+'DX?> public :
Ww60-d}}Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(sQXfeMz DQ3L= template < typename Cond >
`"[qb ?z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,`RX~ H=C } ;
n?$c"} Ynvf;qs u8.Tu7~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.)$MZyo 最后,是那个do_
z/+{QBen8 EPH
n"YK +or<(%o @ class do_while_invoker
OJ"./*H {
|&{S ~^$ public :
M49l2x=]9 template < typename Actor >
:N _]*> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>qOG^{&x {
Z'j[N4%BK return do_while_actor < Actor > (act);
~-6_-Y| }
Y%kOq`uT=n } do_;
vpf.0!zh EpNN!s=Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\/<VJB
uV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\eNB L[ 最后来说说怎么处理break和continue
M;Pry3J 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。
lq "X_M$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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