一. 什么是Lambda
M.HMnN# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!4T!@"# 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,
4peRbm /Pxny3 `2/V.REX$h yJ="dEn>i" class filler
dZo x;_b {
[FZq'E"87 public :
TPs
]n7]: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"|Kag|(qB } ;
_'4S1 }kF?9w k?rJGc G 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:
FKPR;H8> J0imWluhQ tH~>uOZW 4bcd=a; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?E<9H/ \8g=
Ix o70] F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M!D6i5k, gWL`J=DiU :G#+5 } 5,4m_fBoW 二. 战前分析
{9@u:(<X9 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。
<xe_t=N 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
+* j8[sz ,"F0#5 =kf"%vFV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@t;726 /* --------------------------------------------- */
\._|_+HiW vector < int *> vp( 10 );
1rS8+!9C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$U7#3-' /* --------------------------------------------- */
nEPTTp+B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
M ziOpraj /* --------------------------------------------- */
f-634KuP int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&E1m{gB( /* --------------------------------------------- */
Y;'SD{On for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$}'(%\7" /* --------------------------------------------- */
~4|Tr z2T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'c_K[p$ l|{[vZpT :wN!E{0j vt nT 看了之后,我们可以思考一些问题:
CZ'm|^S 1._1, _2是什么?
I~6 o<HO 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。
0qIg:+l+ 2._1 = 1是在做什么?
7A) E4f' 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。
pp@B]We 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。
Ni%@bU $ @SyL1yFX 7xQ:[P!G+ 三. 动工
\*Yr&Lm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N!MDD?0 1/~=61msc ?D6|~k
i ^ g|VZN template < typename T >
~@)s)K class assignment
!A1~{G2VL_ {
?
|#dGk g T value;
$PI9vyS public :
YRCs&tgs assignment( const T & v) : value(v) {}
+ ~5P7dh6 template < typename T2 >
nI&p.i6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OScqf]H } ;
s2GF*{ (KwC,0p aL`wz ! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"<{|ni} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,p OGT71 TVx
`&C+ "wuO[c&%/ jd,i=P% class holder
%q~q,=H$] {
fm`V 2'Rm public :
A)V*faD template < typename T >
|
oK9o6m4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
=<#G~8WYz {
.}v" `>x return assignment < T > (t);
T1*.3_wtP }
pf107S } ;
]@b9m -B9e&J
{K c{_JPy 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:
\@WVeFr %Zbm%YaW5 static holder _1;
/PeT4hW} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$A-X3d;'\/ tpC^68*F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|Tc4a4 jS 而不用手动写一个函数对象。
zL9~gJ $+_1F` =>B"j`oR w$AR 四. 问题分析
xOAq!,|V 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。
mO]>] 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。
F]P sS( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
DU$#tg}{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5h`L W AB 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)\ceanS 7=9>yba)^ 五. 问题1:一致性
H@Ot77(* 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?|
VXWV Pj# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,LN^Zx* VQ|{Q} struct holder
d+,!p8Q {
;nP(S`' //
5cinI^x)f template < typename T >
:;yrYAyT3 T & operator ()( const T & r) const
}O>1tauI {
kx?Yin8K return (T & )r;
MO0NNVVi%U }
Y`(Ri-U4 } ;
77yYdil^W+ iiMS3ueF 这样的话assignment也必须相应改动:
bTmhz nEd
"~ template < typename Left, typename Right >
ThgJ
' class assignment
G^#>HE| {
W
h 9L!5 Left l;
;"x+V gS' Right r;
S-88m/"]s public :
qbfX(`nS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#jrlNg4( template < typename T2 >
(C#0
ML T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}Le]qoW[' } ;
;Vat\,45pg e4SS'0| 同时,holder的operator=也需要改动:
a-Y6ghs ]!"w?-h Si template < typename T >
EI6kBRMo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
su%-b\8K {
GI/NouaNfm return assignment < holder, T > ( * this , t);
,++HiYOG}e }
~Yi4?B< g^(gT 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。
c{I]!y^! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]"uG04"Vk *>:phs~r{ return l(rhs) = r;
8Iw)]}T' 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。
GZu12\0nZ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|<h}' } SWp~3P template < typename Tp >
5~?6]=hl class constant_t
$j\>T@ {
I V#8W const Tp t;
UtTlJb{-j public :
CU\gx*=E constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
# euG$( template < typename T >
`x/i1^/_@ const Tp & operator ()( const T & r) const
/X.zt
` {
Lk,q~
return t;
LX7P?j }
|~
fI=1;;x } ;
te-xhJ&K
+] ;WN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6`Tx meIP 下面就可以修改holder的operator=了
FsJk"$} 3`%E;?2 template < typename T >
n4S`k%CI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xw}yl4WT{ {
.Ji9j[[#D return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hZ*vk }
tt?`,G.(] 2}pZyS 同时也要修改assignment的operator()
BYEZ[cM 1bQO:n):~ template < typename T2 >
c.Sd~k:3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_MTZuhY 现在代码看起来就很一致了。
L7buY(F( \]f+{d-& 六. 问题2:链式操作
j AOy3c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dv\bkDF4A 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。
gR# 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。
M9R'ONYAa 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。
xH:L6K/c 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
j}//e%$a ~9FL]qo template < typename T >
#z.n?d2Gd struct result_1
S._2..%G {
s=(q#Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
HL4=P,' } ;
3pvqF,"~D !;,\HvEZYw 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:
-#9et30 =YgH-{ template < typename T >
9h\RXVk{tA struct ref
+S0aA Wal {
_|I8+(~) typedef T & reference;
mP
}<{oh`x } ;
Y,0Z&6 < template < typename T >
/}~=)QHH struct ref < T &>
4E 5;wH {
D
tZ?sG typedef T & reference;
@a@}xgn{ } ;
mbkt7. ,P a($7J6]M 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[%bGs1U OgIRI8L template < typename T >
GD.Ss9_h1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
K0j%\]\Tp {
G4SA
u return l(t) = r(t);
wW*7 }
7ihcjyXB 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。
rHw#<oV 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8+|W%} 46D`h!7L 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
u~M$<|; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
n46!H0mJ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o0`']-)*2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6?[P^{GpH 最后的布局是:
IxuK<Oe:O Add
rIFW1`N}i / \
%p Divide 5
b-VtQ%Q / \
u>9` ?O44 _1 3
?ld&}|W~ 似乎一切都解决了?不。
|E?r+] 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
E&kv4, 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Y|r7gy9% OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
1!.-/ d"Zu10 template < typename Right >
ZtO$kK%q; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8k-]u3 Right & rt) const
e7"T37 {
X$6NJ(2G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!Ea >tQ| }
^4$4x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
i \NV<I
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
g?"QahHG 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
7!cLTq 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
H;\C7w| 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
q,)V0Ffe[| 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
V5ZC2H 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
E} XmZxHV 0ex.~S_Oj4 template < class Action >
J78.-J5 j0 class picker : public Action
[k%hl`} {
Wj,s/Yr: public :
KHZ[drb6$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
d]s^?=gM // all the operator overloaded
asYk#;z\" } ;
~)_Nh Wr b[\
?- 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。
y*^UGJC: 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:
}#D=Rf?2\P ;dUKFdKH} template < typename Right >
}ZVond$y4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b)'CP Cu* {
eg/itty return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WlQCP C }
@;OsHudd Hj
r'C?[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=QVkY7 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。
6 :|;O @ U=y}vi8 template < typename T > struct picker_maker
%r1#G.2YW {
}~zDcj_ typedef picker < constant_t < T > > result;
)/'WboL } ;
n-8/CBEH( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%z@ Z^Jv {
b3-j2`# typedef picker < T > result;
}_KzF~ } ;
m0;j1-t o%~fJx:]y 下面总的结构就有了:
8WQ#) 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。
#[9UCX^= 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。
mM&P&mz/D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:a/rwZ[r 至此链式操作完美实现。
&v .S_Ym C5 ILVQ 1z7+:~;l 七. 问题3
^
34Ng 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。
9R8q+2
0,RYO :` template < typename T1, typename T2 >
5@>hjXi"Y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r2\%/9uO {
r]cq|Nv8: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hOk9 y= }
Rw0|q z[J=WI 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:
id9QfJ9t G3TS?u8Q template < typename T1, typename T2 >
dT'}:2 struct result_2
G@ot^n3 {
JR]elRR typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.q
MxShUU } ;
&j:prc[W 'e]>lRZ 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?
<jJ'T?,
这个差事就留给了holder自己。
05ClPT\BCr `Z,WKus #3
E"Ame template < int Order >
(Z$7;OAI class holder;
]2f-oz*hU template <>
H6`k%O* class holder < 1 >
TfZ M0Wz {
K
Ha,6X public :
Yf9E0po template < typename T >
6w &<j&V struct result_1
Hb*Z_s {
+3.9)w typedef T & result;
MV$E_@pg } ;
:a)RMp+^0 template < typename T1, typename T2 >
l[[`-f8j struct result_2
d)uuA;n {
wwdmz;0S typedef T1 & result;
P<R^eLZ<& } ;
DI8I'c-P template < typename T >
gWU#NRRc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[VXQ& {
Ao?b1VYy/ return (T & )r;
#\X)|p2 }
}bw^p.ci template < typename T1, typename T2 >
Te}gmt+#% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
16Ka>=G {
Fu{VO~w
return (T1 & )r1;
$rj:K)P }
!%R):^R8 } ;
-'miM ~kG[ %_:L_VD@ template <>
19GF%+L
, class holder < 2 >
<$?#P#A {
sT1OAK\^ public :
U3Gg:onuE template < typename T >
[\Wl~
a l struct result_1
moFrNcso {
Zex~ $r typedef T & result;
cG0)F%?X? } ;
l,Q`;v5| template < typename T1, typename T2 >
BDfMFH[1 struct result_2
X_X7fRC0 {
gHp4q!SJ7 typedef T2 & result;
r+%3Y:dZE } ;
=AaF$R template < typename T >
JQbaD- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+?6]Vu&|f {
SPb`Q" return (T & )r;
PYi<iSr }
,s%+vD$O^ template < typename T1, typename T2 >
RvA "ug.* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2d|^$$#` {
)OQm,5F1 return (T2 & )r2;
Oi|cTZ@A- }
5w>TCx } ;
V$DB4YM1k ]E"J^mflGK |+8rYIms` 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
V8F!o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Oq<3&* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!8|r$mN8
'uz o[>p return l(i, j) = r(i, j);
R $<{"b 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!2AD/dtt 4S>#>(n7= return ( int & )i;
Q3+%8zZI return ( int & )j;
zhow\l2t} 最后执行i = j;
a++gwl 可见,参数被正确的选择了。
@)Vb?|3 .&]3wB~ <^;~8:0] -TH(Z(pB B7C<;`5TiD 八. 中期总结
0K"+u9D^ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
i885T' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_0naqa!JyH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
aC9iNm8w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*cFGDQ!
P)y2'JKL D3g5#.$,}> bp8sZK"z dh{py Da! fwth 九. 简化
/C`AA/@ 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。
ByoI+n* U 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-[>J"l 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:
aTHf+; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
W1o6Sh8v( +-*/&|^等
KpG'E 2. 返回引用。
cJm}, =,各种复合赋值等
(`Y;U(n 3. 返回固定类型。
!2B~.!& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A][ ;v 4. 原样返回。
r!{i2I| operator,
8$JJI({bH 5. 返回解引用的类型。
ffB<qf)?G operator*(单目)
d/T Fx 6. 返回地址。
9gK1Gx: operator&(单目)
,?K5/3ss 7. 下表访问返回类型。
Vx[Q=raS operator[]
Z<C39s 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Tl_o+jj operator<<和operator>>
b-`P- -1d$w` 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。
KIuj;|!q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k%-y\WM "7(@I^'t6 template < typename Left >
0:`YY8j1k struct value_return
es69P) {
pIm ]WNX( template < typename T >
'Q7t5v@FF struct result_1
jfvlkE-uK {
|d42?7} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Lo[;{A$u } ;
@!x7jPr [=-,i#4 template < typename T1, typename T2 >
o2YHT
\P
n struct result_2
kotKKs {
|tY6+T} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
S:2 xm8
i } ;
H`3w=T+I } ;
<VN< ~sz .;vd \Ff]}4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\Ym$to 0^2e^qf 下面我们来剥离functor中的operator()
X2~KNw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
REX/:sB< z __#PQ,n return l(t) op r(t)
Uq%|v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"$"<AKCwS return op l(t)
rTC| 8e return op l(t1, t2)
~Wm'~y> return l(t) op
g*9&3ov return l(t1, t2) op
8z&/{:Z@pH return l(t)[r(t)]
f4X}F|!h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?q'r9Ehe Xn!=/<TIVz 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
&$qIJvMiK 单目: return f(l(t), r(t));
]/R>nT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*D7oHwDU 双目: return f(l(t));
D*HK[_5 return f(l(t1, t2));
)B@&q.2B= 下面就是f的实现,以operator/为例
N0
t26| A (hY^E(D struct meta_divide
Jju?v2y` {
5(\[Gke template < typename T1, typename T2 >
l29AC}^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]?jmRk^. {
Gv(n2r return t1 / t2;
<(qdxdUp }
e
[F33% } ;
Uzn eLyIQo W 这个工作可以让宏来做:
wDh&S{N w6B`_Z'f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!wrAD"l*@ template < typename T1, typename T2 > \
9I|Q`j?p` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{#{nU NW 以后可以直接用
%
e70*; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$i
`@0+: 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
2[Qzx%Vp (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
F<6{$YI mL,{ZL ^ M?$tHA~OX 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
1@<>GDB9 B7'2@+( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/hyCR___ class unary_op : public Rettype
Ga* {
URTJA<r8D Left l;
61TL]S8 public :
S7hfwu&7F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
! }awlv; h/l?,7KHI template < typename T >
N4_V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k#@)gL {
%bnjK#o"Q return FuncType::execute(l(t));
;u%4K$ }
3'`X_C|d53 -g vS3`lX template < typename T1, typename T2 >
NQvT4.* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
495(V(+5 {
h"N#/zQ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Yr:$)ap }
*-_joAWTG } ;
IG@@CH (b1rd X`daaG_l 同样还可以申明一个binary_op
"w{,ndZ `udZ =S"/L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R2[
} class binary_op : public Rettype
bNz2Uo!0K {
_ID =]NJ_ Left l;
/^Lo@672 Right r;
~_SVQ7P public :
4b$m\hoN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M$LzV}k 7m9T' template < typename T >
ngaQa-8w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
),I7+rY {
AzBpQb* return FuncType::execute(l(t), r(t));
c6pGy%T- }
S4X['0rX! 7otqGE\2 template < typename T1, typename T2 >
+Sdki:: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$U5$*R@jo[ {
X1h*.reFAL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v{>9&o.J }
u]Y NF[] } ;
l_*:StyR+ X`n*M] X7"hTD 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
|a[ :L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
e?b<-rL
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$L$GI~w/ 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。
p/uOCQ|1l 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
QWxl$%`89< 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
kPZ1OSX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!' @ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
,k3aeM~`%w 下面是修改过的unary_op
CU(W0D ?{6[6T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
SjOIln class unary_op
@-qC".CI {
()i!Uo Left l;
q\5C-f h!>NS ?X7 public :
[Z?vC ./;*LD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-Qco4>Z 8 |k9A*7I template < typename T >
5Bc)QKh`l| struct result_1
? &;d)TQ {
ed)!Snz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N[,/VCW } ;
_.Bite^ ) N"gW* template < typename T1, typename T2 >
MtO p][i struct result_2
0H{0aQQ {
x5Ee'G( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T)B1V,2j= } ;
*`V-zD pBu~($%d template < typename T1, typename T2 >
DV~1gr,\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eDSBs3k7H {
Jid :$T> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
5{|\h} }
$pGk%8l% aw:0R=S,> template < typename T >
}t #Hq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a?!Joi[ {
SB[,}h<u1 return OpClass::execute(lt(t));
KhV;
/>( }
( Dl68]FX y0'" } ;
w8g36v*+(u T{lJ[M rzqUI*4% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
pf`li]j'V 好啦,现在才真正完美了。
2={ g'k( 现在在picker里面就可以这么添加了:
uQ.VW/> BPd]L=,/ template < typename Right >
MY["
zv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Fk,3th {
#B)`dA0a return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
tgYIM`f }
:PaFC{O)* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}a_: oR m"vV=6m|\ [@/[#p Va/p
~+$l9~`{ 十. bind
k\}qCDs 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。
.9g\WH#qD| 先来分析一下一段例子
c~|/,FZU' hK$-R1O /bylA`IMW int foo( int x, int y) { return x - y;}
&4DV]9+g bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E|Grk bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`czXjZE 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
L4;n$=e 我们来写个简单的。
2s6Hr;^w.1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{_/6,22j(V 对于函数对象类的版本:
Ck.GN<#-^P (|5g`JDG template < typename Func >
q#Qr@Jf struct functor_trait
Gf'V68,l$ {
xI~\15PhG typedef typename Func::result_type result_type;
=4MiV] } ;
Qzh:*O 对于无参数函数的版本:
R/O_*XY 1ck2Gxn template < typename Ret >
W^+bgg<. struct functor_trait < Ret ( * )() >
4!gyFi6$ {
W# y)ukRv typedef Ret result_type;
xD1B50y U } ;
IW1]H~1w 对于单参数函数的版本:
e:V,>RbC0s ]@?3,N template < typename Ret, typename V1 >
tXKhkt` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|ns^'q {
HKcipDW typedef Ret result_type;
xHr } ;
h=4{.EegG& 对于双参数函数的版本:
9Jk(ID'c cdIy[
1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xSOL4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{@,
L {
f(n{7 typedef Ret result_type;
3.d=1|E } ;
d=4MqX r 等等。。。
d$2{_6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"|Q& 3iEcLhe"4 template < typename Func >
BS|-E6E< struct func_return
dadMwe_l0 {
w pCS]2 template < typename T >
(x$k\H struct result_1
?I@3`?' {
aQ~x$T| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Mm[%v
t40 } ;
&1':s|c Jc%>=`f template < typename T1, typename T2 >
&&<^wtznO struct result_2
!J6s^um {
#uXOyiE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X7 ZaQ . } ;
_RmE+ Xg2 } ;
[ X~X?By> 7e=a D~f \qTn"1bQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
YHRI U Yd &'](T9kg= template < typename Func, typename aPicker >
R&alq class binder_1
<m6I)}K {
g<dCUIbcQ Func fn;
}.gg!V'9w aPicker pk;
ytC{E_ public :
pM7BdMp PvB?57wkF template < typename T >
F'~/ struct result_1
i ('EBO
{
=4%C?(\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X%F9.<4 } ;
AeJM[fCMa {oJa8~P template < typename T1, typename T2 >
4
?c1c struct result_2
slmxit {
.BUl$RW| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?rK%;GTo } ;
s,29_z7 Q.]
)yqX6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q:MsD. q7PRJX template < typename T >
Z{CL! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ni)#tz_9 {
Y'HF^jv]R return fn(pk(t));
N*MR6~z4 }
7cy~qg template < typename T1, typename T2 >
#&:nkzd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[uY2 Nh {
Uy1xNb/d return fn(pk(t1, t2));
DvKM>P%| }
bYgYP|@ } ;
%N H'`(|$:| 9]w0zUOL6 一目了然不是么?
^U?(g0<" 最后实现bind
9M=K@a WuQYEbap 8{l=`y"nB template < typename Func, typename aPicker >
.0-m=3mp2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ykeUS
zz2 {
Y_B 4s- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
iLgt_@g }
4a |Fx '9dtIW6E 2个以上参数的bind可以同理实现。
Om"3Q/& 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。
Mfr#IzNHN Ny'v/+nQ 十一. phoenix
UmE{>5Pt Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\|t0~sRwh y~=hM
for_each(v.begin(), v.end(),
i+Dgw (
csM|VNE> do_
614/wI8( [
9"RfL7{ cout << _1 << " , "
rQm ]
8'[wa .while_( -- _1),
"poTM[]tZ7 cout << var( " \n " )
=4
H K )
bx^EaXj(r );
fYjsSUnf c]r|I%D 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:
NKKOA 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
?t42=nvf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
UhTr<(@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kf!/9 ?KXQ)Y/su x=#5\t9 template < typename Cond, typename Actor >
wg.fo:Q class do_while
{wXN kq {
$:N
"* Cond cd;
E<SEFn Actor act;
/xbZC{R public :
Z+W&C@Uw template < typename T >
Y]K]]Ehp struct result_1
CEq]B:[IC {
Kc\'s65.] typedef int result_type;
{:X];A$ } ;
]e~^YZOs * _lo; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*SMPHWH[c F\rSYjMyk template < typename T >
@e0skc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[s{:}ZuKc {
f4T0Y["QA do
%pkq ?9 {
%d J>8.jW@ act(t);
@qy*R'+ }
b[;3KmUB while (cd(t));
'aP*++^ return 0 ;
}2A1Yt:^P }
`>EvT7u } ;
5 hadA>d Hk*cO;c }n%Rl\p 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m
Ap|?n/K 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。
n{r#K_ 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。
5l/l] 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。
<^_Vl8% 下面就是产生这个functor的类:
o'C.,ic?C U hhmG+ XW Q0V template < typename Actor >
G?d,$NMo| class do_while_actor
v@uaf=x- {
{4aY}=
-Q* Actor act;
Q]5^Eiq8 public :
67\Ojl~(1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*>p(]_s, },aWCvJL template < typename Cond >
~o'#AP#N~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
arQ% } ;
#*$@_ 4
6lEJ hYXZ21(K# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
a`~eC)T 最后,是那个do_
H!.D2J %e7(HfW-U :U. )YHY class do_while_invoker
6Su@a%=j {
"5JNXo,H public :
[H%?jTQ template < typename Actor >
LZC?383' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y2$;t' {
Cm;qDvj+u return do_while_actor < Actor > (act);
}R&5qpl }
%s@S|<
W } do_;
N[<`6dpE #"8[8jyV 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Te@6N\g
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_6UAeZ*M 最后来说说怎么处理break和continue
<I%9O:R
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。
+aw>p_\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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