一. 什么是Lambda
kGkA:g: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ICB~_O5 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,
J4=_w 81%8{yn!$" =V97;kq+v &ff&Y.q~ class filler
WhBpv(q}. {
^2odr \ public :
hSGb-$~F void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O g%U } ;
fnCItK~y <e%F^#y_
J!ntXF 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:
f&4,?E;6%
LzDI0a. ];+#i"l 65,(4Udz! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
J
wm T/ h5kPn~ /$"[k2 N 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
QFPfIb/ P%Ay3cR+E 7{oe ->r YYg) 二. 战前分析
~Cc.cce5 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
% p?brc 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
QIB>rQCceo IgL_5A 6O2=Ns;J6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7:NmCpgL! /* --------------------------------------------- */
/cFzotr"9 vector < int *> vp( 10 );
gLE7Edcp6V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\4ghYQ: /* --------------------------------------------- */
=\,
qP sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
KyP)Qzp /* --------------------------------------------- */
K 3GSOD> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~9Cz6yF /* --------------------------------------------- */
i;PL\Er:tX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
I/x iT /* --------------------------------------------- */
jx_4B%kzq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jY!ZkQsVe "()sb? & IB9%QW"0 nL]^$J$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
17g^ALs 1._1, _2是什么?
1;eX& 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。
pN[0YmY# 2._1 = 1是在做什么?
IO.<q,pP!_ 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。
o**y Z2 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。
%qsvtc` 4YU/uQm sTHq&(hLUG 三. 动工
PWgDFL? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
smAC,-6]~ ^a9 oKI9n _'x8M R@T6U:1 template < typename T >
24\gbv< class assignment
[IM%b~j(^ {
O,V9R
rG T value;
#6S75{rnW" public :
MN=
sIP,zk assignment( const T & v) : value(v) {}
JbQZ!+ template < typename T2 >
}ublR&zlp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K7vw3UwGN } ;
K%KZO`gO 10sK]XI }ZZ5].-a<D 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(d2@Mz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"u')g& \Mx
JH[ WNa0, t]_S class holder
6a}r( yP {
ySNV^+ public :
DhKr;e template < typename T >
rE!1wc>L assignment < T > operator = ( const T & t) const
&bC}3D {
sJr5t? return assignment < T > (t);
KAA3iA@>+ }
^Ip3A } ;
3=4SGt5m 1|y$~R.H <ZPZk'53<f 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+S { Db03Nk># static holder _1;
\ a-CN> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Fq,N ddpl Pzm# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nf%4sIQ*x 而不用手动写一个函数对象。
7$T8&Mh ')PVGV(D+ e 3@x*XI ij)Cm]4(2 四. 问题分析
7t(Y;4<2 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。
:
1)}Epo, 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。
'
lo.h"" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9fVj
8G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B1T5f1;uY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=d20Xa pz}mF D&[ 五. 问题1:一致性
#+sF`qR, 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
0'ZYO.y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mc@M ,2@D {K.rl%_|N struct holder
{gkwOMW {
2)LX^?7R //
/(6zsq'v| template < typename T >
}ymvC T & operator ()( const T & r) const
#Q6w+" {
=Lw3
\5l return (T & )r;
3XVk#)lw }
,w\ wQn>]K } ;
6Dzs? P LDX*<( 这样的话assignment也必须相应改动:
Jh2Wr!5 C-#.RI7 template < typename Left, typename Right >
X=_Z(;<& class assignment
(wL3 + {
X5E
'*W Left l;
i-13~Dk Right r;
!UNNjBBP7 public :
^8742. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?V+wjw template < typename T2 >
P>htQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
V/H@vKN2 } ;
wc[c N+p T Oy7?;|= 同时,holder的operator=也需要改动:
8W{~wg` |zMqJ.qu template < typename T >
KS! iL=i assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%]jQ48^R {
6&],WGz return assignment < holder, T > ( * this , t);
'O "kt T }
{E~l>Z88 syFI$rf
_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)fCMITq.| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
f'_S1\ \!PV*%P return l(rhs) = r;
Jr?!Mh- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t,Q'S`eTU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
A+2oh3 TzY!D*%z template < typename Tp >
6UB6;- class constant_t
z6Z='=pT {
#<}kISV0 const Tp t;
Y(z}[`2 public :
33M}>$ZH constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q%.bnF/Yd template < typename T >
4<yK7x const Tp & operator ()( const T & r) const
'^1o/C {
%gTVW!q return t;
$[QcEk }
sX~45u \ } ;
51/sTx<Z} ?z"YC&Tp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0Q3 YN( 下面就可以修改holder的operator=了
?H0m<jO8~ \*9Ua/H template < typename T >
S-P{/;c@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.nPL2zO {
Xoi9d1fO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[Pqn3I[ }
-7L !&0a<~Wi 同时也要修改assignment的operator()
)8]3kQffJ= kpT>G$s~gy template < typename T2 >
&:#A+4& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$[w|oAwi 现在代码看起来就很一致了。
3se$,QmN H
oS|f0 六. 问题2:链式操作
mrReast 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1w) fu 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。
C$ hQN 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。
nr<.YeJ 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。
KT%{G8Y@M 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*s36OF! J;HkTT template < typename T >
S]b
xQa+ struct result_1
N.n1< {
777rE[\@b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0w+5'lOg } ;
U_}hfLILi um{e&5jk 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:
Xiw@ 64b<0;~ template < typename T >
ze$Y=<S struct ref
QP<FCmt8 {
6.UKB<sV typedef T & reference;
1::LN(`< } ;
jB/V{Y#y9@ template < typename T >
6*V8k%H struct ref < T &>
}2mI*"%)\u {
GM77Z.Y typedef T & reference;
Q.>/*8R; } ;
5d(qtFH1 ef,F[-2^o 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ki63Ox^O ^K/G 5 template < typename T >
ofl'G] /$+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>Ban?3{ {
~Q_F~ 0y return l(t) = r(t);
'me:Zd }
LAos0bc)w\ 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。
|thad!? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`TkbF9N+ b<8q 92F 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
#9INX`s- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
k|l5 "&K~. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{Bc#?n +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=_uol8v 最后的布局是:
?|)rv Add
dUZ$wbV%h / \
iW":DOdi_ Divide 5
Qz# 3p3N? / \
&6Ns7w6*z _1 3
q< b"M$ 似乎一切都解决了?不。
HmFNE$k 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
l-Fmn/V 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
m_(E(_ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
%5`r-F +fkP+RVY template < typename Right >
QT7_x`#J~o assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\y@ eBW Right & rt) const
8KZ$F>T]> {
Pb3EnNqYbM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z%KL[R}^w; }
4YBf ~Pp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|c=d;+ 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。
)4Bwt`VX 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。
+&(Jn 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。
B U'Ki \ 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。
f<^ScFVR 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?
#0jSZ g^," 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:
M&eQ=vew. xP42xv9U template < class Action >
2NyUmJ42 class picker : public Action
EQ6l:[ {
R !jhwY$ public :
_ \_3s picker( const Action & act) : Action(act) {}
f>|9 l // all the operator overloaded
8u/3?Kc } ;
LPb]mC6# #&}%70R) 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。
m\l51}xz 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:
%C6|-?TAd \f6lT3"VN template < typename Right >
i'U,S`L6> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;g&7*1E {
PnI)n=(\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zI1(F67d` }
G,+xT}@wu FYxUOO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b8eDD+ul k 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。
gQu\[e%mVo eB)UXOu1 template < typename T > struct picker_maker
ZDW,7b%U {
)hePN4edj typedef picker < constant_t < T > > result;
}<E sS } ;
FpwlV}: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ZCj>MA {
*oKgP8CF typedef picker < T > result;
IvPA|8( } ;
(MZ A MacL3f 下面总的结构就有了:
t)YFTO"Jj 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。
PY[Sz=[ 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。
/,=Wy"0TJ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
e!TG< (S 至此链式操作完美实现。
=ltbS f7 @>d&5}F_>{ pZyb 七. 问题3
@\#'oIc| 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。
B.{8/.4 l_UXrnm/N template < typename T1, typename T2 >
rOs)B 21/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u?F7L8q] {
e{c._zr, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,)0/Ec }
cpP.7ZR
kxcgOjrmI 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:
E!:.G+SEl #-l!`\@ template < typename T1, typename T2 >
`HE>%=]b struct result_2
T3=-UYx] {
.%-6&%1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Tb>IHoil } ;
%:yHMEG]' ;}UIj{sj* 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?
3(oZZz 这个差事就留给了holder自己。
" 8~f .Y=Z!Q DW'0j$; template < int Order >
"~.8eKRQ class holder;
'XC&BWJ template <>
nPQZI6> class holder < 1 >
r*~n` {
'[7C~r{% public :
>[A65q' template < typename T >
Om &{4a\ struct result_1
GQEI f$ {
A>rW Go.{E typedef T & result;
e<ism?WG } ;
(h'$3~ template < typename T1, typename T2 >
[wXwKr struct result_2
4GmSG,] {
gPA>*;?E;@ typedef T1 & result;
v@}1WGY } ;
>"PqQO template < typename T >
'@3a,pl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i-K"9z|) {
1{;[q3a return (T & )r;
=Qjw.6@ }
\4]zNV ~x template < typename T1, typename T2 >
&r5&6p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/)eNx {
hIE%-gZ/ return (T1 & )r1;
\N-|
iq }
ZC9.R$}Kl } ;
UH1S_:6 &deZ template <>
U{U:8== class holder < 2 >
RGx]DP$5G {
@8 oDy$j public :
{GG~E54&B template < typename T >
0C"PC:h5 struct result_1
7Y_fF1-wY {
m=("N typedef T & result;
Sm*Jysy` } ;
x):k#cu[L template < typename T1, typename T2 >
o[Wagg.% struct result_2
G{&yzHAuae {
Mo?t[]L typedef T2 & result;
D-2v>l_ } ;
h1G*y template < typename T >
Cnc\sMDJ\B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,&zjOc_v {
E<98ahZ?l return (T & )r;
tNi%}~Z }
\r1kbf7? template < typename T1, typename T2 >
GtAJ#[5w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D~i@. k {
eD`
, return (T2 & )r2;
f2SU5e2 }
%FR^[H] } ;
XeIUdg4>R 'o#J>a~!9L AD!<%h: 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> >。
+ 8K1]'t$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ac+k 5K+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I[cV"BDa nDoiG#N0 return l(i, j) = r(i, j);
iz%A0Z+`bg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Vm,f3~ 3Q!J9t5dc return ( int & )i;
w$U/;C return ( int & )j;
t}c}@i_c 最后执行i = j;
;ow~vO,x 可见,参数被正确的选择了。
n.)[MC} Fv7%TK{oe 44fq1<.K _:fO)gs|1 D-b2E6o6 八. 中期总结
gw~em 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:
r
PRuSk-f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
h^ecn-PC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E;GR;i{t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w?$u! X /qz "I-a |au qj2 >kDdWgRQ 5[j!\d}U u6S0t?Udap 九. 简化
4htSwK+
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。
==jw3_W 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&8_#hne_ 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:
R{OE{8; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:hhE=A>X +-*/&|^等
jcv1z v. 2. 返回引用。
BtNW5'^ =,各种复合赋值等
v<J;S9u= 3. 返回固定类型。
^Mvsq) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?:''VM. 4. 原样返回。
Ignv|TYG operator,
U3j~}H.D1 5. 返回解引用的类型。
gHh.|PysW operator*(单目)
@;n$ caw 6. 返回地址。
VgZaDd; operator&(单目)
5q_OuZ/6 7. 下表访问返回类型。
Uh|__DUkh operator[]
r)#"$Sm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)`+@j.75 operator<<和operator>>
@aV~.!! .dKRIFo 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。
yL3<X w| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7U[L\1zS | 8L`osg template < typename Left >
%d[xr h struct value_return
rX>y>{w~ {
K%TKQ<R| template < typename T >
<
8 Y<w|Hh struct result_1
n-b<vEZw# {
P7k$^n typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
k@";i4}A } ;
Rn~Xu)@e ME10dr template < typename T1, typename T2 >
yDkDtO`K struct result_2
61rh\<bn {
n40MP5RxY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
lKhh=Pc2 } ;
$@qs(Xwr } ;
%M,d/4=P !E:Vn *k; ,fG_'3wb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4bFVyv R5;eR(24G 下面我们来剥离functor中的operator()
`i)ePiE 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?5YmE(v7 Oc/_T> return l(t) op r(t)
b;{"lJ:+Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?6YUb; return op l(t)
'iISbOM return op l(t1, t2)
6j"I5,-~! return l(t) op
C.B}Py+
return l(t1, t2) op
WKIiJ{@L return l(t)[r(t)]
.SV3<) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6L> "m0 7@cvy?
v{ 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:
>eTgP._ 单目: return f(l(t), r(t));
$E,DxDT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2SPFjpG8n 双目: return f(l(t));
=O'%)Y& return f(l(t1, t2));
]|LaMMD 下面就是f的实现,以operator/为例
hCvLwZ?LF Ufe struct meta_divide
#Xw[i {
+ZA\M:^b template < typename T1, typename T2 >
6BN(^y#-X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
kbT-Oz 2 {
pdha"EV return t1 / t2;
4Z~Dxo }
^21f^>k( } ;
5F sj_wFk yqb<<4I 这个工作可以让宏来做:
2d;xAX ] "X(= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
- QI`npsnV template < typename T1, typename T2 > \
p+sPCF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~5!TV,>ls 以后可以直接用
ftU5A@(T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Hr*Pi3 dSI 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
YB3=ij!K (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。。。)
s1\BjSzk MHyl=5 tMBy
^@p 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
*^+xcG [5eT|uy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Hh;6B!zb+ class unary_op : public Rettype
{5IG3' {
Y4qyy\} Left l;
5YH
mp7c-z public :
ZpctsCz] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eL?si!ZL^ yIf}b template < typename T >
LqsJHG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^r
:A^q {
)9 jQ_ return FuncType::execute(l(t));
/ lM~K: }
(<JDD]J C$ `Y[w template < typename T1, typename T2 >
sK/" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DF|lUO]: {
"EhO )lR return FuncType::execute(l(t1, t2));
9x{prCr }
hsO.521g } ;
;L%~c4`l~m vGHYB1=~ T>%ny\?tHW 同样还可以申明一个binary_op
JsEEAM:w b e%*0lr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W8h\ s { class binary_op : public Rettype
SfL`JNi) {
6MNA.{Jdd Left l;
l4reG:uYG Right r;
xi. KD public :
X3O$Sd(D binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z2jb>% `80Hxp@ template < typename T >
aB!Am +g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z|S7", {
32P ]0&_O return FuncType::execute(l(t), r(t));
&*GX:0=/> }
5w{pX1z1 A;x^6> template < typename T1, typename T2 >
oz-I/g3go typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:=eUNH {
8vW`E_n return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&it/@8yH }
VDY1F_Fk } ;
:Rj,'uH+h) {leG~[d aBi:S3 qk 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
J}\]<aC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4H)"d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_N';`wjDY 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。
xG/qDc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t+J6P)= 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。。。
Wj=ex3K3u. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rXPx*/C 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)
#e>MNc
'z 下面是修改过的unary_op
dKpa5f7 't.F.t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
g^UWf <xp class unary_op
lFY8^#@ {
gSYX @'Q! Left l;
h18y?e7MU U/o}{,$A public :
i]?xM2(N 17MjIX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z5vI0 N$ as!j 0j% template < typename T >
S,RJ#.:F[t struct result_1
9W$)W {
eJp-s" % typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)1
j2 } ;
M6#(F7hB [`\Qte%UH template < typename T1, typename T2 >
'FFc"lqj struct result_2
<t37DnCgI {
In
M'zAhb typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]_8 \g`"u } ;
3y ,?>- 7'uc;5: template < typename T1, typename T2 >
RhmVHhj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!#qB%E]a {
uZI a-b return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N&`ay{&`: }
UOOme)\> :XZ
pnjj template < typename T >
1Di&vpn0u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uK5x[m {
oH"N>@ Vl return OpClass::execute(lt(t));
0+pJv0u }
_I4sy=tYXK q:.BY}X9 } ;
LWV`xCr8R -;"l5oX J[wXG6M 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
]]3D`
F} 好啦,现在才真正完美了。
-1JHhRr] 现在在picker里面就可以这么添加了:
u`|fmVI \]%U?`A template < typename Right >
B4aZ3.&W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3/FB>w gt {
oD\+ 5[x return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@CF4:NNHw }
e r$ 'c 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。
fif<[Ax @1@WB]mQQ tO3 ;;% 063;D+ (Ln h> '2 十. bind
]
),'=@ 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。
.vMi<U; 先来分析一下一段例子
CI{x/ e^( GNOC5 E$I O]lfs>>x int foo( int x, int y) { return x - y;}
<@u6*] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>k|[U[@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
e_V(G 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
p;Kr664 我们来写个简单的。
qE{S'XyM, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]XU#i#;c 对于函数对象类的版本:
(xL=X%6a N{g=Pf?I} template < typename Func >
zn|}YovY+ struct functor_trait
5Y^YKV{ {
)3sb2
# typedef typename Func::result_type result_type;
mN02T@R- } ;
4+Y5u4`t 对于无参数函数的版本:
\.]
U HrGX-6` template < typename Ret >
=Frr#t!(w0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
y e'5A {
e{&gF1"[ typedef Ret result_type;
3yN1cd"#? } ;
BL67sva; 对于单参数函数的版本:
sa* -B G>x0}c template < typename Ret, typename V1 >
o@. !Z8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s8Oz^5p( {
#SueT"F typedef Ret result_type;
WM26-nR } ;
A_%w(7o" 对于双参数函数的版本:
k1J}9HNYR 2+PIZ6=hN template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0P(}e[~Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M_K&x-H0 {
)f
Rh^6 typedef Ret result_type;
5S LF1u; } ;
zlE kP @) 等等。。。
d@hJ=-4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
16vfIUtb f$|v template < typename Func >
xh0!H|
R struct func_return
uypD`%pC {
LKa_ofY template < typename T >
bX,Z<BvbF struct result_1
EX_&wep@1 {
RswR DLl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<vs.Ucxx } ;
F <(Y y+a&swd2(U template < typename T1, typename T2 >
B_>
Fd& struct result_2
}R^{<{KVJ {
{`VQL 6(i
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h.nz kp5 } ;
!?{5ET,gtN } ;
N*fN&0r ?=/l@ d
VMp6s%m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+Ji dP *L=CJg template < typename Func, typename aPicker >
L6T_&AiL$ class binder_1
sZc<h]L(g {
tBrVg<]t Func fn;
F~EriO aPicker pk;
k.%F!sK public :
m`Z4#_s2 8Xr"4;}f+ template < typename T >
C}CX n X struct result_1
lI9 3{!+> {
5s;#C/ZZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c!zu0\[Id } ;
W8)GT`\ f&:g{K template < typename T1, typename T2 >
qpZ". struct result_2
5gGr|d|( {
sMZ \6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hogr#Sn2 } ;
|c)#zSv ec|IT0; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{PZe!EQ 3iB8QO;pp template < typename T >
\a<E3
< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k:fRk<C {
4_$f"6 return fn(pk(t));
AWw:N6\ }
yDPek*#^"q template < typename T1, typename T2 >
'?\Hm'8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xed$z {
X:YxsZQ5Y return fn(pk(t1, t2));
Z=#!FZ{ }
"QMHY\C } ;
^VA)vLj@ _Q QO&0Z =&vV$UtV 一目了然不是么?
YPN|qn( 最后实现bind
4WLB,<b} /SyiJCx0 s;bqUY?LD template < typename Func, typename aPicker >
BzDS picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
T6tJwSS4: {
t<4+CC2H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K~uoZ~_gA }
*Nv<,Br,F Xh?{%?2 2个以上参数的bind可以同理实现。
\!_ >ul 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
MD%86m{Sg= Xs4`bbap 十一. phoenix
-50|r;a Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
nF=h|rN co:
W! for_each(v.begin(), v.end(),
U@H SU%H (
Q.x3_+CX do_
x,n;GR [
.^/OL}/~< cout << _1 << " , "
ss*dM.b ]
STO6cNi .while_( -- _1),
T3\Q< cout << var( " \n " )
@hk~8y]rz )
#fQStO );
8kk$:8 J:t1W=lJ3 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:
1|2X0Xm{ 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
(i { operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xR$xAcoSB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ZZ.GpB. *\emRI> $///N+B template < typename Cond, typename Actor >
f)>=.sp class do_while
}z}oVc {
v=!]t=P)t Cond cd;
0Nmd*r Actor act;
K?) &8S public :
Y}PI{PN template < typename T >
)8yNqnD struct result_1
9%|!+!j {
.QW89e,O3 typedef int result_type;
jfk`%CEk= } ;
n<?:!f` <~'\~Z d+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[8<)^k W@#Y/L:${ template < typename T >
%;GDg3L[p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_Y=>^K]9K {
?,]25q do
oTZNW {
EiSS_Lc act(t);
G> "w$Us }
<f1Pj while (cd(t));
(,[Oy6o return 0 ;
sk9*3d5I }
LEG
y1L } ;
p"w"/[8 fVw+8 [d0 $`mxOcBmQ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
fs\l*nBig 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
g$~ktr+% 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。
LyH{{+V 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。
\It8+^d@ 下面就是产生这个functor的类:
F8f@^LVM/ @a+1Ri`) L'.7V ~b{ template < typename Actor >
I6~.sTl class do_while_actor
=
oQ-I {
YuFJJAJ Actor act;
USv: +
. public :
)bXiw3'A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,..&j+m
a?_N8|k[ template < typename Cond >
6|L<?
X picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`J#(ffo- } ;
DR;rK[f NZ7g}+GTG m\RU|Z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s7[du_) 最后,是那个do_
GG-7YJ `;L>[\Xi JdF;*`_7*
class do_while_invoker
ycTX\.KV {
/0IvvD!7N public :
nD6NLV%2x template < typename Actor >
wknX\,`Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S{&,I2aO {
`{#0C- return do_while_actor < Actor > (act);
$C#G8Ck, }
vvwNJyU- } do_;
_SY4Qs`d 1:(qoA: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k?ZtRhPu3X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=Q>'?w> 最后来说说怎么处理break和continue
x4Q*~,n 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。
9KkxUEkW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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