一. 什么是Lambda
Op'&c0l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
EY`]""~8v 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,
\8Hs[H! q^DQ9B ]#\De73K :5X^t class filler
*x & {
'ln
o# public :
z:ZXdB)L) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
r j.X" } ;
k\TP3*fD Ygbyia| [[#R ry 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:
B1V+CP3t 3#0y.. F UQg_y3
#V *Fg)`M3g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
LVNA`|> nWes,K6T iYf)FPET 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8og8;#mnyr vdcPpj^d5 8RI'Fk{ Q!!u=}GYK 二. 战前分析
%a?\y_a=b 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。
n)j0h- 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
I
6'!b/ p/qu4[Mm P6I<M}p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(!PsK:wc
/* --------------------------------------------- */
O I0N(V vector < int *> vp( 10 );
'T|EwrS j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!Ln 'Mi_B /* --------------------------------------------- */
hD[r6c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
AHo }K\O?r /* --------------------------------------------- */
M>Q3;s int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vGnFX0?h /* --------------------------------------------- */
25Ro
)5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k. NJ+ /* --------------------------------------------- */
[4hi/60 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*10qP?0H Om*(dK]zHQ c*y*UG O#k eoC4 看了之后,我们可以思考一些问题:
x_x_TEyy h 1._1, _2是什么?
w!pj);jy{ 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。
~z\a:+ 2._1 = 1是在做什么?
8Vjv #pm 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。
{r~=mQ 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。
?t<g|H/|6 Na4O( d` }H<Z`3_U% 三. 动工
'1rGsfp6In 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
E4'z
(<
>L fn jz~#K;3=, Zd'Yu{<_2N template < typename T >
/:^nG+ class assignment
O+|ipw*B% {
V!(7=ku!` T value;
73B[|J* public :
}d>Xh8:%) assignment( const T & v) : value(v) {}
D@O5G d template < typename T2 >
kl[(!"p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
gj
iFpW4 } ;
ACy}w?D< >9mj/P D ]imVIu 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d'&OEGb< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
jhPbh5E 3d]~e %wXjP`# +!W:gA class holder
Wx8:GBM$2 {
F3K<-JK+ public :
`zrg? template < typename T >
5}Id[%.x assignment < T > operator = ( const T & t) const
?0M$p {
T*gG <8 return assignment < T > (t);
}& W= }
Sa%%3_& } ;
V']Z_$_ .zl[nx[9"D _VRxI4q 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
B'Jf&v
EADN static holder _1;
ul~6zBKO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2@lGY_O!m ;N(L, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S~ Z<-@S 而不用手动写一个函数对象。
,*dLE ',xUU{5? =4'V}p BgD3P.;[ 四. 问题分析
%gs?~Xl)] 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
y2#"\5dC 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=+K?@;? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-b{<VrZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I |c!:4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.)$MZyo zCQP9oK! 五. 问题1:一致性
7M4J{}9 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?|
'tw
]jMD 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{J
izCUo_' Pzq^x] struct holder
S<NK!89 {
vpf.0!zh //
EpNN!s=Q template < typename T >
ye=4<b_ T & operator ()( const T & r) const
jd-ccnR l {
g hmn3 return (T & )r;
.4R.$`z4 }
P{UV3ZA% } ;
aVHIU3 &.?E[db"h 这样的话assignment也必须相应改动:
NJ.oM E@= [.fh2XrVM template < typename Left, typename Right >
8ta@@h class assignment
/q\e&&e {
OqIXFX" Left l;
Nj3iZD| Right r;
6
h#U,G public :
dt:$:,"
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z9[TjTH^}T template < typename T2 >
I/tMFg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S}VS@KDO } ;
)Ln".Bu, hBpa"0F 同时,holder的operator=也需要改动:
jw=PeT| K2yNIq_ template < typename T >
f\dfKNm6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CA0XcLiFt {
I:iMRvp return assignment < holder, T > ( * this , t);
#l4T/`u'9! }
Ch>F11kC _C?Wk:Y@ 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。
s2G9}i{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aim\3y~ QcQ%A%VIV return l(rhs) = r;
q/U-6A[0 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。
i m;6$3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9% T"W vHpw?(] template < typename Tp >
;C$+8%P4 class constant_t
d6QrB"J` {
1B2#uhT]r const Tp t;
s/IsrcfM public :
W]ca~%r constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l(sVnhL6h template < typename T >
/VT/KT{ const Tp & operator ()( const T & r) const
+_i{4Iz~p {
+n;nvf}( return t;
@h{|tP%" }
W[O]Aal{ } ;
Gm Wr P+hcj
p* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~/`/r%1/J 下面就可以修改holder的operator=了
H\ejW@<;h TSP%5v;Dh template < typename T >
vNGE]+QX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
edp
I? {
VjM3M<!g>M return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\s5Uvws }
|g 3:+& E:pk'G0bZ 同时也要修改assignment的operator()
dyWp'vCQs\ /=/Ki%hh template < typename T2 >
`]eJF|" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
DQXUh#t\(] 现在代码看起来就很一致了。
eTS}- sh$-}1 ; 六. 问题2:链式操作
%MjoY_<:_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U8Y%rFh1 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
h$l/wn 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。
tbRW6 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。
|qUGB.Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^U_T<x8{ ?J\&yJ_B template < typename T >
V^2_]VFj struct result_1
@N>7+
4 {
r<+C,h;aww typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o{s2T)2 } ;
5.~Je6K U QO'Hyf t 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:
p`Pa;=L !!1?2ine template < typename T >
l$;"yVdks struct ref
qk (Eyp {
Nn. 9J typedef T & reference;
K|P0nJT } ;
y*i&p4Y* template < typename T >
%v0M~J}+ struct ref < T &>
*r`=hNr {
T+0=Ou"N typedef T & reference;
4mX(.6 } ;
W>@ti9\t Ww]$zd-bo 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$p0nq&4c 5p0~AN) template < typename T >
|`T(:ZKXZ2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Y=mr=]q {
R}&?9tVRR return l(t) = r(t);
HGQ</5Z }
]&*POri& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9p{4-] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#t+?eye~ :5t4KcQ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
-/Q5?0z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pHeG{<^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F5o8@ Ib]: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=L!&Z 最后的布局是:
:R;w<Tbz" Add
s6`E.Eevm / \
P3zUaN\c Divide 5
RM2Ik_IH[l / \
ewMVUq*: _1 3
F]$ Nu 似乎一切都解决了?不。
37U8< 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。
&tyS 6S+ 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。
3<xE_ \DR 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:
BhJ>G% VE|:k:}; template < typename Right >
^h[6{F~J assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1WUSp;JMl Right & rt) const
@.t +
{
BlVHP8/b return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V%,,GmiU] }
MP%#)O6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|L<JOQ 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。
` ~GXK 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。
B>2=IZ 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。
^{Y, `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。
eD>b|U=/ 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?
+b|F_ 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:
k6tCfq; $S6(V}yh template < class Action >
Rh'z;Gyr class picker : public Action
>q}3#TvP@ {
0Wr<l%M)+ public :
14,)JZN picker( const Action & act) : Action(act) {}
UTA|Ps$ // all the operator overloaded
LO`0^r } ;
CmU@8-1 6#Vl3o(E| 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。
&h5Vhzq(< 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:
6{2y$'m8 A*h8 o9M template < typename Right >
$fb%?n{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lu#a.41 {
t^#1=nK return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x;mw?B[ }
e,(Vy > X~\(|EM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}<Ydj .85 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。
JsY,Q,D q F/v.hP_ template < typename T > struct picker_maker
?eJ' $ {
H1N@E}> | typedef picker < constant_t < T > > result;
dDcQSshL } ;
Xu{y5N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%Wtf24'o;v {
bJ2-lU% ;2 typedef picker < T > result;
Bc=(1ty) } ;
E~y8X9HZ) !}=eXDn;A_ 下面总的结构就有了:
$QiMA, 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。
eF3NyL(A 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。
2a@X-Di picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r\m{;Z#LJm 至此链式操作完美实现。
H{cOkuy $1=7^v[U c&;" Y{ 七. 问题3
eC/{c1C 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
`0upm%A F=F84_+K template < typename T1, typename T2 >
TG=A]--_a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
or-k~1D {
091m$~r* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9fp"r,aHN& }
Z|K HF" @<K<"`~H 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#19O5 .#y#u={{l template < typename T1, typename T2 >
t__f=QB/ struct result_2
-#%M,Qb {
:V(C+bm * typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}w)}=WmD } ;
9@1n:X zd$'8/Cq 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
PE{<'K\g 这个差事就留给了holder自己。
9>{ml&$ "1|geO| Gd!_9S`68 template < int Order >
G;gsDn1t class holder;
cRI2$| template <>
Dp['U class holder < 1 >
IV~)BW leT {
gZHgL7@ public :
[fCnq template < typename T >
-sHX struct result_1
,'C*?mms {
7 @\i5 typedef T & result;
dLqBu~* } ;
7OLHY t9 template < typename T1, typename T2 >
AclK9+V struct result_2
e R[B0;c {
lOA
EM typedef T1 & result;
Y4YZM } ;
$,Q]GIC template < typename T >
)fo0YpE^| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HH6n3c!:mm {
E$_zBD% return (T & )r;
'Rnzu0<lF }
#^9bBF/ template < typename T1, typename T2 >
NJJ=ch typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%,$xmoj9O] {
Sv=e|!3f[k return (T1 & )r1;
#n&/v'!\ }
y?cN } ;
0.m-} f0@*> template <>
-[N9"Z, class holder < 2 >
U8aVI {
/IcGJ&; public :
Q~.t8g/ template < typename T >
~(*tcs]hY struct result_1
x+~!M:fAc9 {
P,zQl; typedef T & result;
/7#MJH5b6 } ;
:}36;n<[' template < typename T1, typename T2 >
0"j:-1 struct result_2
^$dbyj` {
ElTB{C>u typedef T2 & result;
7Wv.-LD6 } ;
mUl0D0# template < typename T >
f>xi (0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;HYEJ3 {
IAbQgBvUD return (T & )r;
Xm< _!= }
FaJK
R template < typename T1, typename T2 >
*]/iL# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Slo^tqbG {
)AEtW[~D return (T2 & )r2;
bGB$a0 }
>aVtYp B } ;
q'trd};xR L!Tvz(_7f6 byP< !p* 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
)Vy0V= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dHAT($QG 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]}Ys4(} 7V@r^/`8N return l(i, j) = r(i, j);
&tbAXU5$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6n]jx:CZ, 3O4,LXdA return ( int & )i;
:G98uX t return ( int & )j;
67/\0mV:~ 最后执行i = j;
xC5Pv"> 可见,参数被正确的选择了。
(!b)<V* !\VEUF,K? s%rmfIp" MrUjqv6a[ =!DX,S7 八. 中期总结
[So1`IA6 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:
i@D4bd9lR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#?\(l% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7MZH'nO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|_g7k2oLY T9J&^I E;`^`T40 lq.]@zlSO k(7Q\JKE H_XspiB@ 九. 简化
%H{;wVjK 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。
}oiNgs/N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
I.Catm2 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:
z3 ^_C`(F 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'aV'Am+: +-*/&|^等
-B/'ArOo] 2. 返回引用。
S W6oaa81 =,各种复合赋值等
K 0o F=| 3. 返回固定类型。
aeNbZpFQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
czT2f 4. 原样返回。
o+8H:7,o' operator,
]zAwKuIK 5. 返回解引用的类型。
UpD4'!<buV operator*(单目)
:J@3:+sr 6. 返回地址。
`#W+pO operator&(单目)
IYtiX 7. 下表访问返回类型。
F#L1~\7 operator[]
%2b^t*CQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)l!
/7WKY operator<<和operator>>
u^MRKLn 0#=xUk#LP` 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。
dg~lz8 0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
WC=d@d)M I0H]s/*C%9 template < typename Left >
qAd=i0{N struct value_return
6&;GC<].(y {
KX;JX*)J template < typename T >
J,?F+Qji&= struct result_1
U8N X%*oW {
)HI\T]; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m3o -p } ;
;!VxmZ:j[ |.m)UFV template < typename T1, typename T2 >
S:i#|T." struct result_2
CLmo%"\s {
N.q*jY=X| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k18v{)i~ } ;
JF~9efWe> } ;
6jBi?>[I =NY55t. hi$AZ+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^>ir&$ ia_@fQ 下面我们来剥离functor中的operator()
5y
g`TW 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$v#`2S(7 &L+.5i return l(t) op r(t)
G!B:>P|\l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
BtbU?t return op l(t)
{Ak
4G L return op l(t1, t2)
)=iv3nF?6N return l(t) op
<b *sn]l return l(t1, t2) op
9M($_2,44 return l(t)[r(t)]
:2M&C+f[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'Nt)7U>oC9 *U%3[6hm 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:
H#V&5|K% 单目: return f(l(t), r(t));
j%y{d(Q4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g"|>^90 双目: return f(l(t));
FP=27= return f(l(t1, t2));
+'5I8FE- 下面就是f的实现,以operator/为例
Q~0>GOq* ff R%@ struct meta_divide
Y-y yg4JH {
573,b7Yf template < typename T1, typename T2 >
/RqWrpzx@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R3a}YwJFXF {
^Y+C!I return t1 / t2;
*{+{h;p }
eBxm } ;
rq!*unJ (&Lt&i _ 这个工作可以让宏来做:
1,;zX^ _iq62[i3^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|BZrV3;H template < typename T1, typename T2 > \
=+wd"Bu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!dGu0wE
以后可以直接用
i@5Fne DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ihwJBN>( 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
of_y<dd[G (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。。。)
KgkRs?'z N2'aC}
I %>=6v}f,+ 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
# >bj6< v
;}s`P\" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X|Y(* $?D7 class unary_op : public Rettype
%EVgS F!r {
6uo;4}0 Left l;
~I+MuI[ public :
:zKMw= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VSDua. 2 HQ3G~U template < typename T >
LYRpd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&5R|{',(Y {
'n,V*9 return FuncType::execute(l(t));
/qIl)+M }
7>j~;p{ 5a_8`csu template < typename T1, typename T2 >
PgK7CG7G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1]~w?)..' {
+Z|3[#W return FuncType::execute(l(t1, t2));
u>:(MARsR }
/o m++DxV } ;
RhHm[aN U3V5Jor# 1s.2z[B~ 同样还可以申明一个binary_op
zX&SnT1~ ?BfE*I$\h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(VjU ,'h class binary_op : public Rettype
`2@.%s1o= {
R'tKJ_VI Left l;
rniM[7K Right r;
\/Mx|7< public :
,oA<xP-* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
esnq/ 6ABK)m-y template < typename T >
:+PE1=v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8;DDCop 8L {
MHK|\Z&e7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
s||" } l }
:NF4[c ,?|$D Y+= template < typename T1, typename T2 >
OA[e}Vn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]c7X~y {
g5@g_~ g return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
GcdJf/k }
_5-h\RB) } ;
Df^F)\7!N? '&![h7B ~pQN#C)CO> 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
MY@&^71i4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
G*@!M%/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_2!8,MX 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
VWE>w|' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;[Mvk6^'R 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
9KXL6#h 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:h{uZ,#Gi 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
z~ C8JY: 下面是修改过的unary_op
VX$WL"A u##th8h4U template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
T^1
Z_|A class unary_op
l&qnqmW< {
y'K2#Y~1e Left l;
Z]]Ur !,m public :
gQ>kDl^$Ls HYfGu1j?X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m [B#k$ @vt.Db template < typename T >
9RJF struct result_1
h)HEexyRg {
Kgu8E:nL typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I x%>aee } ;
kUf i (aa2uctTn template < typename T1, typename T2 >
{rUg,y{v struct result_2
eluN~T:W {
Dw%'u'HG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!ajBZ>Q } ;
ef7{D
P gJ
\6cZD template < typename T1, typename T2 >
^viabkf C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lT|Gkm<G {
W,<q!<z\t return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XMrk2]_ }
D:1@1Jr 6O7s^d&K template < typename T >
{%R^8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l6/VJ~(}' {
}KI/fh return OpClass::execute(lt(t));
d y HC8 }
gM&IV{k3 94"+l@K } ;
7Y5 r3a}% SYCL\b ^65I,Z" 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
v675C# l( 好啦,现在才真正完美了。
`q?3ux 现在在picker里面就可以这么添加了:
{&=+lr_h? 4&}%GH>} template < typename Right >
eZ$7VWG# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]r
Uj<[O {
@Rr=uf G return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\^!;r 9z=A }
S,m( 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。
5Gz!Bf@!! ,Z
q:na v e&d"8+] |oY{TQ<<d e\%,\uV} 十. bind
gHg=G+Q@ 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。
1'~Xn
4
f 先来分析一下一段例子
Q{[@n !oWB5x~:P >q eDb0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
7%*#M#(T bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+:S`] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
W$4$%r8 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。
Q:-T'xk@ 我们来写个简单的。
u{sHuVl 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
pY31qhoZ. 对于函数对象类的版本:
&
l>nzJ5? @<\oM]jX template < typename Func >
r,6~%T0 struct functor_trait
j4~(6Imm {
-xn-Af!v typedef typename Func::result_type result_type;
AO-5>r } ;
OX_y"]utU 对于无参数函数的版本:
R"B{IWQi uNyU]@R<W template < typename Ret >
I\l&'Q^0@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
x~e._k= {
uo"<}>iJ typedef Ret result_type;
Y~"tL(WfJl } ;
m#_BF# 对于单参数函数的版本:
^ja]e%w# y=Y k$:-y template < typename Ret, typename V1 >
Zxebv#4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
UqK.b}s {
]s\r3I] typedef Ret result_type;
z !K2UTX } ;
7HPwlS 对于双参数函数的版本:
jSI1tW8 wHLQfrl0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"qmSwdM struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*C_A(n5"V {
I}`pY3 typedef Ret result_type;
u
r$ } ;
x@NfN*?/+i 等等。。。
.p[uIRd` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5CI{&E 'uu*DgEr template < typename Func >
]IuZ T struct func_return
j7}mh {
,=)DykP template < typename T >
zluq2r struct result_1
\BHZRytQF {
,rB(WKU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'2^}de!E } ;
Phn^0 iF ;Q{D]4 template < typename T1, typename T2 >
a\P :jgF struct result_2
+XWTu! {
?_eLrz4>L^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FB6Lz5:Vf } ;
<*5S7)]BP } ;
wB)y@w4k 8m+~HSIR
+SFFwjI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k4{!h?h Ej(BE@6>s template < typename Func, typename aPicker >
ZqclmCi class binder_1
SeHrj&5U {
S{^x]h|? Func fn;
bxE~tsM"@Y aPicker pk;
aL(G0@( public :
j4XVk@'OX byM%D$R template < typename T >
P^te struct result_1
f ,e]jw@ {
vHi%UaD-y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]
(e ,J } ;
t|U5]$5 u`v&URM template < typename T1, typename T2 >
By1Tum+I1 struct result_2
c7CYulm {
.gO|=E" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J!Z6$VERy } ;
&eMd^l}:# tl dK@!E3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,!Wo6{' %{
BV+& template < typename T >
%n$f#Ml_r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g 4+K"Q/M {
An_(L*Qz return fn(pk(t));
`:&RB4Z }
3EY Ed39E template < typename T1, typename T2 >
?NA$<0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2TGND-(j {
.>W [ return fn(pk(t1, t2));
7rD 8 }
z}-CU GS } ;
fr~Eb'8
<y7{bk~i `,4yGgD!4 一目了然不是么?
)j2#5`?"j 最后实现bind
k[ *9b:~ g;Ugr8 7c\W&ZEmb- template < typename Func, typename aPicker >
J* !_O# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O.jm{x!m {
Z"c-Ly{vEj return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"6C
a{n1hk }
)q{qWobS0 e!J5h<: 2个以上参数的bind可以同理实现。
?Tc|3U 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。
UXji$|ET6 =|O]X|y-lZ 十一. phoenix
b* n#XTV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wBI:}N@. #6y fIvap for_each(v.begin(), v.end(),
9JMf
T] (
y]i}j,e0L do_
k,OxGG [
7!o#pt7 cout << _1 << " , "
8%; .H- ]
taVK&ohWx .while_( -- _1),
!}`[s2ji cout << var( " \n " )
4ke.p<dG )
$Y$s*h_-/< );
b!QRD'31'j \/wk!mWV@ 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:
SRHD"r^@ 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
vPZ0?r_5W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HWL? doM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J| 46i F_}y[Yn^ +U1fa9NSn template < typename Cond, typename Actor >
E-9>lb class do_while
h^."wv {
/K,@{__JP Cond cd;
:E|+[}| Actor act;
m*e8j[w# public :
5P('SFq'= template < typename T >
{j[*:l0Ui struct result_1
z`J-J*R>d {
'o8,XBv- typedef int result_type;
vXSpn71Jb } ;
527u d^: %
5!Y#$:{o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
sWq}/!@& -|czhO)R template < typename T >
F9IPA% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$reQdN=~ {
o}D7 $6 do
!$-QWKD4 {
poZ&S act(t);
pL.~z }
v`jFWq8I, while (cd(t));
WK SWOSJ return 0 ;
mL@7,GD }
4%>tk 8 [ } ;
5B{Eg? ,+5!1>\ m}m|(;T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{X\FS 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。
|z)7XK 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。
&9n=!S'Md 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。
X=k|SayE8 下面就是产生这个functor的类:
/5XdZu6k`h Je#3 aTLr%D:Ka template < typename Actor >
UXS+GAWU class do_while_actor
cPl$N5/5 {
xAf?E%_pi Actor act;
oFu( J public :
$O9#4A; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7YU}-gi
A^pRHbRq template < typename Cond >
)5U7w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]@msjz' } ;
#fF';Y7 O FlY"OS[ lHgmljn5u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
eG5xJA^ 最后,是那个do_
9\R+g5
["Jt2 ,NU`aG- class do_while_invoker
z`y^o*qc] {
f@xjNm*'Z public :
!2g*=oY template < typename Actor >
KQrG|<J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yKOC1( ~ {
,-Yl%R.W= return do_while_actor < Actor > (act);
5SHZRF(. 2 }
Ykj+D7rA: } do_;
SfwNNX% *f+DV[DF 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
140_WV?7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yUFT9bD 最后来说说怎么处理break和continue
P?YcZAJT* 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。
mp>Ne6\Tu 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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