一. 什么是Lambda
z<P?p 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
uDcs2^2l 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
V_^pPBa [T'[7Z c#?~1@= 1H%p|'FKA class filler
1bz^$2/k {
55`p~:&VQ public :
( ,mV6U% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u"T9w]Z\ } ;
<tO@dI$~> 6]GHCyo st.{AEv@ 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:
(-;(wCEE L>Ze*dt "`S?q G toj5b;+4F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vG)B}`M 04-@c jpXbFWgN
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9!r0uU" f;+.j/ + ]4')H;'y RV]QVA*i 二. 战前分析
U![$7k>,pr 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Dbx zqd 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
n0K+/}m J_XkQR[Y B1I{@\z0G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@yQ1F>
t /* --------------------------------------------- */
xU{0rM" vector < int *> vp( 10 );
dB&<P[$+8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
FKe/xz /* --------------------------------------------- */
,T^A?t sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
DqI "B /* --------------------------------------------- */
"9X(.v0ze int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Jv%)UR.] /* --------------------------------------------- */
qv2J0'd'. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VWYNq^<AT /* --------------------------------------------- */
e<8KZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
W?N+7_%' _TJkYz$ Z,-TMtM7 VgY6M_V 看了之后,我们可以思考一些问题:
q)@;8Z=_c 1._1, _2是什么?
c/F!cW{z^ 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。
Q?>*h xzoP 2._1 = 1是在做什么?
|Ul 4n@+2 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。
8t7r^[T 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。
&liFUP?
1Qjc*+JzO. vUL@i'0&o 三. 动工
S@
y! 0, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ht+wi5b @QYCoEU8J P3a]*> ., z)eNM}cF template < typename T >
%3=T7j class assignment
u^2/:L {
:.{d,)G T value;
@.dM1DN) public :
]|Ie E!6 assignment( const T & v) : value(v) {}
ojJua c4 template < typename T2 >
+,T}x+D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
31]Vo;D } ;
3UQBIrQ l Ny<E!0 n c.P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n(n7"+B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#!m^EqF1_ *uxKI:rB: }`2+`w%uZ az}zoFl class holder
?<OyJ|;V {
rc`I l{~k public :
!0Ak)Q]e' template < typename T >
a_D K"8I assignment < T > operator = ( const T & t) const
hsK(09:J {
ZXbq5p_ return assignment < T > (t);
b+dmJ]c }
HR } ;
?H{?jJj$H ds2xl7jg :efDPNm5 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
e9CvdR qr*e9Uk^ static holder _1;
HuxvIg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'I[xZu/8yg ^R+CkF4l l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZxDh!_[s 而不用手动写一个函数对象。
{=Py|N\\t pUgas?e& i1HO>X:ea 27F:-C~.9 四. 问题分析
J3r':I}\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
JvJ)}d$,& 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。
5a&gdqg] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V Kc`mE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
O=u.J8S2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:19s=0 {D]I[7f8Ev 五. 问题1:一致性
N B8Yn\{B 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
#S|On[Q! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
IJ{VCzi *@YQr]~
; struct holder
6iEA._y {
V%^d~^m,H //
y}W*P#BDO template < typename T >
Kc3/*eu; T & operator ()( const T & r) const
;~}!P7z {
Ax4;[K\Q return (T & )r;
eW_EWVH }
@d^MaXp_P } ;
x
;]em9b E_xk8X~ 这样的话assignment也必须相应改动:
5YiBPB") |A H@W#7j template < typename Left, typename Right >
\J6e/ G class assignment
Gl T/JZ9 {
S2=x,c$ Left l;
<1U *{y Right r;
Hxj8cXUF| public :
/\pUA!G)BD assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>k2^A template < typename T2 >
7z8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7#g<fh } ;
O-+!KXHd[ fa/p 同时,holder的operator=也需要改动:
JNA_*3' ;|CG9|p template < typename T >
<@v|~AO4~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
T
zHR {
oIKuo~
return assignment < holder, T > ( * this , t);
kChCo0Q>1 }
uD`Z\@Z hnv0Loe.IW 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。
DH4|lb} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
FJB
/tg ve*6WDK,H return l(rhs) = r;
)U2%kmt 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。
Z1DF ) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&Qv%~dvW sDy~<$l? template < typename Tp >
cdfnM% `>\ class constant_t
SsIN@ {
mZ#IP const Tp t;
NV3oJ0f&2 public :
#@L<<Q8} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
t`x_@pr template < typename T >
e/IVZmUn^ const Tp & operator ()( const T & r) const
2-wgbC5 {
6c[ L*1 return t;
Nbm$ta }
PE+{<[n } ;
U9//m=_ A~wyn5:_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\H/}|^+@ 下面就可以修改holder的operator=了
${7s"IX ">R`S<W template < typename T >
]=%u\~AvL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Lor__
K {
/.m}y$@GV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`Jl_'P} }
MPJ0>Ly mp0!S
同时也要修改assignment的operator()
5R#:ALwX: Now2ad& template < typename T2 >
I]N!cEr;@- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'\LU 8VC 现在代码看起来就很一致了。
UeSPwY bzX/Zts 六. 问题2:链式操作
elb}]
+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qo}u(pOj| 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。
l,E4h-$ 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。
S2
YxA 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。
' ]vMOGG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d|$-l:(J +PHuQ template < typename T >
_dn*H-5hO struct result_1
boIFN;Aq" {
q%Lw#f typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M_F4I$V4 } ;
DOWZhD Z
,98 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:
VD2o#.7*eu RS
Vt template < typename T >
uulzJbV,K struct ref
O>arCr=H {
fH;lh- typedef T & reference;
Oat
#% } ;
D?9EO= template < typename T >
@|Hx>|p struct ref < T &>
M
cbiO)@I {
6NzS < typedef T & reference;
#4?:4Im# } ;
U{-[lpd c}#(,<8X 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@-}!o&G0 Z+! 96LR template < typename T >
-<gQ>`(0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x!9bvQT {
ut9R]01: return l(t) = r(t);
ZvW&%*k= }
O9MBQNwjA 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。
z%WOv~8~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`k'Dm:*`u4 AG,;1b,:81 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
\!'K#%]9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+Ram%"Zwh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/Oa.@53tK6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%'[ pucEF 最后的布局是:
e#{l Add
U\", !S~< / \
w'!J Divide 5
~1.~4~um / \
;WsV.n _1 3
fn\&%`U 似乎一切都解决了?不。
~Uaz;<"j0 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。
bR|1*< 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。
*Ja,3Qq 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:
0'tm., n(el template < typename Right >
:Nw7!fd assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\b|Q `)TK Right & rt) const
|0aGX]Y {
.1?7)k
v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`v$Bib) }
{c:ef@'U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I}7=\S/@ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
wi-{& 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
qt#4i.Iu+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
%p.hwgvnp 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
O7tL,)Vv 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Nx4X1j?-n 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
}WG -R z`rW2UO#a` template < class Action >
.(8eWc YK class picker : public Action
W/I D8+:i {
+\`t@Ht# public :
'O]Ja- picker( const Action & act) : Action(act) {}
} =^Al;W // all the operator overloaded
{:d9q } ;
o[CjRQY]P I~I$/j]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。
]%/a'[ 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:
]$96#}7N nXF|AeAco template < typename Right >
z6Jfu:_N! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H!ISQ8{V {
(L6*#!Dt return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X~Vr} }
|{@_J -)ag9{ * Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
H>2f M^ 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。
7Ke#sW.HN Ty>g:#bogI template < typename T > struct picker_maker
V{G9E {
lEv<n6:_ typedef picker < constant_t < T > > result;
wC[Bh^] } ;
hFWK^]~ a template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Lg4I6 G {
ym)`<[T typedef picker < T > result;
Z
]WA-Q6n } ;
9ApGn!` E$84c+ 下面总的结构就有了:
/!Kl 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。
7Y(ySW 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。
L]HYk}oD. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
tqo!WuZAj 至此链式操作完美实现。
kaj6C_k| ';bovh@* ZM%z"hO9R 七. 问题3
,0Y5O?pu\ 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。
4?^t=7N F
DCHB~D template < typename T1, typename T2 >
c;e2=
A ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bswd20(w {
J]|lCwF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}X`jhsqT }
\LS+.bp% z~BrKdS 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)IJj
3 2<@27C5 template < typename T1, typename T2 >
gZr/Dfy struct result_2
h}_1cev? {
/M "E5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'{:Yg3K } ;
k99ANW Uwqm?] 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?
a/wkc*}}/ 这个差事就留给了holder自己。
\o j#*aL^ (g@e=m7Q zz4A,XrD template < int Order >
rn?:utP class holder;
}[<eg>9# template <>
VoJelyzh class holder < 1 >
<IBzh_ {
9GZKT{* public :
[af<FQ { template < typename T >
emV@kN. struct result_1
9)qjW &` {
d6.9]V? typedef T & result;
^vJ PeoW } ;
[T.BK: template < typename T1, typename T2 >
$v6dB {%Qu struct result_2
,SAS\!hsE {
q_N8JQg typedef T1 & result;
!Fz9\| } ;
tU%-tlU9? template < typename T >
9R"bo*RIS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<Zc: {
IPl>bD~=p return (T & )r;
7n~BDqT }
j}?O template < typename T1, typename T2 >
}>:x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nD+vMG1~w {
^J>jU`)CJ return (T1 & )r1;
6#k
Ap+g7 }
4565U } ;
Cse@>27s %XqLyeOS template <>
s.rS06x class holder < 2 >
'H`_Z e< {
9zkR)C public :
eD, 7gC- template < typename T >
yoj5XBM struct result_1
r^?%N3 {
}q( IKH\& typedef T & result;
iw(\]tMt } ;
V\kf6E template < typename T1, typename T2 >
qb
^4G struct result_2
v5t`?+e {
y )v'0q typedef T2 & result;
G2k r~FG } ;
4\?I4|{pC template < typename T >
ujcNSX* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PL8eM]XS {
nFlj`k<]Y return (T & )r;
g2hxWf" }
~`M GXd"o template < typename T1, typename T2 >
%rTXT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9`)NFy? {
w<awCp return (T2 & )r2;
N2}].} }
R9yK" } ;
%f@VOSs 'MM#nQ\( 2D
MH@U2 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> >。
~2~KcgPsq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(0"9562 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#4''Cs WW;S return l(i, j) = r(i, j);
XTyn[n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8*)zoT*A (G"b)"Qum return ( int & )i;
T.HI
$(d return ( int & )j;
EPr{1Z 最后执行i = j;
U$pHfNTH 可见,参数被正确的选择了。
awXL}m[_! 9h$-:y3 o"v>
BhpC $<]y.nr|CX lE[LdmwDrb 八. 中期总结
>.#uoW4ZV 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
JPiC/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1`m ~c 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
yaA9*k 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5in6Y5c kj wLU w'Ai ^<<( }3 [(`T*c.#.X d?&?$qf[ @}x)>tqD 九. 简化
bsPw Tp^ 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。
1(!QutEb 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
KL0u:I(lWU 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:
@dJ
s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$Kb-mFR +-*/&|^等
788q<7E 2. 返回引用。
,+*8@>c =,各种复合赋值等
r,MgIv(L 3. 返回固定类型。
iAT&C`,(& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t_,iV9NrZ 4. 原样返回。
^C):yxNP operator,
q`}Q[Li 5. 返回解引用的类型。
f<WnPoV operator*(单目)
OV>T}Fq 6. 返回地址。
VPn#O operator&(单目)
K~@-*8% 7. 下表访问返回类型。
X&M4c5Li operator[]
*D,+v!wG9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'4FS.0*_ operator<<和operator>>
PQvq$|q 3VA8K@QiRm 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。
S5v>WI^0h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;myu8B7& Gr?"okaA template < typename Left >
C3bZ3vcW$ struct value_return
?GD{}f33 {
ozkN&0 template < typename T >
rgIJ]vmy<H struct result_1
J}`K&DtM9 {
Ua V9T:)x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Nf0b?jn- } ;
/n?5J`6 **-%5~ template < typename T1, typename T2 >
?$;_a%v6 struct result_2
cGsxfwD {
O\]CfzR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p4Vw`i+DnH } ;
'iMI&?8u } ;
,$vc*}yI0 4VaUa8 D x;Dr40wD@y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u/y`M]17 <s+=v! 下面我们来剥离functor中的operator()
w69`vK
首先operator里面的代码全是下面的形式:
A~I}[O~(pb Ej 'a
G return l(t) op r(t)
1oj7R7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WU#bA|Cf return op l(t)
(rZq0* return op l(t1, t2)
w6R=r
n return l(t) op
DWk'6;e4j return l(t1, t2) op
{E6b/G?Q
return l(t)[r(t)]
9eGM6qW\_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3'u%[bx
E 4p>@UB&U 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:
9Wx q 单目: return f(l(t), r(t));
$hndb+6q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
HQ@X"y
n 双目: return f(l(t));
gl.P#7X return f(l(t1, t2));
2d<ma*2n( 下面就是f的实现,以operator/为例
_*bXVJ
] 0>Ki([3 struct meta_divide
;N ]ElwP {
'D\(p,(Mt template < typename T1, typename T2 >
-Q 6W`*8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cy^6g?ew {
;c:vzF~Q return t1 / t2;
0[PPVr: }
JYm@Llf)$ } ;
XuR!9x^5 7F\U|kx_ 这个工作可以让宏来做:
s;8J= \9W JZu7Fb]L9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\)y5~te* template < typename T1, typename T2 > \
09|d< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dW8'$!@!! 以后可以直接用
.__X[Mzth3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YIgzFt[L 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
] =>vv;L (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。。。)
;?z b ( 2 >?U(w< W1r- uR 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
@U5+1Hjc (M.Sl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RU_=VB % class unary_op : public Rettype
zMtK_ccQ {
jh\q2E~,` Left l;
Sr2c'T" public :
,W*<e- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,589/xTA@ z56W5g2 template < typename T >
_QY0j%W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8"8sI {
x*BfRj return FuncType::execute(l(t));
1K^/@^ }
^x4,}'( `9S<E template < typename T1, typename T2 >
vhWj_\m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I+`~6 {
Cd|V<BB9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
v{?9PRf\s }
z?j~ 2K<4 } ;
I|Z5*iXqCm fB (zJ
TBI' 同样还可以申明一个binary_op
!R{L`T0 ']Y:f)i# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T`a [~: class binary_op : public Rettype
/MQd [03] {
eg?vYW Left l;
jn)~@~c Right r;
m]7yc>uDy public :
CzNSJVE5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PcUi+[s;x Fo?2nQ< template < typename T >
TKRu^KH9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=\:YNP/ {
`jP\*k`~] return FuncType::execute(l(t), r(t));
,"j|0Q }
Z33wA?9 ?F?!QrL template < typename T1, typename T2 >
Q
CfA3* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$G*$j! {
##k=='dR return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
N<N!it }
J,{sRb% } ;
'ky'GzX, ?1OS%RBF l Fzb$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
Q^fli"_: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(]mN09uE DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,6a'x~y<r 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。
wk8XD(& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~(I\O?k>H 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。。。
Bsz kQ>#6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3TtnLay.k 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)
H~||]_q| 下面是修改过的unary_op
[0MVsc= *QAK9mc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$qIMYX class unary_op
evimnV {
mKxQU0 ` Left l;
!y4o^Su[ -fG;`N5U public :
U&`M G1uHe lg1?g)lv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F5+f?B~?R? v
C><N template < typename T >
lv$tp,+ struct result_1
G+\2Aj {
:j?Lil%R typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
HlI*an } ;
c1MALgK~}\
5OKbW! template < typename T1, typename T2 >
q'c'rN^ struct result_2
pmQ9iA@= {
(zgXhx_!D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XL} oYL]}& } ;
=GnDiI q1NAKcA<U template < typename T1, typename T2 >
RUO,tB|(_; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6I_W4`<VeZ {
dk{yx(Ty return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(kb^=kw#0 }
`;QpPSw + |3"'>*
J template < typename T >
BhdJ/C^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FeSe^ ^dW {
M@s2T|bQw return OpClass::execute(lt(t));
oqUtW3y }
g<}K^)x uWi+F)GS^K } ;
:[\}Hn= LA"`8 Bv!j.$0d{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
/Pi{Mv eZM 好啦,现在才真正完美了。
=AZ>2P 现在在picker里面就可以这么添加了:
hua{g_ ;'R{b$B;| template < typename Right >
u]"oGJj1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
FS`{3d2K + {
{T m-X` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g4I(uEJk }
*Pw;;#\B 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。
,Qj7wFZ Os?~U/ 8BLtTpu x*bM C&Ea KcNEB_i 十. bind
\gj@O5rG P 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。
}2V|B4 先来分析一下一段例子
s?E7tmaM V><5N;w &W`yHQ"JY int foo( int x, int y) { return x - y;}
rJ9a@n, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
GaM#a[p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
k gWF@"_ 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。
;f0+'W 我们来写个简单的。
Wx;9N 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>8>`- 对于函数对象类的版本:
+a"Asvw2 EiIbp4*e template < typename Func >
Xm\tyLY struct functor_trait
7(Y!w8q&^ {
{gK
i15t typedef typename Func::result_type result_type;
M/R#f9W } ;
C x$|7J=O 对于无参数函数的版本:
nmS3 h"]v+u`!SM template < typename Ret >
3D;\V&([ struct functor_trait < Ret ( * )() >
bWUo(B#*I {
[S-NGip typedef Ret result_type;
8Ay#6o } ;
[
o3}K 对于单参数函数的版本:
'UW7zL5 waO*CjxE: template < typename Ret, typename V1 >
C37KvLQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fLct!H3 {
f=g/_R2$xN typedef Ret result_type;
^<[oKi;> } ;
ZDcv-6C)B 对于双参数函数的版本:
)#IiHBF @6}c\z@AxM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0@^YxU[YN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
kM]? {
]%ikr&78u typedef Ret result_type;
4+' yJ9~,B } ;
9IC"p<D 等等。。。
Hc5@gN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
h^?[:XBeav u{tjB/K& template < typename Func >
.2[>SI struct func_return
) dwPD {
YDC[s ^d5 template < typename T >
>L?/Ph %d struct result_1
K,?M5n ' {
I_'vVbK+> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%L<VnY#%u } ;
Wi
hQj BLuILE:$ template < typename T1, typename T2 >
s1:UCv-% struct result_2
$zyY"yWRZ {
<yE(p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0[);v/@Ho } ;
s|%mGt &L } ;
qW$IpuK Y'%sA~g AX<TkS@wjb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}!lLA4XRr [$OD+@~A2 template < typename Func, typename aPicker >
2,E&}a|;b class binder_1
Pm%ZzU {
h,rGa\X~0 Func fn;
QYyF6ht=! aPicker pk;
6wIv7@Y public :
kHm1aE< dkLc"$(O template < typename T >
*N[.']#n struct result_1
\,ir]e,1 {
MU-ie*+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xr6lYO _R } ;
:sk7`7v %:YON,1b=7 template < typename T1, typename T2 >
p_!Y:\a5 struct result_2
E9!IGci {
ofj7$se typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g@`14U/| } ;
K3!|k(jt M)Vz9, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>.\G/'\? >p}d:t/ template < typename T >
Apa)qRJd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:hjeltt {
-r/# 20Y return fn(pk(t));
el;^cMY }
[
C]=p template < typename T1, typename T2 >
y%v<Cp@R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NnGQ=$e {
yL_-w/a return fn(pk(t1, t2));
$ 6Nm`[V }
]i=-/ } ;
2fFNJ _+wv3?
c" R]m`v: 9 一目了然不是么?
!M)! 最后实现bind
iG6 ^s62z7 /^P^K ;!Ojb template < typename Func, typename aPicker >
T,`'qZ> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
MDGcK/$')f {
J55K+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A
WMR0I }
}sd-X`lZ xAjLn*d|N 2个以上参数的bind可以同理实现。
vObP(@0AM 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
^qIp+[/' Op~sR ^ez 十一. phoenix
x,5$VLs\+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b+[9)B)a? />FrMz8;( for_each(v.begin(), v.end(),
>O9j},X (
kIiId8l do_
JUF[Y^C [
~ifq_Ag. cout << _1 << " , "
&!N5}N& ]
r*0a43mC1 .while_( -- _1),
U@ALo cout << var( " \n " )
`(_cR@\ )
&:S_ewJK7 );
Kbg`ZO* y@nWa\iG 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:
|pqLwnOu 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
VahR nD operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ty*ec%U9F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~SUA.YuF 0u'4kF!P! G|4 vnIS template < typename Cond, typename Actor >
"of (,p class do_while
k#c BBrY {
Z?ZcQ[eC Cond cd;
b+OLmd Actor act;
]^3_eHa^d public :
OcQ_PE5\ template < typename T >
zb?wlfT struct result_1
I{_St8 {
o%Vf#W typedef int result_type;
-=Q_E^' } ;
y$r9Y!?s U^+9l?ol do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?"{+m ga4 gH>4 template < typename T >
83412@& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)XnG.T{0| {
wf=#w}f do
uZ]B ?Z%y# {
+LV'E#h!Q act(t);
2GqPS }
YRG+I GX while (cd(t));
::j'+_9 return 0 ;
bsuUl*l) }
p87s99 } ;
xGk@BA=0< n{r+t=X %,K |v 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
V~Tjz%< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
:0CR=]WM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
dsR{
P,! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
H'q&1^w) 下面就是产生这个functor的类:
Dr6Br<yi }(ay( d%t]:41=Z template < typename Actor >
pEH[fA] class do_while_actor
>u*woNw(XM {
d=oOMXYa Actor act;
6N~ jt public :
,*E%D _ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J}._v\Q7P @tEVgyN template < typename Cond >
?9H7Twi+T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
**_VNDK+ } ;
|GdA0y\v*} +A~lPXAXW #xW%RF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'x+0
yd 最后,是那个do_
2}$Vi$
R c`doR(oZ **! lV]/ class do_while_invoker
>B8)Wb: {
jph~g*Z public :
AN^ , template < typename Actor >
])m",8d&T do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Wn0r[h5t {
<Ks?g=K- return do_while_actor < Actor > (act);
eb9qg.9Z }
n 8AND0a1C } do_;
u%XFFt5 @]3(l 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nXi6Q+YI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<e/O"6='Z 最后来说说怎么处理break和continue
AU87cqq 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。
GVn9=[r 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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