一. 什么是Lambda
[T4J{y64Y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S&5&];Ag 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,
H\" sgoJ Wx%H%FeK kOrZv,qFG[ _#E0g'3 class filler
{GT*ZU* {
lWk>z; d public :
\##zR_% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B N5[,J } ;
%bn jgy h|9L5 RZ?jJm$ 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:
nIf1sH> 8mrUotjS 9
RgVK{F 6dr%;Wp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
PcMD])Z{G y3Qsv St9?RD{4; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!x=~g"d<& @Ns Qd_e u(.e8~s8 @Sn(lnlB 二. 战前分析
&{n.]]%O. 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。
LzKj=5'Y 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
?#G$=4;i uk:(pZ-uJ 2DDtu[} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nsC3 /* --------------------------------------------- */
8U"v6S~A%Q vector < int *> vp( 10 );
zV37$Hb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
oUlY?x1 /* --------------------------------------------- */
@CL{D:d sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Y;M|D'y+ /* --------------------------------------------- */
SYJD?&C; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
? pmHFlx /* --------------------------------------------- */
VQt0 4? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3,3N^nSD /* --------------------------------------------- */
e2TiBTbQaF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9d659iC ^98~U\ar !sP{gi#= wH&!W~M
看了之后,我们可以思考一些问题:
f|c{5$N! 1._1, _2是什么?
k@J&IJ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
>z>!Luw 2._1 = 1是在做什么?
'3fu 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
s?}e^/"v Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:J@gmY:C +.[ <% ,/I.t DH 三. 动工
prF%.(G2) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=z69e%. `p-cSxR_ %)W2H^
&)ChQZA template < typename T >
Do7Tj class assignment
Cctu|^V {
D_*WYV T value;
- % h.t+=U public :
:U%W% assignment( const T & v) : value(v) {}
;bib/ template < typename T2 >
8qTys8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
I"<\<^B< } ;
_7L-< ?Ep [M:,q *Kgks 4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n
M*%o- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}2.`N%[ /nNN,hz J=I:CD% Y"aJur=` class holder
nRS} }6Q {
?P`K7 public :
a~}OZ&PG template < typename T >
1};Stai'
assignment < T > operator = ( const T & t) const
\&3+D8H>n {
zP8lN(LA return assignment < T > (t);
5x4yyb' }
Id .nu/ } ;
pJ"qu,w M`!H"R 7 P@Oo$ o 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:
W+?4jwqw Ckuh:bs static holder _1;
<uw9DU7G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g7`LEF <A w-MCZwCr) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q"8ea/ 而不用手动写一个函数对象。
K=h9Ce /]Md~=yNp h2]P]@nW;W SsDmoEeB[ 四. 问题分析
c9 _rmz8 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。
agDM~= #F 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。
*H2r@)Y[~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
k9 I%PH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k)=s>&hl 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3ym',q 9-a0 :bP 五. 问题1:一致性
'$(^W@M#6 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
: bq8N@P/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Hd ={CFip A[{yCn`tM struct holder
CxW>~O: {
^%{7}g&$u //
T_5H&;a template < typename T >
D.u{~ T & operator ()( const T & r) const
mL{6L? {
vw/J8' return (T & )r;
uh>; 8 }
Flm%T-Dl } ;
~4Fvy' >tV{Pd1 这样的话assignment也必须相应改动:
sBg.u KU(&%|;g template < typename Left, typename Right >
S g![Lsj class assignment
.g<DD)` {
Jk
n>S#SZ Left l;
A]oV"`f Right r;
"JV_ 2K_i public :
hD!7Cl Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uZKr template < typename T2 >
V6X 0^g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rw JIx|( } ;
Ioa$51& flbd0NB 同时,holder的operator=也需要改动:
;$wVu|& !?h;wR template < typename T >
>SHhAEF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ul >3B4 {
?1
4{J]H4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
K
Z91- }
n 0L^e /7F:T[ 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。
_Q 4)X)F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dcN22A3 _A9AEi'. return l(rhs) = r;
N S[l/0F& 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 E( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hnhd{$2Z JjTegQN template < typename Tp >
n;Vs_u/Nx class constant_t
"]Xc`3SM {
\Uq(Zga4) const Tp t;
Ai3*QX public :
I,vJbvvl! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]GkfEh7/J template < typename T >
4vB<fPN const Tp & operator ()( const T & r) const
$uVHSH5l {
`|&O*` return t;
@lr ztM }
-x`@6 } ;
:*9Wh ;iL#7NG-R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&d^m 1 下面就可以修改holder的operator=了
S;#'M![8 /@TF5]Ri template < typename T >
je=a/Y=%U{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'I6i,+D/q {
z<XtS[ki return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,w4V?>l }
aj{Y\
3L m~0/&RA 同时也要修改assignment的operator()
$B5aje}i r52gn(, template < typename T2 >
6mxfLlZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
00~mOK;1 现在代码看起来就很一致了。
~V1E0qdAE }N6.Uu5zI 六. 问题2:链式操作
`7V]y- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
56kI
5: 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
[5Mr@f4I 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
~U&AI1t+J 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
[?N~s:} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~dTrf>R8M x7<K<k;s template < typename T >
M gi,$H struct result_1
@Z:l62l=bE {
6A+nS= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mtcw#D } ;
T!)(Dv8@F {q^[a-h> 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:
i2SR{e8:GF H9Q&tl9 template < typename T >
O5T{eBo\ struct ref
p}U ~+:v {
Yufc{M00 typedef T & reference;
$suzW;{# } ;
-;WGS o template < typename T >
2.%ITB struct ref < T &>
}y gD3:vN7 {
vy:Z /1q typedef T & reference;
&E5g3lf } ;
'c$+sp ? %YqEzlzF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p947w,1![ N6i Q8P- template < typename T >
R%[ c;i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,/|T-Ka {
m#\dSl} return l(t) = r(t);
bq0zxg% }
\ta?b!Y),? 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。
JYHl,HH#z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SSMHoJGm J)p
l|I 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
@_}P-h _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r$s Qf&= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;vjOUn[E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V1B5w_^>h' 最后的布局是:
p9{mS7R9T Add
)MTOU47U / \
#Ki[$bS~6 Divide 5
28d'7El$ / \
rf{rpe$ _1 3
?hy& 似乎一切都解决了?不。
m^;f(IK5 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。
Q*ft7$l& 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
}b.%Im<3R OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
FJ)$f?=Qd n,WqyNt* template < typename Right >
s`~IUNJ@P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gV_}-VvP Right & rt) const
4~Q/"hMSkO {
>}6%#CAf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
draN0vf }
&6nWzF 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~oY^;/ j 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。
\z(gqkc 6 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。
q^<?]8 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。
II{&{S'HU 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。
Qd3 j%( 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?
Wg]Qlw`\| 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:
9CD_os\h Y`a3tO=Pd template < class Action >
{F.[&/A class picker : public Action
ye5&)d"fa( {
E$p+}sP(C public :
*b\t#meS& picker( const Action & act) : Action(act) {}
I9ep`X6Y // all the operator overloaded
&gx%b*;`L0 } ;
Qq|57X)P* f(MO_Sj] 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。
@|YH|/RF 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:
JT_ `.( : eVq#3} template < typename Right >
A6(/;+n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,Ko!$29[ {
H"WprHe return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hkQ"OsU }
XlR@pr6tw o!A+&{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
E hMNap}5" 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
z-)O9PV 1yu4emye4 template < typename T > struct picker_maker
[` 7ThHX {
mc\"yC^s typedef picker < constant_t < T > > result;
B^^#D0< } ;
}-=|^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Uz]|N6` {
YNi.SXH typedef picker < T > result;
5$C-9 } ;
T9[Q Btcy)LRk 下面总的结构就有了:
(<C3Vts)) 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。
?$4 PVI} 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。
Er?&Y,o picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%1+4_g9 至此链式操作完美实现。
(SAs- TOQP'/ c{w2Gt! 七. 问题3
qlPT Ll 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。
<wD-qT W FU4L6n template < typename T1, typename T2 >
'^UI,"Ti ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)lDD\J7 {
aQ@oH# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
92oFlEJ }
lrIe"H@ e+fN6v5pU 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:
NK
H@+,+V ysY*k` 5 template < typename T1, typename T2 >
lL0APT; struct result_2
IJcsmNWm {
\qJXF|z<K typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d8P^lv*rQW } ;
|P?*5xPB `r 3 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?
jAlv`uB|G" 这个差事就留给了holder自己。
;
BHtCuY >i?oC^QM O?#7N[7 template < int Order >
4{|"7/PE1 class holder;
^} >w<'0 template <>
Ml-6OvQ7g class holder < 1 >
V(!V_Ug9. {
$/Uq0U public :
a0)QH template < typename T >
( CWtLi"z struct result_1
inp7K41 {
4;2uW#dG" typedef T & result;
FGBbO\</ } ;
Yrq~5)% template < typename T1, typename T2 >
PLBrP struct result_2
mj7#&r,1l {
5*u+q2\F typedef T1 & result;
=>~:<X., } ;
E|shs=I template < typename T >
gL/9/b4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`C'H.g\>2Q {
j8:\%| return (T & )r;
QS;f\'1bb }
+]{G@pn template < typename T1, typename T2 >
&s>Jb?_5Mx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S)"Jf? {
,f?*{Q2 return (T1 & )r1;
{(Es(Sb}c }
k)TpnH! " } ;
XfIJ4ZM5 LCV(,lu template <>
Xne1gms class holder < 2 >
dft!lBN {
BDQsP$'6QT public :
N?`' /e template < typename T >
>9Vn.S struct result_1
o}p n0KO, {
.O<obq~;C typedef T & result;
-jmY)(\ } ;
C\hM =% template < typename T1, typename T2 >
!C.4<?*| struct result_2
sU^1wB
Rj {
Pr
C{'XDlU typedef T2 & result;
a(ZcmYzXU } ;
|CbikE}kL template < typename T >
@BMx!r5kn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
goWuw}? {
\cM2k- return (T & )r;
lr&a;aZp }
V>rU.Mp
QU template < typename T1, typename T2 >
AFt s( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:\_ 5oVb {
Qn2&nD%zi return (T2 & )r2;
buHJB*?9 }
Q22 GIr } ;
+&H4m=D-#a
K3l95he +jgSV.N 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> >。
4s
oJ.j8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G=bCNn< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?+8\.a! [mueZQyI?0 return l(i, j) = r(i, j);
;-Aa|aT! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7_[L o4_ f*
wx< return ( int & )i;
%\:Wi#w> return ( int & )j;
b|(:[nB 最后执行i = j;
8H`[*|{' 可见,参数被正确的选择了。
a?oI>8* 9;If&uM 5#z1bu |6y AQ^u 八. 中期总结
_)iCa3z 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:
:Llb< MY2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
cm+P]8o%{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(^>J&[= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
r:
:b a,o*=r DVeE1Q ksm~<;td iU:cW=W|M\ K@%].: 九. 简化
o{[qZc_% 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。
Pc]HP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!dT4 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:
&xExyz~` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9jGu}Vo +-*/&|^等
!PE]C!*gv& 2. 返回引用。
1AFA=t:]p =,各种复合赋值等
NCD04U5y 3. 返回固定类型。
dgP3@`YS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#p{4^ 4. 原样返回。
c[s4EUG operator,
YchH~m| 5. 返回解引用的类型。
#rg6,.I)< operator*(单目)
{\\Tgs 6. 返回地址。
U%/+B]6jP operator&(单目)
-ze J#B)C 7. 下表访问返回类型。
R^e'}+Z operator[]
K.yb
^dg5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&,)&%Sg[ operator<<和operator>>
IvNT6]6 P iJ|uvPCE 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。
K|s,ru 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,tRj4mx fd9k?,zM template < typename Left >
L\iFNT}g` struct value_return
V G~Vs@c( {
KG{St{uJ template < typename T >
,iwp,=h= struct result_1
N)Z?Z+}h {
EBmt9S typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
nT)vNWT= } ;
EEL,^3KR iam1V)V template < typename T1, typename T2 >
-%4,@
x` struct result_2
{7pli{` {
D3K8F@d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3
8`<:{^Y } ;
xd0 L{ue. } ;
k|f4Cf, %N_%JK\{@ {f p[BF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^dxTm1Z Wn}'bqp 下面我们来剥离functor中的operator()
wUM0M?_p[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,"0:3+(8; Q=dy<kg'] return l(t) op r(t)
_Bj":rzY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wI "U7vr return op l(t)
v(%*b,^
return op l(t1, t2)
e@YK@?^#N return l(t) op
rQ snhv return l(t1, t2) op
'}#9)}x! return l(t)[r(t)]
BfiD9ka-z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~7Ux@Sx; ;xn0;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:
J4U1t2@)9 单目: return f(l(t), r(t));
[opGZ`>)j" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;]:@n;c\ 双目: return f(l(t));
caX<
n>
return f(l(t1, t2));
h!9ei6 下面就是f的实现,以operator/为例
_u9Jxw?F@Y }l9llu struct meta_divide
T&7qC=E#5 {
zp?`N; template < typename T1, typename T2 >
11;zNjD| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J<lO=
+mg {
oe~b}: return t1 / t2;
f(7GX3? }
P0jtp7)7 } ;
6;5Ss?ep iDrZc
这个工作可以让宏来做:
Q=yg8CQ T^]}Oy@e,J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Nmh*EAJSy template < typename T1, typename T2 > \
B4 }bVjs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
hehFEyx 以后可以直接用
[z9Z5sLO DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'@P^0+B!(. 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
KJZ4AWH` (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。。。)
}\k"n{!" A\5L
7 3"\l u?-E 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
Pj%|\kbNs %D "I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aC)!T class unary_op : public Rettype
8, >P {
)whA<lC Left l;
"kqPmeI public :
hP&Bt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q'MZ R'<@ ;gr9/Vl template < typename T >
IIx#2r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uY'HT|@:{ {
7. ;3e@s return FuncType::execute(l(t));
y"wShAR }
Pk)1WK7E QP J4~ template < typename T1, typename T2 >
\dQNLLg/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
geCM<] {
K",N!koj return FuncType::execute(l(t1, t2));
r]36zX v }
k"w"hg&e } ;
k|d+#u[Mj@ jRV/A!4 v|2T%y_
u 同样还可以申明一个binary_op
iAU@Yg`pt =w0R$&b& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:*\P n!r class binary_op : public Rettype
bA->{OPkT {
45>?o Left l;
{Y9q[D'g . Right r;
7D5]G-}x. public :
H<N,%G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tIgN$BHR> i~J'% a<Qp template < typename T >
wj0\$NQ=x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`PH{syz {
VW4r{&rS return FuncType::execute(l(t), r(t));
B^9j@3Ux }
czd~8WgOa u;c?d!E template < typename T1, typename T2 >
h'F=YF$o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{/:x5l8 {
|$b}L7_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ekCC5P! }
J7p),[>I< } ;
[cp+i^f J/*`7Pd gB'6`' 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'0d~6n&{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6NHX2Ja DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&.?'i1! 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。
b SU~XGPB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=C.$
UX 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。。。
7Jho}5J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~Jz6O U*z 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)
uW36;3[f#1 下面是修改过的unary_op
w+CA1q< n7-6-
# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<e</m)j class unary_op
y
h9*z3 {
9qG6Pb Left l;
Jg|XH
L) emN*l]N public :
}9fTF:P mL: sJf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\P`hq^; >\3V a template < typename T >
&KRX[2 struct result_1
Npy:! {
6 ~w@PRy typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N//KPh } ;
,nDaqQ-C!!
yO~Ig
`w template < typename T1, typename T2 >
B_m8{44zM struct result_2
>I&5j/&}+ {
81Z) eO# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^$hH1H+V } ;
pcWPH. v^ VitLC template < typename T1, typename T2 >
:G%61x&=Zc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wDe& 1(T^ {
}Kbb4]t|" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
f=K]XTw~ }
:&9s,l ;@|n @ax template < typename T >
81
sG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x+@rg];m {
@t_=Yl2; return OpClass::execute(lt(t));
'AH0ww_)n }
DN5 7p!z o:Sa,
!DK } ;
&FN.:_E ckE-",G 2a Q[zK 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
8c^TT& 好啦,现在才真正完美了。
rCdu0 gYT 现在在picker里面就可以这么添加了:
b2&0Hx vnZC,J ` template < typename Right >
U|Ta4W`k\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I(BQ34q {
YGCL2Y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GDiBl* D }
p4
^yVa 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。
n]o<S+z %aVq+kC h x-&@wMqkc QX'qyojxN vuY~_ 十. bind
5uj?#)N 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。
CN8Y\<Ar 先来分析一下一段例子
*mvlb
(' & H*'IK'O l?n\i]' int foo( int x, int y) { return x - y;}
JO6)-U$7UG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|imM#wF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hy"\RW 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
}*pi<s 我们来写个简单的。
<k'h:KB?` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1ztG;\ 对于函数对象类的版本:
:(*V?WI K:#I template < typename Func >
a'yK~;+_9 struct functor_trait
ML56k~"BL {
XYOC_.f1 typedef typename Func::result_type result_type;
VY=jc~c]v } ;
h^(*Tv-! 对于无参数函数的版本:
dn$!& z/2//mM template < typename Ret >
A0 C,tVd struct functor_trait < Ret ( * )() >
3eAX.z`D {
}Sh?S]]` typedef Ret result_type;
mLLDE;7|} } ;
]:k/Y$O2 对于单参数函数的版本:
C7ScS"~ 84zSK)=Y template < typename Ret, typename V1 >
B!L{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rlSeu5X6 {
<
!C)x typedef Ret result_type;
['tY4$L( } ;
4yr'W8X_ 对于双参数函数的版本:
ywmo#qYe 6HWE~`ok6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`%"\@< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#r~# I}U {
.:%0E`E typedef Ret result_type;
jZkcBIK2 } ;
FxWS V| Z 等等。。。
?_9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,CcV/K >7T'OC template < typename Func >
h_3E)jc struct func_return
fW1CFRHH {
! Y~FLA_ template < typename T >
K)|G0n*qS struct result_1
U@)eTHv}6 {
i^Y+?Sx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CXx*_@}MU } ;
\\H}`0m: '"/=f\)u template < typename T1, typename T2 >
!6O(-S2A struct result_2
.glA
gt {
;)z:fToh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y0dEH^I } ;
BLf>_bUk } ;
nuMD!qu!nZ g63(E,;;J -4IE]'## 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+RM SA^ i0kak`x0 template < typename Func, typename aPicker >
}t=!(GOb} class binder_1
}9# r0Vja {
pis`$_kmwV Func fn;
1N#|
}ad aPicker pk;
}Gm>`cw- public :
S8wLmd> N&+x+;Kx template < typename T >
$)ijN^hV struct result_1
U175{N%3 {
c&?m>2^6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/}fHt^2H } ;
{{D)YldtA *-=(Q`3 template < typename T1, typename T2 >
GxI!{oi2 struct result_2
U}e!Wjrc {
PI:4m%[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lH x^D;m6 } ;
RYQR(v t?-n*9,#S binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5z8d}
I b"uu template < typename T >
=_ ./~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vkx7paY_ {
JHM9 return fn(pk(t));
;!mzyb* }
L:pYn_ template < typename T1, typename T2 >
]7F=u!/`<C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ng2@z<>. {
%Ycy{` return fn(pk(t1, t2));
JPc+rfF }
$%CF8\0 } ;
+\c5]` k}kQI~S9 +mmSfuO&\ 一目了然不是么?
3G)#5Lf< 最后实现bind
7uS~MW 0w\zLU 7Oa#c<2] template < typename Func, typename aPicker >
Pg0x/X{t picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Jr
,;>
{
`iAF3: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0d"[l@UU0 }
&0OG*}gi a LroD$# 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ustv{:7v 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。
4$iz4U:P q77;ZPfs8 十一. phoenix
/ivJsPH Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Pmr5S4Ka B:;pvW] for_each(v.begin(), v.end(),
8>2.UrC (
j9x<Y] do_
fcRxp{*zO [
_"Dv
uR cout << _1 << " , "
7a=gH2]& ]
L%*!`TN .while_( -- _1),
hYT0l$Ng cout << var( " \n " )
<
Mn ; )
SO|NaqWa );
[fya)} 5,Jp[bw{H{ 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:
c)TPM/>(p 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
(>UZ<2GPL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2\A$6N;_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
dh`K`b4I =w_Ype` xaq-.IQAM$ template < typename Cond, typename Actor >
t9k zw*U9 class do_while
';w#w<yaI {
b,l$1{ Cond cd;
25nt14Y0u Actor act;
<y2U3;t public :
(^8Y|:Tz template < typename T >
o]J{{M'E struct result_1
P_dCR {
u<7/0;D#+ typedef int result_type;
}l(&}#dY } ;
Gv!2f 6"LcJ%o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U2tV4_ e &Cq`Y !y template < typename T >
?/wm (uL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)0.kv2o. {
T6y\| do
'Vzp2 {
EA@.,7F act(t);
fIx+ILs }
4x=v?g& while (cd(t));
zsEc( return 0 ;
9|^2",V }
{k>&?Vd! } ;
AP n| \ m)ky*"( . oF
&Ff/[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|sJ[0z 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
*.ll<p+(- 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
y2Q&s9$Do 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。
Maha$n* 下面就是产生这个functor的类:
d\&U*= /kZebNf6H Dzpq_F!;V template < typename Actor >
z\\[S@>pt class do_while_actor
gD-d29pQ {
.9/hHCp Actor act;
;V:i!u u public :
&&5aM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)!th7sH 0cv{ template < typename Cond >
g+8OekzB5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
du
$:jN\} } ;
"(3[+W{| Q,,e+exbb5 i^/T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bQzZy5, 最后,是那个do_
xeg/A}yE )nC]5MXU lZd(emH@ class do_while_invoker
7cuE7" {
WA<v9#m public :
\#8D>i?m template < typename Actor >
AVsDt2A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
euK5pA>L {
mxvp3t \ return do_while_actor < Actor > (act);
b<tNk]7 }
>2Y=*K,: } do_;
]{;gw<T 3H'sHuK"X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
KaLzg5is 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z\(q@3 C 最后来说说怎么处理break和continue
AmUr.ofu 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。
rX U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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