一. 什么是Lambda
/2$d'e 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
r<Q0zKW!jN 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,
LQ||7>{eX gYmO4/c,
-Q%Pg<Q-# ZCNO_g class filler
*\`<=,H6< {
?5j~" public :
$1k@O@F(4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<%=<9~e } ;
Qm*X Wo R|_._Btu! ylQ9Su>o 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
A}_pJH pxW*kS R
pT7Nr a o@CPB6N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
| S'mF6Y qtFHA+bO lA4TWU (] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n`T4P$pt Bz>5OuOVS\ nL[G@1nR *0<)PJ T 二. 战前分析
x_wWe>0 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。
`dRqheX 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
BteeQ&A|~ uhB
V)Qg a`LkP% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D?4bp'0 3 /* --------------------------------------------- */
4EaxU !BT vector < int *> vp( 10 );
ieXi6^M$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7&w| /* --------------------------------------------- */
'UC1!Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%pf9Yd0t /* --------------------------------------------- */
bo@,
B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z8xBq%97us /* --------------------------------------------- */
W mx3@]< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+M<W8KF /* --------------------------------------------- */
'c3'eJ0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6-+wfrN2 D/hq~- g m!]J{OGG: q)J5tBfJ 看了之后,我们可以思考一些问题:
DZ9^>`* 1._1, _2是什么?
x1Z*R+|>2 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。
amWKykVS5 2._1 = 1是在做什么?
tjx|;m7 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。
ZEvK 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。
)g KC}_h= g2A#BMe'.$ >B;KpO"+m 三. 动工
%al
5 { 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UKPr[ ,RP 9v* {@k
, e > }kZXeR| template < typename T >
3jHg9M23[^ class assignment
.bj:tmz {
q4,/RZhzh T value;
dXsD%sG@ public :
OU!."r`9 assignment( const T & v) : value(v) {}
-"?~By}<C template < typename T2 >
l+X\>, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3{wuifS } ;
MZ~N}y w(K|0|t SwM=?< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XWq"_$&LF 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d1'= \PYr 5hTScnL% `7[!bCl $9:
@M. class holder
<qEBF`XP = {
%,zHS?)l public :
Ge^,hAM' template < typename T >
^66OzT8A assignment < T > operator = ( const T & t) const
=YD<q:n4 {
ukRmjHbLf return assignment < T > (t);
[70 5[ }
&>QxL d# } ;
zS h9`F cvhwd\ .L]5,#2([ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
;'
H\s u6| IKZ static holder _1;
^YB2E* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}Z<Sca7 (@;^uVJP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
< RtyW 而不用手动写一个函数对象。
m9+?>/R sf:IA%.4t emB<{kOkw v>N*f~n 四. 问题分析
Wu(^k25 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
_x^rHADp 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
i
^2A:6}? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
AlkHf]oB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N">#fYix 下面我们可以对这几个问题进行分析。
o$V0(1N 'f.k'2T 五. 问题1:一致性
WWo"De@ 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?|
e,lLHg 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]E'?#z.t !nlr!+(fV struct holder
xEeHQ7J {
c]bG5 //
P ?nk> template < typename T >
gsl_aW! T & operator ()( const T & r) const
;%^{Zybh {
!hHX8TD^J return (T & )r;
_*b`;{3 }
jicH 94#(] } ;
.GL@`7" S?J(VJqE 这样的话assignment也必须相应改动:
`"<hO
'WU lP*=4Jh template < typename Left, typename Right >
#f/4%|t: class assignment
99CK [G {
sLXM$SMBh Left l;
b;#_?2c Right r;
$)BPtGMGo public :
rK`^A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\7pEn template < typename T2 >
^:}C,lIrG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y6x./1Nb}< } ;
FK94CI `!(%Rk 同时,holder的operator=也需要改动:
NffKK:HvBB p<}y'7( template < typename T >
,v#n\LD` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
dUl"w`3 {
Gf:dN_e6. return assignment < holder, T > ( * this , t);
pl)?4[`LUc }
K2e*AE* wu`+KUx 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
U^% )BI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
c~;VvYu !
Vlx return l(rhs) = r;
('$*QC.M 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。
_ qwf3Q@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/e^) *r B3u/
y template < typename Tp >
` aF8|tc_ class constant_t
2oRwDg&7| {
z!18Jh const Tp t;
9=}[~V n public :
`h'=F(v(} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[{Q$$aV1 template < typename T >
+"bi]^\z const Tp & operator ()( const T & r) const
gA}<Y {
4VwMl)8ic return t;
S]~5iO_bst }
z@pa;_ } ;
ZkQ6~cM VmN 7a6a 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P8|ANe1
v 下面就可以修改holder的operator=了
R[S1<m; yXv@yn template < typename T >
h z{-- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O8_!!Qd {
,d&3IhYhD return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
S<*IoZ?T }
,Z _@]D@ 3S2Alx!6 同时也要修改assignment的operator()
(Z[c7 ZH8 w^} template < typename T2 >
Il(o[Q>jJ3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
96QY0
现在代码看起来就很一致了。
CSq|R-@<U ksuePMIK 六. 问题2:链式操作
b6sf1E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&}7R\co3 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。
r
jxkgd 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。
|G$-5
7fk 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
sPeTW*HeR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ip=QtNW3\ rqdN%=C template < typename T >
%"fO^KA.h] struct result_1
q5-i=lw {
ls!A'@J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!Ko> } ;
!G0Mg; , w?^[*_Y 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
VNIl%9:-l Q^nfD
template < typename T >
?wCX:?g struct ref
F ]Zg {
~> lqEa typedef T & reference;
"VSx?74q } ;
Ak('4j!*}^ template < typename T >
YM'4=BlJHv struct ref < T &>
CI$z+zN {
/2c(6h typedef T & reference;
9&.md,U ' } ;
~u2f`67{ n*na6rV\k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]&q<O0^' \4G9YK-N> template < typename T >
(l-=/6- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Zl3e=sg= {
~yw]<{ ? return l(t) = r(t);
~LV]cX2J( }
>dm9YfQ 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。
Q1x&Zm1v 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Lw_|o[I} " M?dU^U^ 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
udA@9a^; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4
l-UrnZ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Tq?Ai_
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
SlR//h 最后的布局是:
{ AYW
C6Y Add
F;}JSb" / \
7H{1i Divide 5
jG;J qT / \
KA?%1s(kJ _1 3
sCrP+K0D 似乎一切都解决了?不。
OW\vbWX 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。
tcv(<0 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。
V,d\Wk k/ 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:
O_4B>
)zd jaKW[@< template < typename Right >
x< 2]UB` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R<6y7?]bZ Right & rt) const
Qg(;>ops {
}8aqSD<: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SE^l`.U@ }
:?g+\:`/0j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,@?9H ~\ 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。
rXD:^wUSc 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。
Fb%?qaLmCv 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。
K|-m6!C!7 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。
GPhhg 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?
l7^^MnkC 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:
B;e<.M)e Q8m%mJz~] template < class Action >
j8[U}~*^ class picker : public Action
2-8Dc4H]r {
0NZ'(qf~9 public :
>uq0}HB$a picker( const Action & act) : Action(act) {}
\OFmd!Cz // all the operator overloaded
zm5PlG } ;
,-E'059 Komdz/g Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}s<;YC 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
?z l<"u -wV2
79^b template < typename Right >
ov,s]g83 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h`N2M, {
xi "3NF%= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z|%Pi J, }
X5[t6q! {x,)OgK!{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3Q=\W<Wu 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
.9B@w+=6 0,DrVGa template < typename T > struct picker_maker
^IuhHP {
a?r$E.W'& typedef picker < constant_t < T > > result;
r2.w4RMFua } ;
klFS3G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sV{\IgH/x {
r1<*=Fs=>> typedef picker < T > result;
59l9_yFJ } ;
^$lZ $u~ui@kB 下面总的结构就有了:
Q> y! 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。
ROQ]sQpk 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。
a_5s'Dh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{Oy|c 至此链式操作完美实现。
"%^_.Db>| [[AO6.Z B47 I?~{ 七. 问题3
o(Z~J}l({ 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。
AkS16A 54>0Dv??H template < typename T1, typename T2 >
} (-9d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!Ea! "} {
-;_"Y]# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
AJ*17w }
SIrNZ^I 7A(4`D J 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:
0Pf88 '6 p$1 'e,G template < typename T1, typename T2 >
"ufSHrZv struct result_2
Z@Q*An {
LS<+V+o2% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#n|5ng|CJ } ;
Lv%t*s2$/ WcKDerc 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)KC 这个差事就留给了holder自己。
{q8|/{; :+jg311} `&q+ f+z template < int Order >
{u1|`=; class holder;
>VIFQ\ template <>
zu
@|"f^` class holder < 1 >
zMP6hn {
W1"NKg~4 public :
v {HF}L template < typename T >
CS~onf<xz struct result_1
=Vs?=|r {
n8;L_43U typedef T & result;
xk>cdgt } ;
\^dse template < typename T1, typename T2 >
}WC[<AqI struct result_2
eUNaq&M {
cK]n"6N[ typedef T1 & result;
>KrI}>!9r } ;
GZrN,M template < typename T >
hfY/)-60o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Fn`Zw:vp6 {
mq4Zy3H return (T & )r;
"M
iJM+, }
b;
C}=gg template < typename T1, typename T2 >
xJ/)*?@+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TM#L.xPMf {
2H9hN4N return (T1 & )r1;
d<j`=QH }
Wgte.K> / } ;
?o+%ckH PsNrCe%e template <>
COHBjufmR class holder < 2 >
tUULpx.h {
hizM}d-"C public :
?y>ji1 template < typename T >
'1b8>L struct result_1
Bcv{Y\x;ko {
AjcKz typedef T & result;
nn:'<6"oV } ;
VZcW
3/Y template < typename T1, typename T2 >
>fP;H}S6 struct result_2
+?"F=.SZ {
KQ]sUNH typedef T2 & result;
ZXb{-b?[` } ;
M1m]1< template < typename T >
Xv!Gg6v6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&K'*67h {
lJFy(^KQG, return (T & )r;
w#A\(z%;x }
i,;eW&
template < typename T1, typename T2 >
z-gMk@l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d6tv4Cf {
sNpA!!\PM return (T2 & )r2;
6}R*7iMs }
[UzacX t } ;
B6IKD nm<VcCc AzJ;EtR 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> >。
o[Qb/ 7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
GP4!t~"1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r?[[.zm"7 e'$[PF return l(i, j) = r(i, j);
qQ)1+^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-|}?+W 9rz$c, Y( return ( int & )i;
'q:7PkN!p return ( int & )j;
LRu*%3xx 最后执行i = j;
yKj}l,i~8 可见,参数被正确的选择了。
<\$"U5"` 1K/ : 1HNP@9ga F!hjtIkPj #3_g8ni5X 八. 中期总结
9VTAs:0D= 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:
)ddJ\: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R$l-
7YSt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bFN/{^SB 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n7;jME/! V0>[bzI D['J4B )s:kQ~+ |0}Xb|+ h&L-G j 九. 简化
)_C>hWvo_ 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。
!$1qnsz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
UVlB= 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
QpQ 2hNf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(Ox&B+\v+v +-*/&|^等
@:CM<+ 2. 返回引用。
cA4?[F
=,各种复合赋值等
C@ q#s 3. 返回固定类型。
[N~7PNd S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#'KM$l,P 4. 原样返回。
`qmwAT operator,
6 L4\UTr 5. 返回解引用的类型。
qgl-,3GY%N operator*(单目)
!4+Die X 6. 返回地址。
{G vGV operator&(单目)
lq53
xT 7. 下表访问返回类型。
&D[M<7T operator[]
3YLfh`6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
hY{4_ie=8 operator<<和operator>>
YC 4c-M FEu}zt@
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。
?/MkH0[G = 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d m"R0> NvIg,@} template < typename Left >
,8Q0AkG struct value_return
QChWy`x {
+~G:z|k template < typename T >
f@ |[pT struct result_1
p<dw C"z {
S[9b
I&C typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b*S,8vE] } ;
,{:qbt eSObOG/ template < typename T1, typename T2 >
VFZyWX@#u struct result_2
Gev\bQa {
p#4*:rpq4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|=:@<0.' } ;
-a_qZ7 } ;
}*9F `=%F 8wd["hga<% 9+m>|"F0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|7,$.MK-@ uZ_?x~V/ 下面我们来剥离functor中的operator()
H74'I} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<?KgzIq2 ~DxuLk6
s return l(t) op r(t)
sx+k
V A return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V}<<?_ return op l(t)
fFbJE]jW return op l(t1, t2)
P]}:E+E<.I return l(t) op
11QZ- ^ return l(t1, t2) op
S9l po_!z return l(t)[r(t)]
{}'Jr1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
YY tVp_) Y'P^]Q=}_# 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:
k~<Ozx^AyY 单目: return f(l(t), r(t));
e^\(bp+83
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]6v7iuvI 双目: return f(l(t));
xv$fw> return f(l(t1, t2));
@(=?x:j 下面就是f的实现,以operator/为例
K%%Ow 3`SH-"{j% struct meta_divide
%jj-\Gz! {
)ZLj2H < template < typename T1, typename T2 >
g$ )0E< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_+)OL- {
&,p6lbP return t1 / t2;
K($+ILZ }
g8Y)90 G } ;
6w3[PNd 3_;=y\F 这个工作可以让宏来做:
`xv Uq\ >J;J&]Olf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
lws.;abm%n template < typename T1, typename T2 > \
!}P^O(oY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[m< jM[w{ 以后可以直接用
[W[awGf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aW|=|K 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
EqD@o (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
"S{GjOlEDF 8TH;6-RT dQH8s 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{7IZN< e {be|G^.c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A`vRUl,c= class unary_op : public Rettype
:SN? t {
mg70%=qM0f Left l;
j4@6`[n: public :
2XBHo ( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
BH}rg,]G X eis_ template < typename T >
po]<sB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FR50y+h^$ {
9P
<1/W! return FuncType::execute(l(t));
Wkb>JnPo }
~9!@BL\ DD7D&@As template < typename T1, typename T2 >
AxJqLSfyb, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HWou&<EK {
OS
L~a_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y~( 8<`^ }
2"
v{ } ;
IwbV+mWQ Vfq-H /+ 2}P{7flDY 同样还可以申明一个binary_op
g(jn
/Cx lnMU5[g{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
="@f~~ class binary_op : public Rettype
nyhHXVRH {
!L|VmLqa Left l;
CIwI1VR^ Right r;
_,Q -)\ public :
bS|h~B]rd binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S[8nGH#m { }Afah template < typename T >
ed/
"OgA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=y?Aeqq\fl {
p*zTuB~e < return FuncType::execute(l(t), r(t));
@1k-h;`, }
tnb'\}Vn E7SmiD@) template < typename T1, typename T2 >
n*AN/LBp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N-p||u {
6I]{cm return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}ew)QHd }
@O6
2}F } ;
_!vuDv% 9j;!4AJ1t 4
;6,h6a 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
&ML-\aSal 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
s/;S2l$` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#cJ1Jj $ 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。
~-yq,x 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
z^KBV^n 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。。。
n?^oQX}.\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
l~1l~Gx_&n 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)
=jG."o 下面是修改过的unary_op
)ZZ6 (O K[V#Pj9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@9]TjZd class unary_op
-Y"2c,~pH {
gazX2P[D Left l;
FYg{IKg T}'*Gry public :
d<cQYI4V |mw3v> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oBPm^ob4 >T14
J'\ template < typename T >
y]k{u\2A struct result_1
,}^;q58 {
_4lKd` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
? a*yK8S } ;
@C~gU@F +=kz".$ template < typename T1, typename T2 >
2-#&ktM%V struct result_2
b u/GaE~ {
)Ee`11 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=@;\9j } ;
5G#2#Al(F
~f8:sDJ template < typename T1, typename T2 >
P>]*pD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I<&) P#" {
y 5Kr<cF^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vF{{$)c }
:{#w-oC>6P r;zG
template < typename T >
7x$VH5jie# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fy^8]u*Fu {
f F9=zrW return OpClass::execute(lt(t));
)c0 Dofhg }
phcYQqR {%Q+Pzl. } ;
7a%)/)<D / \k\HK8 u>03l(X6f 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
=kW7|c5Z 好啦,现在才真正完美了。
5q}7#{A 现在在picker里面就可以这么添加了:
RDu{U(! N*}g+IS template < typename Right >
S1*xM picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@$|bMH*1: {
[jKhC<t} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
t "[2^2G }
!ac,qj7spa 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Vfr.Yoy ]RI+:f T^nOv2@, S),acc(d JHsxaX;c 十. bind
zW ; sr. 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
2Ni {fC? 先来分析一下一段例子
gp]T.ol &>Nw>V |#O>DdKHT int foo( int x, int y) { return x - y;}
Uj)`(}r bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zhC5%R &n/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
SGLU7*sfd 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
,D{D
QJ(B 我们来写个简单的。
-j}zr yG- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f;a55%3c 对于函数对象类的版本:
Ob
h@d| /V E|F Ts template < typename Func >
9.l*#A^
struct functor_trait
[Pz['q L3t {
+)e+$
l typedef typename Func::result_type result_type;
|il P>b } ;
Zopi;O J 对于无参数函数的版本:
#J*hZ(Pq bb`8YF+?' template < typename Ret >
a~Y`N73/c struct functor_trait < Ret ( * )() >
<3[0A;W=1 {
lemUUl(^ typedef Ret result_type;
t$ 3/ZTx } ;
GNI:k{H@"? 对于单参数函数的版本:
Ou2p^:C( SH1)@K- template < typename Ret, typename V1 >
Gxh1wqLR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
CdNb&Nyz {
e6I7N?j typedef Ret result_type;
!TPKD } ;
ee
.,D 对于双参数函数的版本:
!,cfA';S ?%i~~hfH#N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1C<@QrT struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'"]U+aIg {
(Ujry =f typedef Ret result_type;
7) Qq } ;
Amj'$G|+hj 等等。。。
/yTPb 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
KWiP`h8 G Y+li{ template < typename Func >
{1J4Q[N9m struct func_return
#b$qtp!, {
5/m}v'S% template < typename T >
18G=j@k7 struct result_1
RfzYoBN {
e4Q2$Q@b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yuq2) } ;
)PjU=@$lI .CBb%onx template < typename T1, typename T2 >
s73' h struct result_2
em?Q4t {
jF0>wm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
c4(og|ifk } ;
trMwFpfu } ;
d2X?^ `]wk)50BVp b_a6| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
J)="Im) ^.@F1k template < typename Func, typename aPicker >
?dAy_|
zD class binder_1
K5}0!_)G {
Q4F&#^02y Func fn;
Jju^4 aPicker pk;
@k||gQqIB public :
-s9()K(vZG #,Cz+k*4 template < typename T >
sTw+.m{F struct result_1
^_\%?K_u {
zAH6SaI$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b
r\_ } ;
IRT0
n|eM}ymF+ template < typename T1, typename T2 >
Nyl)B7/w struct result_2
cSYMnB {
A/ 88WC$v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g,s^qW0vds } ;
<j:@ iP w
L4P-4' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;={3H_{3 \"6?*L|] template < typename T >
ZhY03>X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|H>;a@2d {
5Tq*]ZE return fn(pk(t));
I9*BTT] }
3_ko=& B$ template < typename T1, typename T2 >
(ty&$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5+a5pC {
J7+[+Y return fn(pk(t1, t2));
=TJ9Gr/R&: }
hr3<vWAD } ;
puox^ $) m$c5! '+7"dHLC; 一目了然不是么?
1G)I|v9R 最后实现bind
w/csLi.O 2 :wgt 4OFv#$[ template < typename Func, typename aPicker >
1h?QEZ,6a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}Dx.;0*: {
]Wtg.y6; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
I %|;M%B }
lESv ^o4](l 2个以上参数的bind可以同理实现。
&1ZUMc 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
oqbhb1D1< >35W{d 十一. phoenix
H`1q8}m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=:'\wx
X k{D0& for_each(v.begin(), v.end(),
st)qw]Dn;Y (
i@mS8%|l do_
i(>
WeC+ [
-`UOqjb]3 cout << _1 << " , "
"v/Yw'!
) ]
P|t2%:_ .while_( -- _1),
o+Fm+5t; cout << var( " \n " )
Ako]34Rl, )
IYv.~IQO );
7MQh,J!" z `jLKPP!= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
f4$sH/ 2#v 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
R5&<\RI0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
kLc@U~M 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d .%2QkL %F\.1\&eE _{$<s[S template < typename Cond, typename Actor >
*Sps^Wl class do_while
h
s_x
@6 {
#HZ W57" Cond cd;
e8S4=W Actor act;
[:+f Y[4== public :
TjHt:%7. template < typename T >
j8c5_& struct result_1
}{)Rnb@
> {
6q^\pJY%&7 typedef int result_type;
hbEqb{#}@ } ;
#4<=Ira5 !*S,S{T8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
snYeo?|b S0M i template < typename T >
0#4A0[vV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\>|| {
ae" o|Q do
LW k/h1 {
2MmHO2 act(t);
bOSqD[? }
6|IJwP^Q_ while (cd(t));
EP^qj j@M return 0 ;
-[}Aka,f! }
d0R;|p''Z } ;
bM.$D-?dF* Rh#`AM`)j S|af?IW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;hF}"shJN 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[6avW"q 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。
,4Q8r:_ u 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。
2|ej~}Y 下面就是产生这个functor的类:
Y`d@4*FN$ 6lT< l zT ^+~5\c* template < typename Actor >
(H"{r class do_while_actor
4>OS2b`.; {
/:ZwGyT; Actor act;
(:F]@vT public :
+r7hc;+G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]=9 d'WL {]dG 9 template < typename Cond >
\GQRpJ#h1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
WP?]"H } ;
l fFRqZ @,7r<6E P_'{|M<? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-v-kFzu 最后,是那个do_
 const
bRrSd:e {
`JY+3d,Ui return do_while_actor < Actor > (act);
E)`0(Z:E }
/KNR;n' } do_;
*rbgDaQ &-{%G=5~e% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
M$Bb,s 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QmSMDWkh 最后来说说怎么处理break和continue
egBk7@Ko 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。
zyO=x4U8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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