一. 什么是Lambda
e6bh,BwgQq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\WbQS#Z9 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,
Z`86YYGK t\a|Gp W p&5>j\uJ1& y/kB`Z(Yj class filler
0igB pHS {
@rAV;D% public :
W/b)OlG"2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
La3rX } ;
k{=dV +S[3HX7H Z[ &d2' 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:
0w0{@\9 $zU%?[J e$2P/6k> `34{/}w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/HS"{@Z"h 0FY-e~xr &%GAPs% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
iK+Vla`} Jp%5qBS^ 8UXRM :Z" Lq1?Y
二. 战前分析
K#AexA 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。
&:IcwD& 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
E/*&'Osq cIG7Q"4 "a}fwg9Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z6rT<~xZtu /* --------------------------------------------- */
i;s;:{cn vector < int *> vp( 10 );
kU=U u> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m(}}%VeR"z /* --------------------------------------------- */
2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A<"<DDy /* --------------------------------------------- */
GBWL0'COV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
UV0[S8A /* --------------------------------------------- */
,|}mo+rb- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
V=% ;5/ /* --------------------------------------------- */
__FEdO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
yN0`JI ^Y+Lf]zz* GN9kCyPK a@<-L 看了之后,我们可以思考一些问题:
%+Y wzL{ 1._1, _2是什么?
?@;)2B|q 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。
s,8zj<dUv 2._1 = 1是在做什么?
>`SeX: 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。
{V[}#Mf 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。
'21gUYm V>,=%r4f T_=WX_h $ 三. 动工
)7.DF|A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&e;Qabwxva c-}[v<o % @+j@i`& QIevps* template < typename T >
'L-DMNxBr class assignment
M@<9/xPS {
f,Dic%$q T value;
|3yG public :
#0Y_!'j assignment( const T & v) : value(v) {}
%Nvw`H template < typename T2 >
qIQRl1Tw;V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h~](9 es } ;
Rz|@BxB>n gGUKB2) >5:O%zQ@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
zBTW& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:?BK A0E S\<i`q ^.\O)K {h M}# DX=NZc class holder
H?8'( {
(.V),NKG public :
dXQ C}JA template < typename T >
w4Df?)Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
X!^|Tass {
P/|1,Sk return assignment < T > (t);
O>1Cx4s5 }
fz :(mZ% } ;
\#t)B
J2 X(MS!R V '!8-/nlv1 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:
ocJG4# 9jqsEd-SW static holder _1;
@v2ko5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A$5M. FA$32*v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rf:H$\yw 而不用手动写一个函数对象。
HOFxOBV kDWEgnXK,v 7#%Pry LlO8]b!P-^ 四. 问题分析
@x+2b0 b 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。
j;Z?q%M{6 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。
qJrKt=CE 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$=N?[h&4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/B~[,ES@1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
BDWbWA
6 h )5S4) 五. 问题1:一致性
ybE2N 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
YnU)f@b# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,:A;4 |oXd4 struct holder
ZDbe]9#Xh {
Q]/%Y[%| //
n*=#jL template < typename T >
p\ ;|Z+0= T & operator ()( const T & r) const
M\5| {
k-=LD return (T & )r;
aW&)3C2-x }
II}M|qHaK } ;
iP"sw0V8 +|,4g_(j 这样的话assignment也必须相应改动:
XgHJ Oqt -"dt3$ju template < typename Left, typename Right >
e@ZM&iR class assignment
m\0_1 #( {
/~ {`!30 Left l;
+)"Rv%. Right r;
U\tx{CsSz public :
l9&k!kF` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qrlC
U4 template < typename T2 >
9DNp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SI+Uq(k } ;
KRC"3Qt
oIj=ba(n1 同时,holder的operator=也需要改动:
3^+D,)#D^ Bso#+v5 template < typename T >
za@/4z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uwSSrT {
V>`ANZ4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
MkPQ@so }
JN|6+.GG =zcvR {Dkp 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。
CC`_e^~y=F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R;c9)>8L kygw}|, N return l(rhs) = r;
g=56|G7n 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#`q<+/q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
LD}~] c_D(%Vf5 template < typename Tp >
_b~{/[s class constant_t
aLGq<6Ja {
Lr$Mk#'B const Tp t;
{4G/HW28 public :
K%? g6j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jfY7ich template < typename T >
Ey|_e3Lf[ const Tp & operator ()( const T & r) const
r@{TN6U {
LnI return t;
4?'vP ' }
{}$7B p } ;
EyE#x_A =Nxkr0])! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
WQ.0} n}d 下面就可以修改holder的operator=了
1*TbgxS~W WK>|IgK template < typename T >
^Fco'nlM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0- )K_JV
{
xf]K return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\:WWrY8& }
Kf[d@L rR> X< 同时也要修改assignment的operator()
S=(O6+U o[Jzx2A< template < typename T2 >
Go)$LC0Mi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
){5Nod{}a 现在代码看起来就很一致了。
@owneSD qN }oRBQP^&K 六. 问题2:链式操作
dz] 5s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
56 3mz- 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。
tX{yR'Qhu 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。
pa[/6( 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。
~P1~:AT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P2-&Im`+ K
-U}sW template < typename T >
,_Z(!|
rW struct result_1
go uU {
>%j%Mj@8q| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J~k9jeq9 } ;
5 8bW Rqh5FzB> 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:
W&?Qs=@ <OMwi9 template < typename T >
"<!U struct ref
aixX/se {
WEimJrAn typedef T & reference;
o8bd L< } ;
^}_Ka //k template < typename T >
WTJ 0Q0U struct ref < T &>
1`&`y%c?B {
h xO}'`: typedef T & reference;
bO=|utpk } ;
h+FM?ct6} &0F' Ca 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`@/)S^jBau HeRi67 template < typename T >
L=r*bq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0ns\:2)cEB {
}Y~Dk]* return l(t) = r(t);
Lnr9*dm6q }
Iux3f+H 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。
@Jzk2,rI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K3yQ0k
| !GqFX+!Ju 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
,@`?I6nKy _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HEF
e? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g'(bk@<BP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Jj"{C] 最后的布局是:
{>f"&I<xw Add
1@F-t94I / \
ju"z Divide 5
HL38iXQ(
3 / \
h:
' |)O _1 3
#Iw(+%D 似乎一切都解决了?不。
$Habhw 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
3e_tT8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
UerbNz| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
bn(N8MFCV B*(]T|ff< template < typename Right >
p)y5[HX assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j/O~8o& Right & rt) const
:GXF=Df {
D|:'|7l W return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YV
O$`W^N }
S
/hx\TzC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;M:AcQZ|_ 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。
UVo`jb|>
o 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。
`2mddx8 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。
Joow{75K 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。
2Y
vr|] \8 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?
ge~@}iO@ 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:
*]$B 9zVs! DXs an template < class Action >
cb}"giXQTB class picker : public Action
(Xd8'-G$m {
ujU,O%.n public :
Fc~G*Gz~Z| picker( const Action & act) : Action(act) {}
nf.Ox.kM) // all the operator overloaded
Ar`+x5
} ;
cHjQwl Pe`(9&iT. 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。
C8U3+ s 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:
T+kV~ w{ fkA+:j~z_ template < typename Right >
AI|vL4*Xd picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"4N&T# {
1[%3kY-h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?:(y }
=8AT[.Hh &@0~]\,D7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n5:uG'L\ 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。
5S~ H[>A" <!OBpAq template < typename T > struct picker_maker
a3@E`Z {
$R9D
L^iD typedef picker < constant_t < T > > result;
380` >"D } ;
@N=vmtLP template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hFrMOc& {
OM86C typedef picker < T > result;
Y t(D } ;
9]4Q@% sPH2KwEv 下面总的结构就有了:
$%bSRvA functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
[&)]-2w2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
OUX7
*_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v=U<exM6% 至此链式操作完美实现。
]G/m,Zv*: /0s1;? 3$|/7(M&DA 七. 问题3
Pvxb6\G&d 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。
-`O{iHfM|P f1 ; template < typename T1, typename T2 >
VD;*UkapZx ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^HKXm#vAB {
oaIk1U;g return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SE'Im }
d:=' Xs t R^f]+Up 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:
LrB
0x> x~5uc$ template < typename T1, typename T2 >
R~vGaxZ$ struct result_2
d$t"Vp {
Q:}]-lJg typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
jK|n^5\ } ;
J4Gzp~{ *uvM6F$ut 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?
$y(;"hy 这个差事就留给了holder自己。
Obs#2>h wlS/(:02 k<gH*=uXY' template < int Order >
J'44j;5& class holder;
56v G R( template <>
nm^HL| class holder < 1 >
;%tFi {
JcAsrtrG] public :
Gm~([Ln{ template < typename T >
,f
}$FZ struct result_1
?nU<cx h {
n]%-2`}( typedef T & result;
|[\;.gT K } ;
N /4E
~^2 template < typename T1, typename T2 >
2+1ybOwb struct result_2
V9c.(QY|f {
#<{v~sVp& typedef T1 & result;
oPe|Gfv\G } ;
`#""JTA" template < typename T >
RD$:. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%OQdUH4x {
N\{"&e return (T & )r;
0TU3
_;o }
%a%xUce&-X template < typename T1, typename T2 >
Y_Yf'z1>[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X8C7d6ca {
AwM`[`ReE return (T1 & )r1;
`7"="T~ * }
5pQpzn= } ;
`fv5U% fzsy<Vl", template <>
9"~ FKMN class holder < 2 >
Z#[?~P {
a6{Zp{"Y public :
\"lz,bT template < typename T >
'I[?R&j$G struct result_1
,H=k5WA4m {
!KHgHKEW^ typedef T & result;
2 bc&sU)X } ;
hU?DLl:bXF template < typename T1, typename T2 >
3>O|i2U struct result_2
%:3XYO.w- {
F*72g)hVh typedef T2 & result;
RQVu~7d[ } ;
3j7FG%\ template < typename T >
b8WtNVd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'|8dt "C {
<jh4P!\&j return (T & )r;
MN?aPpr> }
uwwR$
(\7 template < typename T1, typename T2 >
[F-R*}&x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
= oAS(7o {
`YhGd?uu$ return (T2 & )r2;
T#!>mL|9| }
d |17G } ;
yw1&I^7 ^rWg:fb 65EMB% 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> >。
b3A0o* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h"FI]jK|} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=2\2Sp yD+4YD return l(i, j) = r(i, j);
Z?)g'n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.}IW!$
dq oe<i\uX8z return ( int & )i;
j=r1JV
@ return ( int & )j;
t3<MoDe7`r 最后执行i = j;
c'oiW)8;A 可见,参数被正确的选择了。
I&-r^6Yx IuwE&# ">}6i9o q
G%Y & P :[0 R F^2} 八. 中期总结
CsZ~LQ=DB 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:
YR?Y:?( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
] Q5:JV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QjTSbHtH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%"WENa/t H4g8
1V= %8*:VR ,Lig6Z` u/=hueR<^ ^/C\:hw 九. 简化
^{M$S0g|N 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。
eHr0], 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1T!o`* 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:
[)"\Aq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}e\"VhAl/ +-*/&|^等
]?6wU-a 2. 返回引用。
UoxlEec =,各种复合赋值等
Q yqOtRk 3. 返回固定类型。
+ktv:d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#W~jQ5NS\ 4. 原样返回。
sOhn@*X operator,
Qs1CK;+zU 5. 返回解引用的类型。
p:08q
B|uQ operator*(单目)
8T1`9ITl: 6. 返回地址。
&%2^B[{ operator&(单目)
lHM+<Z 7. 下表访问返回类型。
5,Fq:j)MxW operator[]
Skr(C5T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r#zcl)rbU operator<<和operator>>
wAHuPQ&_Q JSL&`
` 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。
}#ink4dK: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$8\u "xlR>M6e template < typename Left >
a>47k{RSzE struct value_return
1KZigeHXI {
?UsCSJ1V template < typename T >
z~t0l struct result_1
VeQGdyhY {
xJ>5 ol typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'I,a 29 } ;
+La2-I uE1;@Dm+ template < typename T1, typename T2 >
)+N{D=YM struct result_2
A4zI1QF {
M'%4BOpI6` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
W&hW N9iR } ;
m7^f%<l } ;
#Th)^Is .i*oZ'[X JCcYFtW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_Q+c'q Zkl 8H7#[?F 下面我们来剥离functor中的operator()
L\#YFf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>6S7#)0T 8UU
L= return l(t) op r(t)
lC($@sC % return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m!ZY]:)$ return op l(t)
bMKX9`*o return op l(t1, t2)
qSP&Fi return l(t) op
0OO[@Ht return l(t1, t2) op
"qgwuWbM return l(t)[r(t)]
jL-2
}XrA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|R.yuSL)( -riX=K>$ 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:
f#z:ILG= 单目: return f(l(t), r(t));
,sitO y}ks return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o< @![P
双目: return f(l(t));
rd7p$e=i return f(l(t1, t2));
-Cyo2wk 下面就是f的实现,以operator/为例
{py%-W T\9[PX< struct meta_divide
tK;xW {
SZH`-xb!+5 template < typename T1, typename T2 >
/B t!xSI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
q8P&rMwy {
YZ>L_$:q return t1 / t2;
x$q} lJv_ }
z)M#9oAM } ;
'I>USl3 hI PA'&]piPl: 这个工作可以让宏来做:
xf&[QG+Ef Mp/l*"( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X,G<D} template < typename T1, typename T2 > \
NK qIx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4s7
RB 以后可以直接用
/0}Z>iK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x=cucZ 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
*47/BLys< (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。。。)
G QYR`;> h^g0|p5 j&X&&=
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
^=eC1bQA jfG of* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{wC*61@1 class unary_op : public Rettype
OKh0m_ )7 {
!JXiTI! Left l;
5,
$6mU#= public :
Z3JUYEAS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'i%r OjhX:{"59 template < typename T >
t+a.,$U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^i|R6oO_5 {
%W~w\mT return FuncType::execute(l(t));
joI) 6c }
<\O+
KRL.TLgq) template < typename T1, typename T2 >
%M`48TW) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\2kLj2! {
HF0G=U}i return FuncType::execute(l(t1, t2));
JaUzu3*= }
'^TeV= } ;
:EOai%i Jw _>I 'Ou C[$Z 同样还可以申明一个binary_op
.=;IdLO,Bf %>$<s<y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?JZ$M class binary_op : public Rettype
]L~NYe9 {
{_N9<i{T Left l;
%)7t2D Right r;
HaVhdv3L public :
j Mn,N9Mf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yMWh#[phH }`gOfj)?i template < typename T >
KhND
pwO" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YH\9Je%jx {
~yJ 2@2I return FuncType::execute(l(t), r(t));
(=^KP7 }
&Pb:P?I J$51z template < typename T1, typename T2 >
N`Q.u-' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8</wQ6&| {
%_W4\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XHU$&t`7>g }
vu0Ue } ;
:e7\z o,WjM[e 9" q-Bb 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
XSC=qg$
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z$/76 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'TS_Am?o 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
iv >MIdIm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b;b,t0wS 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
>g<YH'U{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*:yG)J 3F 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
k^Qf | 下面是修改过的unary_op
s21}
a,eB K ~mUO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
aG]>{(~cL class unary_op
pA*C|g
{
w*6b%h%ww Left l;
74M 9z l$/pp public :
$ztsb V} Ip'tB4Mq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]i#p2?BR h&i*=&<HP6 template < typename T >
yIL=jzm`7 struct result_1
@F5Af/ {
*U^Y@""a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j4owo#OB- } ;
,*iA38d.! bqE'9GI template < typename T1, typename T2 >
}>hn struct result_2
nq{/fD(2 {
`sKyvPtG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m'NAM%$}J } ;
!vnC-&G cR3d&/_,U template < typename T1, typename T2 >
7Jlkn=9e: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a%r!55. {
X6cn8ak3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OL
0YjU@ }
fF)Q;~_VA bKpy?5&> template < typename T >
1*8;)#%& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6=;:[ {
$/M-@3wro return OpClass::execute(lt(t));
Z
i6s0Uck }
5e+j51 ZoXz@/T } ;
n>}Y@{<]/ S=k!8]/d| Y ]([K.I= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1w=.vj<d8 好啦,现在才真正完美了。
NVb}uH*i 现在在picker里面就可以这么添加了:
Y2DL%'K^ tA#$q;S template < typename Right >
*|=D 0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M )ET1ZM {
,4H? + |! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WhW}ZS'r }
bJ_rU35s> 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。
aLh(8 ;$ sYS
8]JU #p(c{L! t,9+G<)>H 2V@5:tf 十. bind
*5PQ>d
G 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。
naaKAZ!S 先来分析一下一段例子
3wv@wqx rL-R-;Ca @SD XJJh int foo( int x, int y) { return x - y;}
Leb
Kzqe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1)=
H2n4) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
y8$3kXh 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。
|1%%c
% 我们来写个简单的。
t+KW=eW 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
tKt}]KHV 对于函数对象类的版本:
]00 so` \$_02:# template < typename Func >
"zcAYg^U struct functor_trait
$jMA(e`Ye0 {
~
=u8H typedef typename Func::result_type result_type;
4;L|Ua } ;
4C`RxQJM 对于无参数函数的版本:
"zq'nV= fJ/INL template < typename Ret >
j9k:!|(2' struct functor_trait < Ret ( * )() >
9Vm
aB {
L~5f*LE$1 typedef Ret result_type;
3g;Y } ;
d7kE}{, 对于单参数函数的版本:
c
\??kQH =wX;OK|U(^ template < typename Ret, typename V1 >
>3/mV<g f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'f{13-#X@ {
QT+kCN typedef Ret result_type;
\r
IOnZ.WK } ;
p-"C^=l 对于双参数函数的版本:
Qp<*or@ KRxJ2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G|jHic! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>l 0aME@-0 {
(/uN+ typedef Ret result_type;
H}r]j\ } ;
h>bjG 等等。。。
2;sTSGDG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ou1kSG|kM $?F_Qsy{d template < typename Func >
IrZjlnht struct func_return
YA,.C4=s {
jP<6J( template < typename T >
8d*S9p,/ struct result_1
m u9,vH {
z/91v#}. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6H0kY/quL| } ;
f1:>H.m`
-Cvd3%Jje template < typename T1, typename T2 >
|vd|;" ` struct result_2
\Yj_U'2"i {
<p<6!tdO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QyA^9@iVs } ;
#Tc`W_- } ;
Mcc%&j 3DO*kM1s@ J?{sTj"KB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9 5!xJdq ED8{ template < typename Func, typename aPicker >
(tA[] ne2 class binder_1
jkl dr@t {
imADjBR] Func fn;
1CJ1-]S(3 aPicker pk;
Lf9s'o}.R public :
z2V ->UK) NCg("n,jx template < typename T >
>0SG]er@ struct result_1
"zw{m+7f, {
\
3E%6L typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JVg}XwR } ;
#.u&2eyqQ {KSLB8gtL template < typename T1, typename T2 >
roZn{+f struct result_2
F$i50s {
WS&a9!3; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}{:Jj/d
p } ;
.Od@i$E>& E<LH-_$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V?t*c [ &u9,|n]O9 template < typename T >
kK6t|Yn& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ih("`//nP {
Eva&FHRTY return fn(pk(t));
Z wKX$(n }
nd\$Y template < typename T1, typename T2 >
&iD&C>;pf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6a9:P@tY {
:
HU|BJ> return fn(pk(t1, t2));
[2Y@O7;nI }
'ym Mu}q } ;
nIOSP:'> ~W"@[*6w `<@ "WSn 一目了然不是么?
L5:1dF 最后实现bind
0f_`;{ GS>YfJ&DZ .5SYN-@ template < typename Func, typename aPicker >
@(6P L^I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iqoMQ7% {
?w'03lr% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
P7X3>5<;q }
Z9MU%*N Le-t<6i-V# 2个以上参数的bind可以同理实现。
'o=DGm2H 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。
',+Zqog92 ^Et^,I:` 十一. phoenix
L09r|g4Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N:KM8PZ&~ hw`pi6
for_each(v.begin(), v.end(),
,ZYPffu<* (
}] 1C=~lC do_
`)8SIx [
{Gh9(0,B? cout << _1 << " , "
CE
(zt ]
$<VH~Q< .while_( -- _1),
[g@Uc cout << var( " \n " )
K{Nj-Rqd )
@G>eCj );
B)d 4]]4\\ "Qc4v@~) 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4K~> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
am'K$s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W3('1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]T40VGJ:h u!HbS*jqq Ke[`zui@? template < typename Cond, typename Actor >
h0x'QiCc class do_while
4j,6t|T {
:v45Ls4J Cond cd;
$WRRCB/A6 Actor act;
%b h:c5 public :
<Pf4[q&wM template < typename T >
r0OP !u struct result_1
4"nYxL"<4 {
.|P
:n' typedef int result_type;
S%?%06$ } ;
?hrz@k| }YiFiGf, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
00>knCe6 aU.!+e%_ template < typename T >
EpT^r8I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8B "^}y\0 {
&\ad.O/Q do
:"nh76xg< {
A58P$#)? act(t);
IW}Wt{'m }
@eESKg(, while (cd(t));
jW^]N$> return 0 ;
.Y!dO@$: }
]R^xO;g' } ;
1;,<UHF8N #<V5sgqS =|fB":vk 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6B
b+f" 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
roi,?B_8 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
8F$]@0v`% 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。
}QCn>LXE 下面就是产生这个functor的类:
Jh4pY#aF Gy6x.GX YoK )fh$ template < typename Actor >
9B>P Qbs class do_while_actor
}Q^*Zq9- {
mtLiS3Nk8 Actor act;
(6
RWI# public :
zDxJK do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,CB E&g J{5p4bkb template < typename Cond >
}dU!PZ9N) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
SY}"4=M?l } ;
$
\!OO) $&jVEMia <|E*aR|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。
VTX6_&Hc1g 最后,是那个do_
bq8h?Q QM~~b=P,\ ssH[\i class do_while_invoker
IO2@^jup {
oe=1[9T" public :
B oiS template < typename Actor >
CLuQ=-[| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
: S-{a {
wq8&2(|Fc return do_while_actor < Actor > (act);
h>Z`& }
_0ZBG( } do_;
Zx: h)I j(>xP*il 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ZP0D)@8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YPKB4p# 最后来说说怎么处理break和continue
Zv8GrkK 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。
,nV4%Aa 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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