一. 什么是Lambda
+>&i]x(b 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p4F%FS:` 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,
x H\!j eJ*u]GH U t$Bu<frQ q+znb'i-x class filler
8J#U=qYei {
ZaBmH|k public :
qzj.N$9] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yhkKakg,) } ;
o;9 G{Xj3@ _/czH<
Y{Ff I+ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
9u6VN]divB f, '*f:( cR{F|0X Z%Pv,h'Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
qyBC1an5, 'fs
tfk PNz]L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>akC ur:8`+"
( NXk~o!D F pT$D 二. 战前分析
fikDpR 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。
4]HW!J 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
.L9g*q/} d5>EvK U SiYH@Wma for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x5Ue"RMl+ /* --------------------------------------------- */
q@G}Hjn vector < int *> vp( 10 );
o}&{Y2!x transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m-qu<4A/U| /* --------------------------------------------- */
d8uDSy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Pl. y9g~ /* --------------------------------------------- */
qSDn 0^y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<PFF\NE9 /* --------------------------------------------- */
N%,zME for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~_hA{$ /* --------------------------------------------- */
!F:mDZeY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A^E 6)A= 3RX9LJGX 0h~{K (q0vql 看了之后,我们可以思考一些问题:
\11+~ 1._1, _2是什么?
M&jlUr&l 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。
{!j)j6(NY 2._1 = 1是在做什么?
T, +=ka$ 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。
&1f3e 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。
v}J0j it-]-=mqb F [Lg,} 三. 动工
!>"fDz<w` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
C;5`G
*e $|g
; HOx+umjxW diNAT`|?# template < typename T >
.p]rS
=# class assignment
g${JdxR: {
bSz@@s. T value;
@tJ4^<`P{ public :
')}itS8 assignment( const T & v) : value(v) {}
,J'_Vi template < typename T2 >
.hM t:BMf* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OTGy[jY" } ;
Zb&pH~ 7 Go!{@xx> /k[8xb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?S'aA!/; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>S-JAPuO x#5vdBf h-//v~V) +?W4ac1 class holder
Ud Vf/PGx {
[!>9K}z,= public :
1l/t|M^I template < typename T >
W
mbIz[un assignment < T > operator = ( const T & t) const
${E^OE {
A|,qjiEJCc return assignment < T > (t);
C0K:
ffv;< }
fdWqc_ } ;
0l4f%'f CPL,QVO9 &S`g& 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:
pGfGGY>i% s_}6#; static holder _1;
ZPY&q&R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:5['V#(o u;]xAr1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6"
<(M@ 而不用手动写一个函数对象。
]=%6n@z' Y+o\?|q-E $Mj\ 3 q2r$j\L% 四. 问题分析
$.t>* Bq 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。
mBJr*_p 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。
D)pTE?@W' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>_xuXEslUz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
YF-A8gXS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
dC8}Ttc} *`|xa@1v` 五. 问题1:一致性
,[T/O\k 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?|
\m~p;B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@ZjO#%Ep/ Z:<an+v|5 struct holder
zd)QCq {
?G,gPb //
_;U%`/T b template < typename T >
=-_hq'il T & operator ()( const T & r) const
{;E6jw@ {
A^p{Cq@E return (T & )r;
9gdK&/ulR }
(X
Oz0.W } ;
y.I&x#(^ f1v4h[)- 这样的话assignment也必须相应改动:
V@T(%6<| v-SXPL]_^ template < typename Left, typename Right >
^iBIp# class assignment
3^nH>f-Y {
cC>Svf[CzK Left l;
yNEU/>]>2 Right r;
~,ozhj0f/ public :
Rzh.zvxTp assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kx d*B
P template < typename T2 >
b1cVAfUP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<ShA_+Nd } ;
|0oaEd^*} $i6z)]rjg 同时,holder的operator=也需要改动:
G'p322Bu T)OR HJ&, template < typename T >
xpO;V}M| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;@Fb>lBhX {
czU" return assignment < holder, T > ( * this , t);
V2`Ud[ }
`Fo/RZOW AoOA.t6RVo 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
d@1^U9sf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
H<n"[u^@E fqY'Uq$= return l(rhs) = r;
oSmETk\ 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。
'8\9@wzv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D*[Jrq, $,]U~7S template < typename Tp >
~Gz9pBv1 class constant_t
/5/gnpC {
&Jb\}c} const Tp t;
&^DVSVqs^ public :
=EMB~i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
W+63B8)4 template < typename T >
[:#K_EI5% const Tp & operator ()( const T & r) const
{+7FBdxVB
{
}.&;NgZS return t;
6
iMJ0 }
M-@X&bm,S } ;
N)
_24 |%F,n2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]uypi#[ 下面就可以修改holder的operator=了
W[*xr{0V H\a"=&M template < typename T >
HnKgD: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_fu <`|kc {
bKGX>
%- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;s{'cN[. }
ZK'46lh prN+{N8YC 同时也要修改assignment的operator()
q)Nw$dW< b^C27s template < typename T2 >
Ze8.+Ee T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x51R:x(p 现在代码看起来就很一致了。
,0,FzxX0! dH;2OWM 六. 问题2:链式操作
=WW5H\? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$.,B2} ' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
hEu_mw# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
qf\W,SM 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
?.%dQ0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r>FwJm! ]#^v754X^T template < typename T >
]S[/a struct result_1
E5)0YYjHZ {
9l&q} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6V]m0{:E } ;
:,aY|2si zA>X+JH>iw 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!|xB>d
q? QJ4$) Fr( template < typename T >
`3i>e<m~ struct ref
<MkvlLu((o {
Vez8~r3 typedef T & reference;
N;'c4=M~( } ;
WIf.;B)L template < typename T >
[UI>SN struct ref < T &>
<6Gs0\JB {
>h;]rMD!| typedef T & reference;
:tU^ } ;
4k@n5JNa >d
p/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>bze0`}Z 0t^FM<7G template < typename T >
EUuSN| a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<JWU@A-.y {
rY45.,qWs return l(t) = r(t);
M=uT8JB }
gtu<#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。
4/`;(*]Fv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
HS{Vohy > N=<`|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
CL1*pL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
G]f|? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8CZfz!2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v
f{{z%3T 最后的布局是:
?PMbbqa0 Add
vJ65F6=G / \
4-x<^
ev= Divide 5
A5yVxSF / \
U _5` _1 3
%5gdLm!p 似乎一切都解决了?不。
MmjZq 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。
lxL.ztL 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。
^%9oeT{ 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:
/Rq\Mgb w/m@(EBK template < typename Right >
'?veMX assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N:| :L:<1 Right & rt) const
~ h3G}EH {
_Pqq* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Uw.')ZY= }
Z5 IWoY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
OA3J(4!"W 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。
CZ3oX#b 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。
>z\IO 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。
C(G.yd 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。
p!YK~cH[ 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?
apk,\L@sZ 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:
T(*,nJi~9 -/JEKwc template < class Action >
(^}t class picker : public Action
?lsK?>uU {
!\7`I}: public :
xyGwYv>*KO picker( const Action & act) : Action(act) {}
J#Hh4Kc // all the operator overloaded
H **tMq } ;
uH9Vj<E$K O0qG
6a Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
[G|. 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
r/!,((Z\ n]IF`kYQV template < typename Right >
}Kgi!$<aQx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hD
~/ywS& {
d,(y$V+ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/@ @F
nQ++ }
M
co:eE ;pW8a? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Hloe7+5UD 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。
^}-l["u` Qt+D ,X template < typename T > struct picker_maker
larv6ncV {
Dz~0( typedef picker < constant_t < T > > result;
)-3~^Y#r_ } ;
t`K9K"|k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Qjj }k) {
-iDs:J4Iq typedef picker < T > result;
pKc!sdC } ;
_'!?fA EE 1D>I 下面总的结构就有了:
=IMmtOvJ 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。
_h-agn4[i 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。
3<r7"/5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
SF:98#pg 至此链式操作完美实现。
`Ow]@flLI ; CCg]hX FLMiW]?x 七. 问题3
L[2qCxB'^ 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。
z[c8W@OJ CqnHh@]nu template < typename T1, typename T2 >
b\(f>g[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PuP"(
M {
{S=<(A@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
uQO5GDuK> }
m0bxVV^DK! }gv'r
"; 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:
9!n:hhJM FSQB{9,H template < typename T1, typename T2 >
\|Af26 struct result_2
#EzhtuHxn {
%]LoR$|Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
L>14=Pr^( } ;
-t4:%-wv MF"*xr v 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
/+92DV 这个差事就留给了holder自己。
Cb+sE"x] "rn Z3TCi7,m template < int Order >
{A0F/#M] class holder;
6)^*DJy template <>
fxcE1=a class holder < 1 >
FvT4?7- {
*1dZs~_ public :
W8 g13oAu" template < typename T >
1-p#}VX struct result_1
kc2B_+Y1 {
t08U9`w typedef T & result;
Eg`~mE+a } ;
M$EF 8 template < typename T1, typename T2 >
QfEJU8/5d struct result_2
:(~<BiqR( {
nN{DO:_o typedef T1 & result;
@sn:%/x _ } ;
"Y+VNS template < typename T >
`?$-T5Rr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QgU]3`z" {
7-B|B{] return (T & )r;
rB+ ( }
epnZGz,A template < typename T1, typename T2 >
mHMsK}=~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.vKgiIC: {
r!!uA1!7 return (T1 & )r1;
k5\V:P=# }
fh =R } ;
.$-;`&0cZ DLbP$&o template <>
L8D=F7 class holder < 2 >
#eKKH]J/ {
a^&"gGg public :
}`
3- template < typename T >
\5}PF+)| struct result_1
;b [>{Q; {
*I?-A(e typedef T & result;
@-)S*+8 } ;
^IiA(?8 template < typename T1, typename T2 >
%@:>hQ2; struct result_2
X40gJV< {
`S((F|Ty=; typedef T2 & result;
l)$mpMgAD } ;
Q+Nnj(AQY template < typename T >
@~2k5pa typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AIOGa<^ {
@].s^ss9_ return (T & )r;
6g-jhsW6 }
P7}w^#x template < typename T1, typename T2 >
w-WAgAch typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k`>qb8, {
R,D/:k'~k return (T2 & )r2;
'~b }
-aJ(-Np$f } ;
49E|
f
^q {@KLN< ruagJS)+ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
kVtP~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*P
*.'XM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~W>{Dd(J_ ~*EipxhstJ return l(i, j) = r(i, j);
a)2l9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
D7pQWlN\ Y_*KAr'{P return ( int & )i;
6T4"m return ( int & )j;
'dwsm7Xd 最后执行i = j;
5L6.7}B 可见,参数被正确的选择了。
9*iVv)jd 1N _"Mm{
[uqr }%wP^6G*x\ E7h@c>IK 八. 中期总结
7V=deYt_p 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
tz65Tn_M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lg-`zV3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(1S9+H>g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=4q 5KI ;t7F%cDA !(bYh`Uy W9gQho%9b
}kAE tx;2C|S$oU 九. 简化
@B{ 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。
bL<H$DB6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5Zc 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:
8Ie0L3d- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|qpm
+-*/&|^等
@I Y<i5( 2. 返回引用。
nS$4[!0 =,各种复合赋值等
TS=%iMa 3. 返回固定类型。
5D3&E_S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:fX61S6) 4. 原样返回。
d<?Zaehe\ operator,
:OU(fz] 5. 返回解引用的类型。
T:Q+ Z }v+ operator*(单目)
M97+YMY) 6. 返回地址。
49/2E@G4. operator&(单目)
aEQrBs 7. 下表访问返回类型。
dG3?(}p+ operator[]
w2 (}pz: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
unYPvrd operator<<和operator>>
oVuIHb0w 5Mxl({oI] OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
:;#^gvH 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*>iJ=H zGO_S\ template < typename Left >
;,/G*`81B struct value_return
p^{yA"MQ {
f3,Xb
]h template < typename T >
k"dE?v\cG struct result_1
iw(`7(* {
\8Ewl|"N:u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S]ndnxy"b } ;
`h'Ab63 k?pNmKVJM template < typename T1, typename T2 >
T?n [1%K struct result_2
P'5Lu {
C>l (4*S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]w)uo4<^J } ;
(s1iYK } ;
F":dS-u&L 1:h(8%H@" y}QqS/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
M;-FW5O't Oa5-^&I 下面我们来剥离functor中的operator()
B
4e}% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/KiaLS +ZwTi!W return l(t) op r(t)
UA0R)BH' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Dxr4B< return op l(t)
q<g!bW% return op l(t1, t2)
\>/AF<2" return l(t) op
_}`y3"CD7 return l(t1, t2) op
{yBd{x<>/ return l(t)[r(t)]
-RThd" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
E&vCzQ CZv^,O(M?2 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
mh_GYzd 单目: return f(l(t), r(t));
\bSakh71 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H/#WpRg 双目: return f(l(t));
fK4O
N'[R: return f(l(t1, t2));
Xp|$z ~ 下面就是f的实现,以operator/为例
DqH]F S?] Wu?[1L:x struct meta_divide
wzI*QXV2s {
d D^?%,a template < typename T1, typename T2 >
K8iQ? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d/?0xL W {
2Q/V D,yU return t1 / t2;
ciPaCrV }
KC\W6|NtGj } ;
T6,6lll v@!r$jZ 这个工作可以让宏来做:
61K:SXj
zt
)WX9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vnsMh
template < typename T1, typename T2 > \
NjA\*M9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L-3wez;hm 以后可以直接用
F.R0c@&W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aOW~! f/M 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
\?k"AtL (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
tUFXx\p "FfP&lF/ o,
qBMo^. 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
P$A'WEO' |SsmVW$B| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CYk"
class unary_op : public Rettype
?rwHkPJ{* {
H!g9~a Left l;
4kLTKm:G public :
Uv3Fe%> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~!dO2\X+ iHOvCrp+X template < typename T >
#mv~1tL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4vPKDd {
cT^x^% return FuncType::execute(l(t));
'P >h2^z }
O%s?64^U cy_zEJjbD template < typename T1, typename T2 >
^t)alNGos typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O$&4{h` {
CY.i0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
v/C*?/ ~ }
^$\#aTyFK } ;
{[FJkP2l Hh;o<N>U R 9Yk9v 同样还可以申明一个binary_op
yCye3z. \E:l
E/y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;ZLfb n3\ class binary_op : public Rettype
WPNvZg9*c {
2k""/xMF' Left l;
:j!N7c{ Right r;
+QFY.>KH public :
T_?,? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;!N_8{
7r RjQdlr6* template < typename T >
V}"w8i+D? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>!2d77I {
N u9+b"Wr return FuncType::execute(l(t), r(t));
fyt`$y_E[ }
N]@e7P'9F 'WQ<|(:{ template < typename T1, typename T2 >
|-k~Fa typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5-X(K 'Q {
s av return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
aruT eJF }
0- -0+? } ;
>5=uq
_QY !_UBw7Zm P&]PJt5 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
I!-5
#bxD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BnLE+X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;F'/[l{+ 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。
;*EPAC+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
lvZ:Aw
r 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Ni 5Su 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o.H(&ex| 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)
oT27BK26?h 下面是修改过的unary_op
S~LTLv:> o5 eFLJ6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Nl `8Kcv class unary_op
@#5PPXp {
u~a@:D/F{G Left l;
VN9C@ ;'$ 86\B|! public :
Arb-,[kwN KFMEY\ 6\h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J~vK`+Zs K Z)p\p<1 template < typename T >
oVSq#I4 struct result_1
WH^rM`9 {
R+O[,UM^I~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GiN\@F! } ;
j8ebVq u?n{r template < typename T1, typename T2 >
[3QKBV1\ struct result_2
\;smH;m {
j;']L}R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oUwu:&<Orm } ;
0Bpix|mq (GdL(H#IL template < typename T1, typename T2 >
e7.!=R{6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;MR(Eaep {
~?)ST?& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mT2Fn8yC1 }
jFBnP,WQ %A<|@OSdOa template < typename T >
"Q ~-C|x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z2lEHa?w {
#E(
n return OpClass::execute(lt(t));
\WeGO.i- }
?0VLx,kp yXx}'=&!0 } ;
Qm\VZ<6/5 i`1QR@11 sy|{}NkA! 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
<v)Ai;l, 好啦,现在才真正完美了。
!mX 2 现在在picker里面就可以这么添加了:
_ADK8a6%) :A{ US9D template < typename Right >
~\z\f}w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jci'q=Vpu {
S?5z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YbrsXp" }
qeyBZ8BG 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。
kEQ${F{ @: s |X >aZ$x/U+Iw `8 Dgk} y^oSVj 十. bind
|h,aV(Q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
q)uq?sZe 先来分析一下一段例子
@"m?
# IYy2EK[s Tl!}9/Q5E: int foo( int x, int y) { return x - y;}
sGCV um} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;Vad| - bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
K6.*)7$# 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。
" (+># 我们来写个简单的。
46dh@&U 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
EnrRnVB 对于函数对象类的版本:
RJ%~=D l*]L=rC template < typename Func >
;!k1LfN struct functor_trait
*p.P/w@1 {
MOFIR
wVZ+ typedef typename Func::result_type result_type;
he/UvMu } ;
.s_wP 对于无参数函数的版本:
(l.`g@(L `bGAc&,& template < typename Ret >
sYt8NsQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
3H%oTgWk {
K@6tI~un typedef Ret result_type;
C`D5``4 } ;
uE>2*u\ 对于单参数函数的版本:
xOjCF&W =J,aB p template < typename Ret, typename V1 >
cvbv\G'aT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$b#"Rv {
h!f7/)|[o typedef Ret result_type;
j+n1k^jC } ;
7:1c5F~M 对于双参数函数的版本:
EY(@R2~#J e/WR\B'1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J*8fGR% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
i8nCTW {
$+sNjwv^F typedef Ret result_type;
N"b>]Ab] ; } ;
`?Wak=]g 等等。。。
NwmO[pt+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Got5(^'c V&DS+'P template < typename Func >
Gt[!q\^? struct func_return
p3*}! ez4 {
S2"p( template < typename T >
laqW
{sX^5 struct result_1
DY6wp@A {
KX9+*YY, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
">kfX1LT } ;
N`/6
By W:P4XwR{ template < typename T1, typename T2 >
Cl]E rg struct result_2
zQ}:_ {
im_W0tGvF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S >uzW # } ;
EpeTfD } ;
@7%nMTZ@&v 38%]GQ s} ,p>8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R\+p`n$ Nl7"|()e template < typename Func, typename aPicker >
Fk>/ class binder_1
K.] *:fd {
O~B
iqm Func fn;
7vV3"uns aPicker pk;
`7Ni bZX0 public :
dKw*L|5 r}9qK%C G. template < typename T >
4)iSz> struct result_1
:t]YPt {
-ny[Lh^b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
koC2bX } ;
~xu<xy@E 5 %q26& template < typename T1, typename T2 >
w1aa5-aF struct result_2
cp2e,%o {
H.j(hc' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6d,jR[JP } ;
bxO8q57 2<yE3:VX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C]-Z+9Vvv OUe@U;l{Z template < typename T >
yjpV71!M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iU{F\> {
c0u!V+V% return fn(pk(t));
dV8mI,h }
qr(SAIX" template < typename T1, typename T2 >
<O>r e3s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9>qR6k? {
waW2$9O return fn(pk(t1, t2));
5FnWlFc }
z:|4S@9 } ;
1,Uv;s;{ R\MM2_I N/Z3 EF_ 一目了然不是么?
A--Hg-N| 最后实现bind
YQiTx)_ 9~<HTH d> `9!) template < typename Func, typename aPicker >
?I`']|I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
kh 17 {
~DVAk|fc return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
v'S}&zmF] }
>tqLwC."' 2IqsBK` 2个以上参数的bind可以同理实现。
w:Tz&$&Y$ 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。
93[c^sc9*a v$w!hYsQ 十一. phoenix
h2!We# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\Zqgr/.w/ kp[+Iun? for_each(v.begin(), v.end(),
I2qC,Nkk (
I)]wi% do_
f$NudG!S [
D(s[=$zua cout << _1 << " , "
!9k)hP ]
P6zy<w .while_( -- _1),
WL7R.!P cout << var( " \n " )
6?Rm>+2>v )
'u{m37ZJ );
t*<.^+Vd *n N;!*J 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
oJUVW"X6 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
"44VvpQC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s$:F^sxb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pRD8/7@(B{ "CB* \('8_tqI" template < typename Cond, typename Actor >
( N~[sf?& class do_while
+y>D3I {
eRD?O Cond cd;
A/,7%bB1 Actor act;
^*
^te+N public :
"?EA G template < typename T >
Mje6Q struct result_1
d3+pS\&IX? {
x1]^].#Eo typedef int result_type;
0"kNn5 } ;
+iir]"8 !,+peMy do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y{B|*[xM @O5-w template < typename T >
`ux
U
H# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D:U:( pg {
n@mWBUM do
}>=k!l{ {
3205gI, act(t);
\Q|1I }
G@oY2sM" while (cd(t));
3aQWzEnh return 0 ;
:t8(w>oW }
h )"PPI } ;
@H"~/ m_o b !J21cg<L j~(rG^T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
G)';ucs:, 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。
<YP>c 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。
scCOiK) 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。
p)N= 下面就是产生这个functor的类:
FRQ0tIp AdesR-e$R DmM<Kkg.J template < typename Actor >
lplEQ]J| class do_while_actor
iE, I\TY[ {
r
ioNP( Actor act;
.dt7b4.kd public :
_$s9o$8$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
L"&j(|{ _|bIl%W;\' template < typename Cond >
yo`Jp$G picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V]tucs } ;
Lo\+T+n 3XYCtp8 Ra}%: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ZWQrG'$?o8 最后,是那个do_
B\wH`5/KW ?1K|.lr 1hw1AJ}(F class do_while_invoker
8Gzc3 {
$J>GCY public :
vcy}ZqWBO template < typename Actor >
8rAOs\ys do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Q<3=s6@T {
&[f.;1+C return do_while_actor < Actor > (act);
m{
.'55 }
1T a48 } do_;
H'Bor\;[> L}*:,&Y/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y8'WR-; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
EYtf>D
最后来说说怎么处理break和continue
LF vKF . 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。
?2zVWZ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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