一. 什么是Lambda
f$:Y'$Z1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
RYCiO,+ 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,
3 orZBT I]d-WTd !{+CzUo@ 'MW%\W; class filler
M *w{PjU {
PY_8*~Z public :
AJB
NM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
sm'_0EUg } ;
j=T8b B /uaRi% %C`P7&8m=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:
N,lr~6) ] :LlOv$ U%bm{oVn z<9C- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*;}xg{@ D*2*FDGI s i2@k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
J/P[9m30[ "|I.j) $=diG "9'3mmZm=? 二. 战前分析
zx<PX 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
db,?b>,EE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
8<}=f4vUj5 T1$p%yQH (" :Dz_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?xv."I% /* --------------------------------------------- */
uz+WVmb vector < int *> vp( 10 );
nxV!mh_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O EaL2T /* --------------------------------------------- */
0<v5_pB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PP$2s]{ /* --------------------------------------------- */
AP%R*0] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+&)/dHbL`] /* --------------------------------------------- */
#z >I =gl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%J2Ad /* --------------------------------------------- */
tf 7HhOCYX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Gn4b*Y&M]3 y'`7zJ .9e5@@VR ]wDqdD y7S 看了之后,我们可以思考一些问题:
qdZ ^D 1._1, _2是什么?
>3D1:0Sg 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Vx.c`/ 2._1 = 1是在做什么?
X<IW5* 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Mj1f;$ 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。
:(ql=+vDb4 D$4GNeB+# |U1 [R\X 三. 动工
"{~FEx4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:|kO}NGM ;b65s9n^b QAx9W% xP~GpVhLF template < typename T >
hd'fWFWN class assignment
*~
I HVU {
sXEIC#rq T value;
&)6}.$`
public :
2?%4|@*H? assignment( const T & v) : value(v) {}
jj2=|)w$3 template < typename T2 >
'lE{Nj*7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?jfh'mCA } ;
8hS^8 X@[5nyILf iCpm^ XT 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:'%|LBc0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|MKR&%Na kJ"rRsK 1@{ov!YB] d+)L K~ class holder
~l:Cj*6x8 {
k-3;3Mq public :
Q 8Ek}O\MC template < typename T >
5@1h^wv assignment < T > operator = ( const T & t) const
*JX$5bZsI {
MOB4t| return assignment < T > (t);
]\K?%z }
6_" n } ;
]t!v`TH <2@t~9 X\!q8KEpR& 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
MF.!D;s ^_v94!a9 static holder _1;
P=EZ6<c3& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^PFiO 12 V C VqUCc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R5QW4i9 而不用手动写一个函数对象。
{@L{l1|0 gQik>gFr `:Wyw<^ !NNPg?Y 四. 问题分析
z =H?@z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
KL?<lp" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
|0Fo{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8*&-u +@% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B /3~[ ' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y_faqmZ9] =>PX~/o 五. 问题1:一致性
-SD:G]un
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
jA?[*HB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
f5bX,e)! QE"$Lc) struct holder
z5({A2q {
hoBFC1 //
#]+BIr` template < typename T >
4d@0v n{ T & operator ()( const T & r) const
M6MxY\uM {
rMWvW(@@D return (T & )r;
o/,%rA4 }
PT,*KYF_O" } ;
,e$RvFB Bi fI.2| 这样的话assignment也必须相应改动:
D_<B^3w) < q(i(% template < typename Left, typename Right >
yD3vq}U! class assignment
M.5F|7 {
sCy.i/y Left l;
YRZw|H{>t Right r;
F !v01]O public :
4`v[p4k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7Y~5gn template < typename T2 >
u*iqwm. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
b *|?7 } ;
g- #eMQ%J QP<P,Bi~ 同时,holder的operator=也需要改动:
oU3gy[wF;b `,pBOh|' template < typename T >
fU.hb%m)Q\ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.6n|hYe {
5r8
[" return assignment < holder, T > ( * this , t);
G2[2y-Rv }
0j;|IU\ HSG9|}$ 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。
#F
.8x@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
< :eKXH2 .wm<l: return l(rhs) = r;
ZPM7R3%V)z 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。
T5 pc%%q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<5]_u: 4mBM5Tv template < typename Tp >
UlN}SddI9 class constant_t
L}8 }Pns?& {
#9"lL1 const Tp t;
j }^?Snq public :
rf$[8d constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\2@9k` template < typename T >
) tV]h#4 const Tp & operator ()( const T & r) const
$a\X(okx {
tvzO)&)$ return t;
hhjsg?4uL }
*X|%H-Q:H` } ;
.q]K:}9!\ FGwgSrXL7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
IMSm 下面就可以修改holder的operator=了
QKz2ONV=) Q(8W5Fb? template < typename T >
z5:3.+M5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6x;"T+BSSS {
/KvpJ4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TKw>eGe }
Z-U3TrSI
Grd9yLF 同时也要修改assignment的operator()
`n|k+tsC IfRrl/!nw template < typename T2 >
$[=`*m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?K}KSJ6_ 现在代码看起来就很一致了。
R<h0RKiM@ OK}8BY 六. 问题2:链式操作
gJOswN;([ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)[sSCt] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
#@5 jOi 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
CA"`7<, 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
&E
k\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wAb_fU&* y7*^H template < typename T >
|("5 :m struct result_1
hW cM. {
NX+
eig</- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8{Svax( } ;
I#p-P)Q%S hi]\M)l&x 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6B?1d
/8V 0j/i):@ template < typename T >
/_bM~g struct ref
qn\>(& {
HoM8V"8B typedef T & reference;
Q;1$gImFz } ;
}Ty_} 6a5 template < typename T >
9>@"W- struct ref < T &>
1G8t=IA%D {
n_] OYG>U typedef T & reference;
|om3* ]7 } ;
~Uz|sQ*G KQqQ@D&n 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tX}Fb0y =WP}RZ{S template < typename T >
m7mC
7x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2,%ne ( {
]gj@r[ return l(t) = r(t);
.^1=*j(; }
b}G +7B 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。
]7"mt2Q=3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
0P53dF BQ&h&57K 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
gzdgnF2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8|Y^z_C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~yf 5$~Z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{gi"ktgk 最后的布局是:
1Kebl Add
veE8
N~0N. / \
kp;MNRc Divide 5
Z#W`0G>' / \
L,X6L @Q _1 3
I3aEg 似乎一切都解决了?不。
+~/zCJ;F 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。
\J\1i=a-= 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。
pK1(AV'L 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:
|s`q+ U - ~E`A, template < typename Right >
IweQB} d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qx? lCz a" Right & rt) const
en~(XE1 {
EGMcU|yL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Yc5$915 }
X:g5>is| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n:!J3pR XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
I2l'y8)d 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
a+BA~|u^ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
{k]VT4/ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
`RzM)ILl 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
=XS'V* 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
wYawG$@_ p9sxA|O=y
template < class Action >
:3Jh f$ class picker : public Action
I5"=b}V5 {
u})JQ<| public :
0UB'6wRVo picker( const Action & act) : Action(act) {}
NAocmbfNz // all the operator overloaded
<(t<gS # } ;
JT-Zo OZ Cw2+@7?| 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。
n*xNMw1x"T 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:
aY+>85?g Zj<T#4?8 template < typename Right >
Q\z*q,^R picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|Z/ySAFM {
JuI,wA return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?8nG F%p }
Zj^H3h @<sP1`1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z,&ywMm/G 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。
5LK>n- 4%{m7CK} template < typename T > struct picker_maker
\%VoX`B {
_0`O} typedef picker < constant_t < T > > result;
.lnD]Q } ;
t2$:*PvE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3G&1. 8 {
8UZEC-K typedef picker < T > result;
Te/)[I'Tn } ;
nC Z Fy@D&j 下面总的结构就有了:
%~[F^ 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。
-
|'wDf?H 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。
1f:k:Y9i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{gn[
&\ 至此链式操作完美实现。
jHZ<Gc @'y"D $7*Ml)H!9 七. 问题3
X[[=YCi0 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
m1hf[cg *\>2DUu\` template < typename T1, typename T2 >
}bTMeCgI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,5*4%*n\ {
#75;%a8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\#}%E h
b }
tpctz~ . *dl@)~i 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
WQ]pg
" ] ge-b\ template < typename T1, typename T2 >
N!3f1d7RQ struct result_2
\3/9lE|gh {
HTG;'$H^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/P%:u0fX, } ;
>JMKEHl.q xVPGlU 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?
I|:j~EY 这个差事就留给了holder自己。
BkF[nL*| G~Sfpf ~eP2PG template < int Order >
;D7jE+ class holder;
#]'xUgcE9 template <>
g/J!U8W" class holder < 1 >
Ww~0k!8,t {
l9h;dI{6 public :
+1%6-g4" template < typename T >
7$;$4.' struct result_1
)wRD {
{1+H\(v typedef T & result;
2P}RZvUd } ;
#wyS?FP- template < typename T1, typename T2 >
[`lAc V< struct result_2
;rKYWj>IR {
AQ5v`xE4 typedef T1 & result;
xd 3 } ;
2o/`8+eJu template < typename T >
^J_hkw~gO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qr9F {
2vC=.1k return (T & )r;
2 *$n? }
%r"GL template < typename T1, typename T2 >
11sW$@xs
9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p3o?_ !Z {
_u>>+6,p return (T1 & )r1;
:6+~"7T }
u"jnEKN0y } ;
LayU)TIt 8g NEL+ template <>
^d*>P|n*@e class holder < 2 >
M)7enp) F. {
V]}b3Y!( public :
Vvj]2V3 template < typename T >
8rYK~Sz struct result_1
%-Z~f~<? {
w$4Lu"N: typedef T & result;
ULjzhy+(8 } ;
!Xi>{nV template < typename T1, typename T2 >
d#Ajb struct result_2
]N_^{k, {
8.':pY'8" typedef T2 & result;
=*Xf(mh c } ;
MjTKM; template < typename T >
Hi9z<l=$
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9_3M}|V$^e {
&?6w2[} return (T & )r;
\tx/!tA }
{)qP34rM template < typename T1, typename T2 >
~tvoR&{I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GB3B4)cX4Y {
: 4WbDeR return (T2 & )r2;
l0{DnQA>I }
Uj)]nJX } ;
iurB8~Y }i:'f2/ VHCzlg 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> >。
h6 i{5\7. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
m5N&7qgp 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
wlM
?gQXU[ w ZAXfNA return l(i, j) = r(i, j);
~0|hobk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{6sfa?1j Fr3t[:D return ( int & )i;
x[" return ( int & )j;
nif'l/@" 最后执行i = j;
]s@8I2_ 可见,参数被正确的选择了。
#7h fEAk V&H8-,7z (02(:;1 gUA}%YXe nh)R 八. 中期总结
`F 8;{`a 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:
w.p'Dpw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
t8 "-zd8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"lf3hWGw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
jqWvLBU! ^6>|! =osw3"ng wf%Ep#^6} A>A'dQ69 >r3< O=Z7 九. 简化
5Suc#0y 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。
ot#kU 8f 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
79g>7<vp 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:
0f/!|c 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,
% jTXb +-*/&|^等
8 {%9%{ 2. 返回引用。
L"%eQHEC& =,各种复合赋值等
z
5+]Z a~ 3. 返回固定类型。
LW5ggU/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$]J IA| 4. 原样返回。
.6o y>4 operator,
Cpv%s 1M 5. 返回解引用的类型。
$4JX#lkt operator*(单目)
}tO<_f)) 6. 返回地址。
PM!t"[@& operator&(单目)
$i~`vu* 7. 下表访问返回类型。
_C=[bI@ operator[]
>0#q!H,X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
arVf"3a operator<<和operator>>
JBAK*g XYF~Q9~ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
VQMd[/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|o=ST
t`t:qko template < typename Left >
%uqD\`- struct value_return
+\vY; !^ {
BV?N_/DXp template < typename T >
e7qMt[. struct result_1
M;V#Gm {
./ y[<e typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
bu]Se6%} } ;
X3iRR{< @ D s,"E#? template < typename T1, typename T2 >
iiB )/~!O struct result_2
^i)Q
CDU7 {
L00;rTs> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J*KBG2+13 } ;
Tc5OI' -V } ;
3l(;Pt-yI ,h.Jfo54, hs_|nr0;[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5>[sCl- @^6OV) 下面我们来剥离functor中的operator()
C|IQM4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4$DliP =k<4mlok^ return l(t) op r(t)
#s
R0* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
A6 y~_dt return op l(t)
Hs-.83V return op l(t1, t2)
_QUu'zJ return l(t) op
V3~a!k return l(t1, t2) op
8421-c6y> return l(t)[r(t)]
jI2gi1,a return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^O Xr: P JKi@Kw 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:
;4v}0N~. 单目: return f(l(t), r(t));
P9mxY*K)%5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"q>I?UcZ 双目: return f(l(t));
5J\|gZQF return f(l(t1, t2));
;@YF}%!+W 下面就是f的实现,以operator/为例
xgqv2s>L uQtk|)T E struct meta_divide
dzE Q$u/I {
?$@KwA template < typename T1, typename T2 >
m-S33PG{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;E? hz {
Vt)\[Tl~ return t1 / t2;
5OW8G][ }
b|8>eY } ;
,#jhKnk2e y_4krY|Zx 这个工作可以让宏来做:
#JR ,C
-w &c?hJ8" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ed0>R<jR9 template < typename T1, typename T2 > \
q|$>H6H4b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W*rU,F|9 以后可以直接用
NRuG?^/}d DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#[0\=B- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
BOiz ~h6 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)C01fZhD g=g.GpFt <AAZ8#^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
r|\'9"@ eo*u(@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6n6VEwYj class unary_op : public Rettype
[T[9*6Kt {
6:@t=C Left l;
e(; `9T public :
CX ]\Q-y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2HK kGuk
-P template < typename T >
R4~zL!7; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wt)SdF=U/ {
ZH$sMh<xg return FuncType::execute(l(t));
1S[5#ewB;j }
^'u;e(AaE
t3#H@0< template < typename T1, typename T2 >
F2PLy
q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tC@zM.v% {
mQ^@ \s return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q(;B) }
OBw`!G*w } ;
_[{:!?-? ,7fc41O3V bDFCZH-:'O 同样还可以申明一个binary_op
(&P0la1 gR-Qj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[#>$k
6F* class binary_op : public Rettype
'Elj"Iiu {
o,Tr^e$ Left l;
_+Jf.n20 Right r;
|1QbO`f/F public :
BheEI;} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B/sBYVU [*?_ template < typename T >
}@:QYTBi } typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O{B
e )E~ {
H?`)[# return FuncType::execute(l(t), r(t));
%7(kP}y* }
>: W-C{% 4QjWZ Wl template < typename T1, typename T2 >
[C+Gmu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HL(U~Q6JQ {
H7yg9zFT
N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V@f6Lj }
^0`<k } ;
"Ql}Y1 ] [HGzHA RhV:Z3f`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
&G
pA1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
jr[<i\! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
| ,1bkJt 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。
da00p-U 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hSkc9jBF 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。。。
W3jXZ> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0tW<LR-}E 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)
Pn+IJ=0Y 下面是修改过的unary_op
&'huS?gA9 U50s!Zt45 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$/, BJ/9 class unary_op
Y[iDX# {
62MRI Left l;
@QVqpE<| oTF^<I-C public :
_^6|^PT. t":W.q< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%K%^ ]{ q?imE ~&U template < typename T >
'nlRY5@2 struct result_1
7>'uj7r]= {
e' U"`)S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
" xDx/d8B } ;
$>'" )7z ':!3jZP"m template < typename T1, typename T2 >
yV J dZ I struct result_2
G%7 4v|cd {
S(>@:`= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n%0]V Xx# } ;
2/v35| ? 6 Iv( template < typename T1, typename T2 >
2ec$xms typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t_I\P.aMA {
*t#s$Ga return OpClass::execute(lt(t1, t2));
poXLy/K }
@%EE0)IA XOysgX0g template < typename T >
gf68iR.Gs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WCuzV7tw {
o%Be0~n' return OpClass::execute(lt(t));
AezvBY0'`z }
~|CJsD/ F-BJe] } ;
J$#h(D% &jV9* ?~"`^|d
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
^w:OS5 %R 好啦,现在才真正完美了。
5q|+p?C 现在在picker里面就可以这么添加了:
5:Yck< c Ndw9?Z template < typename Right >
hWq.#e6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j>0<#SYBu {
?w+ QbT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
QP6z?j. }
DR
k]{^C~ 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。
-A/ds1=; K<@[_W+ zVM4BT( le7
`uz!%
gd337jw 十. bind
Sao>P[#x 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。
*:=];1O 先来分析一下一段例子
[_y9"MMwn }Vvsh3 "s F Xl int foo( int x, int y) { return x - y;}
LXHwX*`Y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7"ylN"syZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,M\j%3 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。
J0^{,eY< 我们来写个简单的。
cPpu 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
5cD
XWF 对于函数对象类的版本:
h [nH<m n?'d|h template < typename Func >
n,t6v5>88 struct functor_trait
<,jAk4 {
<Ctyht0c. typedef typename Func::result_type result_type;
,f}h} } ;
H4M{_2DO 对于无参数函数的版本:
[RAj3Fr0 M[ x_#m| template < typename Ret >
X'cf&>h struct functor_trait < Ret ( * )() >
r%0pQEl {
[NYj.#,oR typedef Ret result_type;
IE&_!ce } ;
No:^hY:F8 对于单参数函数的版本:
3c c1EQ9 f?,-j>[.=f template < typename Ret, typename V1 >
~O \}/I28 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B{s]juPG {
f#@S*^%V$ typedef Ret result_type;
;aq `N}d } ;
vG Y!4@[ 对于双参数函数的版本:
Y4QLs^IdB p3g4p template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Xo2^N2I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
hlX>K {
($c`s8mp typedef Ret result_type;
|y.zocBj } ;
r=h8oUNEJ* 等等。。。
cp$.,V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:@.C4oq |5W8Q|>% template < typename Func >
,{?wKXJ}L! struct func_return
H{ZLk, {
@gNpJB]V template < typename T >
~eDI$IO struct result_1
:Df)"~/mO+ {
x_yF|]aI! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8KFj<N>' } ;
{={^6@ &]w#z=5SXi template < typename T1, typename T2 >
~%`EeJwT struct result_2
|VK:2p^ u {
.>P~uZiX! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lqF>=15 } ;
;v_ls)_,- } ;
*/nuv
k g^jJ8k,7( ~]&B>q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dsV ~|D6: 7R: WX: template < typename Func, typename aPicker >
ozU2 class binder_1
/J;;|X#P {
kfXS_\@iW1 Func fn;
~x'zX-@rC aPicker pk;
+$PFHXB public :
Mq@}snp"S ?1CJf>B > template < typename T >
`|Ey)@w struct result_1
!nwbj21% {
|) O): typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%l,4=TQ[m } ;
bhYU5I 9 ha5e(Hj? template < typename T1, typename T2 >
G;NB\3~X struct result_2
AP0|z {
AuAT]` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B%fU' } ;
k52QaMKa~A &3I$8v|!? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
usy,V"{ UeA2c_
5 template < typename T >
^#;RLSv
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FuuS"G,S {
%*jGim~s return fn(pk(t));
:W~f;k }
eES'}[W> template < typename T1, typename T2 >
as(*B-_n~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>b>gr OX {
Oxv+1Ub<Dv return fn(pk(t1, t2));
G,]z(% }
bEd?^h } ;
zks#EzQ ;,rnk- N!L'W\H, 一目了然不是么?
Pu..NPl+ 最后实现bind
!R74J=#( ?I[h~vr6. ")ED)&e template < typename Func, typename aPicker >
0R|K0XH#$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$T),DUYO {
p.C1 nh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#EG?9T }
1i3V!!r &hI>L 2个以上参数的bind可以同理实现。
333u] 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。
yp p 4L|R
4{Udz! 十一. phoenix
9 #Y2`pT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
zmb@*/fK p![&8i@ym for_each(v.begin(), v.end(),
J)*8|E9P (
s`c?: do_
j=W@P- [
Vv7PCaq cout << _1 << " , "
Xhse~=qA ]
P>wZ~Hjk .while_( -- _1),
#h N.=~ cout << var( " \n " )
2:'lZQ )
BC({ EE~R) );
DWrbp ]_u`EvEx6 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:
YBvd
q1 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
o@3B(j;J` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/UHp [yod 那么我们就照着这个思路来实现吧:
vLDi ; 43L|QFo \f"1}f template < typename Cond, typename Actor >
$)*xC!@6X class do_while
'#H")i {
\XS]N_}8> Cond cd;
RdI};K Actor act;
Dx3 %KS public :
JNBT^=x template < typename T >
R hio7C struct result_1
~^7r?<aKc {
JYV\oV{ typedef int result_type;
&XQZs`41+ } ;
ltSh'w0 S?4KC^Y5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
io2@}xZF oy5+}` template < typename T >
L/x(RCD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cs4hgb| {
h0Jl_f#Y do
}9CrFTbx; {
([KN*OF act(t);
XG&K32_fs }
jDTUXwx7V while (cd(t));
hnzNP\$U] return 0 ;
"PzP;Br }
DA=1KaJ . } ;
v`B4(P1Z J3=BE2L *1bzg/T< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)GJP_*Ab 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Qh-4vy=r 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
m7m
\`; 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
tD-gc''H 下面就是产生这个functor的类:
_whF^g8 HO5d%85 a$m_D!b~_ template < typename Actor >
Yy
h=G class do_while_actor
Hk u=pr3Gn {
4RQ5(YTTuR Actor act;
/{X_
.fv<v public :
]:et~pfW do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
cZi[(K w>vH8f template < typename Cond >
KlUqoJ;" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
d#\W hRE } ;
A[H;WKn0 C9jbv/c bulboyA 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pjN:Y] 最后,是那个do_
V]c5
Z$Bd }V]eg,.BJ L~eAQR class do_while_invoker
C`4gsqD;Z {
.pvxh|V public :
<xlm
K( template < typename Actor >
g.a| c\WH do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%
{Q-8w! {
}q'WC4. return do_while_actor < Actor > (act);
GuO`jz F }
f1Zt?= } do_;
kCA5|u ?/d!R]3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|Q!4GeQL[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p)/
p!d[T/ 最后来说说怎么处理break和continue
' qy#)F 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。
7lU.Nit 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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