一. 什么是Lambda
8A:^K:Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
t;!]z-Y> 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,
cHL]y0> hRr1#'& Y_@"v#, [tqO}D class filler
jRG\C=&(x {
$W$# CTM public :
HB7( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-k&{nD| } ;
m`$>:B dQ9
ah Vl<9=f7[ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
_A 2Lv]vfV jWvtv ng B'}"AC" +8AvTSgX% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*Y%Jl
o n 'K6vW3 FLZS K:3B] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
J &YQ]l =g~W%}) +tt9R_S zAs&%OjG 二. 战前分析
A59gIp*> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
9t K>gwb 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
KE.Dt NZk&JND ]JjK#eh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:.uk$jx /* --------------------------------------------- */
J02^i5l vector < int *> vp( 10 );
Es.nHN^]%K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1fFj:p./l_ /* --------------------------------------------- */
LjaGyj>) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
UTCzHh1 /* --------------------------------------------- */
,l HLH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{)@D`{$ /* --------------------------------------------- */
m`6VKp{YD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[i7YVwG4 /* --------------------------------------------- */
uWjU OJEe for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s;Y<BD ^.goO] Izo! rC %NajFjBI 看了之后,我们可以思考一些问题:
bik*ZC?E 1._1, _2是什么?
>(3\kiYS 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。
-M4p\6)Ge 2._1 = 1是在做什么?
>72JV;W] 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。
6/tI8H3E 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。
SfB8!V|; m"d/b~q i]o"_=C 三. 动工
W7=V{}b+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2YOKM#N] s_ bR]G dqc1q:k?$ gR Nv-^ template < typename T >
*:hyY!x class assignment
mfom=-q3k {
Dl C@fZD T value;
".U^ifF public :
riCV&0"n assignment( const T & v) : value(v) {}
WE6\dhJ< template < typename T2 >
}Ln@R~[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~/-eyxLTm } ;
-rSIBc:$8 #0"~G][# +(?>-3_z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U \oy8FZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kV&9`c+ aeP[+ I9 cpZc9;@IC h#qN+qt} class holder
OqUr9?+ {
Bv9kSu9'~ public :
5[gh|I;D template < typename T >
!EBY@ Y1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y`GOER {
\9{F5Sz return assignment < T > (t);
6GL=)0Ah }
T!2=*~A } ;
jqnCA<G~B- D'_Bz8H!p cYNV\b4- 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
lr@#^ 8g~EL{' static holder _1;
q]% T:A= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/rc%O*R 1(#;&:$`i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d8o53a] 而不用手动写一个函数对象。
-db75= M+P$/Wk ^%>kO, mD58T2Z 四. 问题分析
jd-glE,Y/ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
K^[#]+nQ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Ao9R:|9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S :bC[} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aelO3'UN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_5Bcwa/ &^".2)zU 五. 问题1:一致性
O;9?(:_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
\2C`<h$fN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{zLhiUH
a0 3ec`Wa
struct holder
R^#@lI~ {
OE`X<h4r //
=aG xg57 template < typename T >
-yAQ T & operator ()( const T & r) const
vH[47Cv G5 {
Nw_@A8-r return (T & )r;
G}d-(X }
m#!=3P7T } ;
YB( Gk;] |N /G'>TS 这样的话assignment也必须相应改动:
BU Z
_) w'T q3-%V template < typename Left, typename Right >
PmpNAVE' class assignment
K2)!h.W {
iBg3mc@OO Left l;
uQ1@b-e`5 Right r;
o{:xp r=( public :
b*kfWG-6t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#-VMg+14 template < typename T2 >
hfWFD, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`>C<}xO } ;
2x]>l?
5b YZf6| 同时,holder的operator=也需要改动:
&[vw 0N- (2ot5x}`j template < typename T >
g|X ;ahTT assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
friWW^ {
1c4/}3* return assignment < holder, T > ( * this , t);
DOS0;^f }
0|4%4Mt hwYQGtjF 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。
LW6ZAETyL 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
H`hnEOyLp xM >W2 return l(rhs) = r;
_gj&$zP 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;*TIM%6# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
S[3iA~)Z- XN=67f$Hw template < typename Tp >
>et-{(G class constant_t
*iO u' {
en S}A*Io const Tp t;
s8"8y`u public :
{P%9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yOU(2"8p template < typename T >
|077Sf| const Tp & operator ()( const T & r) const
3rW|kkn {
6 gL=u-2 return t;
Rk<@?(l!6x }
E51dV:l } ;
}_/Hdmmx 96cJ8I8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
VZr>U*J[: 下面就可以修改holder的operator=了
`_I@i]i^ QfM zF template < typename T >
OVzt\V*+%W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e~%
;K4 {
Pt:e!qX) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
M-L2w" }
LsEXM- H={DB 同时也要修改assignment的operator()
\J. .*,' 9_s6l template < typename T2 >
='ZRfb& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)~4II.`%^ 现在代码看起来就很一致了。
Mv544>: EC2+`HJ" 六. 问题2:链式操作
GcIDG`RX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\6n!3FLl 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。
ZX!r1*c
6 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。
$n^MD_1! 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{e[%;W%c& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&X@Bs- sIG7S"k>p template < typename T >
Y?CCD4"qn struct result_1
b5$JfjI {
[ylsz? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
nkxzk$ } ;
Hgeg@RP
Q O RGD 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:
>z;[2n' OaJB=J% template < typename T >
0N[&3Ee8 struct ref
X'. qYsS {
O ,rwP typedef T & reference;
C*U'~qRK } ;
;k"Bse!/ template < typename T >
iLP7!j struct ref < T &>
Tus}\0/i> {
|b-9b& typedef T & reference;
`p;eIt } ;
M;cO0UIwO 0&qr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GoA4f3
3G.5724, template < typename T >
Qy<[7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IDkWGh {
/27JevE return l(t) = r(t);
rg0ma }
swA+f 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。
ul%h@=n 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ZX ?yL>4 D3|oOOoG 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
QM3,'?ekRH _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f|^dD` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tz#gClo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mRB 最后的布局是:
xe7O/',pa= Add
I1[g&9, / \
A7(hw~+@ Divide 5
u` oq(?| / \
Fk(JSiU _1 3
j1_@qns{ 似乎一切都解决了?不。
<;E 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。
`_b`kzJ 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。
hN['7:bQ 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:
3qY K_M^[ 5H=ko8fZ= template < typename Right >
~/mwx8~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T+N|R Right & rt) const
[M.f-x: {
k>t)g-,2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"ZTTg>r }
|
8qBm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bSVlk` 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。
:2njp% 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。
e]jH+IR:> 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。
Bo<>e~6P 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。
R!l:O=[< 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?
u:aW 8 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:
TCT57P#b I^oE4o template < class Action >
jV(6>BAI_ class picker : public Action
C3G)'\yL {
Wf{O[yL* public :
V([~r, picker( const Action & act) : Action(act) {}
kdb(I@6 // all the operator overloaded
rr#K"SP } ;
Vd=yr'? =6aS&B(SN 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。
spasB=E 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:
A'G@uD@3 +~xnXb1 template < typename Right >
&$`yo` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DGevE~ {
,f1q)Qf return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>~K
qg~ }
rDm'Z>nTf jy]JiQB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`DT3x{}_S 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。
8k(P,o upeU52@\ template < typename T > struct picker_maker
C7H/N<VAq {
DJP2IP typedef picker < constant_t < T > > result;
-hkQ2[Ew# } ;
[:^-m8QC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K|DWu8 {
88c<:fK typedef picker < T > result;
$lhC{&tBV } ;
7LO%#No", e^lWR] v 下面总的结构就有了:
]v#r4Ert 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。
c1%H4j4/ 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。
CRbdAqofV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fX
jG5Tv 至此链式操作完美实现。
w
'3#&k+ E~LTb)
! 9b?SHzAa 七. 问题3
nenU)*o 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。
~EK'&Y"1 \,J/ r! template < typename T1, typename T2 >
F@R1:M9* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3s"0SLS4 {
PvGDTYcKp return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Jvun?J
m }
tDr#H!2
3 K-&V,MI 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:
ZNYH#mJX* _0gKK2 template < typename T1, typename T2 >
_gD
pKEaY struct result_2
mrV!teP {
JsO
*1{6g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"bDs2E+W } ;
d~h:~ kh%{C]".1 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?
jYiv'6z 这个差事就留给了holder自己。
>J u]2++lx Z'H5,)j0R &i!vd/*WlD template < int Order >
g#]wLm# class holder;
@y31NH( template <>
waKT{5k class holder < 1 >
"QvmqI> {
QMEcQV> public :
>AJSqgHQ, template < typename T >
S~]mWxgZ struct result_1
LHJ":^ {
~Y.tz`2D typedef T & result;
=V"(AuCVE } ;
'Wa,OFd\8 template < typename T1, typename T2 >
si4don struct result_2
C{2xHd/* {
m! U9m typedef T1 & result;
oA1a /[# } ;
inlk++Og template < typename T >
"(qw-kil typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4[r/}/iGo {
fr!Pj(Q1 return (T & )r;
Y<0 4RV }
xnE|Umz template < typename T1, typename T2 >
HNL42\Kz! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xUfbW;;]UU {
V]EtwA return (T1 & )r1;
5s?Hxn }
_{jjgQJ5 } ;
eSW{Cb $`Ix:gi template <>
fL]Pztsk+ class holder < 2 >
l|5fE1K9U {
;\MW$/[JCy public :
Hi]cxD*` template < typename T >
% >;#9"O4 struct result_1
XR!us/U`a {
n<B<93f/ typedef T & result;
CkswJ:z)sc } ;
j1 =`| template < typename T1, typename T2 >
cwV]!=RtO struct result_2
5[n(7;+gw {
gl&5l1& typedef T2 & result;
r <
cVp^ } ;
5{$LsL template < typename T >
^9-&o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X>?b#Eva {
n&A'C\ return (T & )r;
^T~gEv }
CIVnCy z template < typename T1, typename T2 >
16SOIT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/s];{m|>
{
>&!RWH9*q return (T2 & )r2;
vy,&N^P }
$)H@|<K } ;
,YhdY6 R/`q/0T. }KhjlPhx 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> >。
-uh(?])H 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
OIl#DV. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;+1RUv XhsTT2B return l(i, j) = r(i, j);
~8aJ S,u 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X0*QV- RN ps$7bN C return ( int & )i;
LK"
bC return ( int & )j;
fIGFHZy, 最后执行i = j;
e|4&b@ 可见,参数被正确的选择了。
*._|- L LW:o8ES33 [31p&FxM 4d:{HLX, PR|R`.QSs 八. 中期总结
c%*($)# 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:
&uUo3qXQ5l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dz>;<&2Z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
a}Sd W 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
PA w-6; _7DkS}NJs (z$r :p ~ d^<_R ;6
+}z~ .Wi{lt 九. 简化
a^5^gId5l! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
A[WV'!A, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|#l= 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
e4FM} z[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1y^K/.5- +-*/&|^等
#y|V|nd 2. 返回引用。
?[x49Ux,P =,各种复合赋值等
rw)kAe31 3. 返回固定类型。
0ult7s} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/J)l /oI 4. 原样返回。
Jw~( G9G operator,
rwIeqV{: 5. 返回解引用的类型。
i*R,QN) operator*(单目)
80M;4nH^5 6. 返回地址。
mW%?>Z1=>d operator&(单目)
kj5Q\vr) 7. 下表访问返回类型。
.lhn;*Yi operator[]
^[Cv26 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
w<9>Q1( operator<<和operator>>
5BR5X\f0 juBw5U< OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
;d$qc<2uA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VGL#!4wK ~"Gf<3^y+ template < typename Left >
d7Ur$K\=y struct value_return
FZiW|G {
A|}l)!% template < typename T >
'2zL.:~ struct result_1
x( mE<UQN {
*]J dHO typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~8|t*@D } ;
:T3/yd62N &4dz}zz90 template < typename T1, typename T2 >
#[MJ|^\i struct result_2
=OJ;0 /$6 {
aj,)P3DJu typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~8`:7m? } ;
Ut]+k+ 4 } ;
*sQcg8{^ 6B$q,"%S@ JFL>nH0mk. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Wl^R8w#Z$ m"c :"I6 下面我们来剥离functor中的operator()
TaJB4zB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2S`?hxAL 1G~S|,8p return l(t) op r(t)
aKF*FFX return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q-rL$%~=' return op l(t)
Y<\^7\[x return op l(t1, t2)
'cDx{? return l(t) op
cD1o"bq return l(t1, t2) op
&$`hQgi return l(t)[r(t)]
ihT~xt return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
URcR %[<Y9g,: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:
o-7>eE}+ 单目: return f(l(t), r(t));
!\[+99F# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N12:{U 双目: return f(l(t));
bt+,0\Vg5 return f(l(t1, t2));
_nT{g 下面就是f的实现,以operator/为例
3-40'$lE +w|9x.&W struct meta_divide
m8+(%>+7 {
l^NC]t template < typename T1, typename T2 >
vjViX<#(V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
puJ#w1!x` {
!/K8xD$ return t1 / t2;
'k&?DZ! }
7dh1W@\ } ;
~$O1`IT bAxTLIf 这个工作可以让宏来做:
+?RGta'%k @E`?<|B} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-jg (G GJ template < typename T1, typename T2 > \
/7$mxtB5%L static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(g :p5Rl 以后可以直接用
M/V(5IoP( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$mco0%$ 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
zvv:dC/p< (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。。。)
)He#K+[}^4 fm1X1T . qUhRu>
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
]0c Pml IN^9uL]B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4lc)& class unary_op : public Rettype
KGZ?b2N?Va {
_J?SIm Left l;
zW{ 6Eg public :
;'RFo?u K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}F`beoMAkM <l\N|+7R template < typename T >
o}8{Bh^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t\j!K2 {
d+z[\i return FuncType::execute(l(t));
urY`^lX~ }
o%(bQV-T /L)
9tt. template < typename T1, typename T2 >
MQcE6) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5{>0eFzG {
0yof u return FuncType::execute(l(t1, t2));
i8V0Ty4~N }
]S8LY.Az5 } ;
n~z\?Y=* G=M] 8+h !awh*Xj6 同样还可以申明一个binary_op
Oo%!>!Lt, 3
%(Y$8U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EHf)^]Z class binary_op : public Rettype
sV0Z {
>.dHt\ Left l;
4E"d / Right r;
='/Z;3jt]x public :
3\!F\tqD \ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oo'w-\2]p #-x@"+z template < typename T >
KvFR8s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V> a*3D {
5]"BRn1* return FuncType::execute(l(t), r(t));
5 Rz/Ri\c= }
<A~GW
'HB ZL91m`r template < typename T1, typename T2 >
,zgNE*{Y"4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uIP
iM8( {
=Q?f96T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|1V2tx }
oXc/#{NC } ;
j8HOc( [%.18FWI Gj6. Iv 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
2:J,2=% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
KVijs1q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
S!j^|! 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。
wkT;a&_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J9@}DB 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。。。
!P|5#.eC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
sMi{"`37 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)
Qyj(L[K J 下面是修改过的unary_op
|QYZRz jKt-~: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&tBA^igXK class unary_op
R<&FhT] {
$Xt;A&l2? Left l;
A^pW]r=Xtk u( 9X public :
UD*+"~ ]V<"(?,K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:o\5K2]: B
T7Id template < typename T >
Qq0O0U struct result_1
i| xt f {
P0#`anUr1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;QidDi_s> } ;
IxP^i{/1? ]18Ucf template < typename T1, typename T2 >
I q,v struct result_2
uYTCd ZQh {
#{>uC&jD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I<`V_ } ;
>ITEd nO_!:6o". template < typename T1, typename T2 >
IO[^z
v4F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u{+!&
2}k {
6^ik|k| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D Q 5W6W }
6K//1U$ Q [:<S/w template < typename T >
R9=K(pOT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y`]rj-8f0B {
hZ o5p&b return OpClass::execute(lt(t));
I7b i@t }
7sguGwg) _ ^f0(aYWx } ;
86{ZFtv ~>w:;M=sV8 96)v#B?p 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
>t,O2~ 好啦,现在才真正完美了。
YE_6OLW 现在在picker里面就可以这么添加了:
r]-+bR {r{>?)O template < typename Right >
|`v^ d| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\P?--AIq< {
@WJf) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+{0=<2(EC }
Wbd_aR
( 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。
"s;ci~$ }#|2z}! [k~C+FI P,`=]Y* hG~ Uz 十. bind
e#m1X6$.e 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
(-'PD_| 先来分析一下一段例子
/xf.\Z7< U
TS{H wKLN:aRF2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
.> ,Z kS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P|v ? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lR[z<2w\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
6,zDBax 我们来写个简单的。
]wR6bEm7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
p`LL 对于函数对象类的版本:
ex:3ua$N ]eD [4Y\#t template < typename Func >
}M="oN~w struct functor_trait
YZ{;%&rB {
yW:AVqE)t typedef typename Func::result_type result_type;
)Kr(Y.w } ;
$WJy?_c 对于无参数函数的版本:
iI}nW 0O^U{#*$I template < typename Ret >
xT/9kM&}L struct functor_trait < Ret ( * )() >
0*{@E%9 {
.:SfMr;G typedef Ret result_type;
,`+Bs&S 8 } ;
S~} +ypV 对于单参数函数的版本:
xNx`J@xt$ ^[*AK_o_DQ template < typename Ret, typename V1 >
#e*$2+`[A struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o=@ UXi {
Hj1k-Bs&'w typedef Ret result_type;
W >Kp\tD } ;
s7AI:Zv 对于双参数函数的版本:
%K`4k.gN BHIM'24bp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8@Q"YA3d+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7V |"~% {
o`25 typedef Ret result_type;
r"6lLc } ;
(s.o 等等。。。
br10ptEx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mxZ4
HD{ J (=4 template < typename Func >
ayN*fiV] struct func_return
2pw>B%1WP) {
jw/wcP template < typename T >
J511AoQ{R struct result_1
x[Hhj' {
"NlRSc# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$F<%Jl7_Z } ;
qP@L(_=g ~y`Pwj template < typename T1, typename T2 >
-\5[Nq{N struct result_2
Z#%}K
Z {
"rL"K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0VG^GKmx } ;
$2;-q8+ } ;
Xk;Uk[ wX@H
&)<s L/c4"f|.*v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3KR2TcT#{ zv&ePq\# template < typename Func, typename aPicker >
m<~>&mWr class binder_1
9$8X>T^ {
$]xE$dzJ Func fn;
"Fo aPicker pk;
6_x}.bkIx= public :
3{I=.mUUm g6HphRJ5s template < typename T >
Ug%<b struct result_1
nqBG]y aI {
:LU"5g typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!>?4[|?n< } ;
JvT%R`i N;e}dwh& template < typename T1, typename T2 >
?L`MFR struct result_2
I=Gr^\x= {
"tEj`eR typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\z&03@Sw } ;
J{aQ1) tvGg@Xs\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hqdC9?\ >|y>e{P template < typename T >
F0X5dv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&h98.A*& {
>aNbp return fn(pk(t));
B:B0p+$I
}
}x{rTEq template < typename T1, typename T2 >
]t8{)r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JI28O8 {
$1:}(nO, return fn(pk(t1, t2));
9[6G8;<D& }
_Ac/i r[,: } ;
WK/b=p|#o 7*R{u*/e DKe6?PG 一目了然不是么?
&\CJg'D:m 最后实现bind
TsoCW]h [i2A{(x WV5r$ template < typename Func, typename aPicker >
|_xZ/DT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]b5%?^Z# {
,+swH;=7#r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|?4~T: }
~xsb5M5 Yg\{S<wr 2个以上参数的bind可以同理实现。
5]A$P\7~1 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P]~N-xdV m^W*[^p 十一. phoenix
~N)( ^ 4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(MF+/fi KqT#zj for_each(v.begin(), v.end(),
W)G2Cs?p (
}Rf}NWU)| do_
,I9][_ [
Qivf|H619 cout << _1 << " , "
G.A=hGw ]
SaX,^_GY .while_( -- _1),
lo IL{2 cout << var( " \n " )
v
Ie=wf~D` )
bn^mL~ );
-N /8Ho }.fZy&_
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"t3uW6& 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
N2+mN0k; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D;16}D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p 02nd.R6 f}evw K[S UBUB/NY template < typename Cond, typename Actor >
^VM"!O;h{ class do_while
r_!{!i3B {
Mm:a+T Cond cd;
2 Actor act;
0{^l2?mgSb public :
L@d]R MNv template < typename T >
v%69]a-T struct result_1
e{qp!N1! {
+j)-L \ typedef int result_type;
2fHIk57jP } ;
!9ceCnwbNN 46Y7HTwE do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0{U ]STj tWCv]* template < typename T >
JN;TGtB^p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B J:E,P`_ {
dd?x5|/# do
ArEH%e {
)sY$\^'WY act(t);
9^b7jw }
".*a) while (cd(t));
;Wfv+]n9 return 0 ;
gnKU\>2k }
rS,*s'G } ;
(F4d Fh [7SI<xkv oJ4mxi@|# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"R\\\I7u 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。
^Yf)lV&[ 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。
dctA`W@:- 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。
~,M;+T}[r 下面就是产生这个functor的类:
Kc-A-P &Ry o%N0K jiw`i template < typename Actor >
R"8})a
gw class do_while_actor
^,ZvKA"}+/ {
YDZ1@N}^B Actor act;
L&3Ar' public :
!)51v { do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W~+!"^<n g[D,\ template < typename Cond >
zn?a|kt picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'%eaK_+7 } ;
^}Dv$\;6 |+$j(YuH h!t2H6eyF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p[k9C$@e} 最后,是那个do_
+"N<- ~YT>:Np (`uC"M Lk class do_while_invoker
u}@%70A {
c-3Y SrY public :
-V<=`e template < typename Actor >
=vqE=:X6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&s6(3k {
:+Z>nHe return do_while_actor < Actor > (act);
=Y=^]ayO/ }
46.q anh } do_;
I;|5C=! [u9S+:7" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[&]YVn>kj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{*5;:QnT 最后来说说怎么处理break和continue
7:R{~|R 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。
/="D]K)%b8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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