一. 什么是Lambda
@_uFX!; 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`NoCH[$!+ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
}amE6 *hl<Y,W( =KW|#]RB^ k^yy$^=< class filler
tpz=}q {
^X(_zinN" public :
[sptU3,2U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
TQ2i{e } ;
$WM8tF?H `bi
k/o=% SFOQM*H 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:
fX$6;Ae wtUG^hV #_ 3_@G{O)e .1%i`+uZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
TR_(_Yd?36 I$F\(]"@ (F_7%!g1d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2O^32TdS 1dXh\r_n {vCU^BN,k V?o&])?[ 二. 战前分析
1URT2$2p 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。
SaTEZ. 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
7~ILRj5Nq {bxhH)a' UFJEs[?+Te for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W|)(|W /* --------------------------------------------- */
s>V*=#L vector < int *> vp( 10 );
Z^C!RSQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cRPr9LfD@ /* --------------------------------------------- */
<,#rtVO$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5@""_n&FV /* --------------------------------------------- */
d?E4[7<t$1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EywZIw?mjX /* --------------------------------------------- */
N_|YOw6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
EsS!07fAM: /* --------------------------------------------- */
rjt O`Mt` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PwRNBb}6 M~#5/eRX WJP`0f3 pvI&-D #} 看了之后,我们可以思考一些问题:
Lp~c 1._1, _2是什么?
Y&~5k;>'_ 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。
V}p*HB@: 2._1 = 1是在做什么?
#`2GAM];7 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。
WodF -bE 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。
l,ZzB," 69[w/\ `z5v}T 三. 动工
D_]i/
F% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vs*_;vx 48W:4B'l9 ok8JnQC (}~ 1{C@ template < typename T >
t^dakL class assignment
&fh.w]\ {
K1CMLX]m T value;
sz){uOI public :
oo"JMD) assignment( const T & v) : value(v) {}
G>9'5Lt template < typename T2 >
ke mr@_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
H7 o$O } ;
{5?!`<fF IiQWs1 W\z L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9p!d Q x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$H
%+k? Au%Wrk3j =W97|BIW, N$L&|4r class holder
KX&Od@cQ$ {
)i?{;%^ public :
C&qDvvk template < typename T >
'bd=,QW assignment < T > operator = ( const T & t) const
7~QwlU3n<F {
zcbA) return assignment < T > (t);
U*c{:K-C }
jFK9?cLT } ;
+K @J*W 1 E}E7VQjM u^;sx/ 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:
%6vMpB`g P<g|y4h static holder _1;
_~(MA-l Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\3
O-}n1S y^vfgP<@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S<)RVm,!e 而不用手动写一个函数对象。
CgaB) `. 6-Vl#Lyb w96j,rEC S@l
a.0HDA 四. 问题分析
&St~!y6M? 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。
ueS[sN! 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。
U{.+*e18 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'{1W)X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;FIMCJS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yBD.Cs@ ?`BED6$`G9 五. 问题1:一致性
Yn?2,^?N 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?|
pU\xzL D 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;Ln7_ {jCu9 ]c! struct holder
B_6v'=7] {
vf/$`IJ //
s}pGJ&C template < typename T >
tleK(^ T & operator ()( const T & r) const
N:sECGS, {
G$cq return (T & )r;
|M0,%~Kt }
h)aWerzL } ;
OQX{<pQ6 9#.NPfMF 这样的话assignment也必须相应改动:
d(dw]6I6 g~WNL^GGS template < typename Left, typename Right >
b{ubp class assignment
u"CIPc{Sr {
4YB7og%P Left l;
2TevdyI Right r;
S]e~)IgO public :
+A&IxsTq5= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Rqd %#v template < typename T2 >
+{ ,w#@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a5Acqa } ;
U+3PqWB lpX p)r+ 同时,holder的operator=也需要改动:
ct|'I]nB.h n!EH>'T template < typename T >
D aqy+: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f T+n-B {
<8xP-(wk; return assignment < holder, T > ( * this , t);
McMK|_H }
_<' kzOj Aj)<8 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。
}Rf:DmPE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"Ee/q :` P*qNRP% return l(rhs) = r;
BIB>U W 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。
[laL6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
WRU@i;l ,BN}H-W\2 template < typename Tp >
t&?v9n"X class constant_t
C`K9WJOD {
qjRiTIp9q const Tp t;
:4L5@>b- public :
H:nu>pzt constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=B 4g EWR template < typename T >
VAB&&AL
const Tp & operator ()( const T & r) const
8a If{(/k {
0m|
Gp return t;
QW"6] }
e|+;j}^C } ;
a\2Myj K5c7>I%k 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5['B-
Iw 下面就可以修改holder的operator=了
>p+gx,N
4 d 1Y\ template < typename T >
<)*g7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Q`wA"mw6k {
G cLp" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
NB yN}e }
9j>sRE1 )9W#5V$ 同时也要修改assignment的operator()
~uD;_Y=u)r Q; /!oA_ template < typename T2 >
V{^fH6;[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!NY^(^ 现在代码看起来就很一致了。
N55=&-p nN]vu 六. 问题2:链式操作
i:Ct6[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?lw[ 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。
JSZj0_B 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。
5FR#_}k]_F 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。
\?ws0Ax 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d/99!+r ;[\2/$- template < typename T >
Gw\HL struct result_1
nQYS{`hk {
v'~nABYH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:?XHZ } ;
eR
2T<7G #dm@%~B{. 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:
+(k)1kCMn q,>F#A' template < typename T >
F vk:c- struct ref
X}QmeY[0I {
<rI$"=7 typedef T & reference;
%T*+t"\) } ;
a} fS2He template < typename T >
8gKR<X.G struct ref < T &>
PY:#F|uHS` {
=y(YMWGS typedef T & reference;
w`!foPE } ;
}8]uZ)[p= nv[Sb%/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p$G3r0@ s3RyLT template < typename T >
'\mZ7.Jj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9}Ave:X^ {
{3uSg) return l(t) = r(t);
Wjk;"_"gd }
iOXP\:mPo 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1? hd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
oK1[_ko| i|noYo_Ah\ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
9i[2z:4HJ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/lok3J: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Gqc6).tn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;p"XCLHl 最后的布局是:
9i)mv/i Add
<ORz`^27o / \
]4~D;mv Divide 5
M!XFb / \
_SW a3O#' _1 3
hG HzO 似乎一切都解决了?不。
Llc|j&yHQ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
>f05+%^[ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
pXlBKJmW OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`i^1U O _~q^YZ template < typename Right >
\$|UFx assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_qo1 GM& Right & rt) const
nt`l6b {
:DpK{$eCb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qNVw+U;2P }
uvM88# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)Bvu[rUy 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。
>A "aOV>K 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。
LVtQ^ 5>8 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。
o%4+I> 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。
ul&7hHp_u% 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?
htSk2N/ 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:
#_|^C(]! k<hO9;#qpL template < class Action >
54j
$A class picker : public Action
6oBt<r?CJ {
<aD+Ki6 public :
s'=]a-l~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
.Vjpkt:H // all the operator overloaded
gbZ X'D
} ;
$iJ
#%&D r+Cha%&D Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>2a#|_-T 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
!K)|e4$ /VZU3p<~ template < typename Right >
g<c^\WG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2g==98>cg {
bxHk0w return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2`eu3vA }
1vd+p!n 78#ud15Ml Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
eajL[W^> 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。
)pH{b]t >n\Q[W template < typename T > struct picker_maker
TI&J>/z;$ {
u)MA#p { typedef picker < constant_t < T > > result;
.lS6KBf@ } ;
-e\kIK
% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~WLsqP5Y~a {
U]3JCZ{]0E typedef picker < T > result;
_erH]E| [ } ;
LEa:{s<: Q:|E 下面总的结构就有了:
emO!6]0gJ 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。
H9[.#+ln 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。
50`r}s} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
cIkLdh 至此链式操作完美实现。
j*
?MFvwE svgi!= qeGOSGc_ 七. 问题3
T^>cT"ux_ 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。
#2=3 0 C`K/ai{4 template < typename T1, typename T2 >
/UAj]U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^jA^~h3(W {
mL+ps x+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`8Ix&d3F }
%hQ`b$07t Z)0R$j`2 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:
dGN*K}5 @)wXP@7 template < typename T1, typename T2 >
c+VUk*c3 struct result_2
qQryv_QP {
H^0KNMf( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J],BO\ECH } ;
JH9CN )63w& 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?
dksnW! 这个差事就留给了holder自己。
sS|5x $^F2
y.OUn'^d4 template < int Order >
L;<]wKs class holder;
[rem,i+ template <>
=*N(8j>y class holder < 1 >
_uacpN/<| {
@ZZ Lh= public :
ymu# u template < typename T >
p};<l@ struct result_1
W'yICt(#G {
l-rI|0D# typedef T & result;
|ESe=G } ;
(>'d`^kjk template < typename T1, typename T2 >
6zSN?0c struct result_2
ZgtOy|?| {
wu3ZSLY typedef T1 & result;
oizoKwp% } ;
Dc5XU3Eu` template < typename T >
T%F'4_~No typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i=rW{0c% {
Pc-HQU return (T & )r;
f.WtD`Oas }
q_)DY
f7V} template < typename T1, typename T2 >
-)/>qFj) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7P]pk=mo {
W%x#ps5% return (T1 & )r1;
mJ HX
}
"wc $'7M } ;
J2-xnUa]7 $U1'n@/J template <>
7Uh}|6PU class holder < 2 >
?Z"}RMM)8 {
u Wtp2]A public :
!G37K8&&* template < typename T >
:Li)]qN.I struct result_1
@%K 8oYK {
IdM;N typedef T & result;
#frhO;6 } ;
6+>rf{5P7 template < typename T1, typename T2 >
G.;<?W struct result_2
b/)UN*~ {
#gq3 e typedef T2 & result;
am=56J$ig } ;
K)n( U9# template < typename T >
X~0P+E# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mcvTz, ;= {
h6# return (T & )r;
K%;O$
> }
GIp?}tM
template < typename T1, typename T2 >
cI H`,bR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}w$/x<Q[ {
FU<rE&X2: return (T2 & )r2;
rq=R},p }
3|C"F-'< } ;
lD(d9GVm{z ;^;5"nh g&"Nr aQM9 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
6;VlX,,j 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:=* -x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E-RbFTVBA U+W8)7bc return l(i, j) = r(i, j);
/c09-$M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
lB,MVsn18 ^b4o 0me return ( int & )i;
;@sxE}`?g return ( int & )j;
Wd[XQZ< 最后执行i = j;
CNzK-,
可见,参数被正确的选择了。
#SL/Jr
DZ 9F3`hJZRy> r`lgK2r\ sbgRl% ;qvZ * 八. 中期总结
b{(:'. 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:
Q.nEY6B_ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?Hy++ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
B]jh$@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Od"-w<' #GTmC|[ r/PsFv{8 3#dUQ1qo6 'oo]oeJ- Cu>pql<O 九. 简化
k(Ow.nkb 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。
vWow^g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
MjHeUf 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:
]TGJ|X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:D&QGw(n +-*/&|^等
^ K/B[8 2. 返回引用。
`W"-jz5#= =,各种复合赋值等
$
\jly 3. 返回固定类型。
&98qAO]Z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F
M`pPx 4. 原样返回。
n6oVx5/ operator,
|ek*wo 5. 返回解引用的类型。
e&E*$G@.7 operator*(单目)
qWo|LpxWt 6. 返回地址。
L&l>?"_ operator&(单目)
`OduBUI]] 7. 下表访问返回类型。
Y5K!DMKY operator[]
')_jK',1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
AX6e}-S1n operator<<和operator>>
I(<1-3~ =MMWcK& OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Xa-]+_?Q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)U8F6GIC&} |]Ockg[ template < typename Left >
vhT9#) HI struct value_return
4iDo.1B" {
!zD| @sX{ template < typename T >
GlVq<RG* struct result_1
`,TPd ~#~ {
0ro)e~_@* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3fpX } ;
GJ!usv u x<imMJ template < typename T1, typename T2 >
!m78 /[LW struct result_2
k~Gjfo {
WMrK8e' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T_pE 'U%[ } ;
1298&C@ } ;
/K'Kx iPxSVH[ KPKby?qQ^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dBCg$Rud& (/PD;R$b 下面我们来剥离functor中的operator()
6Ba>l$/q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}Dk_gom_
L{aT"Of{X return l(t) op r(t)
}eBy
p return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3&_(D)+ return op l(t)
g=a-zg9LX return op l(t1, t2)
""TRLs!:M return l(t) op
h%#@Xd>. return l(t1, t2) op
v)BUt,A return l(t)[r(t)]
%o.+B~r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%N>@( . \\)3:1X 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:
6VRVk7" 单目: return f(l(t), r(t));
#uKHw2N return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4ajBMgD]KG 双目: return f(l(t));
-j<m0XUQ return f(l(t1, t2));
m_oBV|v{ 下面就是f的实现,以operator/为例
852$Ui|I .] 5&\ struct meta_divide
N\mV+f3A@, {
;sb0,2YyP template < typename T1, typename T2 >
8&H1w9NrX_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3
nb3rHQ {
!i{@B return t1 / t2;
nbhx2@Teqe }
n0nkv[ } ;
9v0f4Pbxm UI |D?z< 这个工作可以让宏来做:
/TS>I8V! bMf+/n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
R~)c(jj5 template < typename T1, typename T2 > \
lYU_uFOs\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RQv`D&u_ 以后可以直接用
ykM(`
1`m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
W>'R<IY4#N 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
s|YY i~ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
R>#T{<<L t:$p8qR @~/LsYA: 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
1,BtOzuRo QZ%_hvY[%> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5h1FvJg class unary_op : public Rettype
o{m$b2BW {
G`gYwgU; Left l;
B
+_D*a public :
u]CW5snz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hNSV}~h sLb[ZQ;j template < typename T >
H#G'q_uHH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PJ9JRG7j {
n(-XI&Kn return FuncType::execute(l(t));
z$H
|8L }
naW}[y*y; G$Z8k,g+<7 template < typename T1, typename T2 >
(8k3z` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
> lN{FJ {
r!#NFek} return FuncType::execute(l(t1, t2));
ln#Lx&r;| }
A .*}< } ;
TE^BfAw@ Uo5l
=\ wQ@@|Cj4L 同样还可以申明一个binary_op
WRL &tz =@&]PYv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o=4d2V%m class binary_op : public Rettype
+*~?JT {
i$ "B Left l;
FtT+Q$q= Right r;
(Kv[~W7lb public :
cqi: Rj
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g@KS\.m] VI[ikNpX template < typename T >
:8jHN_u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^~8l|d_ {
#Z(8 vA^@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
{BDp`uZ }
#2{ };) ``K.4sG template < typename T1, typename T2 >
-E?h^J&U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!~"q$T>@ {
UvxJ _ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I4gyGg$H }
0B>{31) } ;
r68'DJ&m3 teQ%t~PJ-& 66Huqo 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
R/A40i 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$yI!YX& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?:~Y%4; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}vPDCUZ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d* 7 Tjs{\ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
C/tn0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-D`*$rp, 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)
TBvv(_ 下面是修改过的unary_op
hA/K>Z sGc4^Z%l? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n\ZDI+X class unary_op
9=K=gfZ {
(]0ZxWF Left l;
5<Xq7|Jt &iId<.SiJ public :
CXb)k.L lpj$\WI= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%koHTWT+ `` 6?;Y template < typename T >
b-;+&Rb struct result_1
B}C"Xc {
VD<W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GadQ \> } ;
v](7c2;
3QL'uk template < typename T1, typename T2 >
PGOi#x struct result_2
)CSb\ {
Lg
sQz(- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}pTy mAN } ;
e{>X2UNW h7wm xa; template < typename T1, typename T2 >
LTm2B_+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k]] (I<2 {
#7/_Usso return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&zynfj#o }
U(3{6^>Gc GBGGV#_q'} template < typename T >
?Xx,[Z& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HUfH/x3zj] {
??CtmH return OpClass::execute(lt(t));
H"N
o{|^< }
0~<d<a -@ w q% 4'( } ;
>u4%s7v CVyqr_n65/ +>@<'YI< 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
EX~ U(JB6 好啦,现在才真正完美了。
+3(1QgYM% 现在在picker里面就可以这么添加了:
KE]!7+8- AVyqtztQ template < typename Right >
k
?X picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
QyuSle {
O\,n;oj return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[u[F6Wst }
hCQzD2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
KLGhsx35 BHy#g>KUF 6HW<E~G'6 `i<;5s!rX j{C+`~O 十. bind
?H#]+SpOcv 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
XI~2Vzht 先来分析一下一段例子
Ec y|l; 82WXgB> [k ZvBd int foo( int x, int y) { return x - y;}
KDhr.P.~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
w*Vf{[a' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
uHkL$}C 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。
U+3,(O 我们来写个简单的。
T@;z o8: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2M3.xUS 对于函数对象类的版本:
++W_4 B! Dt0S"`^=k template < typename Func >
t|jX%s= struct functor_trait
bJj<xjBM {
.3l'&".' typedef typename Func::result_type result_type;
c{Nk"gEfRA } ;
O['gp~P" 对于无参数函数的版本:
.cdm@_Ls OW<i"?0 template < typename Ret >
X3NHQMI struct functor_trait < Ret ( * )() >
{w$1_GU {
7hqa| typedef Ret result_type;
%3M(!X:[ } ;
t,4q]Jt 对于单参数函数的版本:
\Lv
eZ_h5 lpQsmd# template < typename Ret, typename V1 >
_Pjo9z
9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(1T2?mO {
qba<$ typedef Ret result_type;
T]l_B2. } ;
yd2v_ 对于双参数函数的版本:
D642}VD h@7Shp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wXIsc; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6TvlK*<r= {
e; 5n.+m typedef Ret result_type;
M:z)uLDw } ;
aT$q1!U`j2 等等。。。
*
xdS< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3<LG~HWST IT5AB?bxH template < typename Func >
6?b9~xRW struct func_return
X[\b!<C {
jbcJ\2 template < typename T >
-h%;L5oJ2, struct result_1
*|h-iA+9 {
zA=gDuy3@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.|}ogTEf } ;
PdcF Mt (wy%{zK template < typename T1, typename T2 >
M)C.bo{p struct result_2
}2:/&H' {
*Nloa/a&9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pRe, B'& } ;
UKMr,{iy } ;
; {$9Sc $ SUsD)!u_H s,XKl5'+8e 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pV]m6!y& fEf",{I template < typename Func, typename aPicker >
n0 q5|ES class binder_1
r e.chQ6 {
Nlemb:'eP3 Func fn;
1A"h!;0 aPicker pk;
*xR;}%s\ public :
4:RL[; jE|Ju:}& template < typename T >
D[ U[D struct result_1
- ?_aYJ {
3CK4a,]Dm typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_doX&*9u } ;
dIgaw;Ch] Vui5Z K template < typename T1, typename T2 >
teH $hd-q struct result_2
FZ'|z8Dm {
<ek_n;R typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*jM~VTXwt } ;
z6 2gF|Uj yb*P&si5bY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?3~]H S7&w r@ template < typename T >
*ci,;-*C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w|!>>W6J {
)_N|r$i\ return fn(pk(t));
(yIl]ZN* }
$o"Szy template < typename T1, typename T2 >
W}p>jP} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1^ZQXUzl%i {
(oO*|\9u return fn(pk(t1, t2));
:c3}J<Z }
Nv}'"V> } ;
58)`1p\c' M>^Ho2 {)nm
{IV, 一目了然不是么?
<cm,U)j2 最后实现bind
6!7LgM%4 }w .[ZeP Y^$^B, template < typename Func, typename aPicker >
o"dX3jd picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.^j 6 {
X-&t!0O4}` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#
le<R }
b-R!oP+vP ~H!s{$.5 2个以上参数的bind可以同理实现。
'0)a|1, 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
fQ c%a1' #s'9Ydd 十一. phoenix
Wh6jr=>G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
d7s? c WtOpxAq for_each(v.begin(), v.end(),
k4r;t: O ^ (
dYV'< do_
S~fUR n [
!i=LQUi. cout << _1 << " , "
8?#4<4Ql8 ]
O* `v1> .while_( -- _1),
SRs1t6&y= cout << var( " \n " )
=c>2d.^l )
6p`AdDV );
;/?M&rX 2>BWu 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)7@f{E#w 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Lt>"R! "x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d\&{Ev9v 那么我们就照着这个思路来实现吧:
o}H7;v8H `F5iZWW1 8sb<$M$c template < typename Cond, typename Actor >
#G2~#\ class do_while
(#x<qi,T {
.w=( G Cond cd;
;v%Fw!b032 Actor act;
HnU; N S3J public :
(3 xCW
template < typename T >
Ks
8 struct result_1
G?D7R/0) {
l",JN.w typedef int result_type;
c ;_ T } ;
C-!!1-Eq?: T(t@[U2^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iq'hel L-z37kG^ template < typename T >
?HwW~aO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6UK{0\0 {
mYLqT$t.+ do
`B6~KZ {
l_tr,3_w act(t);
2Zt :]be }
e~]3/ 0 while (cd(t));
y'\BpP return 0 ;
wBz?OnD/D }
V5w00s5?% } ;
tGHZU^B:} `x%v&> jo 0
d# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R
gY-fc0 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。
r}kQ<SRx 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。
&)`xlIw} 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。
i#Tm] ++ 下面就是产生这个functor的类:
On
x[}x zAT7^q^ wh4ik`S 1 template < typename Actor >
;UuCSfs{ class do_while_actor
7<{g+Q~7* {
p!qV!: Actor act;
^Ud1 ag!- public :
\a\-hm do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
U9k;)fK `K -j template < typename Cond >
-*xm<R], picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g}>Sc=e< } ;
{No*Z'X x'IVP[xh`A 8m%+O# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)I7~<$w 最后,是那个do_
4C@ .X[r wdS4iQD b=nQi./f class do_while_invoker
=`RogjbP {
g<C_3ap/ public :
{Up@\M template < typename Actor >
Ay?KE{Qs ' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B \?We\y {
Yq~$Q4 return do_while_actor < Actor > (act);
j8Nl'" }
wz1fx>Q } do_;
`/ ]Th&(5 * V;L|c 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
oU/CXz?H 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p4l^b[p 最后来说说怎么处理break和continue
YrlOvXW 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。
"^sh:{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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