一. 什么是Lambda
H1c>3c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?{L5=X@$$ 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,
& LhQr-g %mAwK<MY` bgeJVI MFn\[J`Ra class filler
qnFg7X>C, {
c+{ ar^)* public :
W2{4s
1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^EJ]LNk} } ;
vddl9"V) 3"Zc|Ck <? O"}O~lZ[6T 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:
+w?-#M# !t[;~`d9 %$_Y"82 O{p7I& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
MxOIe|=& &z05h<] 4C[kj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2?F?C Z.`0 4-BrE&2f rgo!t028^ 二. 战前分析
j-d542" 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
P~84#5R1 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
z))rk vL% N)/7j7c~; c*r@QmB: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9a#Y
D;-p /* --------------------------------------------- */
F. I\?b vector < int *> vp( 10 );
EMPujik- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
FqZD'Uu7 /* --------------------------------------------- */
v6H!.0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>y+?Sz! /* --------------------------------------------- */
_hgGF9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~x[(1 /* --------------------------------------------- */
GL _hRu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O>>/2V9 /* --------------------------------------------- */
!D!"ftOm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
mA#;6?6 MP_/eC ; XZ2 ji_D CDY3+! 看了之后,我们可以思考一些问题:
"pO**z$Z 1._1, _2是什么?
cT@H49#uB 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。
K#Xl)h}y7 2._1 = 1是在做什么?
Tv `& 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。
.e4upTGU 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。
8@ S@^C*F ,Iru_=Wk~ ~Rx`:kQ 三. 动工
^A=2#j~H\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
WD5jO9Oai 9rIv-&7'm ixL[(*V TEla?N template < typename T >
kkJ8xyO class assignment
PzT@q\O {
--k!KrL T value;
:Dfl ,=S public :
1+[,eq assignment( const T & v) : value(v) {}
`QZKW template < typename T2 >
\p%D;g+c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.$1S-+(kV } ;
9I}Uh#]k< Rp!"c !}5+hj!6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Vh^ :.y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qoZe<jW ( ;I6C`N #%pY,AK:= E2tUL# class holder
!hE F.S {
$KBW{ public :
`<#O8,7` template < typename T >
>}/T&S assignment < T > operator = ( const T & t) const
?BbEQr {
);?tGX return assignment < T > (t);
L3\(<[ }
I+`>e*:@W } ;
1ed^{Wa4$9 {suQ"iv t.
HwX9 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:
HdyE`FY \ C~^T=IP static holder _1;
3NdO3-~) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$oJjgA xcZ #bCUI*N"P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=@&>r5W1 而不用手动写一个函数对象。
8w#4T:hsuN 7#N
?{3i "Xl"H/3r jAovzZ6BL 四. 问题分析
%zR5q Lb 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。
[;l;kom 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。
1r5Z$3t\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^5)=)xVF 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{E}D6`{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xTqP`ljX #ApmJLeCO 五. 问题1:一致性
cEn|Q 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?|
#Zi6N 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
flz7{W 7<(kvE*x struct holder
\w&R`;b8w {
p@h<u!rL8 //
@LY[kt6o template < typename T >
lv~ga2>z T & operator ()( const T & r) const
f(\S+4 {
C+_UIx]A return (T & )r;
?0-3J )kW }
)TBm?VMe } ;
=`2jnvx A'"J'q*t 这样的话assignment也必须相应改动:
~Q]/=HK I]42R;Sc template < typename Left, typename Right >
q"WfKz!U class assignment
D( y
c {
#TV #* Left l;
R8YU#D (Q Right r;
Q'Uv5p"X public :
7UqDPEXU]` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4QYStDFe template < typename T2 >
=L;g:hc< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7mn&w$MS4: } ;
e`+ej-o, s7\Ee-x)s 同时,holder的operator=也需要改动:
9JeT1\VvHY Z`Jt6QgW template < typename T >
BAG#YZB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ezhfKt]j {
G7KOJZb+D return assignment < holder, T > ( * this , t);
b(adM3MP }
L-m'
# k4en/& 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。
7\H_9o0$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vg1E@rH|} twt's,dO return l(rhs) = r;
WpMm%G~'4t 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。
'5A&c( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<-gGm=R_ $ V0*MY{x#S template < typename Tp >
KI].T+I class constant_t
!Q}Bz*Y {
+:/.\3v71 const Tp t;
P%d3fFzK public :
WDr=+=Zj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{cjp8W8hS template < typename T >
@wVDe\% , const Tp & operator ()( const T & r) const
9lkl-b6xG {
.3SP#mI return t;
!
GtF%V }
4tvZJS
hV } ;
:c(I-xif ]
p v!Ll 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]4'V59\ 下面就可以修改holder的operator=了
q4vHsy36 '$4&q629d template < typename T >
dIA1\;@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[(vV45(E {
NFG~PZ`6R return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
YpG6p0
nd }
67||wh.BU :3b\ pEO9\ 同时也要修改assignment的operator()
Ax9A-| !G<gp4Js+N template < typename T2 >
@lqI,Ce5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`'9t^6mk 现在代码看起来就很一致了。
5!57<n *8/cd0 六. 问题2:链式操作
l=a<=i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
hn$jI5*` 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。
YWDd[\4 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。
II\}84U2
. 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。
?9T,sX: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R[#B|$ R$"> template < typename T >
$_|jI
^ struct result_1
n8q%>.i7 {
UI wTf2B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/<J5?H } ;
(m')dSZ 3g0v,7,Zv 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:
YdYaLTz qy-Hv6oof template < typename T >
%4/X;w\3 struct ref
:Z6l)R+V {
}!WuJz" typedef T & reference;
WpkCFp } ;
Hx9lQ8 template < typename T >
@[5] ?8\o struct ref < T &>
/1hcw|cfC {
E<
pO!P typedef T & reference;
*N](Xtbj } ;
T+:GYab/ Lp+?5DjLT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
oP:OurX8V d:hX3 template < typename T >
+('=RyoT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J|8 u {
JK'tdvs~ return l(t) = r(t);
D&6.> wt
. }
#* 8^ar< 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。
kcP&'' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.|y{1?f_ #BIY[{! 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
NRs%q}lX _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
SPINV. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Tq%## +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~-A"M_n ? 最后的布局是:
vtq47i Add
QQ99sy / \
:x!'Eer
n Divide 5
Wf&i{3z[ / \
x`K"1E{2 _1 3
'~x jaa;. 似乎一切都解决了?不。
7[M@;$ 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。
z~jk_|?|? 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。
&qm:36Y7Xg 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:
Eq5X/Hx 0}\8,U template < typename Right >
k[1w] l8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{dvsZJj Right & rt) const
.Txwp?}; {
X-SR0x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,(kaC.Em }
?Lr:> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l YjPrA]TC 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。
KwxJ{$|xH 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。
)u307Lg 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。
+4k4z:<n 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。
?T>N vKF 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?
}G<A$*L1 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>v`UN Bl] }vW3<|z template < class Action >
(y2P." class picker : public Action
mXUe/*r0T {
&G7@lz@sK+ public :
eS2VLVxu picker( const Action & act) : Action(act) {}
wOR#sp& // all the operator overloaded
=jvN8R*[ } ;
^;cJjl'= Kxsj_^&|i 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。
J 77*Ue^ 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:
22D,,nC0+= .U,>Qn4/ template < typename Right >
eie u|_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3\5I4#S {
}ct*<zj[~u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-raZ6?Zjc }
5:l"* dg;E,'e_
p Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!jN$U%/,%. 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。
X+//$J ^ANz=`N5, template < typename T > struct picker_maker
mz^[C7(q'( {
.Mzrj{^Y typedef picker < constant_t < T > > result;
vpu
} ;
Ap`D{u/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~h444Hp= {
\3cg\Q+~ typedef picker < T > result;
Cta!"=\ } ;
=5M
'+> Q8bn|#` 下面总的结构就有了:
6hqqZ 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。
T!Uf
PfEI 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。
%* @hS` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
p;{w0uld" 至此链式操作完美实现。
6X$iTJ[\x fU4{4M+9" \V9);KAOj 七. 问题3
-257g; 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。
3$kElq[ MZSyu template < typename T1, typename T2 >
ZHc;8|} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*q(HW {
DZX4c 2J return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5$
rV0X,O }
|(R[5q ZRCUM"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:
f8L3+u zuBfkW95+ template < typename T1, typename T2 >
^r~R]stE^ struct result_2
i<{/r-w=E {
Z/I`XPmk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
A>}]=Ii/ } ;
bqUQadDB 0"=}d y 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?
3hNb
? 这个差事就留给了holder自己。
:n(!, X] t * -!ERe@k( template < int Order >
SP5t=#M6 class holder;
,
-S n template <>
o`[X _ class holder < 1 >
?a-}1A{
{
vX}mwK8
public :
}i2dXC/ template < typename T >
SlUt&+) struct result_1
s&qr2'F+z {
&bS!>_9 typedef T & result;
\fD[Ej } ;
r#K" d template < typename T1, typename T2 >
{,i='!WIm struct result_2
.@]M'S^1 {
^b(>Bg)T typedef T1 & result;
= DXvt5G } ;
IctLhYZ template < typename T >
]lzOz<0q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z(fhH..T` {
&SK=ZOKg^ return (T & )r;
CI,xp
}
Q*AgFF%wn template < typename T1, typename T2 >
`G.:G/b%H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<2RxyoDL6 {
AkRZUj\ return (T1 & )r1;
_k.gVm }
,=p.Cx'PR } ;
_fANl}Mf: .[#bOp* template <>
&M^FA=J\ class holder < 2 >
f*~z| {
dCM*4B< public :
F`YxH*tO7 template < typename T >
Z'z~40Bda struct result_1
S~ 3| {
)Z2t=&Nw typedef T & result;
<0I=XsE1iX } ;
t~"DQqE template < typename T1, typename T2 >
]6 {\`a struct result_2
E.~~.2
{
uu582%tiG typedef T2 & result;
B 9AE* } ;
Sf0[^"7 template < typename T >
:7Q,
`W9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|qsY0zx {
Nm/Fc return (T & )r;
?YbZVoD)J }
*npe]cC template < typename T1, typename T2 >
A?829< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-d6*M*{| {
L #l|}u return (T2 & )r2;
? /Z
hu }
4\yKd8I } ;
1)m&6:!b C\dlQQ F
/:2+ 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> >。
>#\&%0OZw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
TID0x/j"K5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}ZWeb#\ o(@F37r{? return l(i, j) = r(i, j);
$R<eXDW6: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!Rw\k'<GKX (&u)FB* return ( int & )i;
m=<;) return ( int & )j;
r3b~|O^} 最后执行i = j;
&c!=< <5M 可见,参数被正确的选择了。
@*c) s_ L"6@3 kY6))9 O -m~[z \;A\ vQ[ 八. 中期总结
D0&{iZ( 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:
z[wk-a+w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Kv:ih=? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Zb7:qe<UN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=JnUTc_u ico(4KSk xQhvs=Zm] S&P5##.u` 1`_i%R^ o^!
Zt 9 九. 简化
=>CrZ23B" 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。
hD/bO 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~U~4QQ V 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:
?%HtPm2< % 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
qEpP%p +-*/&|^等
IczEddt@' 2. 返回引用。
?D6rFUs9; =,各种复合赋值等
Pz"!8b-MN 3. 返回固定类型。
_dEf@== 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9D_4]'KG 4. 原样返回。
2aN operator,
S-h1p` 5. 返回解引用的类型。
ud-.R~f{e operator*(单目)
1q!6Sny@ 6. 返回地址。
GJqSNi} operator&(单目)
~I>B5^3 7. 下表访问返回类型。
U9xFQ=$2 operator[]
@]HV:7<q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
JqH2c=}- operator<<和operator>>
OX4+1@$tk EQ>bwEG 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。
o=_4v^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
p$@=N6)I.k GKPqBi[rO template < typename Left >
/kVy#sT| struct value_return
?lU]J] {
y\@;s?QL template < typename T >
ASaG }h struct result_1
!U/:!e`N {
(.!q~G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N1(}3O } ;
SJ7>*Sa(u$ j&Ayk* template < typename T1, typename T2 >
i4!n Oyk struct result_2
^B?koU l^ {
j>R7OGg' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-ij1%#t z } ;
J\
} ;
Ye!= YKl!M/
,^o^@SI)
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p9_45u`u2 ASy7")5 下面我们来剥离functor中的operator()
zAB-kE\) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[;5HI'px qg6Hk:^r return l(t) op r(t)
,l7ty#j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+U%lWE% return op l(t)
_zm<[0( return op l(t1, t2)
=$Q3!bJ return l(t) op
,-DE;l^Q= return l(t1, t2) op
JEBo!9 return l(t)[r(t)]
"Jnq~7] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
? *I9 W.:kE|a.g 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
%v~j10e 单目: return f(l(t), r(t));
7X}_yMxc return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(DKpJCx 双目: return f(l(t));
J(/
eR,ak return f(l(t1, t2));
oRWsi/Zf 下面就是f的实现,以operator/为例
:@b>,{*4zS a9jY^E'|n struct meta_divide
GJy,)EO6{ {
b<.+WkO template < typename T1, typename T2 >
'Dk(jpYB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!b _<_Y{l {
9R;s;2$. return t1 / t2;
`(B1 "qRi }
7P|(j<JX6' } ;
u{p\8v%7 `O}.
.N]g 这个工作可以让宏来做:
<6L$:vT_ N{p2@_fnB #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<O\z`aA'q template < typename T1, typename T2 > \
FT(EH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[V jd)% 以后可以直接用
y'yaCf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ha8do^x 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
-U/&3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
J;T_9 6lWO8j^BN 5K6_#g4" 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
MB "?^~Sm Va*Uwy?x/) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s9[v_(W class unary_op : public Rettype
At bqj? {
4qm5`o\hb Left l;
eEc;w# public :
5&9(d_#H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{8B\-LUR J$WIF&*0@ template < typename T >
=$`DBLX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b$Uwj<v {
%W&=]&L return FuncType::execute(l(t));
A&t'uY6 }
swLgdk{8n :&or'Yi} template < typename T1, typename T2 >
:sPku<1is typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<RhKlCP {
i*U\~CZjT return FuncType::execute(l(t1, t2));
2Vu|uZd }
]7u8m[@ } ;
.ySesN: C~ Bgs~1E @8V 3.dUMJ$_ 同样还可以申明一个binary_op
@JEr/yy
HK[sHB& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aF;TsB class binary_op : public Rettype
s)M2Z3>+ {
,-b{oS~u Left l;
~y|%D; Right r;
A|>C3S public :
q90S>c, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
NI^Y%N lMm-K%(2 template < typename T >
&%*S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MW4dPoa {
} 1XLe return FuncType::execute(l(t), r(t));
j{;3+LCo* }
>6kWmXK[ 3x=F template < typename T1, typename T2 >
_E30t( _. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k]>k1Mi= {
;Q"F@v}18 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(%P* rl }
`r iv`+J{s } ;
@Op8^8$` l =_@<p 0zTv'L 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
<7jb4n< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yav)mO~QU6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
c^6`"\X^g 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。
iZSSd{jO 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
XsG]-Cw 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。。。
_L=vK=, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ov<3?)ok 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)
"w'YZO]> 下面是修改过的unary_op
"yz\p, ROjjN W`W template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:>;psR class unary_op
4vX]c {
9Y 4N Left l;
asq/_` Hwc{%.% ae public :
k0YsAa#6V ~o%-\^oc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N{`l?t0I FSQ&J|O template < typename T >
2s4=%l struct result_1
ipzUF o<w {
u:S@'z> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XOeh![eMX } ;
hv"toszj\ 6>L. )V template < typename T1, typename T2 >
tZ@+18 struct result_2
z1FbW&V {
Qr<%rU^{. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I|j tpv} } ;
R^2Uh$kk{A "{Be k< template < typename T1, typename T2 >
o5D" <-=> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H4m6H)KOG {
23f[i<4e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PPqTmx5S }
j^ _I{ xk*3,J6BK template < typename T >
!Q(xOc9>Ug typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}g*-Ty {
@*uX[) return OpClass::execute(lt(t));
9V],X=y~ }
J@GfO\
o ) ]%9Tgn } ;
`JE>GZY Me}TW!GC eTF8B<? 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
PD}R7[".> 好啦,现在才真正完美了。
_RW[]MN3* 现在在picker里面就可以这么添加了:
psZeu*/r ).]m@g:ew template < typename Right >
{\aSEE/' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@|GeR {
jSFN/C.9h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)T64(_TE }
da2[
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。
ILi5WuOYX 0 `!Q-G7 baNfS ZW?7g+P UTTC:=F+ 十. bind
FqTkUWd,# 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。
Wv0'?NL. 先来分析一下一段例子
nP3GI:mjL |w JZU YF -w=Y6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
HLe^| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
aVP|:OAj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ib2 @Wi 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。
<c ovApx 我们来写个简单的。
8`G{1lr4o 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&Bn; Vi 对于函数对象类的版本:
^@Qi&g`lr? lk +K+Ra/ template < typename Func >
DVhTb struct functor_trait
1qC:3
;P {
%]ayW$4 typedef typename Func::result_type result_type;
,z1!~gIal } ;
,w%oSlOu 对于无参数函数的版本:
z9ShP&^4[ 8sIrG template < typename Ret >
JQ_gM._3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
{%_j~ {
5(|M["KK~ typedef Ret result_type;
-WUYE } ;
, Ln
对于单参数函数的版本:
u-[t~-(a QWHy=(! template < typename Ret, typename V1 >
,GX~s5S8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@E}X-r.^f {
VK'T[5e typedef Ret result_type;
A'(7VJ } ;
*yaX:,'\$ 对于双参数函数的版本:
.gN$N=7< VxN64;|= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(b%y$D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
S7kT3zB {
9"aFS=>< typedef Ret result_type;
b#g
{`E } ;
P!y`$Ky& 等等。。。
>C3NtGvy 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
atf%7}2 WkaR{{nM template < typename Func >
}6J7<g struct func_return
<s8?
Z1 {
5Vi]~dZu7 template < typename T >
JblmXqtC struct result_1
n`)7Y`hBhP {
.H^P2tp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`.'i V[fr } ;
lV<Tsk' 90T%T2K template < typename T1, typename T2 >
yIIETE struct result_2
oM<!I0"gC+ {
A*;?U2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cVay=5]. } ;
-@L's{J{M } ;
"]m*816' sc8DY!|OYN CofH}- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ns#~}2"d _Dj<Eu_ template < typename Func, typename aPicker >
23-t$y] class binder_1
h/Hl?O8[ {
D;zWksq Func fn;
5!AV!A_Jp aPicker pk;
f>r3$WKj public :
rer|k<k;]G voV:H[RD9 template < typename T >
-+}5ma struct result_1
T;!ukGoFP {
\E@s_fQ] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>{m2E8U0 } ;
iS1Gb$? *q*HG W5 template < typename T1, typename T2 >
nG"n-$A?< struct result_2
C]'g:93L {
"#pzZ)Zh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>+
]R4 } ;
f]8!DXEA ejklpa ./ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$(gGoL< fpvvV( template < typename T >
:)p)=c8% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Y
UY9+D& {
$J"%I$%X= return fn(pk(t));
I1)-,/nEjg }
)'5<6Q.] template < typename T1, typename T2 >
%X4-a%512 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dk_,YU'z {
$;Vc@mYGW; return fn(pk(t1, t2));
i3Hz"Qs; }
Sty!atEWT } ;
jJ
aV lwOf)jK:J gg-};0P- 一目了然不是么?
?MC(}dF0 最后实现bind
>z=Ou<, r<*O 4\N_ G
@ template < typename Func, typename aPicker >
J/'M N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wE$s'e {
U:]MgZWn return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
AkrTfi4hC }
84=-Lw yo'9x
s 2个以上参数的bind可以同理实现。
M8';%=@ 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。
G#H9g PY bD35JG^&i 十一. phoenix
RF_[?O)Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W+gpr|R2 ^qxdmMp)l for_each(v.begin(), v.end(),
A&?}w_|9 (
x;]x_fz do_
&%^K,Q" [
6eQsoKK cout << _1 << " , "
\M5P+Wk' ]
Lt1U+o[ot .while_( -- _1),
Y@Y`gF6F cout << var( " \n " )
Ic'Q5kfM )
R]u
(l+` );
lv4(4$T ]cIu|bRO 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:
~,ynJ]_aJB 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
./l|8o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.APVjqG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}A|))Ao| Wo{K} 0G5'Y;8 template < typename Cond, typename Actor >
x>%joKY[ class do_while
nv"G;W {
'61i2\[lZQ Cond cd;
91up^ Actor act;
&Yp+k}XU public :
Xo Y7/&& template < typename T >
@,k7xm$u struct result_1
nfX12y_SXL {
td >,TW=A* typedef int result_type;
.Gh%p`< } ;
lop uf/U0 B{p4G`$i1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
yRC3
.[ }W$8M>l template < typename T >
i\Yl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{I{3 (M#" {
d$K=c1 do
zmI5"K"'F {
XA1f' Kk act(t);
JA`H@qE }
f&ytK while (cd(t));
=}v ;1m return 0 ;
h*s`^W3 }
@EHIp{0. } ;
EKuSnlTXba IIxJqGN: e_/x&a(i8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s~J=<)T*6 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。
-es"0wS<u 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。
WfG(JJ 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。
'wZ_4XjD 下面就是产生这个functor的类:
mc
ZGg;3 D{p5/#|r dQ9
ah template < typename Actor >
\ZSTKi? class do_while_actor
*|YU]b;W {
s qpGrW. Actor act;
)11W)G`w public :
QR"bYQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6NX3"i0eT _ h9o@ template < typename Cond >
',ZF5T5z@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2n|CD|V$ux } ;
DyfsTx Mra35 F;u_7OM 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x=]S.XI 最后,是那个do_
-U-P}6^ 5M:D?9E+ 5ZK&fKeCF class do_while_invoker
d~@q%-`lA {
/r^[a,Q#x public :
b9Y_!Qe template < typename Actor >
^ve14mbF#. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
C>X|VP|C {
VFj(M
j`}G return do_while_actor < Actor > (act);
L8&D(wh/f }
x<ax9{ } do_;
M2@;RZ(| ?n]FNjd 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|~K(F<;j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
oM,- VUr 最后来说说怎么处理break和continue
2z_2.0/3 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。
3c #s|qW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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