一. 什么是Lambda
iz^a Qx/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:Z/\U*6~ 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,
YFu>`w^Y .h4NG4FIF 1.u^shc&| 02J(*_o class filler
rRe^7xGe7 {
(xvg.Nby public :
$@kOMT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N"<.v6Z } ;
vn*K\, $aEv*{$y p2(ha3PW 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:
yp4[EqME g?|Z/eVJ ,d*1|oUw 8&HBR # for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G:1QXwq\j ~$>JYJj u(yN81 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ohj^Z&j Q}^Ip7T 1p5'.~J+Q y|+5R5}K 二. 战前分析
T~$Eh6
D 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。
_'Jjt9@S 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 @dz MCTJ^ g"D D^>d<LX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(e5Z^9X /* --------------------------------------------- */
^w%%$9=:r vector < int *> vp( 10 );
wbOYtN Y@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&Jb$YKt /* --------------------------------------------- */
IhK
SwT sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|5`ecjb. /* --------------------------------------------- */
W$wX[ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&b^_~hB:q /* --------------------------------------------- */
LEjq<t1& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&c"!Y)%G /* --------------------------------------------- */
byE0Z vDM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
LH}9&FfjU jP/Vqe%%8 z
&P1C,n) 5m'AT]5Tn_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
_1Rw~}O 1._1, _2是什么?
4Dn&+=fq 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。
'Q=)- 2._1 = 1是在做什么?
8EkzSe 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。
Jlb{1B$7 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<z%**gP~G b{-"GqMO %{IgY{X 三. 动工
_:NQF7X#ug 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
1yz%ud-l NwOV2E6@OW CV^%'HIs?+ `peR ,E
template < typename T >
Oq% TW|a# class assignment
e <{d{ {
-3?
<Ja T value;
p*g)-/mA public :
wXp:XZ:]T assignment( const T & v) : value(v) {}
+\%]<YO template < typename T2 >
OESKLjFt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
iex%$> " } ;
Jb$G $ S3b<]B \kUQe-:he
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_IOUhMo 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)lt1I\n*k f{L;, ~a3u['B w (`g)` class holder
IQC[ewk {
S-\wX.`R1 public :
hR0a5 template < typename T >
aqqo>O3 s assignment < T > operator = ( const T & t) const
re%XaL {
Hicd
-' return assignment < T > (t);
;Qq_ }
r{d@74 } ;
h*JN0O<b 1 Vc_jYO@ ECM#J28D 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:
=$bF[3D NTZ3Np` static holder _1;
w+j\Py_G" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F~E)w5?\O 1Zp/EYWa{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u SI@Cjp 而不用手动写一个函数对象。
Hci>q`p# iNl<<0a
Z R=[@Oi 4<}@hk
Y 四. 问题分析
D9P,[:" 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。
eLh35tw 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。
z}-R^"40 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D}}?{pe 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>*O5Ry:4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
iJ*Wsp a]P%Y.?r 五. 问题1:一致性
$$0<
& 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?|
t1
9f%d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
saZK+kD4I }oG6XI9 struct holder
C_ d|2C6 {
h"8[1
; //
ziO(`"v template < typename T >
KLG .?`h: T & operator ()( const T & r) const
r8*xp\/ {
:+QNN< return (T & )r;
.j,xh )v" }
s/J7z$NEU } ;
S?i^ ~ h7K,q S 这样的话assignment也必须相应改动:
x4g6Qze 9cN@y<_I template < typename Left, typename Right >
iKu3'jZ/O class assignment
tFn[U#' {
.Xf_U.h$*@ Left l;
)$f?v22 Right r;
,Iz9!i
J" public :
$,r%@'= & assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q3/4l%"X template < typename T2 >
+ru `Zw5, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n2AoEbd } ;
<bCB-lG*Kb HES$. a 同时,holder的operator=也需要改动:
$(0<T<\ n;xzjq- template < typename T >
rttKj{7E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>a2[P" {
,*lns.|n return assignment < holder, T > ( * this , t);
2w1Mf<IXPo }
`aX+Gz? DtGkhq; 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
W2$rC5| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BIx*( 8,+T[S return l(rhs) = r;
zSsBbu: 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。
;XZN0A2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Dn#5H{D-d V?^qW#AG template < typename Tp >
5M)B class constant_t
"tk1W>liIN {
3bC-B!{;g const Tp t;
RmKbnS$*q public :
~PF,[$?4n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dE[X6$H[ template < typename T >
&l{ctP%q const Tp & operator ()( const T & r) const
^56D)A= {
3#udzC return t;
G;t<dJ8 }
Jq>5:"jZ0 } ;
*Y53bZ =r`E%P: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<$uDN].T4 下面就可以修改holder的operator=了
!m_y@~pV#u #|:q"l9 template < typename T >
Avljrds+7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zKYN5|17 {
h=YTgJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<R2SV=]Sq# }
i+I.>L/S }L{GwiDMDl 同时也要修改assignment的operator()
l_
x jsu 1dp8'f5^ template < typename T2 >
Z$Qwn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
O6-';H:I]L 现在代码看起来就很一致了。
:u@ w; $V<fJpA 六. 问题2:链式操作
jgpF+V-n$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
t?weD{O 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。
yg|yoL'g 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。
yMgS0 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。
Uul5h8F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
m9D*I1 7Fa1utVI template < typename T >
!14v Ovj4{ struct result_1
vHPsHy7y {
a[!:`o1U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
XK0lv8( } ;
dt<P6pK- \4OU+$m 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:
90<a'<\| URr{J}5 template < typename T >
ldaT:
er9 struct ref
cft@sY {
f.v JJa typedef T & reference;
~/K'n } ;
7.yCs[Z template < typename T >
`RE
K,^U struct ref < T &>
q(#,X~0 {
u~N'UD1x typedef T & reference;
#V[Os!ns } ;
$ O;a~/T >8`;SEnv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O `>u70 !i{5mc\ template < typename T >
@GQtyl;q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ICWHEot {
weOga\ return l(t) = r(t);
R++w>5 5A }
W>u$x=<T 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Fcn@j#[J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&D7Mv5i0@ }?U
#@ h 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
j#VR>0oC]\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]e?L,1- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?Bd6<F-G +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9.Sv"=5gz 最后的布局是:
/EZ - Add
>+[{m<Eq / \
ge{%B~x Divide 5
S)^eHuXPI / \
clT[?8* _1 3
'L%)B-,n 似乎一切都解决了?不。
c#fSt}J>C 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Ee$F]NA 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。
wr6(C: 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:
8/|1FI R8j\CiV17 template < typename Right >
+DSZ(Zb4qY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t1o_x}z4. Right & rt) const
3`njQvI\ {
[5P1 pkZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&:=[\Ws R }
//}KWz 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.`h:1FP8 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。
OL@' 1$/A 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
2
3A)^j 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
S<++eu 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
sFRQFX0XoY 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
uX&Tn1Kg 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
6#2E {uy;R /8>we`4 template < class Action >
P#2#i]- class picker : public Action
Rap_1o9#\ {
<'P+2(Oi public :
XpP}(A@G picker( const Action & act) : Action(act) {}
F:G
Vysy // all the operator overloaded
;E\ e.R } ;
1KI5tf>>p @p9YHLxLjQ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
;.d{$SO 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:
0(|36;x )KN]"<jB
template < typename Right >
h]^=
y.Q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=#?=Lh {
E@)9'?q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]7%+SH,RdD }
TmgSV#G J/A UOInh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dYp} R>+ 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。
BbNl:` 1lHBg template < typename T > struct picker_maker
t[bZg9; {
NKu*kL}W= typedef picker < constant_t < T > > result;
X}]g;|~SN } ;
FzQ6UO~' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m^1'aO_;q {
9Qc=D"' typedef picker < T > result;
~qb-uT\(99 } ;
x/?w1 @Yzb6@g" 下面总的结构就有了:
y6Ea_v 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。
8G_KbS 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。
W&9X <c* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A!_yZ|)$T 至此链式操作完美实现。
20BU;D3 ap .L=vn BGL-lJrG 七. 问题3
\7tJ)[0aF 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
c8qwsp M{`uI8vD template < typename T1, typename T2 >
#j6qq3OG ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_n!W4zwi {
Q+^ "v]V`d return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
h8? E+0 }
NGuRyZp69& jH]?vpP 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
JO|xX<#: %`^{Hh` template < typename T1, typename T2 >
sj% \lq struct result_2
hXP'NS`iv {
o<i\1<eI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,V #r } ;
ey) 8q.5 "I^pb.3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
"I&,':O+ 这个差事就留给了holder自己。
PQ4)kVT n~v* Q`(h template < int Order >
jR mo9Bb2 class holder;
FK`M+ j template <>
S1d{! ` 3 class holder < 1 >
,
Y cF~ {
eRvnN>L public :
};nOG; template < typename T >
Q`(.Blgm; struct result_1
eih~ SBSH {
d<afO?" typedef T & result;
ynG@/S6)K } ;
Mp`i@pm+ template < typename T1, typename T2 >
[[vb w)u struct result_2
fk?(mxx" {
!1ZrS typedef T1 & result;
B-EDVMu } ;
Vi\kB% template < typename T >
./E<v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u75(\<{ {
>iFi~)i_4y return (T & )r;
`ouCQ]tKz }
>`D$Jz, template < typename T1, typename T2 >
5TVA1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jmh$6 N%
F {
z)]Br1 return (T1 & )r1;
Id40yER }
{,zn#hU.R } ;
PitDk
1T {qPu}?0 template <>
9|1J pb class holder < 2 >
*WZ?C|6+ {
(eF "[,z public :
s
N|7 template < typename T >
~<Sb:Izld struct result_1
tk,Vp3p {
n~G-X
typedef T & result;
A&($X)t } ;
Qwu~{tf+' template < typename T1, typename T2 >
137:T: struct result_2
7q|51rZz {
8d*W7>rq typedef T2 & result;
jp P'{mc } ;
Wd/m]]W8Q template < typename T >
r@]iy78
j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\} +b_J6- {
zkmfu~_) return (T & )r;
c:sk1I,d~^ }
>Yt+LdG!- template < typename T1, typename T2 >
)MU)'1jc, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#a=~a=c(^ {
Ym/y2B( return (T2 & )r2;
0X[uXf }
rk .tLk } ;
Z^SF $+UN !_#2$J*s^D
/DN!" 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> >。
2C_/T8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*Z
C$DW!- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Hlye:.$ KJ;NcUq return l(i, j) = r(i, j);
!Au 9C
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\rY<DxtOq S67>yqha return ( int & )i;
3pk `&' return ( int & )j;
/5 6sPl
7} 最后执行i = j;
>pq= .)X} 可见,参数被正确的选择了。
$ @Fvl-lK }E]&,[4&M j9]H~:g$d O[/l';i BARs1^pR4 八. 中期总结
leomm+f^ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
~k[q:$T 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=[T_`*s& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
NM:\T1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l&4+v.zr -P'KpX:]hd i#W0 'k(aZ" XDcA&cM}p EAi!"NJ 九. 简化
tWN hFQ' 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。
$wx)/t< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
oD>j26Q 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
VLO!hA# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+9d]([Lx +-*/&|^等
Y] "_} 2. 返回引用。
ZAcH`r* =,各种复合赋值等
#Kd^t=k 3. 返回固定类型。
&]mZp& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
re;^, 4. 原样返回。
HHU0Nku@ho operator,
Q1?09 5. 返回解引用的类型。
sGdlS&08( operator*(单目)
Az"(I>VfD 6. 返回地址。
j9G1
_ operator&(单目)
a2tRmil 7. 下表访问返回类型。
E |BE(F;K operator[]
NHjZ`=Js 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
C/L+gU& operator<<和operator>>
7xr@$-U w;Jby 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。
;)nV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~xSAR;8 ollk {N template < typename Left >
sq~9
l|F struct value_return
A:-r2;xB {
quEP" template < typename T >
G^Q8B^Lg struct result_1
C_~hX G {
X|iWnz+^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=Pu;wx9 } ;
xOAA1# ~$\9T.tre2 template < typename T1, typename T2 >
Fw!TTH6l0 struct result_2
6*]g~)7`Q~ {
q;<=MO/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m5/d=k0l } ;
B"rfR_B2M# } ;
f8c'`$O _R 6+bB$ E"l/r4*f@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+.u)\'r;h 1ae,s{| 下面我们来剥离functor中的operator()
GV"Hk E; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
VX<jg #( -4!9cE return l(t) op r(t)
l#;DO9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2iJ)K rw return op l(t)
`$5 QTte return op l(t1, t2)
Arzyq_ Yk return l(t) op
v==b.
2= return l(t1, t2) op
{-fhp@; return l(t)[r(t)]
m\hzQ9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?Dr K2;q --}5%6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
" A}S92 单目: return f(l(t), r(t));
X5hamkM*m return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
f*ICZM 双目: return f(l(t));
O^+H:Y| return f(l(t1, t2));
yD-L:)@" 下面就是f的实现,以operator/为例
C=&rPUX{ UHh7x%$n struct meta_divide
ipThwp9 {
,sqxxq template < typename T1, typename T2 >
#S*`7MvM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?"o7x[ {
;`f14Fb return t1 / t2;
i6Kcj }
CC8)yO } ;
bz1+AJG kU
{>hG4 这个工作可以让宏来做:
5@kNvi yDil #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
d}Y\;'2, template < typename T1, typename T2 > \
aGR!T{` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"nzQ$E>?$ 以后可以直接用
9
Y-y?Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'wg>=|Q5 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
"^UJC- (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。。。)
FZ0wtS2 +p
Y*BP+~i |*T3TsP u 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
~g|Z6-?4Jj B,_/'DneQK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1#D &cx6 class unary_op : public Rettype
%\|9_=9Wn {
m 3Y@p$i5 Left l;
fQkfU;5 public :
Lxg,BZV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'=Z]mi/aw -*<4 hFb template < typename T >
D\ ;(BB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5(+PIKCjC {
U_8 Z& return FuncType::execute(l(t));
fVXZfq6 }
6`
8H k; bl8EzO template < typename T1, typename T2 >
FkH HTO typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`Pcbc\"*y {
6VsgZ"Il return FuncType::execute(l(t1, t2));
x/B1\U
I }
UK7pQt}9 } ;
p";5J+?( |}-bMQ| _-M27^\vV 同样还可以申明一个binary_op
U{JD\G8m 5OR2\h!XZt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~v$1@DQ} class binary_op : public Rettype
>]!8f?, {
cUH.^_a Left l;
,'nd~{pX"( Right r;
3bd(.he2u public :
jGSY$nt9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i eL7jN,'m ]VCVV!G_=n template < typename T >
9Ev<t\B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ev'` K=n8 {
V 4` return FuncType::execute(l(t), r(t));
~\oF}7l$ }
p|gzU$FWbk :Rftn6! template < typename T1, typename T2 >
e2><Y< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'e(]woe {
T)Zef return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'
a>YcOw }
)-s9CWJv } ;
'xP&u<(F $1E'0M` <3)k M&.B 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
sP'U9l 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sc0.!6^'V DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=.48^$LWx 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。
x_+-TC4IXn 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
++=f7yu 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。。。
vmj'X>Q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
li37* 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)
[pRRBMho 下面是修改过的unary_op
1`Ig A0V`" iCtDV5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0R-J
\ class unary_op
kdP*{ {
V"Sa9P{y" Left l;
!0Mx Bem +L,V_z public :
M/mm2?4 7@1GSO: Yf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]i:_^z)R [2P6XoI# template < typename T >
Q;xJ/4 Z" struct result_1
L[cP2X]NQ {
o}p^q:T* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rHa*WA;TE } ;
z@21Z`, *8I"7'xh template < typename T1, typename T2 >
'nT#c[x[0 struct result_2
QG=K^g {
II'"Nkxd typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9Rm\@E
[ } ;
I !J' jf^BEz5 template < typename T1, typename T2 >
EvKzpxCh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X=KC+1e {
W8_$]}G8E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sxn{uRF }
j>`-BN_ ~Jh1$O,9o template < typename T >
3OB=D{$V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x:6c @2 {
5~[m] return OpClass::execute(lt(t));
Fy$f`w_H@ }
2oo/KndU `tPVNO,l } ;
6Qk[TL)t x^79s_h5 7tP%tp
ez 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
lv>^P>S(O 好啦,现在才真正完美了。
bn%4s[CVb4 现在在picker里面就可以这么添加了:
+P=IkbxAO .|e8v _2J template < typename Right >
p/U{*i]t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~Z~V:~ {
o1?S* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
x']Fe7nv
}
Gsu?m 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。
#\8"d k2O3{xIjc 4l`[,BJ =/!RQQ|8o !pZ<{|cH 十. bind
FyQr$;r 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
|->CI 先来分析一下一段例子
`=$p!H8 O.DO,]Uh
i }_" int foo( int x, int y) { return x - y;}
L|L;< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Sh2BU3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
akFT 0@9 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。
Xp.$FJ1) 我们来写个简单的。
w{*PZb4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\(MIDCZ@- 对于函数对象类的版本:
^
-4~pDv^ Q2!5 template < typename Func >
A5T&i] struct functor_trait
'3b'moy {
X'88W- typedef typename Func::result_type result_type;
DNr*|A2< } ;
-wT!g;v;% 对于无参数函数的版本:
` {qt4zd0 .I?~R:(Ig template < typename Ret >
CTS1."kx1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
q
BIekQT {
R GL2S]UFs typedef Ret result_type;
fx-8mf3 } ;
Z2t\4|wr: 对于单参数函数的版本:
f`)*bx #W&o]FAA3y template < typename Ret, typename V1 >
O7CW#F struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*M)M!jTv {
}K5okxio typedef Ret result_type;
6e8 gFQ"w2 } ;
.DI?-=p|_# 对于双参数函数的版本:
osl\j]U8 2qot(Zs1i template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K3Bw3j 9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
e#)NYcr6 {
P{x6e/ typedef Ret result_type;
%Zp|1J'" } ;
\Si p 等等。。。
?qb35 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
inFS99DKx l/,la]!T template < typename Func >
qW`?,N)r struct func_return
T%;V_iW- {
`{|w*)mD template < typename T >
nEUUD3a struct result_1
ah%Ws#& {
<D P8a<{{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O}w%$ mq } ;
I tb_ H zE<Iv\Q template < typename T1, typename T2 >
dr(-k3ex struct result_2
14"+ctq {
7{]dh+) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d@ >i=l [ } ;
*NG\3%}%|@ } ;
b50mMWtG xKl1DIN[ /z_]7] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'zbvg0 T E#\Oe_eq~N template < typename Func, typename aPicker >
sQJGwZ7 class binder_1
m8;w7S7,j~ {
|Iw glb!k Func fn;
|lcp
(u*u aPicker pk;
="5D}%
public :
c6lCF & [_nOo ` template < typename T >
@TQ/Z$y struct result_1
FZ?:BX^ {
:EAh%q
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4y#XX[2Wj } ;
-pIz-* } lDX3h template < typename T1, typename T2 >
7FJ4;HLQ struct result_2
%S"85#R5E {
tRpY+s~Fq typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k qL.ZR } ;
4g"%?xN x(cv}#}S8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i%JJ+9N Ix6\5}.c 9 template < typename T >
<gFa@at typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P1Z"}Qw {
/OWwC%tM/ return fn(pk(t));
xnt) 1Q }
;Y[D#Ja- template < typename T1, typename T2 >
^~.AV]t| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lOp.cU {
[{Jo(X return fn(pk(t1, t2));
:-5[0Mx= }
N<8\.z5:< } ;
,f2oO?L} t^KQ*8clG yKoZj 一目了然不是么?
_
,s^ 最后实现bind
FGx)? p<=Lh47 = mf3,V|>[\ template < typename Func, typename aPicker >
'9Z`y_~)G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cZQ8[I {
W~0rSVD$<z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5h&sdzfG }
aZ4?!JW . kqm(D# 2个以上参数的bind可以同理实现。
O7Jux-E1C 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。
=`QYy-b X 50QDqC-]XS 十一. phoenix
,puoq{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5, ,~k= |y[I!JdR for_each(v.begin(), v.end(),
V:GypY) (
ewU*5|*[ do_
?W{+[OXs [
*{vH9TO cout << _1 << " , "
X2@Ef2EkM ]
.Pponmy .while_( -- _1),
Ba@~: cout << var( " \n " )
UuWIT3W>% )
ce9P-}d );
xy7A^7Li ["<Xh0_ 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:
{#qUZ z- 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
zPa2fS8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~c35Y9-5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
JI[8n$pr] -0d9,,c eO <N/?t template < typename Cond, typename Actor >
S(Af o` class do_while
|E7J5ha {
qC> tni% Cond cd;
ZK8)FmT_<O Actor act;
]JjS$VMauX public :
X|T|iB,vT template < typename T >
!xfDWbvHV struct result_1
#\w N2`" W {
\jwG*a typedef int result_type;
1H-Y3G>jN } ;
U
L
$! Q38+`EhLA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
UeO/<ml3>J VKDOM0{V template < typename T >
P}}G9^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d\JaYizp {
\{ @m do
Wp>t\S~N {
'vd&r@N act(t);
|@u2/U9
}
rJpr;QKf% while (cd(t));
zsXgpnlHT return 0 ;
Pp-N2t86#2 }
*~)6 sm } ;
T;92M}\ g:M;S"U3*Y
K<e
#y! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yMz#e0k 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。
m"n74cxS 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。
hn8xs5vN 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。
,2fi`9=\ 下面就是产生这个functor的类:
]ZcivnN# x
vs=T .jCGtR )% template < typename Actor >
* @4@eQF class do_while_actor
9fEe={ B+ {
'Gn>~m Actor act;
Y1-dpML public :
[7I bT:ph do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[f_^BU& 1?Y>Xz template < typename Cond >
)XDBK*! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
YRlf U5 } ;
KEOk%'c, +>#SNZ[ ;qgo= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2R&\qZ< 最后,是那个do_
7#R)+ |#2WN- r'OqG^6JFN class do_while_invoker
SUc%dpXZa {
UH!(`Z\C public :
Mk}T template < typename Actor >
zWEPwOlI1P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O`@Nl {
Fa%1]R return do_while_actor < Actor > (act);
lnyb4d/ }
eM<N?9 s } do_;
0F |t@?S Kyh>O)"G^% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=\O#F88ui 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
GOc
最后来说说怎么处理break和continue
#%"G[B 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。
Zk=,`sBC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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