一. 什么是Lambda
`6rLd>=R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
z"6o|]9I 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,
Y's=31G@ }P2*MrkcHB 7Ydqg& N)(m^M(~0 class filler
p7+{xXf {
1
k!gR public :
"pt[Nm76)8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
UusAsezm: } ;
NL.3qx ok--Jyhv# I6WHC* 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:
;FlDRDZ% @IL@|Srs8 y6am(ugE Q8HNST($? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0^{Tq0Ri[ +!@xH]; /;_$:`|/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gB#!g@ ${Lrj}93 ~/4j&IG ~JZLWTEe 二. 战前分析
eZ)
|m 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
CMC p7-v 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
GGHMpQ |%4nU#GoB h(2{+Y+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Gad&3M0r /* --------------------------------------------- */
[]\-*{^r vector < int *> vp( 10 );
tqA-X[^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
oItC;T /* --------------------------------------------- */
f$ /C.E sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g?1bEOA! /* --------------------------------------------- */
[GknE#p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
UHY)+6qt] /* --------------------------------------------- */
{(-TWh7V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*)r_Y|vg /* --------------------------------------------- */
(q"S0{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#d8]cm= bIt{kzuQC qUe2(/TQu <mLU-'c@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
v-$X1s 1._1, _2是什么?
!6.LSY,E 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。
bjUe+#BL 2._1 = 1是在做什么?
"7alpjwb 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。
2aivc,m{r 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。
pC4uar fk^DkV^< 3Mh_&%!O 三. 动工
o)\EfPT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[Qk j} Pd:tRY+t/ ]I~BgE;C9 Jv2V@6a( template < typename T >
%Y`)ZKh
class assignment
ADP[KZO$4 {
ke*&*mx"L T value;
ygm=q^bV]s public :
-}qay@cDt assignment( const T & v) : value(v) {}
),;h template < typename T2 >
On4Vqbks T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
09Oe-Bg } ;
Xa8_kv_ !H^R_GC PClwGO8'& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4>=Y@z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GB>h8yXH Ft2ZZ<As
yOjTiVQ9 .R+n}>+K class holder
USf;}F:-C {
KG5B6Om5' public :
ng2yZ @$ template < typename T >
78z/D|{" assignment < T > operator = ( const T & t) const
D//Ts`}+n {
My9fbT return assignment < T > (t);
p'SY 2xq-, }
\LS s@\$
g } ;
bir tA{q )Z?\9'6e4 imS&N.*3m 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:
MM+nE_9lV ~xZ)btf static holder _1;
am
WIA`n= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Qa16x<Xlm x JzO?a' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{-c[w&q 而不用手动写一个函数对象。
.Wyx#9 wCr+/"t iV%tn{fc @n=FSn6c 四. 问题分析
5#? HL 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。
[VB\T|$ 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。
6v-2(Y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`_e 1LEH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$uNYus^vS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}WkR-5N T8QRO%t 五. 问题1:一致性
:'dH)yO 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?|
W{'tS{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!
+Hc(i !Ys.KDL struct holder
x: Tm4V{ {
PsMCs|* //
_1Iw"K49Qx template < typename T >
nIP*yb}5 T & operator ()( const T & r) const
Z"<tEOs/En {
tO QY./I return (T & )r;
'r`-J4icX }
tTrue? } ;
78+PG(Q_M Q[F$6m%o 这样的话assignment也必须相应改动:
zwX1&rN w0t||qj^>" template < typename Left, typename Right >
xqzdXL} class assignment
PAXdIh[] {
UG9 Ha Left l;
,}#l0BY Right r;
PT`gAUCw public :
l7JY`x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V-iY2YiR template < typename T2 >
{@[z-)N7\, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z4Qq#iHZR } ;
5AT[1@H(_ m]U`7! 同时,holder的operator=也需要改动:
ny~~xQ" n.xW"omN template < typename T >
?g'? Ou assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*e05{C:kS {
"(d7:!% return assignment < holder, T > ( * this , t);
-z4pI= }
vvG#O[| O DbkKmv& 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%,*{hhfu 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/e}NZo{)g p[%FH? return l(rhs) = r;
[&
&9F}; 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
P\CT|K'P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
RoWGQney pTJJ.#$CEF template < typename Tp >
h{cJ S9e} class constant_t
toCT5E_0= {
*<_8]C0> const Tp t;
VS \~t public :
paW7.~3
R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+O@0gl template < typename T >
It@.U| const Tp & operator ()( const T & r) const
Z tfPB {
mMvt#+O return t;
B@Q Ate7 }
4`7:gfrO, } ;
h~
=UFE%' ]MP6VT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@ zE>n 下面就可以修改holder的operator=了
x;Jy-hMNl q~=]_PMP template < typename T >
_ZfJfd~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rBZ0(XSZQ {
FHS6Mk26 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y
ZsC> }
5[Yzi> o[ eZm,K'/! 同时也要修改assignment的operator()
+mN]VO*y $;dSM<r template < typename T2 >
]I#yS=; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TnqspS2;R 现在代码看起来就很一致了。
Hinz6k6! viT/$7`AI 六. 问题2:链式操作
>I3#ALF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{?
jr 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
O&?i8XsB 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
IgOo2N"^l 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
h+!Ld^'c 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:YU_ \EV Xj&fWuA template < typename T >
--S2lN/:T struct result_1
z5v)~+"1 {
7N/v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Nj_h+=UE! } ;
Z`23z(+ ~g+?]Lk} 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
kmm1b ( h`OX()N template < typename T >
dw8Ce8W struct ref
uFIr.U$V {
^E8XPK]-~ typedef T & reference;
@O/-~,E68 } ;
%W=S*"e- template < typename T >
<8>gb!D G struct ref < T &>
MkG3TODfHB {
X9#;quco@ typedef T & reference;
AAE8j. } ;
Tt.wY=,K ?A/+DRQ( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wG4=[d QcGyuS.B template < typename T >
V_?5 cwZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:;S]jNy}j) {
$UAmUQg)}_ return l(t) = r(t);
CxC&+'; }
|"vUC/R2& 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。
N246RV1W 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-gl7mO * -aPvls 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
`g&<7~\=A _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y_:i'Ri. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E4aCL#}D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oX@0+*" 最后的布局是:
#y"EhwF Add
Re**)3#gn / \
b/='M`D}#G Divide 5
%l!Gt"\xm / \
f:gXXigY, _1 3
xioL6^(Qk, 似乎一切都解决了?不。
K)c`G_%G 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。
|T~C($9 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
C3^QNhv OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
5 iUT# 1CFTQB > template < typename Right >
o/bmS57 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{%ZD^YSA Right & rt) const
}UK<tUO {
&y/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lV/-jkR }
6C>"H 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c8I :
jDk: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Nh7+Vl 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
A\9QgM 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
R87-L*9B^0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
xwr<ib: 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
i>w'$ { 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:
>L F
y:a !N- - template < class Action >
&)@|WLW class picker : public Action
B>}=x4-8 {
:gMcl"t-- public :
fGDR<t3yiQ picker( const Action & act) : Action(act) {}
sf\p>gb // all the operator overloaded
47b=>D8 } ;
g/&`NlD 6\ g-KO 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。
2`qO'V3Q 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:
Zb<IZ)i# 1 | X/QSL template < typename Right >
,b2YUb]U picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7yGc@kJ? {
m?I$XAE return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i#o:V/Z. }
zrWkz3FN T >XnVK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Zi5d"V[}T 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
IKx]?0sS / E~)xgPM< template < typename T > struct picker_maker
=c
3;@CO {
Ww&~ZZZ { typedef picker < constant_t < T > > result;
Nf(Np1?;c } ;
!iBe/yb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Sq"O<FmI {
*5'U3py typedef picker < T > result;
cs[_5r&: } ;
BFP (2j f$vWi&(
下面总的结构就有了:
9~ 8 A> 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。
f>\guuG 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。
:=q blc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R#OVJ(# 至此链式操作完美实现。
?-mDvW Enu/Nj 2 #p@8m_g 七. 问题3
$\BRX\6(- 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kk_$j_0 v0762w template < typename T1, typename T2 >
l<fZt#T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$e66j V {
n#,<-Rb- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=SJwCT0; }
QJ2V&t"3 j{00iA} 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
!;'#fxW[ >*#clf;@p template < typename T1, typename T2 >
WqX#T struct result_2
zs!}P {
Id`?yt typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|_q:0qo } ;
: tKa1vL h/u>F$}c 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?
NjT#p8d X 这个差事就留给了holder自己。
ts
BPQ 8Ne "RPX_ VJ1(|v{D4[ template < int Order >
r[>4b}4s class holder;
~Q7)6% template <>
u2=gG. class holder < 1 >
>iefEv\ {
1T(:bM_t`7 public :
Wez"E2J` template < typename T >
?M'_L']N[ struct result_1
x2gnB@t {
t Dx!m~[ typedef T & result;
6")co9 } ;
q:A{@kFq_ template < typename T1, typename T2 >
.yp"6S^b struct result_2
|BrD:+ {
oNV5su typedef T1 & result;
V_Owi5h } ;
WU oGIT' template < typename T >
-P!_<\q\l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d0(GE4+/ {
BPAz.K Q return (T & )r;
56!>}!8! }
-]=-IiC# template < typename T1, typename T2 >
rN3i5.*/t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sD V*k4 {
utk'joo return (T1 & )r1;
Vg1!
u+`< }
_ PC}`Y'& } ;
=Rnx!E Al?LO;$Pa? template <>
s^nPSY! class holder < 2 >
ni @Mqb {
CV<@Rgoa public :
6*@\Qsp615 template < typename T >
I{Pny/d` struct result_1
/rRQ*m_ {
b}P5*}$:9" typedef T & result;
w3j51v` 0' } ;
Z,~"`9>Ss template < typename T1, typename T2 >
pPztUz/. struct result_2
p)M\q fZ {
~z''kH=e
typedef T2 & result;
J:M)gh~# } ;
F12tOSfu* template < typename T >
xW84g08_, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
TF %8pIg>Z {
:UuPy|> return (T & )r;
B Z:H$v }
}NQx2k0 template < typename T1, typename T2 >
l@}BWSx&ms typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!6:q#B* {
F">>,Oc)U" return (T2 & )r2;
<,S0C\la= }
i?^Cc\gH } ;
|.D_[QI 5u ED ypxqW8Xe 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> >。
D7Y5q*F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<&'Y e[k 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QC:/xP {Kp<T return l(i, j) = r(i, j);
q9n0bw^N 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YM9oVF- A[juzOn\ return ( int & )i;
h3^&,U return ( int & )j;
amI$0 最后执行i = j;
l6.#s3I[' 可见,参数被正确的选择了。
Ov{fO bTzVmqGY 1m-"v:fT5D lu@#) H~~I6D{8 八. 中期总结
Ty]/F+{ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
!=#230Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mfu>j,7l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
g;(r@>U.r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w;$@ </ X-di^%< ZyqTtA!A JL1%XQ
i
z"BV+ rVkoj;[ 九. 简化
|Iy55~hK` 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。
OwGl& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Fi{~UOZg 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:
(sw1HR 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\\jB@O +-*/&|^等
?MhRdY 2. 返回引用。
sY,!Ir`/` =,各种复合赋值等
;_0)f 3. 返回固定类型。
d#T8|#O" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P[{w23`4 4. 原样返回。
pj,.RcH@o operator,
_C?<re3* 5. 返回解引用的类型。
V|NWJ7 operator*(单目)
JbYv < 6. 返回地址。
[|{yr operator&(单目)
d"78w-S 7. 下表访问返回类型。
[~)i<V|qJ operator[]
=$5[uI2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*?oQ6g(Nz operator<<和operator>>
~MY7Ic% aDa}@-F&a OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
&sL5Pt_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z]>aWH}$ a34'[R template < typename Left >
1W;3pN struct value_return
3m4?l
~ {
HSx~Fs^J template < typename T >
c1/Gyq struct result_1
Sm#;fx+ {
vII&v+C typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
U-TwrX } ;
H<`[,t 32:,g4!~6 template < typename T1, typename T2 >
W0$G7s struct result_2
:EyH'v {
pooi8" G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:^kP? } ;
<C6/R]x# } ;
lg;Y}?P `<t{NJ&f 'O`jV0aa' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~0?p @8 S$]:3 下面我们来剥离functor中的operator()
L4sN)EI 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h_ ]3L/ 6K P!o return l(t) op r(t)
5S7`gN. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
17{]QuqNF return op l(t)
,?B.+4CW\E return op l(t1, t2)
^iubqtT] return l(t) op
%R;cXs4r return l(t1, t2) op
]T^m>v)X return l(t)[r(t)]
2Z@<llsi return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
aEdFZ <-Q0WP_^ 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:
U^Z[6u 单目: return f(l(t), r(t));
0s0[U return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[
H>MeeR 双目: return f(l(t));
.mDqZOpf=4 return f(l(t1, t2));
|]A{8BBC 下面就是f的实现,以operator/为例
,-CDF)~G=3 vyV n5s struct meta_divide
RYE::[O7 {
$},:z]%D template < typename T1, typename T2 >
TFxb\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Z/wh?K3y {
#2ZXYH} return t1 / t2;
QVn0!R{ }
`1EBnL_1 } ;
8tA.d.8 wt2S[:!p 这个工作可以让宏来做:
3N+P~v)T' /F;*[JZIb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
. F#mT h template < typename T1, typename T2 > \
Q77qrx3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8kJ k5 以后可以直接用
'0
(Bb DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_$ixE~w-! 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
T|.Q81.NE (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。。。)
!u6~#.7 cYR6+PKua bwVv#Z\r 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
a
#@Q.wL --.j&w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T]^F%D% class unary_op : public Rettype
?qO,=ms>- {
Sa,N1r Left l;
'EZ[aY!); public :
EE}NA{b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}#'KME4 8@hzw~> template < typename T >
7Wb.(` a< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A^ ,(Vyd {
"fpj"lf- return FuncType::execute(l(t));
]nX.zE|F }
>.{
..~"K (X!/tw,. template < typename T1, typename T2 >
%4 SREq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3]N}k|lb% {
M8[YW|VkP return FuncType::execute(l(t1, t2));
@O45s\4-* }
:m&`bq } ;
~7 `x9MUc {6%uNT>| >t D-kzN 同样还可以申明一个binary_op
ik$wS#1+L $,aU"'D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=R>Sxaq class binary_op : public Rettype
J.<eX=< {
p1?}"bHk Left l;
3~cOQ%#]4 Right r;
A^K,[8VX public :
=\XAD+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'oT}jI SAH\'v0 template < typename T >
NPoXz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,O[vxN1X* {
)D[ypuM& return FuncType::execute(l(t), r(t));
BB%(!O4Dl }
(Wx)YI 9d{W/t?NH template < typename T1, typename T2 >
=k$d8g
ez typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q%eBm_r; {
^1~/FU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
pM46I" }
!r
LHPg } ;
Hzj*X}X#K $AXz/fGV .oK7E(Q J 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
O]Kb~jkd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p +T&9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/vPb 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Iyc')\W& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mefmoZ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
`PW=_f={ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
he+[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
9Np0<e3p 下面是修改过的unary_op
|wLQ)y* 6sZRR{' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xc/|#TC8? class unary_op
<GNOT"z {
l?R_wu,Q Left l;
v
PGuEfz K[kmfXKu public :
GDcV1$NA )_Oc=/c|f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mCE})S Dq?2mXOqD template < typename T >
SRD&Uf0M struct result_1
Rke:*(p*n; {
8@A[`5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:9`1bZ?a } ;
IWWFl6$- kdHql>0 template < typename T1, typename T2 >
f9 Xw]G9 struct result_2
u]2k %TUY {
s Y6'y'a95 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=
]@xXVf/ } ;
)/ZSb1! ZF
t^q/pw template < typename T1, typename T2 >
F0JFx$AoD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]OrFW4tiE {
r{TNPa6! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ck:J }
amSyGQ2 O.E0LCABC template < typename T >
:I$2[K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{S}@P~H= {
Y o(B8}?0! return OpClass::execute(lt(t));
i\Vpp8<B }
"EHc&,B` kb:C>Y8!sC } ;
bn`zI~WS RnrM
rOh j<KC$[Kt 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
vjb?N 好啦,现在才真正完美了。
m#ie{u^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
:mrGB3x{ /trc&V template < typename Right >
h+W^k+~( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)2$_:Ek {
GVM#Xl}w9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5ZcnZlOOQ }
0/6&2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
]]Z,Qu#<- 8bGq"!w- 8<kme"%s #~+#72+x7 asi1c
y\ 十. bind
oB\Xl)A< 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
nAg(lNOWN 先来分析一下一段例子
zoJ;5a.3B UIl_&| TUaK:*x* int foo( int x, int y) { return x - y;}
[:QMnJ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(*RybKoaA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^ ?=K) 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
(<l2 ^H 我们来写个简单的。
*[H+8/n_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
XOCau.# 对于函数对象类的版本:
ay_D.gxz h Nle;&*F template < typename Func >
JB+pFBeY struct functor_trait
9NP l]iA) {
MuobMD}jqe typedef typename Func::result_type result_type;
R`Lm"5w } ;
p*0Ve21i, 对于无参数函数的版本:
#CPP dU$ ;}~=W!yz template < typename Ret >
$5b|@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
?I'-C?(t@1 {
v-3zav typedef Ret result_type;
Hl;p>>n } ;
BFOFes`>~ 对于单参数函数的版本:
Oez}C,0 .m?~TOR template < typename Ret, typename V1 >
.( h$@|Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mr!I}I7x&x {
DQ\&5ytP typedef Ret result_type;
yj~"C$s } ;
EaD@clJS 对于双参数函数的版本:
=%\6}xPEl< EKPTDKut template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;J(,F:N struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rcZ SC3 {
ak) -OL1 typedef Ret result_type;
X~he36-+< } ;
XO#)i6}G 等等。。。
9|?Lz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~(j'a!#Vvk ~5NGDT#L* template < typename Func >
DOVX$N$3 struct func_return
(nD$%/uK' {
Wi?%)hur template < typename T >
DME?kh>7 struct result_1
X-1Vp_(,TP {
Z9&D'n) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8-a6Q|
} ;
7V{"!V5 66<\i ltUQ template < typename T1, typename T2 >
LU,"i^T struct result_2
" ^baiN@ac {
i=UTc1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9r nk\`E } ;
em[F| } ;
"O[76}I+.q ^<\} Y !t
Oky 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+.]}f}Y G}#/`]o!K template < typename Func, typename aPicker >
+MZO%4 class binder_1
X8
)>}#: {
bH/pa#G(
Func fn;
1?RCJ]e5 aPicker pk;
8Wx@[! public :
Om2X>/V%C _P<lG[V template < typename T >
KWJgW{{v struct result_1
:6$4K"^1 {
bmVgTm& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%lJiM`a } ;
6
2`PK+ NWHH.1| template < typename T1, typename T2 >
Q|B|#?E== struct result_2
; eF4J {
G;HlII9x[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2c~?UK[1 } ;
^i+z_%V g1wI/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kbYg4t]FH L-C/Luws template < typename T >
%HF$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bp>ps@zFq {
; G59}d
p~ return fn(pk(t));
^wF@6e7/& }
Q^Z<RA(C template < typename T1, typename T2 >
?>.g;3E$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9LEilmPs {
id tQXwa return fn(pk(t1, t2));
te*Y]-&I|/ }
<,pLW~2-" } ;
C6'*/wq 8gtCY~m 3.<6;? 一目了然不是么?
G#n^@kc*, 最后实现bind
Sd\IGy{a K-EI?6`xM @yn^6cE template < typename Func, typename aPicker >
4 ?@uF[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aT1CpY=T|. {
ah/6;,T return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Hx2j=Q_dw }
vYSetAdv d0A\#H_& 2个以上参数的bind可以同理实现。
\ ~LU 'j 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。
Iq0 #A5U% 9{%g-u\ 十一. phoenix
-hVv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'hlB;z|T c_G-R+ for_each(v.begin(), v.end(),
Jh&~/ntmm_ (
L_~I~ do_
e}R2J`7 [
9O=05CQ cout << _1 << " , "
o?va#/fk ]
CS;W)F .while_( -- _1),
K_&c5(-(_ cout << var( " \n " )
A:.IBctsd )
YoF\MT]W );
1>@]@ST[: 38U5^` 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:
2u~c/JryN 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
Xrj(,| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=tf@4_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GIC"-l1\ 2-6.r_ /G)KkBC template < typename Cond, typename Actor >
7/&C;" class do_while
-[f"r` {
T`g?)/ Cond cd;
7TV>6i+7 Actor act;
EFRZ% Y public :
B;z>Dd,Y_x template < typename T >
#0?"J) struct result_1
8g[(nxI~ {
Ho )t=qn typedef int result_type;
&N/|(<CB } ;
yp[<9%Fi dT hn? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d^Zo35X >?>u bM`, template < typename T >
+Q SxYV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uv|eVT3jNs {
"$~}'`(] do
Ok}{jwJ%W; {
o\@ A2r3 act(t);
agU%z:M{ }
N"Y K@)*Q while (cd(t));
n&0mz1rw return 0 ;
~{7zm"jN }
`P ^u: } ;
B_SZ?o @tr&R==([ |TB@@ 2Ky& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lBlSNDs 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
|t4Gz1"q=8 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
MiSja#"+A 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
.N5hV3 下面就是产生这个functor的类:
s6uF5]M;2 )|U_Z"0H^ cy=I0 template < typename Actor >
7oZ@<QP' class do_while_actor
ig{A[7qN {
iUeV5cB Actor act;
qs6Nb'JvQR public :
935-{h@k do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
MB]#%g& ~/j$TT" template < typename Cond >
4ss&'h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&Pu+(~'Q } ;
b$dJ?%W =@xN(]( h^o+E2<] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l5FuMk- 最后,是那个do_
K-2.E BW'L.*2 wXr>p)mP class do_while_invoker
aL8p"iSG9 {
zyaW3th public :
c=b+g+*xd template < typename Actor >
"bD+/\ z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@T<ad7g-2J {
A#v|@sul return do_while_actor < Actor > (act);
q%OcLZ<, }
4t&gW } do_;
>EBZ$ X WW//heJe- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[3t0M5x w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4=u+ozCG 最后来说说怎么处理break和continue
N@k3$+ls 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>lt 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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