一. 什么是Lambda
M&o@~z0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
O Z<iP 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,
\o3)\
e]o 9SF2 '7AlE!7% ?;Dh^mc class filler
aHx(~&hRcL {
ov&4&v public :
rUvjc4O} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D#|+PG7 } ;
6Yhd [I3 7pH`"$ A_3V1<J`] 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:
`t_S uZ`V ?oF+?l :ad H0<(j(JK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wz^Q,Od h?E[28QB s&:LY"[` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5|S|S))_Q feM%- .%) FK#s- x<^+nTzN 二. 战前分析
`B6~KZ 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。
v5STe` 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
Fm}#KE0 x Vk|6vA7 I\djZG$s;N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^<X+t&!z /* --------------------------------------------- */
/ blVm1F vector < int *> vp( 10 );
,#&\1Vxf transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+>3XJlZV /* --------------------------------------------- */
f P'qUN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4qMqAT /* --------------------------------------------- */
'<!
b}1w0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;UuCSfs{ /* --------------------------------------------- */
}
IJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[vM ksHk4 /* --------------------------------------------- */
NIZN}DnP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
| R MIV /d; C)%$
]7<}EG ~aKM+KmtPH 看了之后,我们可以思考一些问题:
mS?.xu 1._1, _2是什么?
wdS4iQD 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。
G.v zz-yG 2._1 = 1是在做什么?
GIXxOea1 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。
05=
$Dnv Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
HJ4T! `'d 'Cw&9cL9w i-1lpp I 三. 动工
Ky"]L~8$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0*!CJ;%N ee7#PE]} Axb,{X[6g -+vA9,pI template < typename T >
:[icd2JCw] class assignment
fTQ_miAlP {
;. jnRPo"; T value;
Ns?qLSN public :
n-X;JYQW assignment( const T & v) : value(v) {}
Rb!|2h) template < typename T2 >
yGGQ;!/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P#e1? } ;
)6K Q"* 8?p40x$m% P-B3<~*i! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
y b 7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)ro3yq4?? sK1YmB :~a <*D{uMw 2hZ>bg class holder
}^T7S2_Qy {
|>w>}w`~ public :
lqD.epm template < typename T >
#&Xr2?E@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
&yu3nA:7D {
Z0o+&3a6 return assignment < T > (t);
9\2<#,R1q }
FE}!I
} ;
+y%"[6c| &/%A 9R, uJBs 3X 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
6??o(ziK$ "Jd!TLt\x static holder _1;
b=V"$(Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
fY)Dx c&ue j=raS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aT9+]
Ig 而不用手动写一个函数对象。
608}-J=3# zDEX `~c =bn(9Gm!J 8KxBN)fO; 四. 问题分析
Ino$N|G[ 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。
j41)X'MgJ 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。
x2q6y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J%8M+!`F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:5Y
yI.T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GM1z@i\5 ny(`An 五. 问题1:一致性
:v=^-&t 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?|
Se0!-NUK0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
].=~C"s,a kTC'`xv struct holder
% oPt],> {
wiwAdYEQ\ //
kAu-=X template < typename T >
74[wZDW|( T & operator ()( const T & r) const
7WEh'(` {
uX.^zg]}% return (T & )r;
RA%=_wPD
+ }
-<g&U*/E } ;
_T96.~Q 3MmpB9l#H 这样的话assignment也必须相应改动:
u-8b,$@Z>' 5Kadh2nz template < typename Left, typename Right >
`Z#0kpXk_ class assignment
fbTq?4&Q {
?S*Cvr+=4 Left l;
65% WjO Right r;
p)u?x)w= public :
KF4D)NM| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I pp#{'Do template < typename T2 >
-qbx:Kk( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
C`J> Gm } ;
Oc6_x46S4 L:.z
FW, 同时,holder的operator=也需要改动:
O(R1D/A[ Z!/!4(Fh template < typename T >
P&>!B,f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
EbfE/_I {
N4[`pXM6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
& t.G4 }
@QN(ouq Q RXi/&'+H 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
[$Dzf<0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8t)?$j$ bQvhBa? return l(rhs) = r;
n@JZ 2K4 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。
r6b;v2!8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ah?,9r=U 'vX:)ZD i template < typename Tp >
A_4.>g class constant_t
n9 %&HDl4 {
{!L25 const Tp t;
yrF"`/zv6| public :
*y0=sG1+D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
^vY[d]R _\ template < typename T >
:~{Nf-y0`1 const Tp & operator ()( const T & r) const
m-HL7&iG$ {
W{is 2s return t;
xXRlQ|84 }
-cONC9= } ;
?;YymD_ ubQbEv{(, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@}<b42 下面就可以修改holder的operator=了
@2;/-,4O IA;'5IF template < typename T >
pQNTN.L9NZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
YAsE,M+ {
SjL&\), return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ZnAXb S }
i",7<01 :pCv!g2 同时也要修改assignment的operator()
3JFX~"rV9I o()No_.8H template < typename T2 >
\|YIuzlO4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3e9UD N2 现在代码看起来就很一致了。
X>%li$9J. ZgfhNI\ 六. 问题2:链式操作
|G/U%?` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LIll@2[ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
HWFLu 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
6mqp`x` 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
P#}vi$dZ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*M.,Yoj Wm4C(y@ template < typename T >
??f,(om struct result_1
mqbCa6>_S {
ipE|)Ns typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\Hw*q| } ;
MDBqIL]Hc N' CWSf.e 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:
^<_rE- k 4";NT;_q5 template < typename T >
h]vEXWpG ] struct ref
"wCx]{Di {
7K1_$vd typedef T & reference;
> Edsanx } ;
<zm:J4&>T template < typename T >
J50n
E~ struct ref < T &>
R@#xPv4o% {
bokr,I3 typedef T & reference;
$y{.fj y3 } ;
ilyF1=bp T\#Gc4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wYLodMaYH UXh%DOq
template < typename T >
putRc??o; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
CM7NdK?I {
]^8CtgC return l(t) = r(t);
5gkQ6&m }
o_BRsJy 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
t|s(V-Wq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4 Dy1M}7 j3H_g^ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{Us^4Xe _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
W)'*Dcd _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
YkE_7r(1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gW<4E=fl 最后的布局是:
x$t2Y<_ Add
Q}cti/ / \
7w]3D Divide 5
@n=&muC} / \
E;9J7Q
4 _1 3
dkY JO! 似乎一切都解决了?不。
YQyI{ 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。
!D ?(}nag 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。
@eDs)mY 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:
+o'xyR'( aXzb]"> template < typename Right >
@.c[z D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5;G0$M0 Right & rt) const
vexF|'!}0# {
&,3s2,1U( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,CN(;z) }
NpCQ4K 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Z9MR"!0 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
KFRf5^ % 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
2(x|
% 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
w{u,YM(Q 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
,0ilNi> 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
J}+N\V~ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
~:PM_o*6 mq:WBSsV template < class Action >
Nr+~3:3 class picker : public Action
` AD}6O+x {
:WsHP\r public :
mXS"nd30bD picker( const Action & act) : Action(act) {}
XA(.O|VZ // all the operator overloaded
D(TG)X? } ;
4mKH
|\g `rK@> - Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
xWqV~NnE 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
,grx'to(X xK)<763q> template < typename Right >
sDR Av%w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]~VuY:abH {
fI2y(p{? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!`4ie }
Fw{68ggk aMxj{*v7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
),y`Iw 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0I :5}$+J? EVBOubV template < typename T > struct picker_maker
evD=]iVD {
63_#*6Pv28 typedef picker < constant_t < T > > result;
p&u\gSo } ;
q*,HN(&l? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WNb2"W {
`B&=ya|bl typedef picker < T > result;
6rWq
hIaI } ;
t#8QyN dZ8ldpf8 下面总的结构就有了:
K7.ayM 0 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。
0UW_ Pbh6 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。
|pbetA4& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
GA`
bWl 至此链式操作完美实现。
+-SO}P 8z7eL>) v _:KqdmO] 七. 问题3
*GY8#Az 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。
y29G#Y4J [{R>'~ template < typename T1, typename T2 >
v@ qDR|?^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|,S]EHIy {
J>G'H) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V@s93kh }
^!i4d)) ,quUGS 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:
/*BK6hc 1{]S[\F] template < typename T1, typename T2 >
$%!06w#u struct result_2
0%;| B {
qmGHuQVe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
PX0N7L } ;
p,|)qr:M ]B8iQr-! 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?
X(17ESQ/Y 这个差事就留给了holder自己。
,'t&L] xhCQRw q[W@.[2y) template < int Order >
m@*aA}69 class holder;
sa/9r9hc+ template <>
fk6=;{ class holder < 1 >
;{&4jcV* {
s?; V!t public :
g`C"t3~%S template < typename T >
b "}ya/ struct result_1
&U=_:]/ {
/NR*<,c% typedef T & result;
9-&@Y } ;
jjv'"K2 template < typename T1, typename T2 >
wv\"(e7( struct result_2
I7SFGO {
`*yOc6i] typedef T1 & result;
\>EUa}%xn } ;
UUtSme template < typename T >
n!~QC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=>Z4vWX* {
q3-cWfU return (T & )r;
*Sbc
8Y }
qPUACuF' template < typename T1, typename T2 >
H15!QxD# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rTJU)4I^h {
iWUxB28 return (T1 & )r1;
L"?4}U: }
qT4`3nH: } ;
$Op:-aW& [Q6$$z92Q template <>
(5y*Btd= class holder < 2 >
[{T/2IGq {
K&=6DvfR public :
m{lS-DlRg template < typename T >
h4ghMBo% struct result_1
*>o@EUArN {
rXe+#`m2 typedef T & result;
*_Pkb.3R } ;
G"vEtNoV template < typename T1, typename T2 >
cj[%.M5iBA struct result_2
RzLeR%O {
Q2@yUDd! typedef T2 & result;
iq8Hq)I] } ;
A/j'{X!z
template < typename T >
=)Goip typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?DNeL;6 {
1gYvp9Ma return (T & )r;
|FFMQ" }
2Myz[)<P_ template < typename T1, typename T2 >
%.{xo.`a[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4%TmW/yd {
0=OvVU;P return (T2 & )r2;
IF? }
b3-+*5L } ;
%8|? YxiZ: S8]YS@@D `M_w^&6+n 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> >。
&v+Hl^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3+D4$Y" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&=.7-iC|W !/e8x;_ return l(i, j) = r(i, j);
M:K4o% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@=l.J+lh Xkp`1UTH return ( int & )i;
piPV&ytI return ( int & )j;
TIP H#W:v 最后执行i = j;
#~qY%X 可见,参数被正确的选择了。
G0x!:[ bLz('mUY .[o?qCsw Z3A"GWY "I[uD)$ 八. 中期总结
z8w@pT 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=5v
J72U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y@]:7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BH?fFe&J:` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0 aiE0b9c brt`oR J`A )WsKkb =xHzhh d7L|yeb" bRc~e@ 九. 简化
lO^YAOY 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。
[~IFg~*, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
K9euNa 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:
TZ@S?r>^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0[SrRpD +-*/&|^等
)'t&LWS~ 2. 返回引用。
VxGR[kq$] =,各种复合赋值等
u=!n9W~" 3. 返回固定类型。
Y>'t)PK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J
k FZd 4. 原样返回。
G!m;J8#m( operator,
-D,kL 5. 返回解引用的类型。
,[ M^rv operator*(单目)
U~[ tp1Z) 6. 返回地址。
g2&P operator&(单目)
C2Af$7c 7. 下表访问返回类型。
}VXZM7@u operator[]
W!WeYV}kb 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,zH\&D$>u operator<<和operator>>
Sc3 B*. Ewczq1%l: 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。
_8nT$!\\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B"fKv0 iQ_^MzA template < typename Left >
%[C-KQH struct value_return
+B0G[k7 {
rv?d3QqIC template < typename T >
;Jrk#7 struct result_1
T{%'"mm; {
L7lRh=D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#Qp.O@e } ;
t846:Z%[ p-t*?p
C template < typename T1, typename T2 >
2dF:;k k struct result_2
0fTEb%z8 {
uJ! yM;{+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
].eY]o}= } ;
g$f; } ;
nE)|6
4{r_EV[( }w)`)N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hsUP5_ !B3lsXLSY 下面我们来剥离functor中的operator()
UUt631 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-)Y?1w Xkv+"F=- return l(t) op r(t)
G
Riu] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+RO=a_AS return op l(t)
[n_H9$ return op l(t1, t2)
[[[QBplJ return l(t) op
YTco;5/ return l(t1, t2) op
CKTD27}) return l(t)[r(t)]
^gdg0y!5~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(pjmE7`"P j{nkus2 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:
Lz
VvUVk 单目: return f(l(t), r(t));
Lu~e^Ul
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6L6 Lk 双目: return f(l(t));
eXU;UO^ return f(l(t1, t2));
?ExfxR!~ 下面就是f的实现,以operator/为例
Wb4%=2Qn T_}\ struct meta_divide
IpxFME%! {
L#e|t0'# template < typename T1, typename T2 >
DOXRU5uP3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?nFT51t/4 {
B%Yb+M&K return t1 / t2;
Pc]c8~ }
nDvny0^a } ;
\~ r)mm8MI!Z 这个工作可以让宏来做:
l!ye\ ^}8_tZs8\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n20H{TA template < typename T1, typename T2 > \
utwh"E&W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,>(M5\Z/c 以后可以直接用
lb1(1|# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>t8eVMMa 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
q<JI!n1O (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。。。)
JoZC+G Smk]G))o{ [jumq1 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
aG|)k, iA ZtV'VQ) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{uj9fE,) class unary_op : public Rettype
O!f* @ {
A|>a
Gy Left l;
]-.Q9cjc$q public :
@V :b Co unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PfrW,R~r Iz{AA- template < typename T >
Y,mH ] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cDTDim1F {
*rEW@06^\ return FuncType::execute(l(t));
A)7'\JK7b }
QW2% Gv: TU. h template < typename T1, typename T2 >
fQx 4/4j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|J}~a8o {
9J]LV'f7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
R1q04Zj{2 }
rbtPG=t_R } ;
kD;BwU[ Dkdm~~Rr xUrfH$$!` 同样还可以申明一个binary_op
-=qmYf <g %xo" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2dI:],7 class binary_op : public Rettype
cL
WM]\Y {
z(%Zji@!N Left l;
zR<jZwo]# Right r;
q{_buTARq public :
?)PcYrV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Aio0++r- Kc{wv/6}T template < typename T >
XnG!T$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TM RXl.1 {
_88~uYG return FuncType::execute(l(t), r(t));
7xd}J(l }
eeX)JC0A n_+Iw,a'm template < typename T1, typename T2 >
0+H"$2/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<=`@`rm{ {
DuFlN1Z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
FJ[(dGKeE }
R`<E3J\* } ;
<<xJ-N :dj@i6 RcE%?2lD 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
~lL($rE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
SVHtv0Nx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BdYh: 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。
K4tX4U[Z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:= 8vy 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。。。
5u8Sxfm", 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
f;Dz(~hw 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)
5Tu.2.)N 下面是修改过的unary_op
xphqgOc12, - t+Mh. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=os j}( class unary_op
4H:WpW*r {
#-`lLI:w0 Left l;
xWMMHIu ppYz~ {"r public :
I@B7uFj (o|E@d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3m^BYr*y^ v 3NaX. template < typename T >
~,:f,FkSQ struct result_1
:)z_q!$j {
: ?V; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F~Li.qF } ;
}B5I#Af7 x0d+cSw template < typename T1, typename T2 >
i~;8'>:|,M struct result_2
S;NXOsSu {
|);>wV" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>&VL2xLy } ;
1gE`_%?K VtO+=mZV template < typename T1, typename T2 >
*t_&im%E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W)#`4a^xj7 {
Vo%d;>!G\; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qj1z>,\ }
-:,h8JyMP 1@WGbORc* template < typename T >
l;.BlHyu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-db+Y:xUZ {
>=V+X"\Z return OpClass::execute(lt(t));
0
OBkd }
&Yg/08* "YL-!P } ;
"7HB3?2>W "" U_|JH- Ps7%:|K] 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
$ZS9CkN 好啦,现在才真正完美了。
z7q2+;L 现在在picker里面就可以这么添加了:
o$O,#^ `y`xk<q template < typename Right >
`y}d)"! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i.sq^]j {
{Fi@|' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
RY{tX` }
aJ8pJ{,P 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。
!)O$Q}'\ %'e(3;YI Q7|13^|C yjd'{B9{ .jp]S4~ 十. bind
sh ;uKzQ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
j;)g+9` 先来分析一下一段例子
^{:jY, ?] F-^HN% %7msAvbk int foo( int x, int y) { return x - y;}
91H0mP>ki bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>Mw &Tw}o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_m],(J=,z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
~7pjk 我们来写个简单的。
hZ<btN.y5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"!tw
,Gp 对于函数对象类的版本:
4Umsc>yfK C8E C?fSQ template < typename Func >
-kbm$~P struct functor_trait
A[kH_{to; {
,dx)rZ* typedef typename Func::result_type result_type;
D a[C'm= } ;
A Vm{#^p[( 对于无参数函数的版本:
u!o]Co> |xZcT4 template < typename Ret >
\oX8/-0 f struct functor_trait < Ret ( * )() >
R9h>I3F=c {
)7GLS\uf<% typedef Ret result_type;
br Z,s } ;
-Zg @D(pF 对于单参数函数的版本:
cTd;p>:>m _AYC|R| template < typename Ret, typename V1 >
mSzpRa struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ShJK&70O {
>}b6J7_ typedef Ret result_type;
zN+*R;Ds } ;
#we>75l{+R 对于双参数函数的版本:
pXh~#o6V d-;9L56{P template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;{f?? G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
P%sO(_PuT {
VtO;UN typedef Ret result_type;
kt{C7qpD } ;
7sc<dM 等等。。。
;Q=GJ5`B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c5E#QV0&v~ D2</^]3Su template < typename Func >
;,=h59` struct func_return
rS )b1nPA {
pp]_/46nN template < typename T >
{ ^2W>^ struct result_1
3z)"U {
MJ*]fC3/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Sf&?3a+f } ;
5m^Hi}S_ $iqi:vY template < typename T1, typename T2 >
/^LH struct result_2
qX{X4b$ {
3XwU6M$5g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LR3`=Z9 } ;
5U{4TeUH } ;
}B"|z'u =1*%>K Kr/h`RM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8jggc#. Ty3CBR{6 template < typename Func, typename aPicker >
5'X74` class binder_1
drENkS=, {
kqD*TJA Func fn;
m\/,cc@, aPicker pk;
{b'}:aMc public :
*O+R|Cdp/ ut4r~~Ar template < typename T >
T2DF'f3A struct result_1
>'aG/( {
hIVI\U, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
WVS$O99Y } ;
SqXy;S@ Ak5[PBbW template < typename T1, typename T2 >
"H>r-cyh struct result_2
1mHwYT+ {
*$i; o3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uw Kh } ;
C}b|2y rH$eB/#F binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
EkJVFHfh J?UA:u template < typename T >
&|Lh38s@$# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s0cs'Rg {
6OL41g' return fn(pk(t));
{Q5KV%F_ }
#^|| ]g/N template < typename T1, typename T2 >
rO/a,vV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o]Z
_@VI {
&Nc[$H7< return fn(pk(t1, t2));
)]%e }
EjWgaV } ;
7\IL i[$-_ vO\:vp4fH 一目了然不是么?
P}HC(S1 最后实现bind
%'N$lF"] 8
AFMn[{ hUh+JW template < typename Func, typename aPicker >
AotCX7T2T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9YD\~v;x {
nob0T5G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
V C-d0E0 }
L_~8"I_ V4|uas{0I: 2个以上参数的bind可以同理实现。
,[* ;UR 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。
TkRmV6'w X d3}Vn= 十一. phoenix
A
(okv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k=$AhT=e}n 9gy(IRGq/ for_each(v.begin(), v.end(),
E$A3|rjnoN (
;'0=T0\ do_
eklgLU-+fW [
<F(><Xw,-4 cout << _1 << " , "
XRxj W ]
{e"dm5 .while_( -- _1),
|
&7S8Q cout << var( " \n " )
8PBvV[ )
-_em%o3XC );
9%tobo@J~n ?IF)+] 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:
B$XwTJ> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6~xBi(m` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9AQxNbs 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Hr^3`@}#1 ,6{iT,~@8 \~~ }N4 template < typename Cond, typename Actor >
e2cP
*J class do_while
r@kP* {
%S \8. Cond cd;
l63hLz Actor act;
?6"{!s{v public :
Ln!A:dP}c- template < typename T >
q%i-`S]}qL struct result_1
KC#/Z2A|< {
mbxbEqz typedef int result_type;
Nd@~>&F } ;
lz<]5T| ,r8Tbk]m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Hy_;nN+e T.mmmT template < typename T >
Vzl^Ka' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S/tIwG
~e3 {
}`\/f do
}4//@J?: {
~xLJe`"JUx act(t);
T'H::^9:E }
~*W!mlg while (cd(t));
ye}p~& return 0 ;
jE\Sm2G9 }
EYX$pz(x; } ;
04U")-\O iyta;dw9 [U/(<?F{( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.iD*>M:W 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。
OEx^3z^ 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。
Z\}K{# 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。
C3NdE_E 下面就是产生这个functor的类:
H1n1-!%d \QE)m<GUe 67SV~L#%O template < typename Actor >
9ZXlR?GA class do_while_actor
~@.%m"<. {
T"7~AbgNU Actor act;
*3/T;x. public :
6GPp>X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M-V&X&?j uvP2Wgt template < typename Cond >
-!W<DJ* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_BdE<
!r } ;
r$Co0!. ^j#rZ;uc
\.YS%"Vz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
LI2&&Mw 最后,是那个do_
D(-yjY8aG om?-WJI B(xN Gs class do_while_invoker
WOuEW w= {
<\kr1qHH public :
tyaA\F57 template < typename Actor >
[(1c<b2r do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?v>ET2wD {
m3Il3ZY. return do_while_actor < Actor > (act);
=] *.ZH#h }
g~(E>6Y } do_;
J{^RkGF b#7{{@H 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5onm]V] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UfS%71l.$ 最后来说说怎么处理break和continue
pPd#N'\* 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。
ME'|saP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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