一. 什么是Lambda
Zpu>T2Tp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1grrb&K 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,
@gxO%@@ V3@^bc! y"@~5e477$ I|WBT class filler
]BAF {
& k1Ez public :
)-
2^Jvc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Yl-09)7s } ;
5^*
d4[&+ X/gh>MJJ< ",Q \A I 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:
!EpP-bq'* >2VB.f d8]6<\g 6"_FjS3Sl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
o`RTvGXk |:H[Y"$1; {_(;&\5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
a |z{Bb $:
Qi9N KsUsj3J % j^= 二. 战前分析
1L l@
ocE 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
9^
mrsj 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
u{>5 v`Sllv5bV x]a>Q), for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\n<N>j@3 /* --------------------------------------------- */
MHxv@1)K|Y vector < int *> vp( 10 );
I9>1WT<Yy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,HMB`vF /* --------------------------------------------- */
(5G^"Srw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%f{kT<XHu /* --------------------------------------------- */
+;cw<9%0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x5PQ9Bw, /* --------------------------------------------- */
"F%cn@l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w,`x(!& /* --------------------------------------------- */
jr!x)yd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)C|>M'g@v )}u.b-Nt. +(|T\%$DT '{OZ[$E 看了之后,我们可以思考一些问题:
{mkYW-4Se 1._1, _2是什么?
vV=$N"bT~ 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。
SrHRpxy 2._1 = 1是在做什么?
?J<4IvL/ 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。
Keof{>V=CA 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。
v5<Ext
rV t[an,3 ^$x^JM ]/ 三. 动工
umls=iz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_/MKU!\l ~9'VP}\ z@iY(;Qo B~~rLo:a template < typename T >
MR+ndB< class assignment
})"9TfC {
}B0V$ T value;
:_H$*Q=1 public :
Wb*d`hzQ} assignment( const T & v) : value(v) {}
fMLm_5 (H template < typename T2 >
Yq;S%. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
},[j+wx } ;
=VY[m-q5 6Ajiz_~U OkFq>;{a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%C)U
F 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bLNQ%=FjO o'D6lkf0 0V`/oaW; "t\rjFw class holder
6dg[ {
NrL%]dl3/ public :
<'B`b template < typename T >
U'lrdc"Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
tk,
HvE {
0Y"==g+>f return assignment < T > (t);
pK$^@~DE }
RHB>svT^K> } ;
cQ+V4cW
Z WJJ!NoP b5H[~8mf 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:
ICV67(Ui |dXS+R1 static holder _1;
.GS|H d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Vw)\#6FL nGyY`wt&Rg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O'5(L9, 而不用手动写一个函数对象。
B VPf8!- <pPI:D@G 5(U.< \6@}HFH 四. 问题分析
<cWo]T`X! 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。
GbZA3.J]yl 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。
x28Bz*O 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]CHMkuP[k 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nC`=quM9 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}25{"R}K %oN^1a'&) 五. 问题1:一致性
$'[(
DwLS 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
kv5D=0r 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9$d (`-&9p L!e@T' struct holder
78NAcP~6c {
"w_(p|c m= //
ew"[]eZ:ut template < typename T >
u` T & operator ()( const T & r) const
&O!d!Pf {
c"0CHrd return (T & )r;
flmcY7ZV }
TYLf..i< } ;
orL7y&w(v: kW/ksz0) 这样的话assignment也必须相应改动:
$]%k
<|X vmmu[v template < typename Left, typename Right >
B;rq{ac!P] class assignment
(1TYJ. Z {
*!nS4[d Left l;
[vIO Right r;
4NbC V)Dm public :
K$K[fcj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6o6m"6 template < typename T2 >
Ob(j_{m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-8TJ~t%w4 } ;
T>LtN Q0M8} 同时,holder的operator=也需要改动:
-|ee=BV &,K;F' template < typename T >
H)(Jjk-O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%Cm4a49FNi {
L-=^GNh return assignment < holder, T > ( * this , t);
LTJ|EXYA }
l?#([(WM _s=[z$EN& 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
0 J ANj 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V:l; 2rW r2H]n.MT return l(rhs) = r;
*Jp>)> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
u#}zNz#C5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)DoY*'Cl t,RR\S template < typename Tp >
QMkLAZ class constant_t
."=Bx2 {
=P2T&Gb const Tp t;
Ak4iG2 public :
m4kmJaM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_u.l|yR template < typename T >
hS<x+|'l const Tp & operator ()( const T & r) const
9-L.?LG {
h{>8W0W* return t;
!m^WtF }
6Lz&"C,` } ;
Le_?x n1!u
aUC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
znu?x|mV 下面就可以修改holder的operator=了
mEE/Olh W y+X%qTB template < typename T >
k deJB- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"$m3xO {
{L.0jAwB return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HW{+THNj }
BeP0lZ !f"@pR6 同时也要修改assignment的operator()
o<%Sr* *a\1*Jk template < typename T2 >
F5EKWP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9#pl BtQ** 现在代码看起来就很一致了。
6IeHZ)jGj aIJ[K 六. 问题2:链式操作
a*??! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LoNz
1KJL 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。
w'U;b 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
%Wu3$b 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
~2=B:; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
CQ13fu+|6 ucB< template < typename T >
]k >S0 struct result_1
N)&3(A@ {
_L&C4 <e' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Q2iu}~ } ;
XB^z' P{-Y -S9$C*t 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:
\}G/F! D(L%fK` + template < typename T >
%hOe `2#$ struct ref
&{l?j>|TM {
(}c}=V typedef T & reference;
_%"/I96' } ;
-CxaOZG template < typename T >
.PxtcC.K struct ref < T &>
n802!d+Tn {
7FfzMs[\e typedef T & reference;
/z~;.jRg } ;
Tpkm\_ OSsdB%bIu` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~FDJKGK -,}f6* template < typename T >
+ZXk0sP_< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+FyG{1?< {
.pG_j] return l(t) = r(t);
2sWM(SN }
u9}=g%TV 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。
+dIg&}Tr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lts{<AU~ 3X%>xUI 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
9<,\+}^{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
CCQ<.iCU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
}0c'hWMZ} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;pS
Wu9 最后的布局是:
>CNH= Add
APy&~` / \
7e>n{rl Divide 5
E}4R[6YD / \
E+F!u5u _1 3
1^Ci$ra 似乎一切都解决了?不。
E3sl"d;~ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
X_O(j!h 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1j3mTP OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
A"i40 @+ XeJx/'9o{ template < typename Right >
"J7=3$CA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
l.Qj?G Right & rt) const
YzsHec {
0zdH 6& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+qDudGI }
jSpmE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;S2^f;q~$ 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。
B0nkHm.Sj 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。
Ws.F=kS>h 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。
I@7^H48\ 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+B+9 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?
ZVk_qA% 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:
/oE@F178 \_CC6J0k template < class Action >
[y64%|m class picker : public Action
d#Ql>PrY {
)t&j0`Yq public :
0ir] picker( const Action & act) : Action(act) {}
@6(4}&sEdm // all the operator overloaded
>o%.`)Ar } ;
c$bb0J% 45q-x_ 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。
fPa FL}& 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:
Q4}2-}| :anUr< template < typename Right >
Z^>{bW picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=P-kb^ s {
$yLsuqB} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cZPv6c_w }
DXsp 2 349W0>eOT Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#1&wfI$ 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。
2LEf"FH0~ MG<F.u template < typename T > struct picker_maker
/87?U; |V {
7[.aAGTZ; typedef picker < constant_t < T > > result;
}&bO;o&> } ;
Y Dq5%N` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
I?EtU/AD {
Pur~Rz\\ typedef picker < T > result;
4&&((H
} ;
edx-R-Dc-1 n2Q ~fx<6% 下面总的结构就有了:
CcG{+-=H) 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。
"+~La{POc 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。
71Q-_Hi picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DUFfk6#X} 至此链式操作完美实现。
~bf-uHx =hjff/
X )C|[j@MD 七. 问题3
Fr`"XH 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。
PsjSL8] \U\ W Q template < typename T1, typename T2 >
6f v{?0| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-M/DOTc {
eR$qw#%c* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2I3MV:5 }
,Tvfn`;( Mxc0=I'a 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[]}E-
V wi|'pKG template < typename T1, typename T2 >
]N!8U_U3 struct result_2
G0Eqo$W)S {
-hZlFAZi typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9nu!|reS } ;
&Egw94l 2"cUBFc1I 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?
@!1o +x 这个差事就留给了holder自己。
om@GH0o+ +fBbW::R^ g\[?U9qN template < int Order >
ABuK`(f. class holder;
U%.OH?;f template <>
2? 9*V19yu class holder < 1 >
7_xQa$U[ {
_lcx?IV public :
wJ,l"bnq template < typename T >
IH(]RHTp% struct result_1
4^/MDM@ {
OuWG.Za typedef T & result;
]q~_ } ;
?Imq4I~) template < typename T1, typename T2 >
!VBl/ aU@ struct result_2
X,DG2HT {
b*i_'k}*<g typedef T1 & result;
f*)8bZDD } ;
>rJ9^rS template < typename T >
mwU|Hh)N] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!6{; z/Hy {
5 YjqN return (T & )r;
%#kml{I }
%Bn"/0, template < typename T1, typename T2 >
(1Q G]1q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=BW;n]ls {
$o2 H#" return (T1 & )r1;
6b`3AAGU" }
ebsZ } ;
|>X5@ A/:^l%y,GZ template <>
=]i[gs)B class holder < 2 >
^Y[.-MJt+ {
qtlXDgppO public :
`>'%!E9G template < typename T >
:E`/z@I struct result_1
4}-{sS}MP {
_-mSK/Z typedef T & result;
<~s{&cL!%# } ;
*f<+yF{=A template < typename T1, typename T2 >
.S4c<pMap struct result_2
4OX|pa {
Lmh4ezrdH typedef T2 & result;
jMFLd } ;
mcO/V-\5' template < typename T >
drRi<7
i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W@S>#3, {
pe%$(%@v return (T & )r;
,cj531. }
'$nm~z,V template < typename T1, typename T2 >
5jMI33D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JO3"$s|t {
d!>.$|b return (T2 & )r2;
vNo(`~]c }
T'C^,,if } ;
'Z;8-1M?O P)D2PVD
jgpSFb<9F 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
5 1&||. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
olLVT<
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q%&JAX= X"hdCY% return l(i, j) = r(i, j);
pb8sx1.j; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9feVy\u
QT`|"RI% return ( int & )i;
~|CWy return ( int & )j;
LeP;HP| 最后执行i = j;
=Pj+^+UM 可见,参数被正确的选择了。
|-+ IF,j 9pF@#A9p OQ*BPmS-
EjY8g@M;t `_;sT8 八. 中期总结
WZh%iuI{C 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D_s0)|j$cy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
L[s7q0 F`l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z:gp\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"2m (*+ OS-
Xh-:z zv.R~lMtY r.z= GycW3tc]_& ZsnFuk#W 九. 简化
9I1D'7wI^^ 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。
Q{K'# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
O%m\
Q1 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:
"39\@Ow 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
AT{rg/oSf +-*/&|^等
>v?&&FhHK< 2. 返回引用。
uPhL?s{ =,各种复合赋值等
G>@KX 3. 返回固定类型。
;URvZ! {/Z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#S4lRVt5 4. 原样返回。
sV']p#HK0 operator,
(8Ptuh6\\2 5. 返回解引用的类型。
\-`,fat operator*(单目)
mG\$W#+j 6. 返回地址。
S&JsDPzSd operator&(单目)
! )x2
7. 下表访问返回类型。
od=x?uBVd operator[]
dilom#2l 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<@448,9& operator<<和operator>>
a]S0|\BkN ovXU +8 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。
*r90IS}A$2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-ZVCb@% tg~@(IT}j template < typename Left >
nhdOo
struct value_return
>))f;$D= {
/XVjcD66c template < typename T >
R`HC
EX) struct result_1
;n\$'"K&; {
QKB*N)%6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cfZ$V^xM } ;
m8ApiGG ATG;*nIP template < typename T1, typename T2 >
E3vYVuw struct result_2
{9
.sW/ {
3xX^pjk typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Vu=e|A# } ;
`m")v0n3 } ;
/$=<"Y7&g Tb!Fv W `qs[a}%'>" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
oE.59dx a #`Y(R' 下面我们来剥离functor中的operator()
G2y`yg 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?h|&kRq Kj{(jT return l(t) op r(t)
Hy~+|hLvh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Rt+ak} return op l(t)
@,^c?v return op l(t1, t2)
V1-URC24vd return l(t) op
N|5fkx<d^ return l(t1, t2) op
CqVeR';2 return l(t)[r(t)]
k[Ue}L| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
omoD+ Rp0`%}2
o 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:
tv 7"4$T 单目: return f(l(t), r(t));
4`[2Te> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2{}8_G 双目: return f(l(t));
5._1G| 3 return f(l(t1, t2));
$a#-d; 下面就是f的实现,以operator/为例
uvMcB9 ZJf:a}=h struct meta_divide
Z#NEa.] {
sS{!z@\Lf template < typename T1, typename T2 >
M 8NWQ^Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4.e0k<]N` {
%y|L'C,ge" return t1 / t2;
1=L5=uz1d: }
X#Sgf|$ } ;
/UG]hJ-wn vrq5 +K&|| 这个工作可以让宏来做:
+l27y0>t vq` M]1]FO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+(U;+6 b template < typename T1, typename T2 > \
csjCXT=Ve static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,CxIA^ 以后可以直接用
NIh?2w"\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
S
Rb-eDk' 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
,^1B"#0{C< (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。。。)
PJF1+I.%c# &WKAg:^k) H8!)zZ 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
Q+7+||RW z]/!4+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.LI(2lP class unary_op : public Rettype
7CwQmVe+ {
-{z<+(K!$ Left l;
92(P~Sdv public :
n@$("p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6PyW(i(bs N;` jz(r template < typename T >
U
ATF}x
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N`J]k
B7 {
gp<XTLJ@> return FuncType::execute(l(t));
p#0L@!, }
mFrDV,V `$t|O&z template < typename T1, typename T2 >
po@Agyg5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AL{iQxQ6 {
0dW*].Gi: return FuncType::execute(l(t1, t2));
-, uT8' }
1c|{<dFm } ;
25Uw\rKeO "F:V$,mJ <nU8.?\?~ 同样还可以申明一个binary_op
H7
"r^s]D e<$s~ UXv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^{Fo,7 class binary_op : public Rettype
: "^/?Sd {
%v4*$E!f Left l;
*.
1S
Right r;
xzXNcQ public :
zJ30ZY: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4MrUo9L$s 8?N![D\@ template < typename T >
QlMv_|`9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K=1prv2 {
s`en8% return FuncType::execute(l(t), r(t));
]E$bK }
watTV\b Vg~10Q template < typename T1, typename T2 >
'{w[).c. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k=4C"
{
l5nm.i<M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
vA2>&YDFX }
qVW3oj<2 } ;
WK5B8u*< lhX4MB" >dJ[1s] 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
1i&|}" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LP'~7FG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K;ocs?rk/ 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。
7J1f$5$m5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
O%f{\Fr 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。。。
vNHvuwK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K'f^=bcI 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)
I;9C":'# 下面是修改过的unary_op
sIMN""@Y^ P@5}}vwS template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
lnGg1/ class unary_op
y3':x[d {
_jb&=f8 Left l;
A=sz8?K+` 4Uhh]/ public :
h_Ssm{C\ 2UG>(R: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7LB%7~{< 3hVuC1;" template < typename T >
CfT(a!;Eox struct result_1
zY2x_}#Q\" {
i|rC Ga0} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\D1@UyE } ;
P%;lHC #i \5-Dp9vG template < typename T1, typename T2 >
E`Br# "/Bl struct result_2
.kTOG'K\e {
;ojJXH~$} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g'td(i[ } ;
;9<?~S ,$Cr9R&/ template < typename T1, typename T2 >
<'4 8mip typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YU XxQ| {
x*p'm[Tdtm return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N2 t` }
SmAii}-jf rk47$36X template < typename T >
.Fx3WryF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2FY]o~@ {
u2IU/z8
^ return OpClass::execute(lt(t));
{Iz"]Wh<f }
DyCkz"1S kt kS$ } ;
3:)_oHq $Wjx$fD $rJgBN 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
k7&
cc|y 好啦,现在才真正完美了。
]Ot=At 现在在picker里面就可以这么添加了:
3a&HW
JBSx 4aKppj template < typename Right >
RXo 6y(^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\t%iUZ$ {
'#>Fe`[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`.Zm}' }
lavy?tFer 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。
I%b5a`7 MdFFt:y: <g&.U W4 ,g4T>7`&U% m.<or?l'y> 十. bind
h/2@4XKj 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。
eFotV.T!# 先来分析一下一段例子
O0s,)8+z5D W*?qOq
{ 3dJiu int foo( int x, int y) { return x - y;}
Z;[xaP\S bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,L
MN@G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hUX8j9N> 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。
T`,G57-5 我们来写个简单的。
vY"I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
o2;Eti 对于函数对象类的版本:
*^Ro I %&0/Ypp= template < typename Func >
~YenH struct functor_trait
TRJTJM_k {
]+b?J0|P< typedef typename Func::result_type result_type;
n/`!G?kvI } ;
)L7[;(gQ 对于无参数函数的版本:
@
'c(q=K; !/ dH"h template < typename Ret >
XB@i{/6K struct functor_trait < Ret ( * )() >
l5]R*mR {
CpK:u!
Dn typedef Ret result_type;
I!}V+gu= } ;
eC WF0a 对于单参数函数的版本:
x iz+R9p pju*i6z template < typename Ret, typename V1 >
&g>MZ"Z| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cP4C<UG {
m2/S(f typedef Ret result_type;
Udf\;G@ } ;
9Zf 对于双参数函数的版本:
:hcOceNz ]1eZ<le`6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hTWZIW@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0!RP7Sx {
7HQL^Q typedef Ret result_type;
5!pNo*QK } ;
bSn={O"M 等等。。。
:5'hd^Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n*i&o;5 TtnJ
u* template < typename Func >
=T#hd7O`V struct func_return
K4H27SH {
C~?p85 template < typename T >
(D6ks5Uui struct result_1
_00}O+GLM4 {
[mNu m3e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0LYf0^P } ;
CIsX$W =[[I<[BZq template < typename T1, typename T2 >
`Y+R9bd struct result_2
e@]m@ {
D=Nt0y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.mg0L\ } ;
P)XR9&o': } ;
S4c-i2Rq :4x6dYNU u\/TR#b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1<m.Q* TaaCl#g$? template < typename Func, typename aPicker >
e>6W ^ ) class binder_1
o(
mA(h {
Mn3j6a Func fn;
Bn%?{z) aPicker pk;
*_mER` public :
/;:4$2R(; J_j4Zb% K template < typename T >
>e(@!\ x struct result_1
MxUQ F?@6 {
/?0|hi<_$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#%8)'=1+4? } ;
L]Xx-S uhnnjI template < typename T1, typename T2 >
O*lIZ,!n struct result_2
<AiE~l| D {
68w~I7D> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z-pZyDz } ;
mey -Bn )~S`[jV5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1(*+_TvZ x^i97dZS^" template < typename T >
#;lEx'lKN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C-@M|K9A' {
@[`]w`9Q7 return fn(pk(t));
k]P'D
. }
9b&;4Yq!f template < typename T1, typename T2 >
&j/,8 Z* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&~x |w6M]J {
xRO9o3 return fn(pk(t1, t2));
Snn4RB<( }
3u 7A( } ;
j|qdf3^f U#sv.r/L}3 69Z`mR 一目了然不是么?
7l09 最后实现bind
^^24a_+2 d_f*'M2Gv 1K)9fMr] template < typename Func, typename aPicker >
p%X.$0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,`'A"]" {
wlh%{l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qlg.\H:W~ }
DY/%|w*L hOV5WO\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
&B1!,joH~ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
SOMAs'= ,%zE>^~ 十一. phoenix
3h%Nd&_9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/QCg E~ aI}htb{m` for_each(v.begin(), v.end(),
4x=sJ%E (
^5>W`vwp do_
qI
tbY% [
R%t|R79I cout << _1 << " , "
sya!VF]` ]
|%rRALIY .while_( -- _1),
KG96;l@'( cout << var( " \n " )
M\Wg|gpy )
rTOex]@N );
(9'q/qgTO ZEpu5` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
c=a;<,Rzb 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
: Q2=t! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
usu{1&g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q[Ey!h)xq zWhzU|=8 aW;)-0+ template < typename Cond, typename Actor >
t-iQaobF class do_while
_`laP5~ {
hv#LKyp% Cond cd;
^)$T` Actor act;
7s{['t public :
}s#4m template < typename T >
'!4\H"t struct result_1
(Hmh b}H {
y]!mN typedef int result_type;
=%u=ma; } ;
CSwB+yN M:d|M|' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
mZ3Z8q}%P P8w56 template < typename T >
}XRfHQk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^L\w"`,~ {
up~p_{x)Q do
5g'aNkF6> {
(tT%rj! act(t);
w*(1qUF#% }
,wHlU-% while (cd(t));
=BV_? return 0 ;
s%m?Yh3 }
bHTTxZ-% } ;
X)c0y3hk -:Juxh 9`@}KnvB? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@)z?i 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。
e;"%h%' 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。
)IIWXN2A 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。
gy#G; 9p 下面就是产生这个functor的类:
_?bF;R EU Oa8Z YW8Odm template < typename Actor >
8)b*q\O' class do_while_actor
n2["Ln mO {
Np.<&`p! Actor act;
&s\/Uq public :
q^QLNKOH" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(8~Hr?1B )o&}i3~Q
template < typename Cond >
>{0,dGm picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N~(?g7 } ;
/de~+I5AB~
%Rm`YH? PA,\o8]x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x51xY$M 最后,是那个do_
H4M`^r@)' =trLL+vGw' FuFICF7+C class do_while_invoker
w (ev=)7< {
Q[aBxy
( public :
H^$7= template < typename Actor >
5<oV>|*@{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ik=bgEF {
ag!q:6& return do_while_actor < Actor > (act);
rC ,ZRFF }
Z[\nyj } do_;
),-MrL8c% _M- PF$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
i*+N[#yp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
XNl!?*l5?l 最后来说说怎么处理break和continue
i[vOpg]J 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。
Dd)L~`k{) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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