一. 什么是Lambda
n26Y]7N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8By,#T". 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,
HBys LIU}a5 ki0V8]HP MF60-VE class filler
_mS!XF~`P {
}),w1/#5u8 public :
9%ii '{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
FEPXuCb } ;
Nfe>3uQK $I#q 8;y&Pb~) 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
rV({4cIe9R f\;65k_jq f"7M^1)h2% Z34Wbun4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
KV|}# <dD )2UZ% ?V# 2Nxm@B` { 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:{'k@J"|a U7xmC qjJBcu_C'S }pkj:NT 二. 战前分析
3ZTE<zRQ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
q'oMAM f} 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Ov-b:lH Gc.P,K/hr ODc9r } for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;o/>JHGj /* --------------------------------------------- */
Pi%%z
vector < int *> vp( 10 );
E@a3~a transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_8}QlT /* --------------------------------------------- */
zJ+8FWy:S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~Au,#7X) /* --------------------------------------------- */
]fnnZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T9 <2A1 /* --------------------------------------------- */
%8aC1x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nFX_+4V2 /* --------------------------------------------- */
4RKW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
wn>edn ^ yh'lh/ N3t0-6$_ &)i|$J 2. 看了之后,我们可以思考一些问题:
H9 C9P17 1._1, _2是什么?
Y\],2[liF 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。
Rj~ 2._1 = 1是在做什么?
TUT][
=.= 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。
=O _z( 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。
d1!i(MaV! ~zm7?_"@] jUj<~:Q}3o 三. 动工
TGuiNobD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e@@?AB$n( ,=(Z00#( xE}VTHFo' FZd.L6q template < typename T >
Sj'ht= class assignment
n[Zz]IO,g {
, "jbq~ T value;
K|C^l;M6 public :
$@\mpwANl assignment( const T & v) : value(v) {}
yix'rA -T template < typename T2 >
rOW-0B+N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
| W$DVRA } ;
l5Y/Ok0, cN! uV-e nqR?l4 DX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?#0snlah| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
DPrBFmHF >}~#>Ru 6,1b=2G *KK+X07 class holder
H@X oqgI {
_!xD8Di# public :
gB\T[RV template < typename T >
UX`]k{Mz assignment < T > operator = ( const T & t) const
EG'[`<*h {
-]Cc return assignment < T > (t);
|5I'CNi\ }
xy+QbDT } ;
"O+5R(XT v]2S`ffP q,<[hBri- 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:
F Kc;W E}CiQUx static holder _1;
R cY>k Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kH*P n' 3`hUo5K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
yTE%hHH]&[ 而不用手动写一个函数对象。
aYL|@R5;e KDi|( u^I(Ny RO\gax 四. 问题分析
ufa41$B'yG 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]"AyAkT( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
QVZD/shq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<0|9Tn2O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z!=P@b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_|<d5TI RVtQ20e";r 五. 问题1:一致性
-@^Zq} 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,!G{5FF8: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mtic> U5Erm6U: struct holder
t<uYM {
fBBa4"OK= //
8$xPex~2 template < typename T >
ci,+Bjc T & operator ()( const T & r) const
fkfZ>D^1 {
+y[@T6_ return (T & )r;
q<e&0u4
}
Vi!Q } ;
J2GcBzRH )g|
BMmB 这样的话assignment也必须相应改动:
8B!aO/Km \^+ILYO:$ template < typename Left, typename Right >
'f8(#n=6qP class assignment
>YW\~T {
y;"
n9 Left l;
7>o.0 Right r;
s*M@%_A? public :
9D@$i<D: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"SWMk! template < typename T2 >
-9P2`XQ^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,Y_{L|:w } ;
sfp,Lq` 9z
m|Lbj 同时,holder的operator=也需要改动:
[{[N( g&d k0?ZYeHC template < typename T >
Ue5O9;y]u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
QrD o|GtE {
t$&Qv) return assignment < holder, T > ( * this , t);
nR
\'[~+ }
${~|+zdB Itm8b4e9; 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
,7]k fB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4}v@C|.p 5`^o1nGO' return l(rhs) = r;
*E>.)B i 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。
;sdN-mb 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
lYf+V8{ $<@\-vYvr@ template < typename Tp >
]7sx;KFv class constant_t
p?(L'q"WK {
{B$2"q/~ const Tp t;
:@
uIxa$[ public :
Ftb%{[0}u3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
O/AE}] template < typename T >
Df07y<>7Q const Tp & operator ()( const T & r) const
1N`vCt]w {
4YG/`P return t;
KHiFJ_3 }
F
SMj } ;
KM?1/KZ/~ 9G?ldp8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/z."l!u6 下面就可以修改holder的operator=了
7D" %%|:
h ul7o%Hs template < typename T >
&!.HuRiuC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iMP {
n/e
BE q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?4t-caK^u }
1V&PtI3!! U0B2WmT~Q 同时也要修改assignment的operator()
GrJ#. UgHf*m template < typename T2 >
cleOsj;S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.,2V5D-${ 现在代码看起来就很一致了。
HP2wtN{Zs rp!
LP#* 六. 问题2:链式操作
O0~vf[i]; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8Vl!|\x5 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ucYkxi`x 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
IxSV? k
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
>X}{BDMb. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
u/^|XOy g1m-+a template < typename T >
#5CI)4x0! struct result_1
dZ2%S''\ {
7 &)])
{Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vL_zvXA } ;
M.%shrJ/ #mc!Wt10 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
%n$^-Vc& {gF0Xm% template < typename T >
,krS-. struct ref
ND]S(C"? {
Dk)}|GJ()" typedef T & reference;
=WZ%H_oxi } ;
6k0^ x Q template < typename T >
a_T,t'6 struct ref < T &>
vS;'}N {
VC&c)X typedef T & reference;
B+VuUt{S } ;
tiQ;#p7% \^532 FIw6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NGzgLSm\ t\y-T$\\ template < typename T >
v#w _eqg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
S)\8|ym6! {
A=3HO\n5 return l(t) = r(t);
y0q#R.TOm }
9w^zY;Y 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。
- V) R< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3P=w =~e z_SagU,\ 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
&~~s6
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-e>|kPfv! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+cg
{[f,J; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~t/JCxa 最后的布局是:
Hhv$4;&X Add
q^Tis>*u6 / \
r2eQ{u{nX Divide 5
o" _=K%9 / \
w+UV"\!G)Q _1 3
"n?<2
wso 似乎一切都解决了?不。
8OAg~mQ15( 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。
5{l1A(b 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。
9U<Hf32 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:
" ~$$ 9{eBgdC template < typename Right >
cH"@d^"+q| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gbGTG(:1S Right & rt) const
|O (G nsZ {
xb^Mo.\[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WcGXp$M }
`BT*,6a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{yq8<? 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。
TbNGgjT 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。
pCt}66k} 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。
m^tNqJs8 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。
9YC&&0 C@ 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?
ki4f*Ej 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:
B=zMYi |~$7X template < class Action >
z+"0>ZN& class picker : public Action
hx!`F {
Nlt4) public :
YFx=b!/s picker( const Action & act) : Action(act) {}
TETsg5# // all the operator overloaded
.hN3`>*V } ;
h~ha YvTA+yL Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-CU,z|g+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
lgT?{,>RkW u%opY<h template < typename Right >
<o@ )SD~K picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
60PYCqWc {
BX$hAQ(6Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`^%GN8d}nm }
"6V_/u5M;= hEOJb
@:R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
WEC-<fN|Y\ 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。
|h,FUj<r oQvFrSz template < typename T > struct picker_maker
A?Sm-#n{ {
RndOm.TE typedef picker < constant_t < T > > result;
qJMp1DC } ;
?UK:sF|(O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+"=~o5k3Q {
>B~?dT m typedef picker < T > result;
,k%8yK } ;
nHU3%%%cU Y n>{4BZ># 下面总的结构就有了:
>4'21,q 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。
VRhRwdC 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。
8|<f8Z65! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=g2\CIlVU6 至此链式操作完美实现。
)dg UmN 0*{p Oe/u Kq6qXc\x 七. 问题3
b-b;7a\N 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。
}}s)
+d &ps6s.K template < typename T1, typename T2 >
N7B}O*; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AzX(~Qc {
`q1}6U/k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s=j O;K$ }
`w=!o.1 p;ZDpR 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:
f[M"EMy Ap,q
`S template < typename T1, typename T2 >
%0(>!SY struct result_2
6cZ C {
UJs?9]x> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j)@oRWL< } ;
EEg O g[<uwknf 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?
ke</x+\F 这个差事就留给了holder自己。
B)d@RAk 9;:7e*x]lc k7[)g]u template < int Order >
/
GZV_H%v class holder;
:O#gJob-%s template <>
OAyE/Q| class holder < 1 >
?(M\:`G' {
[M2Dy{dh public :
oG9SO^v_ template < typename T >
D2-O7e struct result_1
<v-92? {
"lb\c typedef T & result;
.?7So3 } ;
2X +7bM template < typename T1, typename T2 >
$pJ3xp& struct result_2
lZ+/\s,]| {
_4S7wOq5 typedef T1 & result;
Jz2q\42q } ;
n%Rjt!9 template < typename T >
<m9JXO:5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ut=0~x.=< {
M,Po54u return (T & )r;
xKisL=l6Y }
dR?5$V( template < typename T1, typename T2 >
s={X-H< 2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.;}pU!S~R {
fY2l.H\f return (T1 & )r1;
;W =by2x* }
wf^cyCR0 } ;
_4De!q0( UvoG<; template <>
0$(jBnE class holder < 2 >
4>d[qr*< {
ol1AD: Ho public :
4O9tx_<JG template < typename T >
*,_2hvlz struct result_1
y& Gw.N}<r {
A`
oa|k!U typedef T & result;
sV;qpDXX } ;
X]>[Qz)K^ template < typename T1, typename T2 >
K T"h74@ struct result_2
]*;RHy9 {
~n)]dFy typedef T2 & result;
gS0,')w } ;
NdaM9a#TZ template < typename T >
m}sh I8S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+._f.BRmX. {
$::51#^Wg return (T & )r;
y0lL Fe~ }
Z7ZWf'o template < typename T1, typename T2 >
aj+zmk~- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I%C]>ZZh {
y;*My# return (T2 & )r2;
AZ]Z,s6 }
8VKb* } ;
bK6, saN> an #jZ[ t/_\U=i$ 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> >。
:^C#-O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
DB!uv[c 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
t4*aVHT /<Gyg7o0 return l(i, j) = r(i, j);
4j2~"K 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Hd96[Uo B/[hi%~ return ( int & )i;
^!XU+e+:0 return ( int & )j;
HE4`9$kVLr 最后执行i = j;
qLU15cOM 可见,参数被正确的选择了。
Ul7,k\q@ ||bA 3ytx"=B% 5QCw5N 8kKRx 八. 中期总结
yKel|vM# 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( KuF 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\r)_- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
* <Nk%` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ajg7xF{l) |rG8E;> UzP@{? :"h
Pg]' .CB"@.7 LD7? . 九. 简化
w;g)Iy6x 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。
O p! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<<~lV5 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:
^*j[&:d 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j58Dki->. +-*/&|^等
exGhkt~ 2. 返回引用。
([z<TS#Md =,各种复合赋值等
H"kc^G+(R" 3. 返回固定类型。
_Y:Ja0, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+Px<DX+ 4. 原样返回。
LL6ON
} operator,
)4 VLm 5. 返回解引用的类型。
[U_Q 2<H operator*(单目)
4IH0un 6. 返回地址。
0Te)s3X operator&(单目)
q|de*~@-P 7. 下表访问返回类型。
OdtbVF~ operator[]
!ds"88:5^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1VPfa operator<<和operator>>
t/EMBfLc Y:#kel< 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。
~`W6O> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2xz%'X% '2i)#~YO< template < typename Left >
!rN#PF> struct value_return
Q*oA{eZY {
g6k&c"%IQ( template < typename T >
'=@H2T6= struct result_1
!nqm ;96 {
Gh chfI. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
D| 8sjp4 } ;
uH~ TugQ~ +A.a~Stt template < typename T1, typename T2 >
@8x6#|D struct result_2
x1BDvTqW {
UlLM<33_) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JXD?a.vy^q } ;
$TH'"XK } ;
,AFC 1t[0 J_((o qJAv=D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4N0W& Dy ;^*+:e 下面我们来剥离functor中的operator()
<LOx.}fv 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d%[`=fs]|m AU${0#WV_ return l(t) op r(t)
/oixtO) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C$Hl`>?$ return op l(t)
e
P,XH{s return op l(t1, t2)
LbmB([p return l(t) op
wb}N-8x return l(t1, t2) op
6vp8LNSW return l(t)[r(t)]
WP#_qqO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%RK\Hz2q3 t,r&SrC 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:
8=zM~v) 单目: return f(l(t), r(t));
p.W*j^';Q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^7^bA 双目: return f(l(t));
9^[5!SMzCj return f(l(t1, t2));
0;m$a= 下面就是f的实现,以operator/为例
dp%pbn6w G\aLg struct meta_divide
y:|Xg0Kp {
J,77pf!B template < typename T1, typename T2 >
Rs(CrB/M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H--*[3". {
q4#f
*] return t1 / t2;
Y|qixpP }
Eg-Mm4o } ;
6pdl,5[x- Lb3K};SIV 这个工作可以让宏来做:
c#4L*$ViF B$[%pm`'2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$y]||tX template < typename T1, typename T2 > \
?}lp o; $ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
O%q;,w{prW 以后可以直接用
J#OE}xASoA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"}~i7NBB 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
Hr8$1I$= (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。。。)
yPxG`w' bQ\ -6dOtv g,GbaaXH 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 MT.7n: -GkK[KCH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#SLxN AH class unary_op : public Rettype
Pk?%PB?Z {
FsPDWy&x Left l;
4+ ?ZTc( public :
hhgz=7Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1&dsQ,VDl Hk~
gcG template < typename T >
:`"T Eif typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6x zR*~7 {
K7R])*B.~ return FuncType::execute(l(t));
TWR#MVMI }
mEc;-b
f V]PhXVJ template < typename T1, typename T2 >
R_*D7|v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j?KB8oY`TP {
$?J LCa return FuncType::execute(l(t1, t2));
[+cnx21{ }
'LLQ[JJ=O } ;
-$MC "i<3}6/* MHT,rqG 同样还可以申明一个binary_op
w5/X{ `zOAltfd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<B{VL8IA> class binary_op : public Rettype
eYX_V6c {
~m09yc d< Left l;
V1b_z Right r;
O> ^~SO public :
D>#v 6XI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iYQy#kO YU0HySP: template < typename T >
'<W,-i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LsD9hb7 {
]!J3?G return FuncType::execute(l(t), r(t));
{$TB#=G }
WyJfF=< A=[f>8 template < typename T1, typename T2 >
96E7hp !: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o/[yA3^ {
wj5s5dH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T]Td4T! }
qsRfG~Cg } ;
"91Atb;hJ W]Y!ZfGnN LW
3J$Am 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
}(%}"%$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`L[32B9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-/7=\kao% 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。
h+u|MdOY\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ez:o9)N4 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。。。
IV#My9}e 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]}L1W`n 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)
#V,~d&_k 下面是修改过的unary_op
xjk|O;ak S^`9[$KH0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-V_S4|>
class unary_op
SR8Kzk{ {
#2'&=?J1r Left l;
N4(VRA :yFCp@& public :
>s?;2T2"yx 1Kf
t?g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lGBdQc]IL ITqigGan% template < typename T >
bme#G{[)Y struct result_1
<21^{ yt1 {
`*9FKs typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*_rGBW } ;
M~Dc5\T f#Oz("d template < typename T1, typename T2 >
x[@3;_'K struct result_2
QAnfxt6 {
R/xCS.yl} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!4cdP2^P } ;
OxGCpbh*7o G:ngio]G0 template < typename T1, typename T2 >
b%t9a\ 0V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E_uH'E {
jy|xDQ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ssbyvzQ }
aNU%OeQA 6}lEeMRW template < typename T >
Q>g$)-8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R*G>)YH {
/Z_ [)PTH return OpClass::execute(lt(t));
gm$MEeC }
I2!HXMrp 4n)Mx*{ } ;
3evfX[V# \gv
x)S11 ?o'arxCxZn 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
qc"/T16M] 好啦,现在才真正完美了。
yVv3S[J 现在在picker里面就可以这么添加了:
/[dAgxL ?+tZP3' template < typename Right >
TmAb!
Y|F picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TBfl9Q {
?\VN`8Yb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U*h)nc }
\eN/fTPm 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。
1c~#]6[ e1 }0f8% iL'
]du<wk leJd){ ]J]p:Y>NL 十. bind
j=QjvWD 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。
&c ~)z\$ 先来分析一下一段例子
X^^ D[U TL:RB)- < h;[Ncj] int foo( int x, int y) { return x - y;}
T=Q{K|JE bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$oj<yH<i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O~]G(TMs8W 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。
cSDCNc*% 我们来写个简单的。
Z}S tA0F_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Fa^]\: 对于函数对象类的版本:
p}X87Zq - $/{V&?t template < typename Func >
!Shh$iz struct functor_trait
r26Wysi~% {
>maz t=, typedef typename Func::result_type result_type;
gcF><i6 } ;
BEx^IQ2 对于无参数函数的版本:
Hf|:A(vCx w2AWdO6 template < typename Ret >
R;2 -/MT- struct functor_trait < Ret ( * )() >
7Wn]l! {
r5wXuA,Um typedef Ret result_type;
%z(=GcWm } ;
X/7 49"23 对于单参数函数的版本:
7s3<} Nuq/_x template < typename Ret, typename V1 >
XL9lB#v^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zH4#\d {
&>t1A5 typedef Ret result_type;
Xxw.{2Ji!q } ;
:\RB ^3; 对于双参数函数的版本:
n8,/olqwW QV1%Zou template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[} 3Y1t{G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.1}(Bywm5 {
?!Gt.
fb typedef Ret result_type;
OPjh"Hv } ;
3W0:0I 等等。。。
\zyGJyy. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xbA2R4| 3|3lUU\I template < typename Func >
}"tYb6* struct func_return
XE\bZc {
]0E- lD0J template < typename T >
T+hW9pa) struct result_1
7X>3WF {
A'2:(m@{T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&ayoTE^0, } ;
H;E{Fnarv fsu"Lc template < typename T1, typename T2 >
j]^]p;An struct result_2
p(%x&*)f {
?OFvGd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<'33!8
G } ;
[*v\X %+ } ;
x #g,l2_! Q5JeL6t +^:K#S9U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1cega1s3xR HR template < typename Func, typename aPicker >
ysPW< class binder_1
24fWj?A| ^ {
{ q<l]jn9 Func fn;
s#3{c@^3 aPicker pk;
:8g \B{ public :
oY:>pxSz<@ [Ma9 template < typename T >
]W,g>91m struct result_1
m\=u/Zip {
gE~31:a^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!5-[kG& } ;
V>Cf
8>m LX'US-B.! template < typename T1, typename T2 >
$'Z!Y;Ue struct result_2
jL<.?HE {
X(9Ff=0.~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KNhH4K2iP8 } ;
DGnswN%n1 lLv0lf binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{[+gM? LtBH4A template < typename T >
K(^x)w r-: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j?A+qk {
.Pi67Kj, return fn(pk(t));
>Ko )Z&j9W }
rYJvI template < typename T1, typename T2 >
I
uDk9<[b: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CgWj9 [ {
Pcc%VQN return fn(pk(t1, t2));
&~8}y+z }
qsp,Usu/ } ;
E7D
DMU -~g3?!+Hb ;DTNw= 一目了然不是么?
<Jx{Uv 最后实现bind
PZ s Z:Wix|,ONS TH-^tw template < typename Func, typename aPicker >
qCMcN<:> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dGg+[? {
s0u$DM2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}`(kX] ][ }
FYJB.lAT '"EOLr\Z, 2个以上参数的bind可以同理实现。
*HRRv.iQ 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。
T>?~eYHXs KME
#5=~ 十一. phoenix
;S7xJ'H Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ntT|G0E Q.Acmht# for_each(v.begin(), v.end(),
T-\,r (
gM8 eO-d do_
c8u0\X, [
>,v~,<3
i cout << _1 << " , "
1NTe@r!y ]
U7W ct % .while_( -- _1),
6!$S1z#wM cout << var( " \n " )
M\%{!Wzo8 )
.&ZVy{uP );
{:Q2Itsy |Yx8Ez 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ra3WLK 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@P-7a`3* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A28w/=e7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3O.-'U1K khR3[ju {^ sM-*[Q=_ template < typename Cond, typename Actor >
MG6Tk(3S class do_while
\yqiv"' {
;Cwn1N9S Cond cd;
>@X=E3 Actor act;
1;h>^NOq public :
l@Ki`if template < typename T >
YW5E
| z struct result_1
gSC@uf {
Pzqgg43Xf typedef int result_type;
Z`W.(gua } ;
;KhYh S(q -nW{$&5AF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lbPxZ'YO# mH?hzxa+ template < typename T >
}8svd#S+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
17 GyE=Uu {
,uw&)A do
y|aWUX/a {
yD KX, act(t);
L=$P }
fkYQ3d,` while (cd(t));
L \$zr,=C return 0 ;
|!|`Je3 K }
0K!9MDT}* } ;
g/E;OcFaO >eXNw}_j
|LQmdgVr$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9.R_= 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。
`>*P(yIN 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。
D"hiEz 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。
ck}y-,>,[O 下面就是产生这个functor的类:
b9U2afd ql4T@r3l}3 c*h5lM'n6 template < typename Actor >
?1d_E meG2 class do_while_actor
T:-Uy&pBEN {
6?~pWZ&k_ Actor act;
o]nQo?! public :
C{Fo^-3 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
xP*R H-< ~q/`Z)(yc template < typename Cond >
*cd9[ ~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5mV'k"Om#" } ;
:+6m<?R)T #8`G&S* #<JrSl62(K 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
QK72F 最后,是那个do_
A=,m YP6+o#== )KNFS,5 class do_while_invoker
R6!3Y/Q@ {
!xlVyt5e public :
bUBuJ template < typename Actor >
^,X+
n5q;m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
HCP Be2 {
/i]Gg
\) return do_while_actor < Actor > (act);
eI[z%j[Y* }
Yc
%eTh } do_;
v|hi;l@7E K+7xjFoDIR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[;2v[&Po 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
u66w('2 最后来说说怎么处理break和continue
Cr&ua|%F 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。
cz0tnF*& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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