一. 什么是Lambda
3m]8>1e1" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6$y$ VeW 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,
]tnf<5x +p\+15 #$?!P1 @krh <T6| class filler
U'Mxf'q {
nu<kx public :
H2iC? cSR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7K`Z<v&* } ;
"P9SW?', 9N*!C{VW a?NoNv)& 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
=kiDW6
JJU 6z3`*B }[O/u <Z c)q'" r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'#ow9w+^ -n#fj;.2_ 1<n'F
H3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j3$\+<m] Ae3=o8p tsys</E& "NOll:5"( 二. 战前分析
%'3Y?d 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
rWS],q=c 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
}48o{\ ])vWvNx dZ;rn!dg> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TMAart;< /* --------------------------------------------- */
$?M$^ -(e vector < int *> vp( 10 );
mgL{t"$c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D@iE 2-n&V /* --------------------------------------------- */
(V:)`A_- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+h?Rb3=S /* --------------------------------------------- */
8;+dlWp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
L`@)*x)~R /* --------------------------------------------- */
71wtO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Zf*DC~E_ /* --------------------------------------------- */
u7G9 eN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
f)9{D[InM^ ZD`p$:pT t}m"rMbt @S#Ls="G 看了之后,我们可以思考一些问题:
wVac6q
1._1, _2是什么?
QKt+Orz 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。
=Dc9|WuHN 2._1 = 1是在做什么?
C[2LP$6*/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
1yT\|2ARZ% Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I>n2# -8 hutdw> hY}.2 三. 动工
a&)4Dv0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_a&Mk <v+M ~"%V OtD!@GQ6 F0 ^kUyF| template < typename T >
E
As1
= class assignment
A>Y!d9]ti {
0?/vcsO T value;
dePI&z: public :
2& ZoG%) assignment( const T & v) : value(v) {}
?I}0[+)V template < typename T2 >
NWt5)xl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ou,Eu05jt' } ;
& 8'QD~ aX,ux9# ^,,lo<d_L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O od?ifA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y1*z,"dx GkYD:o=qx `bMwt?[* S/H!a:_5r class holder
3lo.YLP^ {
}v$T1Cw public :
8B"my\ template < typename T >
6Cvg-X@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
>#8J@=iuqv {
DfX}^'#m+ return assignment < T > (t);
"Qfw)!# }
]~J.YX9ST } ;
Qu6Q)dZ< ganXO5T$ !PuW6 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:
\r^*4P,, "u.4@^+i static holder _1;
n&;-rj^qq Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8^)K|+_'m O}cg1Q8p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
* u{CnH 而不用手动写一个函数对象。
RQt\_x7P &.`/ln n=tg{_9f% <'l;j"&lp 四. 问题分析
(14J~MDB 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。
B%^ $fJ|
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
N%" /mcO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Mg^.~8\de 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.BqSE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&Dw8GU}1 ?~fuMy B 五. 问题1:一致性
hY^-kdQ>M 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{nyVC%@Y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/m+q!yi & eq(Xzh struct holder
=h/0k
y {
xfqW~& //
3G9AS#-C template < typename T >
7.DAwx.HYK T & operator ()( const T & r) const
~n$e {
f[$9k}. return (T & )r;
dab[x@#r> }
({l !'>? } ;
{<}kqn83sT Ow7}&\;^- 这样的话assignment也必须相应改动:
UB&)U\hn (y;8izp9! template < typename Left, typename Right >
2O~I.(9( class assignment
XkJzt {
qGgqAF#B Left l;
l:
X]$2; Right r;
u%`4;|tI
public :
S/l?wwD assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2(Ez
H template < typename T2 >
=|G l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
glvtumv } ;
2~BId&] )s';m$ 同时,holder的operator=也需要改动:
9azk(OL6 #7~i.8L template < typename T >
|[]"{Eo"} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2n`OcXCh/ {
#Kp/AN5YC return assignment < holder, T > ( * this , t);
oztfr<cUH }
std4Nyp sG~5O\,E 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。
h0)Wy>B=, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qp@:Zqz8 BHW8zY=F return l(rhs) = r;
XCTee 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。
I!;LT+b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hiN6]jL|O -{A!zTw1w template < typename Tp >
*0aU(E# class constant_t
HBc^[fJ^- {
D; 0iNcit const Tp t;
<Hq|<^_K public :
X(;,-7Jw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T;u>]"S template < typename T >
!pNY`sw} const Tp & operator ()( const T & r) const
ZxRD+` {
Kpo{:a return t;
=os%22* }
UEvRK?mm= } ;
9V%s1@K Ba],ONM4k 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*CH lg1 下面就可以修改holder的operator=了
<Eo;CaaF/ _e;$Y#`EO template < typename T >
z$d/Vz,a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z ?{;|Z5 {
b%fn1Ag9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
K]
^kUN_ }
W]UGo, 6J|Y+Y$ 同时也要修改assignment的operator()
4D`T_l fdD?"z template < typename T2 >
U0+Hk+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C>qKKLZ 现在代码看起来就很一致了。
+##b}?S% $Qv+*%c 六. 问题2:链式操作
~8-Z=- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[kyF |3k~ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
CjtXU=}A 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
/8GgEW9Q~G 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
IR+dGqIjZb 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>!OD[9 >HUU`= SC template < typename T >
\I@=EF- & struct result_1
5Z 7 <X2 {
N%A[}Y0;MW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\V|\u= @H } ;
_d'x6$Jg 24)3^1P\V 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:
D! 1oYr T'cahkSw'O template < typename T >
&sp7YkaW struct ref
8}\Lt {
?Mg&e/^ typedef T & reference;
0@yHT-Dy } ;
J>YwMl template < typename T >
!79^M struct ref < T &>
wjF/c {
h7NS9CgO
typedef T & reference;
jB*%nB*x } ;
ZkW, a{7>7%[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
bUf2uWy7 [<Wo7G1s template < typename T >
lCDu,r;\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2Y)3Ue {
jmbwV,@Q2 return l(t) = r(t);
(KDUX
t. }
Tw< N 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。
;/fZh:V2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
x1\,WOrmK $!L'ZO1_r 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
] ZGP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
bu[v[U4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
kzG mDi +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{$,e@nn 最后的布局是:
:A\8#]3 Add
GqXnOmk / \
{H+~4XG Divide 5
>;eWgQ6V / \
aU,Zjm7fp _1 3
{(@M0? 似乎一切都解决了?不。
\f6SA{vR| 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。
1D03Nbh|5 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。
\`\& G-\ 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:
+_tK \MN $R3]y9`? template < typename Right >
P%A^TD| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
IWvLt Right & rt) const
_ji"##K {
Y
'&&1R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
37DyDzW)' }
{OP[Rrm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W3s>+yU XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
V?Y;.n&y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
"d60IM#N? 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
hA.?19<Z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Vu '3%~ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
-y70-K3 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Z,%^BAJ 6]yYiz2Xn template < class Action >
l2"{uCcA class picker : public Action
+jePp_3$O {
")MjR1p public :
>4>!zZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
ld8 E!t[ // all the operator overloaded
S>isWte } ;
iB;EV8E ES[H^}|Gi 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。
K,{P
b? 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:
'M>QA"*48E LeDty_ template < typename Right >
ezn%*X
y, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MaDdiyeC {
68
%=
V>V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8"L#5MO t }
fvn`$ DD`Bl1) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&~of]A 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。
O4w6\y3U ?ACflU_k template < typename T > struct picker_maker
+eSNwR= {
%UDz4?zx typedef picker < constant_t < T > > result;
o2 } ;
XKD0n^L[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
h.PVR Awk {
`)Z"||8K typedef picker < T > result;
J jRz<T; } ;
f%fD>a `yYo Vu* 下面总的结构就有了:
hK F*{,' 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。
ru#,pJ=O( 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。
c++GnQc. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
N `-\'h 至此链式操作完美实现。
7e[3Pu_/X *->2$uWP bBwQ1,c$ 七. 问题3
iV#sMJN9 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。
%M8m 8
) 7kX;|NA1 template < typename T1, typename T2 >
5}S~8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XpWcf ([ {
>yk@t&j, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w<=?%+n }
-]$q8Q(hM G?`{OW3:_ 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:
-D*,*L 8S*3W3HY template < typename T1, typename T2 >
|>_e&}Y%L struct result_2
oYOR%'0*m+ {
T1,Nb>gBq^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m)"gj**|y } ;
Jbv66)0M cAFYEx/( 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?
M)sM G
C 这个差事就留给了holder自己。
$*N^bj PkM]jbLe8 ^pgVU&-~]/ template < int Order >
n~ w.\939@ class holder;
}7?n\I+n" template <>
sz;B-1^6 class holder < 1 >
ykAZP[^' {
F|mppY'<J public :
Y:f"Zx template < typename T >
9)P-< struct result_1
d$DNiJ , {
jQ>~ typedef T & result;
$K& #R- } ;
'" MT$MrT template < typename T1, typename T2 >
MTI[Mez struct result_2
'M20v-[ {
{`RCh]W typedef T1 & result;
py\KY R } ;
]#$l"ss, template < typename T >
bhk:Szqz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d\eTyN'rA {
tUOqF return (T & )r;
a -[:RJW }
!*I0}I
~ template < typename T1, typename T2 >
)gNS%tc*K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[f ._w~ {
3[_zz;Y*d return (T1 & )r1;
HNXMM }
LVHIQ9 } ;
<!qN<#$y PMOyZ3 template <>
YCBp]xuE class holder < 2 >
{3)^$F=T {
!H)Cua) public :
]2zzY::Sd= template < typename T >
d2\#Zlu< struct result_1
76IjM4&a {
C!,|Wi2& typedef T & result;
)By#({O } ;
M\m6|P template < typename T1, typename T2 >
,a6Oi=+>/U struct result_2
b=87k {
ve3-GWT{C typedef T2 & result;
tBB\^xq: } ;
`8x.Mv template < typename T >
D MzDV _ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2)-V\:;js {
V1l9T_;f return (T & )r;
K>a@AXC }
itU
P% template < typename T1, typename T2 >
y [jck: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!3*:6 {
}c]u'a!4 return (T2 & )r2;
pnTuYT^%) }
?z{Z!Bt?=) } ;
e&k=fV b^s>yN tNbL) 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
A_pcv7=@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
sKCfI] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<>l! ,qUOPW?= return l(i, j) = r(i, j);
|g`:K0BI 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AQ<2 "s 'uBagd>* return ( int & )i;
W{!Slf return ( int & )j;
gH
u!~l 最后执行i = j;
Au"7w=G`f 可见,参数被正确的选择了。
C@F3iwTtp n/
m7+=]v 35}]U= [kp# `mp3ORR;$ 八. 中期总结
>|W\8dTQ 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:
.ng:Z7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$`'%1;y@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ld4Jp`Zg 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b%_[\(( +Rq7m] }"\jB a?
<Ar#)j r1]DkX <6 j0(+Kq:J 九. 简化
x6iT"\MO 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。
^v+7IFn 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*Q`y'6S 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:
wK*b2r}0/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0(h'ZV +-*/&|^等
egHvI&w"o 2. 返回引用。
n[c/L8j =,各种复合赋值等
&{=`g+4n 3. 返回固定类型。
\f-HfYG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/9k}Ip 4. 原样返回。
Q<UKR|6 operator,
:G/.h[\R| 5. 返回解引用的类型。
O8<@+xlX operator*(单目)
2E/yZ ~2s 6. 返回地址。
P$hmDTn72 operator&(单目)
$g @-WNe 7. 下表访问返回类型。
xA#'%|" operator[]
gU%R9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
nep-?7x operator<<和operator>>
?S0gazZm Ynx.$$`$= 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。
iTpK:pX 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
s]@k,% <uL0M`u3 template < typename Left >
M].D27 struct value_return
?]Z EK8c {
?cmv;KV
template < typename T >
kFZjMchm A struct result_1
.#wU+t> {
Ng;Fhv+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ufc_m4PN } ;
/sa\Ze;E 'X]my template < typename T1, typename T2 >
2I
qvd struct result_2
%>)&QZig/ {
$ 8WJ$73 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f^D4aEU } ;
C+<z;9` } ;
>^V3Z{; +f]\>{o4 7nOn^f D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
AOVoOd+6 A_}%YHb 下面我们来剥离functor中的operator()
JzZ9ua 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?:1)=I<A4 1u\kxlZ return l(t) op r(t)
v>]^wH>/" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N \Wd0b return op l(t)
W*D].| return op l(t1, t2)
ypA)G /; return l(t) op
(g
9G!I return l(t1, t2) op
n?z^"vv$i return l(t)[r(t)]
AfOq?V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O:86* U<Z\jT[ 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:
HZ.Jc"+M 单目: return f(l(t), r(t));
|&xjuBC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H,5##@X 双目: return f(l(t));
QnPgp(d< return f(l(t1, t2));
MI<XLn!* 下面就是f的实现,以operator/为例
z6
A`/ jF} nbM7 >tnsk struct meta_divide
.}||! {
RI2Or9. template < typename T1, typename T2 >
x|oa"l^JZ" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
DfL>fk {
AG==A&d>$ return t1 / t2;
4t;m^Iv }
d;c<" + } ;
kn 1+lF@ A_\ZY0Xt 这个工作可以让宏来做:
sJ(q.FRM' A[.5Bi #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A1u|L^ template < typename T1, typename T2 > \
<1EmQ)B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:1JICxAU 以后可以直接用
qf
qp}g\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y
=BXV7\ 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
afWEt - (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。。。)
oL69w1 bAl0z)p
%=O$@.%Zc 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
HxmCKW! YvP u%=eF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/|.
|y
S9 class unary_op : public Rettype
mK2M1r {
;"@FLq(n Left l;
bk#t+tuk public :
}hjJt,m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:/
yR 4{1.[##]o template < typename T >
;PrL)! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]CIZF, {
@`X-=GCl return FuncType::execute(l(t));
;<yVJox }
.$,.w__m~ m#oZu { template < typename T1, typename T2 >
I;!zZ.\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9u\&kQxqD {
D|Tv`47ntu return FuncType::execute(l(t1, t2));
!"Q8KV }
vj:hMPC
ZM } ;
pd rF/U+ L'J Ekji" 7v~\c%1V 同样还可以申明一个binary_op
F
;m1I+; I@f">&^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Cl+TjmOV\` class binary_op : public Rettype
= +uUWJ&1G {
q;kN+NK64 Left l;
Wo^r#iRko Right r;
vG<JOxP public :
>iCkvQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Qs*6wF M!s@w%0?' template < typename T >
\q8D7/q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=lf&mD
_/ {
Hkv4t5F return FuncType::execute(l(t), r(t));
U*'
YGv }
L|3wGY9E t:
= template < typename T1, typename T2 >
"lp), typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fi[c^e+IX {
O_p:`h:;M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
oR=^NEJv }
Ass8c]H@ } ;
<Dr*^GX>? 3}H"(5dL}z ve#cz2Z 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
oJk$ +v6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
QrP$5H{[E DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I!)gXtJA" 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。
hr<E%J1k% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\kpk-[W*x{ 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。。。
'xdM>y#S 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R;X8%' 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)
NAj1ORy4pX 下面是修改过的unary_op
s68EzFS *6)u5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%^l77:O class unary_op
m4@y58n= {
d8b'Gjwtw Left l;
R0y@#}JH 0 mWfR8h0 public :
] =jnt TA}z3!-y* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Qhnz7/a9 >8V;:(nt template < typename T >
.,K?(O4AY struct result_1
,~Y5vnaOQ {
"Yn<]Pa_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
62}bs/% } ;
&Z+a ( )>ed6A1 template < typename T1, typename T2 >
%<e\s6|P: struct result_2
HRx%m1H {
BEM+FG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'nNw } ;
:5@cjj XHO}(!l\ template < typename T1, typename T2 >
XbJ=lH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eBTy!! {
^c1I'9(r5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#ZIV>(Q\H }
i&^?p|eKa G:.Nq,513 template < typename T >
kNW&rg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t%Z_*mIfmE {
lX`)Avqa return OpClass::execute(lt(t));
$&m^WrZaY }
nm*!#hx Kg>+5~+E?q } ;
&L-y1'i=j '?Q [.{< &_&])V)<\S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
oJ`ih&Q8 好啦,现在才真正完美了。
`"m"qUd 现在在picker里面就可以这么添加了:
gv;=Yhw.c ?x@B Ze template < typename Right >
~?aq=T picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@]dN {
+*g[hRw[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5.xvOi|. }
<27B*C M 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
SGH"m/ e ?M7nbfy[A@ 5JI+42S
\ BoP%f'0N SV]M]CAe 十. bind
1z~;c| 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
%yQ-~T@ 先来分析一下一段例子
oC U8;z i,ku91T &P!^k0NJR int foo( int x, int y) { return x - y;}
]xf{.z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
oCSf$g8q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
m0F-[k3) 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。
[j}%&$ 我们来写个简单的。
\XMl8G 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lq
LciD 对于函数对象类的版本:
)TM ![^d +:It1`A~] template < typename Func >
+F 6KGK[ struct functor_trait
6%ID* {
n=t%,[Op typedef typename Func::result_type result_type;
*NDLGdQqz } ;
v{=-#9-4
& 对于无参数函数的版本:
Q%QpG)E X!,Ngmw. template < typename Ret >
-H.;73Kb[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
#>~$`Sg {
'y}A3RqN typedef Ret result_type;
_J
} ;
X\$|oiR 对于单参数函数的版本:
[ne4lWaE<y .6$ST Ksr template < typename Ret, typename V1 >
u|8`= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Dw[w%uz {
GFlsI-*` typedef Ret result_type;
fQuphMOl6 } ;
KfWVz*DC! 对于双参数函数的版本:
|fTQ\q]W r9s1\7]x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V}9wx%v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4_t
aCK {
Z/;rM8[{& typedef Ret result_type;
v_5DeaMF' } ;
?b8NEVjw 等等。。。
15U=2j*.b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
R,Tw0@{O* ,3GM'e{hV template < typename Func >
w^`n struct func_return
|}q0G~l {
!M^pL| template < typename T >
Z1\_[GA struct result_1
Q6%m}R {
K]kL?-A#' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W
.Hv2r3 } ;
l*'jqR')h^ aQFYSl template < typename T1, typename T2 >
MQ\:/]a struct result_2
2E2J=Do {
6tG9PG98q9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,=o q)Fm] } ;
.# j)YG } ;
pb E`Eq S*#y7YKI 30<dEoF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"-<u.$fE `r>WVPS| template < typename Func, typename aPicker >
b;m6m4i'f{ class binder_1
[mWo&Ph[- {
tMyD^jVC Func fn;
M_79\Gz" aPicker pk;
=nid #<X public :
m>NRIEA6 HSK^vd?_l template < typename T >
p2&KGtX' struct result_1
WJz {
\=yg@K?"AJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XJ@ /r,2 } ;
fEQ<L!' !0Q(x template < typename T1, typename T2 >
U}Xc@- \ ? struct result_2
%WCpn<) {
|UR.7rOV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8zVXQ!' } ;
8`u#tl( _/E>38G] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N.-Ryj&9 gscsB4< template < typename T >
wau81rSd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9sE>K) {
7*`ldao~ return fn(pk(t));
O=mGL }
UBC[5E$ template < typename T1, typename T2 >
B[$KnQM9Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o~iL aN\+ {
})!n1kt return fn(pk(t1, t2));
ARU,Wtj# }
e2B~j3-?z } ;
bjQfZT( &S|laqH j/B zbjq" 一目了然不是么?
5@Py` 最后实现bind
,Y!T!o}1
~s5Sk#.z5 !%@n067 template < typename Func, typename aPicker >
zNXkdw picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cPS!%?}I {
7B&nV92S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}qlz^s }
=e._b 7P R [uo:. 2个以上参数的bind可以同理实现。
{L4^IKI 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
xc*ys-Nv s#qq%
@ 十一. phoenix
:'!?dszS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0q`'65 lx 2RE }l=h5 for_each(v.begin(), v.end(),
le[5a=e( (
t}oxHEa V do_
eq4<
[
l0@$]76cX; cout << _1 << " , "
y|lP.N/ ]
UoKBcarm .while_( -- _1),
vNtbb]')m cout << var( " \n " )
+ZZiZ&y )
|
c8u );
CyXcA;H,. ^WD[>E~ 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:
mU\$piei 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
r% B5@+{so operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xMuy[)b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]}5jX^j b?y1cxTT {'}Ofj template < typename Cond, typename Actor >
O:Z|fDQ` class do_while
>2C;5ba {
<N`rcKE%~P Cond cd;
+zw<iB)J Actor act;
=8J\;h public :
hQet?*diU template < typename T >
6Q wL struct result_1
`zsKc 6% {
UHCx}LGe typedef int result_type;
U9k}y } ;
~I^]O \? iu1iO;q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_* `AGda Y5n pz^i template < typename T >
m[8#h(s*t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bC@b9opD {
|w>DZG!}1- do
YWdlE7 y {
(PB|.`_<H act(t);
U>I#f }
)8N/t6Q while (cd(t));
je{5iIr3/ return 0 ;
#pVk%5N }
mC93
&0 } ;
Q;^([39DI y-Ol1R3:c# hZJ Nh,,w 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/3c1{%B\ 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。
<w:fR|O 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。
C<7J5 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。
! TRiFD 下面就是产生这个functor的类:
%-SP ~&qe"0 |LjCtm)@+ template < typename Actor >
ca`=dwe> class do_while_actor
--/ . {
P]x@h Actor act;
cCj3,s/p public :
4u&l@BUr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x*)Wl! lW2qVR template < typename Cond >
xGH%4J\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|Y99s)2&N } ;
EfUo<E Aqc( AKWw36lm 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
hQ\]vp7V 最后,是那个do_
/2U.,vw !eO?75/
m$cM+ class do_while_invoker
D0-e,)G}V, {
IQ~()/;3d public :
>/n/n{{ template < typename Actor >
t+#Ss v8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Iq52rI} {
jQdfFR return do_while_actor < Actor > (act);
gGX/p6" }
bEE:6)]G } do_;
<37vWK1+ SVpe^iQ]1\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!6}Cs3. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-WYJ1B0v 最后来说说怎么处理break和continue
V{*9fB#4L 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。
.Q#Eb %% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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