一. 什么是Lambda
KbVV[ * 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
x_{ua0BLDf 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,
z.oDH<1 -QCo]:cp Z'<=06 ^*'|(Cv class filler
j#y_# {
z^I"{eT8 public :
Qpiv,n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wcP0PfY } ;
|ap{+ xh zTrAk5E }Y[Z`w 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:
'(Uyju= c`mJrS: b_cnVlN[ Y'S xehx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?mS798=f 4JFi|oK0H &M=12>ah] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ki}PO`s }q T @. Hkg^ xZPSoxu 二. 战前分析
`rW{zQYM 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。
:+ @-F>Q 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
r0l ud&_9 b|n%l5
1 }b2U o&][ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-w=rNlj /* --------------------------------------------- */
*_b4j.)ax, vector < int *> vp( 10 );
b*qkox;j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
% ~J90a /* --------------------------------------------- */
g$kK)z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~el#pf~ /* --------------------------------------------- */
wKe^5|Rr int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j[m\;3Sp /* --------------------------------------------- */
!tv3.:eT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<<LmO-92 /* --------------------------------------------- */
n_AW0i. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y1+4ppZ ygS*))7
r $$<9tqA SG
|!wH^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
t*zve,?} 1._1, _2是什么?
BqP:] 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。
Hx2UDHF 2._1 = 1是在做什么?
y.JAtsxD 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。
`r'q(M 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。
@5\OM#WT~& >k*QkIyq u!oHP 三. 动工
a+)Yk8%KY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"w=p@/C DUEA"m h U# Y?'3 : ?*K;+@EH template < typename T >
f'\I52;FB class assignment
{}N* e"<O {
wJ1qJ!s@ T value;
lg&"=VXx51 public :
%;^[WT`, assignment( const T & v) : value(v) {}
g$ZgR)q template < typename T2 >
MA.1t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4otB1{ } ;
p]*$m=t0r r.xGvo{iY Vm_y,;/(-R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8\!0yM#yK 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q/\
<r G4 IpGq_TU fC.-* r %Gl, V5z& class holder
Y<:%_]] {
ktU98Bk] public :
Sq/M
%z5' template < typename T >
ml.l( 6A assignment < T > operator = ( const T & t) const
iBwl(,)?m2 {
l6Ze6X I return assignment < T > (t);
,[,+ _A }
.Di+G-#aEs } ;
RR{]^g51 63UAN0K% v+znKpE 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:
^TVy:5Ag 3Fo,F static holder _1;
50rCW)[# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=bded(3Z W>K2d
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zv <, 而不用手动写一个函数对象。
Of7j~kdh83 7n,nODbJ 3F5r3T6j} vUS$DUF 四. 问题分析
uZz^>*b 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Z$X2*k6PK 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。
37?%xQ! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?T7`E q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Lx8^V7X 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xVuGeanCv j +@1frp 五. 问题1:一致性
?CA P8 _ 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?|
Jh{(xGA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^TVica #E5Sc\, struct holder
8'Xpx+v {
& oZI.Qeo //
9Wb9g/L template < typename T >
, =IbZ T & operator ()( const T & r) const
Dgj`_yd {
YgQ_P4B; return (T & )r;
f5
wn`a~h }
/(BQzCP9O; } ;
V7N8m<Tf {{ R/:-6?@ 这样的话assignment也必须相应改动:
pTOS}A[dh ?q7VB template < typename Left, typename Right >
t2BkQ8vr class assignment
+NxEx/{ {
M cNj TD Left l;
`8xmMA_l Right r;
3xsC"c> public :
'-D-H}%;}M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X4BDl template < typename T2 >
pJ6bX4QnDX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
WUQ2[)< } ;
kR%CSLOVy {}D8Y_=9\ 同时,holder的operator=也需要改动:
REW
*6: {b<p~3%+Hc template < typename T >
9TO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2Q|Vg*x\U {
3VCyq7B^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
C;oP"K]4= }
t.j q]L @8DBLn w 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。
4M i*bN, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bo <.7 l4O}># return l(rhs) = r;
I= x 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。
pHsp]a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%~4R)bsJ' 7xVI,\qV template < typename Tp >
-F4CHpua class constant_t
Z]1~9:7ap {
YCeE?S1gk3 const Tp t;
ZJP.-` U public :
A_{QY&%m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b?CmKiM% template < typename T >
W+H27qsv const Tp & operator ()( const T & r) const
yT-m9$^v {
v8y77: return t;
{p9y{$ }
I=D`:u\H } ;
>
9JzYI^ _Eq:Qbw# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\$VtwVQ,b 下面就可以修改holder的operator=了
yh]#V"W3 X3!btxa%t template < typename T >
bRLmJt98P assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lR{eO~'~V {
#|A
@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y%^&aac Z }
=5oFutg` 00%$?Fyk 同时也要修改assignment的operator()
1#(,Bq4 2OAh7 '8< template < typename T2 >
"%A/bv\u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VaZS_qGe: 现在代码看起来就很一致了。
gpHI)1i'H o8KlY?hX 六. 问题2:链式操作
7w@.)@5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^\e:j7@z 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。
$*b>c: 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。
b-M[la}1" 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。
$Z+N* w~8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)!|K3%9 w/d9S(
template < typename T >
e|):%6# struct result_1
2~2 {
@gE
+T37x2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ok-sm~ bp } ;
n4> +;Q& 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:
5EFow-AH }}cVPB7 template < typename T >
BtBy.bR struct ref
f|Z3VS0x {
iWCN2om typedef T & reference;
^-~.L: }q } ;
.Ky<9h.K template < typename T >
fT[6Cw5w` struct ref < T &>
lLmVat( {
? RB~%^c! typedef T & reference;
+z>*m`}F } ;
}C2I9Cl 0w8Id
. , 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<rRmbFH# 15iCJ p template < typename T >
vFL3eu# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,":"Op61 {
Lt@4F return l(t) = r(t);
9w11kut-! }
@]H&(bw 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。
@r+ErFI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
P6i4Dr KbMgatI/ 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
$w[@L7'( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NvJu)gI% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
z|+L>O-8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
o7/_a/ 最后的布局是:
7g Add
m?;)C~[ / \
o%M~Q<wf Divide 5
baR{ / \
%+gze|J _1 3
{'"A hiR/ 似乎一切都解决了?不。
KOhy)h+ h 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。
fa\<![8LAU 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。
q{yz]H, 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:
%lv2 ;- 6}C4 SZ template < typename Right >
U+@yx>! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^=OjsN Right & rt) const
t
Z\ {
f:Nfw+/q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F mh;d*IT }
w,eYrxR|N 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[ueT]% 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。
75!IzJG 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。
&m>`+uVBP 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。
C.8]~MP 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。
*r:8=^C7S 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?
3 c@Cb`w@ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
k L*Q}) n3isLNvIp template < class Action >
ETSBd[ class picker : public Action
Vfg144FG' {
;lW0p8 public :
0u'2f`p* picker( const Action & act) : Action(act) {}
TQE 3/I L // all the operator overloaded
\{{B57/Isq } ;
o6xl,T% E|6X.Ny]
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。
fU>"d>6!S 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:
b'Mg nt "VH5 template < typename Right >
%
eW>IN]5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N(t1?R/e, {
0x[vB5R return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;o%r{:lng }
0RtqqNFD 4K0N$9pd: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P~ffgzP 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
^q
FFF3<8 [m3G%PO@Da template < typename T > struct picker_maker
^:{l~~9iKp {
jBI VZ!X typedef picker < constant_t < T > > result;
w^G<]S{l } ;
}`f%"Z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Pk~P {
qZKU=HM typedef picker < T > result;
t+m$lqm } ;
aWOApXJ JaG<.ki 下面总的结构就有了:
(cNT ud$ 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。
eoTOccb! 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。
o\b8lwA, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
CN\s,. ] 至此链式操作完美实现。
n U$Lp` p8Lb*7W JY9Hqf 七. 问题3
yK"U:X 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
c!{.BgGN f`/JY!uj{ template < typename T1, typename T2 >
#^!oP$>1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<MT_zET {
-("79v># return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
r{>tTJFD(: }
>/5D/}4 ;`X -.45 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:
kl3#&>e dE/Vl/ : template < typename T1, typename T2 >
5_G7XBvD/w struct result_2
kW6}57iV {
^a<=@0| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CM9+h;Zm } ;
isWB)$q 'e;*V$+ 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?
[A*vl9= 这个差事就留给了holder自己。
Gxm+5q VaVKWJg$ L!mQP template < int Order >
akJ{- class holder;
mQVduG template <>
1m}'Y@I class holder < 1 >
rZ: {
?kE2S6j5 public :
W
86S)+h template < typename T >
'qQDM_+ struct result_1
!Aunwq^ {
}-:
d*YtK typedef T & result;
() b0Sh= } ;
=*8"ci$ template < typename T1, typename T2 >
,dZ
9=] struct result_2
[OH>NpL {
T_v typedef T1 & result;
ou,W|<% } ;
x9-K}s]% template < typename T >
wnt^WW=a[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9dqD(S#C;" {
2=F_<Jh|+ return (T & )r;
I?bL4u$\ }
%b@>riR(y template < typename T1, typename T2 >
LO#{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rLh490@ {
,_\h)R_ return (T1 & )r1;
PCt&66F
}
u+8_et5T } ;
<pK;D gJvc<]W8! template <>
eA{,=,v) class holder < 2 >
t
m5>J)C {
9L!Vj J public :
4.H!rkMM template < typename T >
``aoLQc` struct result_1
>%Y.X38Z[ {
,A[HYc|uy typedef T & result;
]vKxgfF } ;
mc!3FJ template < typename T1, typename T2 >
YwB5Zqr struct result_2
yMX4 f {
%4n=qK9T5 typedef T2 & result;
ZPZ1
7- } ;
^Ud`2 OW;2 template < typename T >
zx=A3I%7 A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oY +RG|j@ {
P5] cEZ n return (T & )r;
w:z_EV!& }
~@itZ,d\ template < typename T1, typename T2 >
{) Y
&Vr5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tH>%`: {
V+Cb.$@ return (T2 & )r2;
My)}oN7\z }
%\:.rs^ } ;
= 2My-%i M&Ycw XV:Z q' _ 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+t|@m5l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e5veq!*C? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/91H!s Y`lC4*g return l(i, j) = r(i, j);
MzJ5_} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
e[Q(OV5(R ^+,mxV'8! return ( int & )i;
#i)h0ML/e return ( int & )j;
:,GsbNKW 最后执行i = j;
nM
R_ ?g 可见,参数被正确的选择了。
!aLByMA \ZCc~muR )o9CFhFB 9;h1;9sC| <`6-J `. 八. 中期总结
}=XL^a|V 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:
6
D!,vu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
!H?#~{
W} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
jZm1.{[> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cC4*4bMm DPy"FQYZb nNBxT+3*i
ckhW?T>l tk1qgjE(? ps<JKHC/c 九. 简化
-qx Z3
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。
W-Hw%bwN/q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b%|%Rek8 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:
hQ<" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
w9.r`_- +-*/&|^等
Zu~ #d)l3N 2. 返回引用。
puMpUY =,各种复合赋值等
v,p/r)E 3. 返回固定类型。
go{'mX) }u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
PPE:@!u< 4. 原样返回。
,JVD ;u operator,
}\l5|Ft[! 5. 返回解引用的类型。
QD"V=}'? operator*(单目)
Q@]#fW\Y 6. 返回地址。
M%9PVePOe operator&(单目)
k}jH 7. 下表访问返回类型。
~!)_3o operator[]
: 2?i9F0_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/6L\`\g operator<<和operator>>
;O{AYF?,N |q5\1}@: 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。
??1V__w 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
aEX+M57k~ ?CmW{9O template < typename Left >
_Vp9Y:mX2 struct value_return
LZ\}Kgi(!T {
~>#=$#V template < typename T >
,Sz*]X struct result_1
/H!I90 {
M-|4cd]6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oSy[/Y44a } ;
+-8uIqZ CE*@CkC0z template < typename T1, typename T2 >
M^g"U` struct result_2
%&z9^}Vd[ {
,ci
tzh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JrCm >0g } ;
Fz>J7(Y.j } ;
dc%+f Is?0q@ 6ng
.
= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'SOp!h$ ULQ*cW&;? 下面我们来剥离functor中的operator()
8$3 Tu"+; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
s(wbsRVP8 t;y>q return l(t) op r(t)
.
6Bz48* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S ._9 return op l(t)
c9f~^}jNb return op l(t1, t2)
$&lS7} return l(t) op
h'kgL~+$ return l(t1, t2) op
#^Sd r- return l(t)[r(t)]
:ykQ[d`:| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+s_@964 r 97 VX> 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:
O]lWaiR` 单目: return f(l(t), r(t));
qZA?M=NT?
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&t%ICz&3 双目: return f(l(t));
hQl3F6-ud return f(l(t1, t2));
46}/C5 下面就是f的实现,以operator/为例
PtmdUHvD }bix+/] struct meta_divide
fqvA0"tv {
?c=l"\^x template < typename T1, typename T2 >
~?[@KK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
F(@|p]3* {
p,ZubRJ" return t1 / t2;
l+YpRx/T\ }
7nIg3s% } ;
h}+,]^ J/RUKhs/ 这个工作可以让宏来做:
)t@OHSl k)y0V:ZY]O #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
("H:T?4Qs template < typename T1, typename T2 > \
!;fkc0&! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
P1z6sGG 以后可以直接用
!|Vjv}UO DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u%h]k ,(E 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
Ep?a1&b (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。。。)
,'82;oP4 Zf(ucAhL 8]2S'mxE 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
#M{}Grg 4S03W
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1N:eM/a class unary_op : public Rettype
d![EnkyL; {
@@!t$dD Left l;
)"j_NlO public :
VWbgusxJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)`;?%N\ M#
S:'WN template < typename T >
LH<--#K typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c#Ux{^ZE {
<lv:mqV return FuncType::execute(l(t));
ilzR/DJ Ma }
y"2#bq 9$#2+G!J template < typename T1, typename T2 >
V3F2Z_VH2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p[g!LD {
_Se>X= return FuncType::execute(l(t1, t2));
&/a/V }
V&\ZqgDF } ;
c;wt9J.f gsT%_2>CL 6=|Q>[K 同样还可以申明一个binary_op
.F%RW8=Q E%/E%9-7\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U
.e Urzu class binary_op : public Rettype
_3kAN.g {
iCz,|;w% Left l;
=o+t_.)N Right r;
Lqwc:%Y:_ public :
g($ y4~# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N2q'$o ~-'nEA TE template < typename T >
aD%")eP%& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X0P<ifIv {
C]eb=rw$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
P#76ehR]K }
shP,-Vs# #gi&pR'$ template < typename T1, typename T2 >
=BNmuAY7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#l{qb]n] {
*-` /A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
m#'u;GP]k }
ii{5z;I]X } ;
,X9Y/S
l CX\#
|Q8q LTFA2X&E= 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
y{"8VT) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
L88oh&M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
lD 9'^J 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。
)UN@|IX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
DQ~+\ 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。。。
UI hB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
cBc6*%ZD 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)
!k%Vw18 下面是修改过的unary_op
wGb{O s)_sLt8? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9SMM%(3, r class unary_op
?XW+&!ar {
3}Uae#oy Left l;
HLTz|P0JZ 2Ni2Gkf@
public :
*i)GoQoB WS2TOAya) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YwHnDVV+ .B>|>W O template < typename T >
K;S&91V)= struct result_1
Q:@Y/4= {
va#~ \%` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%qN8uQx } ;
EMJio\ 1 5rE|m^ template < typename T1, typename T2 >
.KK"KO5k struct result_2
:t9(T?2 {
H6e^"E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q/0;r{@Tq} } ;
ezHj?@ Nb(se*Y# template < typename T1, typename T2 >
B/pNM81( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D`,@EW]. {
C^l)n!fq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
evtn/.kDR }
O `rrg~6# \/{qE hP template < typename T >
0^{zq|%Q! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZtDHNL {
aJIj%Y$ return OpClass::execute(lt(t));
OJ]{FI }
n |.- :Zy AE^&hH0^ } ;
m,]Tl;f *)u_m h @{XN}tWDOp 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
(7-K4j` 好啦,现在才真正完美了。
QAcvv 0Hv 现在在picker里面就可以这么添加了:
#`}g?6VHo P,tN;c template < typename Right >
$?I^Dk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9$S2:2(G {
[yjC@docH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
iY.~N#Q }
`M"b L|[R 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。
"eGS~-DVK x"U/M?l ]FQ4v.7 E2%7 v 9-p d{Z~l 十. bind
QDxL y aL 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。
d v@6wp: 先来分析一下一段例子
3/]J
i^+ !A!zG)Ue< uA\A4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
r|0C G^:C bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;
Sh|6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nE::9Yh8z 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。
(}]74Lc 我们来写个简单的。
} vcr71u 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ZOS{F_2. 对于函数对象类的版本:
5p"*nkF 0nhsjN}v template < typename Func >
-YSn 3= struct functor_trait
+$8hTi, {
5nf|CQH6? typedef typename Func::result_type result_type;
0@3g'TGl } ;
-c|O!Lc- 对于无参数函数的版本:
@{t^8I#] @RT yCr template < typename Ret >
r]8tl struct functor_trait < Ret ( * )() >
|(y6O5Y. {
aU#8W.~ typedef Ret result_type;
M(oW;^B } ;
<2|x]b8 对于单参数函数的版本:
5Ko"- 9DPf2`*$ template < typename Ret, typename V1 >
~V5k struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ho^1T3 {
0!+ab'3a typedef Ret result_type;
zse!t } ;
S,Tm=} wj 对于双参数函数的版本:
I|iI
,l/9 swlxV@NQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f
( UcJx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Fi*6ud\n! {
!.3
MtXr typedef Ret result_type;
'90B),c{ } ;
/Tv<
l 等等。。。
oHeo]<Fbv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'fK_J}+P X3a:*1N template < typename Func >
oqE h_[. struct func_return
2LD4f[a; {
GlD@Ud>o) template < typename T >
]T
zN*6o struct result_1
}yB@? {
!j7b7<wR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zhYE#hv2 } ;
ojyG|Y E7*1QR{Q template < typename T1, typename T2 >
~49+$.2 struct result_2
4.??U!r>KI {
>@]E1Qfe typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;'p0"\SV } ;
73N%_8DH } ;
a.w,@!7 #gsAwna3 PB }$.8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-Ca.:zX ;5y!,OF6 template < typename Func, typename aPicker >
:q6hT<f; class binder_1
yfP&Q<| {
QKHm OVh] Func fn;
rZ0@GA aPicker pk;
XUMCz7&j public :
)%#hpP M^ a#G7pZX/I} template < typename T >
ts9N$?0:V struct result_1
%>24.i"l {
fI"`[cA"] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CGv(dE,G&] } ;
[nG/>Z]W bM;tQ38* template < typename T1, typename T2 >
Az0Yt31= struct result_2
C5XCy%h {
M~
*E! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hoU&'P8 } ;
Rzb663d lG jdDqi binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$,6= .YuY 6 t A?<S template < typename T >
QW~o+N~~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?%;uR#4 {
9rA3qj% return fn(pk(t));
Zz/w>kAG*{ }
N<:Ra~Ay template < typename T1, typename T2 >
&;%+Hduc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~ZvZk {
` qt4~rD return fn(pk(t1, t2));
y/kCzDT, }
k Mwt&6wS } ;
=]7 \-- L6Ynid.k UbMcXH8=F 一目了然不是么?
xFyMg& 最后实现bind
!q7M+j4 #2cH.`ty ;>Z#1~8 template < typename Func, typename aPicker >
>n` OLHg; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
)03.6Pvs {
O`@$YXuD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EDnmYaa)dZ }
!)LR41>? WpmypkJA# 2个以上参数的bind可以同理实现。
"rAm6b-` 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。
.X:{s,@ [Q^kO; 十一. phoenix
w)!(@}vd Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
BE3~f6 ` CTPn'P=\C for_each(v.begin(), v.end(),
);,#H`' (
fcV/co_S6 do_
[5m;L5 [
?*4]LuK6 cout << _1 << " , "
LO` (V ]
ef,6>xv .while_( -- _1),
x/9`2X`~ cout << var( " \n " )
~zRW*pd )
yK}#|b'cM );
dC.uK^FuJ 9&2kuLp?P 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:
c6?5?_ne 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
tX)]ZuEi$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5dL-v&W 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^[id8 4|XE
f, hs/nM"V
template < typename Cond, typename Actor >
+x+H(of. class do_while
"bw4{pa+ {
m6IZGl7% Cond cd;
kSI,Q!e\ Actor act;
jl7e6#zu public :
C?E;sRr0 template < typename T >
KNK0w 5 struct result_1
("{AY?{{ {
$s)
^zm~ typedef int result_type;
j" YJ1R-5 } ;
Q
|l93Rb` lGcHfW)Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
67n1s s';jk(i3 template < typename T >
kB~: HQf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R'9TD=qEK {
L8ZCGW\Rr do
.#+rH}=Z {
1F$a
My? act(t);
G LE`ba }
bAW;2
NB while (cd(t));
^U`[P@T return 0 ;
K
IqF"5 }
g8vN^nQf[ } ;
KzM\+yC aV>w($tdd xDVzHgbf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-6 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。
@AyC0} 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。
mFo6f\DHr` 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。
ZNuyGo; 下面就是产生这个functor的类:
7p~@S4 X*8U%uF ^pg5o)M template < typename Actor >
Mr`u!T&sc class do_while_actor
4y
P
$l {
!UgJ^v Actor act;
b$B5sKQ public :
}}Q|O]e do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
jh=:Q P/ }K&K{ 9} template < typename Cond >
6*]Kow? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$?'z%a{ } ;
^ S%4R' p?dMa_g v#nFPB=z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
YjsaTdZ!& 最后,是那个do_
_@d.wfM v3hNvcMpf *1>XlVx, class do_while_invoker
a?D\H5TF- {
5g/WQo\ public :
D6v0n6w template < typename Actor >
57HMWlg do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"b} ^xy {
AWf zMJ;VS return do_while_actor < Actor > (act);
SmtH2%y I }
q Rtgk } do_;
.[CXW2k O?{pln 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
||/noUK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x9@%L{* 最后来说说怎么处理break和continue
(j cLzq 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。
B8;ZOLAU 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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