一. 什么是Lambda
_WB*ArR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;]I~AGH: 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,
.'Rz
tBv kgGMA 7Jy qV&ai {G: wVac6q
class filler
(|t)MnPfY {
*If]f0?% public :
,Z aPY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
hutdw> } ;
cK _:?G M?G4k] sA1 XtO<&7 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:
*R8qnvE\() ,Jqk0cW2 m>8tA+K)+) 6 ,j&u7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
a0*qK)gH & 8'QD~ c,FhI~>R 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
O od?ifA h$#zuqm `bMwt?[* jdW#;
]7+y 二. 战前分析
.p?kAf` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.In8!hjYy4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@$]
CC1Y O$$$1VHYo `@#,5S$ E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[&H?--I /* --------------------------------------------- */
!PuW6 vector < int *> vp( 10 );
hJasnY7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[>xGynU0 /* --------------------------------------------- */
F%F :Gr/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
y
jQpdO /* --------------------------------------------- */
Yt#e[CYnu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Zg2F%f$Y /* --------------------------------------------- */
x39n7+j4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Yh9fIRR /* --------------------------------------------- */
FEqR7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vddh 2G }Pf7YuUZZ 8"2X 8C8 o:C],G_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
o])2_e5 1._1, _2是什么?
mbCY\vEl 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。
itmQH\9 8 2._1 = 1是在做什么?
pGh A 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。
f[$9k}. Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
PN@[k:5( c N^,-~U ^7O,Vk"Z 三. 动工
'@Q
aeFm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p/GYfa
dU 8`j;v>2 <+2M,fq+ |e#ea~/b template < typename T >
q,H
0=\ class assignment
yg-uL48q {
zZ\2fKrpg T value;
&:ib>EB03= public :
%}%vey assignment( const T & v) : value(v) {}
|[]"{Eo"} template < typename T2 >
k2S6 SB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
oztfr<cUH } ;
lY_&P.B bWAVBF 1]lm0bfs 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{}TR'Y4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ixFuqPij 8`/nk`; HBc^[fJ^- Y"U -Rc class holder
k_c8\::p# {
!pNY`sw} public :
5YG?m{hyn_ template < typename T >
[|\JIr=of5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
{t;{={$ {
Ba],ONM4k return assignment < T > (t);
>/DyR+?>4 }
PB :Lj } ;
JRC+>'}Xj Y M_\ ZK: fi2@`37PM 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:
'RlPj0Cg
6BJPQdqSl static holder _1;
%-6I Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L##lXUl bw8~p%l? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_:,:U[@Vz 而不用手动写一个函数对象。
T{iv4`' 'j)xryw ,4-) e 76\ir<1up 四. 问题分析
SY`
U]-h 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。
Xw=>L#Q 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。
<.0-K_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
L//Z\xr| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!`k{Ga 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l!plw,PYC %r0yBK2uOp 五. 问题1:一致性
pr8eRV!x 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?|
<|M cE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2z7+@!w/ =8r%zLDw struct holder
c]>s(/}T {
;~$_A4; //
SsDe\"?Q template < typename T >
%&+j(?9 T & operator ()( const T & r) const
lCDu,r;\ {
y#:_K(A" k return (T & )r;
%pNK ?M+ }
c|lo%[]R! } ;
#7IM#tc@ Fg)Iw<7_2 这样的话assignment也必须相应改动:
fQ5VRpWGn WHQg6r template < typename Left, typename Right >
CBAMAr class assignment
,BCtNt( {
')w:`8Tl Left l;
XO+^q9 Right r;
(c ?OcwTH public :
:?s~,G_*l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N<1u,[+ template < typename T2 >
`Nn=6[] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QAigbSn] } ;
<=A1d\ 0Zp)
DM 同时,holder的operator=也需要改动:
cv(9v =]( 7t7"glP template < typename T >
e`%U}_[d assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
a9C8Q
l {
UI}v{05] return assignment < holder, T > ( * this , t);
!rzbm&@ }
Hn5:*;N \jDD=ew 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
v1Tla]d 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=*7K_M& `9BZ))Pg return l(rhs) = r;
7U>Xi'? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
nFU'DZ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QFMR~6 ? SFVOof#s template < typename Tp >
1*\JqCR class constant_t
u}ULb F {
0|kkwZVPn const Tp t;
T
22tZp public :
yOwo(+
2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
m~cz template < typename T >
~u-DuOZ8 const Tp & operator ()( const T & r) const
(_h<<`@B {
36mp+}R# return t;
n qSjP5 }
u;f${Wn'3 } ;
F?#^wm5TZ {"T$jV:GB 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
EXDZehLD<] 下面就可以修改holder的operator=了
:.wR *E Z<L|WRe template < typename T >
N>kY$ *
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#-5.G>8
{
G`H4#@] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)Il)
H }
to-DXT. /J''`Tf 同时也要修改assignment的operator()
O@*^2, 6 v_M-:e3` template < typename T2 >
oYOR%'0*m+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jeb]3i=pw 现在代码看起来就很一致了。
>&pB&'A a :;Z?2P5i 六. 问题2:链式操作
+9LIpU&5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]fxYSm 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。
?8AV-rRX 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。
@JB9qT 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。
O5X@'.#rU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
RuyqB>[o xF4S template < typename T >
:wWPEhK struct result_1
$?x;?wS0V {
l9Xz,H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4FwtC"G3 } ;
{`RCh]W g$X4ZRSel 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:
m9~cQ!m ^w|D^F=o template < typename T >
LtrE;+%2oz struct ref
Bs?B\k= {
h"#[{$( typedef T & reference;
%=w@c } ;
su2|x template < typename T >
O+f'Ql struct ref < T &>
0c{-$K} {
LIah'6qR typedef T & reference;
Qqm$Jl! } ;
oGIh:n7 q+ P5?M"j0/^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Z [[AmxE'l |.]g&m)y^h template < typename T >
V^S` d8? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5~ip N/)E {
4Su|aWL- return l(t) = r(t);
s?Wkh`b }
[]L
yu 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Zqi;by% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
QV%,s!_b ]K<mkUpY 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
w^EUBRI- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(Zi,~Wqm$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;o#wK>pk%M +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P#j>hS
最后的布局是:
K?J?]VCw Add
>Hd Pcsl L / \
+$CO Divide 5
6+.8nx:9X / \
*B*dWMh _1 3
w~a_FGYX 似乎一切都解决了?不。
Bk
yW 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
=@\Li)Y 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#cCR\$-~ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
e$Npo<u yN/Uyhq template < typename Right >
6\5"36&/rQ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9zKbzT] Right & rt) const
{8im{]8_ {
x7!YA>
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Su>UXuNdE# }
/4{.J=R} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L9bIdiB7 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。
6>e YG<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。
6$'0^Ftm' 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
6v(;dolBIw 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
:G/.h[\R| 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
B,NHy
C1i 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Hphfqdh0` k1sR^&{l template < class Action >
wf&1,t3Bgn class picker : public Action
R2B0?fu {
R) 'AI[la public :
wPRs.(]_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
;sZHE&+ // all the operator overloaded
_
ATIV } ;
M].D27 ~'3hK4 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
1}DUe.a 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
ZnXq+^Z4 n%%u0a% template < typename Right >
'X]my picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6JZ$;x{j {
(.J8Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@K}8zMmW# }
>^V3Z{; +`$[h2Z=: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
AOVoOd+6 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
TkjPa};R ?:1)=I<A4 template < typename T > struct picker_maker
fNZ:l=L3): {
%n<.)R typedef picker < constant_t < T > > result;
}RPeAcbU_ } ;
(g
9G!I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7iM;X2=7} {
F?! typedef picker < T > result;
l0g`;BI_ } ;
*d/,Y-tl 1WbawiG} 下面总的结构就有了:
u9~RD functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
R$xk cg2( 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。
$v*0\O picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
eHy.<VX 至此链式操作完美实现。
9X[}ik0 9'S~zG%{ y9'F D5\s 七. 问题3
DHO+JtO 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
/qalj\ud A[.5Bi template < typename T1, typename T2 >
zMI0W&P M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B>TI dQ {
6"UL+$k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
afWEt - }
fpK` GP/Gv 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:
68v59)0U gc6T`O-_; template < typename T1, typename T2 >
mK2M1r struct result_2
.Iret: {
D@yuldx'/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
gUq)M } ;
->S6S_H/+& +v}R-gNR 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?
+^6v%z 这个差事就留给了holder自己。
xp>p#c U2(|/M+ V,@Y, template < int Order >
b@&ydgmaQ class holder;
-}?ud3f< template <>
XS'0fq a class holder < 1 >
[Bz'c1 {
#(`@D7S" public :
&2!F:L template < typename T >
t/baze;V struct result_1
XU}sbbwu {
$]05?JY# typedef T & result;
oVc
l ( } ;
4IIXzMOa template < typename T1, typename T2 >
v$`AN4)} struct result_2
@zJhJ'~Sl {
Hkv4t5F typedef T1 & result;
7 vS]O$w<4 } ;
lj1wTiaI( template < typename T >
~!,Q<? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
c9dH ^t {
3psCV=/z return (T & )r;
4^KoHeM6 }
N>fC" template < typename T1, typename T2 >
w:z@!< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"}bk
*2 {
~[i,f0O, return (T1 & )r1;
t:X[Blw3$ }
$FgpFxz;
} ;
bT@7& dJ#.
m template <>
Hy<4q^3$G class holder < 2 >
UC^Bn1 {
j/bebR}X public :
N[j7^q7Xt template < typename T >
6dh@DG*k struct result_1
n
?%3=~9 {
v UAYYe typedef T & result;
%<e\s6|P: } ;
*|x2"?d-F: template < typename T1, typename T2 >
xa#:oKF3 struct result_2
gFvFd:"uZ {
/FiFtAbb typedef T2 & result;
]t|KFk!) } ;
S{Au%Rs template < typename T >
G:.Nq,513 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EjB<`yT {
??rx\*,C</ return (T & )r;
4];Qpln }
YtNoYOB template < typename T1, typename T2 >
#3$U&|` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q=yQEh|Y {
k6~k return (T2 & )r2;
xZS }
Jug1Va<^c } ;
_f,q8ZkSr .9WUp> F5%-6@= 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> >。
:*1Gs, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pM\)f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
dH!k{3bL 4(&00#Yxg2 return l(i, j) = r(i, j);
C4Q^WU+$j 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<P( K,L?r +U^dllL7 return ( int & )i;
E]_lYYkA return ( int & )j;
Tp<=dH%$%" 最后执行i = j;
"twV3R 可见,参数被正确的选择了。
M!=v"C# P-No;/!B# `S<uh9/ n <lU; iTbmD 八. 中期总结
itD1r?O{pV 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:
/Os)4yH\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
i(,R$AU 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,D3q8?j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)TyL3Z\>( xzMa[D4( 7z=Ss'O] *D;B%j^; SNff cY#TH|M 九. 简化
&)fPz-s 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
>g93Bj* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C(iA G 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Bh2m,=`` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s&y +-*/&|^等
RPaB4> 2. 返回引用。
wC=IN =,各种复合赋值等
%
C6 H( 3. 返回固定类型。
Ks
X@e)8u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,3GM'e{hV 4. 原样返回。
9S6vU7W operator,
TmX~vZ 5. 返回解引用的类型。
ENJ] operator*(单目)
1Q?hskL 6. 返回地址。
)CdglPK operator&(单目)
FAE>N-brQ 7. 下表访问返回类型。
.Ji
r<"*< operator[]
*i%!j/QDAP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,fET.s^|U operator<<和operator>>
.D4D!! sur2Mw(M" OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
`r>WVPS| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
eIof{# R"O9~s6N template < typename Left >
&.(ZO] struct value_return
O%c6 vp7 {
X[Y!=e4z template < typename T >
gdCU1D\ struct result_1
SfL,_X]* {
5QSd$J typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w0*6GCP } ;
'd6hQ4Vw4 Uut,cQ". d template < typename T1, typename T2 >
_/E>38G] struct result_2
IyP\7WZ {
G|^gaj '9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T_Y 6AII } ;
$(zJ } ;
E>'pMw `fc*/D ?LNwr[C0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Vs07d,@w> &G<ZK9Ot}0 下面我们来剥离functor中的operator()
>Q+EqT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
u:,B"! *Z/B\nb return l(t) op r(t)
UZ](X/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
orHVL 2
KK return op l(t)
3`e1:`Hu return op l(t1, t2)
sgB3i`_M return l(t) op
`H+Eo<U return l(t1, t2) op
>eUAHmXQ| return l(t)[r(t)]
v<2+yZ M return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g|r 9Hc#[Ml 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
BAKfs/N 单目: return f(l(t), r(t));
w[|!$J? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e |4jT7L} 双目: return f(l(t));
Hss{Sb( return f(l(t1, t2));
{'r*Jb0 下面就是f的实现,以operator/为例
+ubO-A? E RMh% C struct meta_divide
mU\$piei {
:nXBw%0x template < typename T1, typename T2 >
]}5jX^j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KY"~Ta` {
-#Wc@\; return t1 / t2;
f%|g7[ }
@wa/p`gj5w } ;
Jp,ohVRNq , 1`eH[ 这个工作可以让宏来做:
.#Sd|C]R7 oNEU?+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I'yhxymZ; template < typename T1, typename T2 > \
T[;{AXLeI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`/|=eQ")o@ 以后可以直接用
d5],O48A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YWdlE7 y 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
Xg%zE (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。。。)
'$U"RP^( }3i@5ctQ dm 2_Fj 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
$jntT(V sP&E{{<QTF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<w:fR|O class unary_op : public Rettype
f~U|flL^ {
%-SP Left l;
Mz{>vb public :
:?^(&3; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@a3<fmJ
)3 v8 template < typename T >
d6n6 =
[* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+X- k)9 {
sy#Gb#=# return FuncType::execute(l(t));
{6AJ>}3 }
=kCpCpET ]pGr'T~Gj template < typename T1, typename T2 >
zzx4;C",u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r94BEC 2 {
0FW=8hFp, return FuncType::execute(l(t1, t2));
i4-L!<bJ }
R.fRQ>rI } ;
(;M"'.C C[s*Na- mR{0*< 同样还可以申明一个binary_op
yZ P+ nDo|^{!L` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
un/R7" class binary_op : public Rettype
0I&rZMpF& {
$C>EnNx Left l;
qI"mW@G~H Right r;
!hc7i=V? public :
Rza\n8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4 I~,B[| bH.">IV template < typename T >
Y#m0/1- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D"Xm9
( {
+Q '|-># return FuncType::execute(l(t), r(t));
xtnB:3 }
J'7Oxjlg HC0puLt_ template < typename T1, typename T2 >
`#UTOYx4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-cW5v
{
vxm`[s |QC return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&sKYO<6K} }
#A/jGv^ } ;
B}jZ~/D} 8R
z=)J [sad}@R7 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
h>n;A>k@N 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J?]W!V7C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C +IXP 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。
(PNvv/A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
UO&S6M]v7 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。。。
$W2g2[+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}cP3i 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)
MHbRG_zW 下面是修改过的unary_op
^NCH)zK]v E8nqExQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
J3'"-,Hv class unary_op
pUPb+:^R {
QA%GK4F70 Left l;
5p>a]gp lH6t d public :
$ey<8qzp &x;nP 6mV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|hpm|eZG"h X=JSqO6V9 template < typename T >
+F/ '+ struct result_1
~/NA?E-c {
$a-~ozr`C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vxwctJ& } ;
$+mmqc8 Gzs x0%`) template < typename T1, typename T2 >
kxdLJ_ struct result_2
/M#A[tZ3 {
p5bH-km6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>S~ #E,Tg } ;
CEUR-LK0 lf Giw^ template < typename T1, typename T2 >
1|gEY;Ru typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sd)D-S {
RJWlG'i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]y(#]Tw\ }
e8[*=& Og,,s{\ template < typename T >
R=IeAuZR4k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~MXPiZG? {
+28FB[W return OpClass::execute(lt(t));
n,0}K+} }
8kqxr&,[ R~tv?hP } ;
/fD)/x 9]S}m[8k G U!XD!!& 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Z|7Y1W[ 好啦,现在才真正完美了。
KN%Xp/lkX 现在在picker里面就可以这么添加了:
d8x$NW-s ")LF;e template < typename Right >
VRxBi!d picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
hsl Js^ {
*m|]c4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}R
J2\CP }
$GYy[-.` 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
O|OPdD 8RocObY_W #<?j784
@P~u k pY:xxnE 十. bind
3rWqt 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
<(
MBs$b 先来分析一下一段例子
)`U T#5 xR%CS`0R Tn-H8;Hg int foo( int x, int y) { return x - y;}
CjO/q)vV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lxxK6;r~> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
fs`<x*}K 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。
4BCZ~_ 我们来写个简单的。
Ru
sa
&#[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
bhg"<I 对于函数对象类的版本:
b?Vu9! +C+3DwN template < typename Func >
$x 2t0@ struct functor_trait
jOe %_R {
tBf u{oC typedef typename Func::result_type result_type;
Et7AAV*8g } ;
]r#tJT`M 对于无参数函数的版本:
{UwJg ,@2O_O`: template < typename Ret >
i1sc oxX3\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
'r'uR5jR {
N-5lILuJJ typedef Ret result_type;
x-q er- } ;
Bg34YmZ 对于单参数函数的版本:
D@0eYX4s bbnAF*7s8 template < typename Ret, typename V1 >
lQ)8zI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<iTaJa$0m {
c[Y7tj%y typedef Ret result_type;
.kBAUkL: } ;
5#iv[c 对于双参数函数的版本:
=JEnK_@?K\ $<T)_g template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mjH8q&szf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H,?AaM[V {
BI}>"', typedef Ret result_type;
56L>tP } ;
ku\_M 等等。。。
<FGM/e4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kR'!;}s KUB"@wUr template < typename Func >
/LJ?JwAvg5 struct func_return
D3MuP
p-v {
:JPI#zZun template < typename T >
hNP| struct result_1
%(n4`@ {
3"q%-M|+Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zQ7SiRt7* } ;
Y5(`/ ,A_itRHH template < typename T1, typename T2 >
jp2l}C struct result_2
>j\zj] -" {
Vrz<DB^-e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0Wk}d(f } ;
O@Xl_QNxc! } ;
2)mKcUL- Lw-)ijBW B< 6*Ktc 最后一个单参数binder就很容易写出来了
377$c;4F h/PWi<R
i template < typename Func, typename aPicker >
&oNy~l
o class binder_1
"i9$w\lm {
pNE!waR> Func fn;
%#"uK:(N aPicker pk;
w_e Las% public :
e8P
|eK u},<On template < typename T >
Qx$Yj struct result_1
l6)*u[}E {
DUY#RJf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Hn:%(Rg=aW } ;
>WG$!o +R 6ffrV template < typename T1, typename T2 >
+-HaYB|p struct result_2
t3G%}d? {
Qp%kX@Z' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IOt!A } ;
<A+Yo3|7 9KD2C>d< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7nfQ=?XNK R (4 :_ xc template < typename T >
G8eAj%88 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L,Uqt, {
\y#gh95 return fn(pk(t));
;V`~'357% }
%p@A8'b template < typename T1, typename T2 >
N',]WZ} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l$MX\ {
.(nq"&u-* return fn(pk(t1, t2));
\)`\F$CF }
hDzKB))<w } ;
JFl@{6c A10/"Ec<u a+,)rY9 一目了然不是么?
t~Ds) 最后实现bind
a)[t kjU 0M-Zp[w\- Y#NlbKkzu template < typename Func, typename aPicker >
&c?-z}=G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x)nBy)< {
]D%D:>9|/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
OZ$u&>916 }
]%F3 xzOk js'*:*7 2个以上参数的bind可以同理实现。
.kvuI6H 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。
o+q4Vg9& W!V06. 十一. phoenix
h"M}Iz~|V? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@N"h,(^ V'\4sPt for_each(v.begin(), v.end(),
2u/(Q># (
=`Nnd@3v do_
jHTaG%oh [
*+lnAxRa? cout << _1 << " , "
.lTU[(qwu ]
'+Ts IJh .while_( -- _1),
JKGUg3\~ cout << var( " \n " )
,k+jx53XV )
b]Oc6zR,,~ );
|&h!#Q{7l )6^b\` 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:
:KMo'pL 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
E+UOuf*( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xL=g(FN(6L 那么我们就照着这个思路来实现吧:
NS mo(c>5 X
NnsMl YtxBkKiJ2V template < typename Cond, typename Actor >
N{L ]H_= class do_while
$1#|<| {
J rYpZ.Nh Cond cd;
,N5Rdgzk Actor act;
GVCyVt[!- public :
ZLxe$.V_ template < typename T >
)u'oI_ struct result_1
IeZ}`$[H {
x.>z2. typedef int result_type;
73 Tg{~ } ;
L)HuQVc g DM~Q+C=Yr do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
12;"K?7{ nLJ]tpw^DH template < typename T >
nu4GK}xI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@_h/%>0 {
0JKbp*H do
_dIv{L! {
~$YFfv>
act(t);
'R,1Jmx }
v=iz*2+X while (cd(t));
#oJ9BgDry return 0 ;
6TlkPM$~2 }
<b{Le{QJ* } ;
YmNBtGhT ) l0=jb e
J2wK3R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5 S7\m5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
z^ KrR 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
hdfNXZ{A" 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
\7jcZ~FBX% 下面就是产生这个functor的类:
)7*Apy==x &*T57tE Z:u7`% template < typename Actor >
CIYTs,u# class do_while_actor
*~:4&$ {
|!flR? OU Actor act;
*"q ~z public :
~,m6g&>R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|A[Le
;, z*I= template < typename Cond >
| t3_E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rF>:pS,`& } ;
0waQw7
E CdC&y}u rP^2MH" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MJ4+|riB 最后,是那个do_
Ko kmylHu pV<18CaJ {UvZ class do_while_invoker
QVQe9{ "0 {
ZMy,<wk public :
SI4M<'fK template < typename Actor >
FgKDk!ci do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{[NBTT9& {
k
32Jz.\B return do_while_actor < Actor > (act);
QE m6#y }
) zz"DH } do_;
bCy.S.`jHQ bt-y6,> +E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~eA7:dZLb 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
cQA;Y!Q# 最后来说说怎么处理break和continue
rcY[jF 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。
6rq:jvlx$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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