一. 什么是Lambda
zVa&4 T- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
PU[<sr#, 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,
fL#r@TB-s YQ.ci4.f :|$cG~'J BU4IN$d0Po class filler
"GR*d{ {
qpMcVJL public :
"*t0
t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Mk0x#-F } ;
'6})L ya{`gjIlW ] jY^*o[ 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:
-8Hc M\b 5eE\
X / o2=):2x
r{ Y 9|!=T% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4'=Q:o*w` 8zpzVizDG >~Xe` }' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Yku6\/^ 6PYm?i=p? -KV,l @0s'
(
二. 战前分析
_"Z?O)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。
6T|Z4f| 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
*oeXmY j}tM0Ug.U &A*E)T#># for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:o~'\:/ /* --------------------------------------------- */
+RL@g*` vector < int *> vp( 10 );
[k>{q+MWK transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
oe.Jm#?2. /* --------------------------------------------- */
ZG2EOy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?O+. /* --------------------------------------------- */
&6C]|13; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tq~4W% p/ /* --------------------------------------------- */
2J{vfF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)c&ya|h /* --------------------------------------------- */
}<X* :%#b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e"wzb< b Gp
\-AwE MZ&.{SY7 MH#"dGGu 看了之后,我们可以思考一些问题:
1;1;-4k7I 1._1, _2是什么?
A$N%deb 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
6IV):S~ 2._1 = 1是在做什么?
&Z[+V)6,, 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#h^nvRmON Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(3mL!1\ p<(a);<L @'}2xw[eU 三. 动工
]7cciob 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.%{B=_7 Y,v9o S*=^I2; LdH1sHy*d` template < typename T >
3o[(pfcU class assignment
eOiH7{OA, {
m3Wc};yE*Q T value;
W{.:Cf9 public :
=DfI^$Lr: assignment( const T & v) : value(v) {}
zN!yOlp5 template < typename T2 >
rP'%f 6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
HZ%V>88 } ;
wkGr} Iy49o! i8k} B
o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fMFkA(Of^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&"JC8 yQUrHxm jvsSP?]n Zs79,*o+0M class holder
L=qhb;[L {
3))CD,| public :
m jP template < typename T >
|Vqm1.1/Zv assignment < T > operator = ( const T & t) const
w-ald?` {
fcEm:jEZ* return assignment < T > (t);
&WBpd}|+Y }
&! h~UZ } ;
)L6
it
..E_M$} M&V4|D 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
M j[+h|e ;Us6:}s static holder _1;
"lu^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Bo8f52| L`K)mCr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0.wF2!V. 而不用手动写一个函数对象。
#*qV kPX 6Aqv*<1=62 -XL?n/M SF*mY=1 四. 问题分析
KTT!P 4 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
BM:p)%Pv#P 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
d*Su
c 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/nA>ox78 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AZhI~QWo 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{'A
15 JUA%l 五. 问题1:一致性
jZqa+nG51 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
5JVBDA^#om 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
guYP| -M6vg4gf struct holder
Gdb0e]Vt+ {
5)S;R, //
A\rY~$Vr template < typename T >
#aC&!Rei{ T & operator ()( const T & r) const
iUh7eR9 {
uKXU.u*C return (T & )r;
V.u^;gr3 }
EH2): } ;
lshSRir !gLJBp 这样的话assignment也必须相应改动:
}0E@eL D[@-`F template < typename Left, typename Right >
=v\}y+
Yh class assignment
2& Hl
wpx {
6zU0 8z0- Left l;
rt vLLOIO Right r;
~l'[P=R+8 public :
Et*LbU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"7+^`? template < typename T2 >
4IfkYM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`_Iyr3HAf } ;
tQ;Fgv8Y! M_E$w$l2< 同时,holder的operator=也需要改动:
adoK-bS t YGChVROG~ template < typename T >
D&mPYxXL assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
F czia0@z {
%1;Y`> return assignment < holder, T > ( * this , t);
[*)2Ou }
5?>Q[a.Ne "N%W5[C{ 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。
j^ 8Hjg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7SkW!5 N/{=j return l(rhs) = r;
MJe/ \ 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。
?cz7s28a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
rS\mFt X 8sDw:wTC template < typename Tp >
:+_H%4+ class constant_t
Z] cFbl\ma {
]OKKR/: const Tp t;
b9.7j!W public :
u8A,f}D 3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8[^b8^ template < typename T >
E]a,2{&8< const Tp & operator ()( const T & r) const
l3MA&&++KF {
DP*V|) return t;
8j&1qJx) }
U.^%7. } ;
Q"pZPpl& -y&>&D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
uh)f/)6 下面就可以修改holder的operator=了
96F+I!qC ^JIs:\g<< template < typename T >
:5^5l assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
H9VdoxKo {
?5d[BV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}/NL"0j+4 }
:8)3t! A m7>)p]] 同时也要修改assignment的operator()
78Zb IL "$%&C%t template < typename T2 >
6 ;\>, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"el3mloR8 现在代码看起来就很一致了。
%kBrxf v%c--cO(S4 六. 问题2:链式操作
]a~gnz&1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>]\oVG 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
0R+<^6^l) 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
I%{D5.du 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
bb/A}<
zD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
m:;`mBOc3 k
lr1"q7 template < typename T >
![%:X)? struct result_1
G8W^XD {
@DR?^
q p typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
It'PWqZtG } ;
:,^x?'HK !Cm9DzG 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
[DSzhi] &eg@ZnPn template < typename T >
]CnT4[f! struct ref
jA%R8hdr_ {
[py/\zkn typedef T & reference;
_ =O;Lz$x } ;
:bp8S@ template < typename T >
bb`DyUy ^+ struct ref < T &>
QN~9O^ {
-Ze2]^#dl typedef T & reference;
-S$Y0FDV } ;
)Oj%3 pEGHW; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^zS|O]Tx N*hx;k9 template < typename T >
cC`PmDGq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
nfr..4,: {
0s%{m< return l(t) = r(t);
2mvp|<" }
}cy<$=c#E_ 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。
M059"X=" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o:/ymeG fJG!TQJ[Y 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
Ria*+.k@"B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]:]w+N%7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<m?/yREK2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,?!4P+ob 最后的布局是:
G-T2b,J
[ Add
uchz<z1 / \
X9uYqvP\( Divide 5
:+S~N)0j^ / \
(>x_fDv _1 3
0',-V2 似乎一切都解决了?不。
0(!=N1l 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。
G?{uR6s># 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。
I9r> 3? 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:
p8u-3 |S VL%agZ template < typename Right >
RT=(vq @ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
L/J)OJe\ Right & rt) const
F1zsGlObu} {
e~BUAz return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8 =<&9TmE }
Y)v_O_` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Wp$'#HhB XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
3HmJixy 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
SE!0f& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
*e-+~/9~ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
[mI;>q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
M)CE%/P 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
UzmD2AsO" pSJc.j template < class Action >
SA16Ng class picker : public Action
uzUZuJ {
Jq?"?d|: public :
0N G<uZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
2l!* o7 // all the operator overloaded
zINziAp{ } ;
!|S{e^WhbU 0V:PRq;v0 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
zz+[]G+"2m 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
"@)9$-g 3DO
^vV template < typename Right >
Bl)DuCV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}xM >F% {
t1tZ:4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o@0p }
4ky@rcD 1 CR<Nau> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_!*??B6u 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。
n$y)F} .- 4!KUPgg template < typename T > struct picker_maker
qB IKJ {
?KfV>.() typedef picker < constant_t < T > > result;
uCNi&. } ;
v=I 'rx template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{m+(j (6- {
o=VDO,eS typedef picker < T > result;
zcNv T } ;
ta 66AEc9 PxHHh{y%c 下面总的结构就有了:
WwM/M!98J functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Ui`Z>,0sFi picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(AnM_s picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mxV0"$'Fm 至此链式操作完美实现。
KoNJ;YiKtN -NyfW+T={ g4 |s9RMD 七. 问题3
JH;\wfrD 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。
7 a}qnk% DVq5[ntG template < typename T1, typename T2 >
.3.oan*i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2,X~a;+ {
eD481r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
L(2KC>GvA }
3o=K?eOdg pkL&j<{ 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:
Yw\PmRL"p >)3[CU, template < typename T1, typename T2 >
,1+)qv#|i struct result_2
$fwv' {
@dzO{) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
AI&Bv } ;
ED={OZD8 C&vUZa[p 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Q,mmHw.`J 这个差事就留给了holder自己。
}G#TYF} 3i'L5f67 #JH#Qg template < int Order >
26,!HmtC class holder;
CcZ\QOet&C template <>
OA_Bz" class holder < 1 >
#;32(II {
=hO0@w public :
HNRZ59Yyq template < typename T >
<QyJJQM struct result_1
*c+Kqz- {
F`$V H^%V typedef T & result;
KU> $=Rd } ;
<"g ^V template < typename T1, typename T2 >
;oQ*gd struct result_2
%!G]H {
XJ|CC.]1u typedef T1 & result;
;:[!I ]E0 } ;
2?9SM@nAY template < typename T >
EVW{!\8[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$Xf gY1S {
9w Pc03a return (T & )r;
B%c):`w8] }
;L5'3+U template < typename T1, typename T2 >
n'yC- ; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SJRiMR_F~ {
f<V#Yc(U} return (T1 & )r1;
:1eJc2o }
5m`@ 4%)zp } ;
8#9di L)5YX-? template <>
Jbud_.h9 class holder < 2 >
J3oj}M* {
DL5`A?/ public :
<wt#m`Za template < typename T >
#4ZDY,>Xi# struct result_1
t UJ m}+=> {
J1^6p*]GX typedef T & result;
R)AFaP | } ;
O3JN?25s template < typename T1, typename T2 >
SEn-8ZF struct result_2
CF`tNA3fxm {
d3fF|Wp1 typedef T2 & result;
S(^*DV } ;
7T]}<aK<c[ template < typename T >
dsKEWZ
= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3McBTa! {
\>8"r,hG| return (T & )r;
+1Ha,Ok }
li4rK<O template < typename T1, typename T2 >
Ng?n}$g* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
EROf%oaz= {
T [
`t?, return (T2 & )r2;
Q7X6OFl? }
?8g[0/ } ;
7-"ml\z \$o!M1j uFM]4v3 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> >。
uUUj?% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k#8,:B2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
p m+_s]s, (c `t'e return l(i, j) = r(i, j);
pJC@}z^cw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PK#; \Zw _7(>0GY return ( int & )i;
t{\FV@R return ( int & )j;
TbqED\5@9w 最后执行i = j;
bDa(@QJ- 可见,参数被正确的选择了。
#{)=%5=c =}Np0UP 2f8fA'|O `B{N3Kxbp [HJ^'/bB' 八. 中期总结
>y C1X|d~t 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:
NJfI9 L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U[/k=}76 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G 3HmLz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DBuvbq- KJPCO0" \$Xo5f< 12\h| S~ C0o0
l> <0OZ9?,dm 九. 简化
>=|Dir 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。
6Y^UC2TBs 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}Yt/e-Yg%r 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:
*{t{/^'y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=v-BzF15 +-*/&|^等
m}\G.$ h4 2. 返回引用。
p2N;- =,各种复合赋值等
D[2I_3[wp 3. 返回固定类型。
6/ir("LK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A)/
8FYc 4. 原样返回。
Az29?|e operator,
5?+ECxPt 5. 返回解引用的类型。
{VBx;A3*I operator*(单目)
!424K-nW 6. 返回地址。
#9Z\jW6b operator&(单目)
0?} ),8v> 7. 下表访问返回类型。
-POV#1s operator[]
|^K-m42 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0xbx2jlkY operator<<和operator>>
L~_3BX gPO,Z 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}MdBE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.4c* _$ 8W$uw~|dw template < typename Left >
tMxa:h;/x struct value_return
ZUJ! {
t]|WRQvy8 template < typename T >
|~b.rKQt[ struct result_1
1Wd?AyTY, {
USLG G}R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
okfGd=
& } ;
}J27Y;Zp9 {-*+G] template < typename T1, typename T2 >
:_;9&[H9ha struct result_2
kwRXNE(k]_ {
tz&'!n}
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
h2g|D(u) } ;
">vxYi } ;
!+tz<9BBY m\>531& j4j %r( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w5 nzS)B:u MP/6AAt7=| 下面我们来剥离functor中的operator()
CL{R.OA 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J-t5kU;L{ #9aB3C return l(t) op r(t)
1&A@Zo5| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W99MA5P return op l(t)
07WZ w1(; return op l(t1, t2)
a+!#cQl return l(t) op
x/*ndH return l(t1, t2) op
4.)hC b return l(t)[r(t)]
!=j\pu}
Z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
dI'cZt~n @/i;/$\ 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:
G}1?lO_d` 单目: return f(l(t), r(t));
hA1\+r return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{2<A\nW 双目: return f(l(t));
OQ&?^S`8', return f(l(t1, t2));
fC>3{@h}* 下面就是f的实现,以operator/为例
<k)@PAV //63?s+ struct meta_divide
1:]iV}OFqR {
g_?:G$1H template < typename T1, typename T2 >
c e`3& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
qMT7g LB'1 {
9U1cH qV return t1 / t2;
E6(OEC%, }
}t!,{ZryE1 } ;
Lc ,te1 S-{3'D[Nj 这个工作可以让宏来做:
2_@vSwC !e?;f=1+E #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
EsR_J/:Qe template < typename T1, typename T2 > \
U 2k^X=yl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u^H: z0 以后可以直接用
JBa( O-T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1<#J[$V 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
#~J)?JL (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。。。)
4:\1S~WW @i`*i@g ~IvAnwQ' 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
iHy=92/Ww rbl EyCR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&6%%_Lw$ class unary_op : public Rettype
1 FTxbw@ {
-QR&]U+ Left l;
X;JptF^ public :
'@1o M1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H\]ZtSw8- *B"p:F7J| template < typename T >
90OSe{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t,#9i#q# {
e(7F| G* return FuncType::execute(l(t));
p%) 1(R8qM }
EVc
Ees fD1J@57 template < typename T1, typename T2 >
mY9^W2: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t,$4J6 {
vt0XCUnK return FuncType::execute(l(t1, t2));
zbsdK }
y/t{*a
} ;
E!.>*`)?. 3vx*gfr3 ^CZ!rOSv 同样还可以申明一个binary_op
(jYHaTL6Y' S;#S3?G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ab? class binary_op : public Rettype
+92/0 {
v%O KOrJ Left l;
4DY\QvW5 Right r;
((i%h^tGa; public :
+4G]!tV6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8[ *FoH'\= template < typename T >
5B3S]@% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3 @XkO {
! 6yoD return FuncType::execute(l(t), r(t));
6gz
!K"S }
^_FB .y% ^|yw)N]Q/ template < typename T1, typename T2 >
s=0z%~H
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-*8 |J; {
}Z5f5q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k<p$BZ }
N"d
M+ } ;
0BF'@r"; bt3v`q+V k}T#-Gb 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
1}1.5[4d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:o$k(X7a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eSvS<\p 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
K=|x"6\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
e1$T%?(&[ 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。。。
E.V#Bk=
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5yPw[
EY 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)
6Y4sv5G 下面是修改过的unary_op
$10"lM[ /VFh3n>I2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o^P/ -&T class unary_op
&%M!!28X: {
];& @T\Rj Left l;
yhzC 9nTH .U.Knn public :
&''lOS| (tQ#('(w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"G. L)oD Fc{M
N" template < typename T >
)C^ZzmB struct result_1
) #G5XS+) {
' S%?&4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%M"rc4Xd } ;
V$U#'G>m om6'%nXhn template < typename T1, typename T2 >
A")F7F31c struct result_2
t[HfaW1W {
fBtTJ+51} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!S6zC > } ;
e}%~S9\UL5 #{-l(016y template < typename T1, typename T2 >
*E$& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
38<!Dt+S(, {
Q<4Sd:P`" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^0oOiZs }
%K0
H?^. TmI~P+5w template < typename T >
\F`%vZrKR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}HdibCAOf {
} a#RX$d& return OpClass::execute(lt(t));
"u#,#z_ }
|~)!8N.{ sw<GlF" } ;
{D6lSj )"W__U0 fpd4 v|( 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
a=m4)tjk 好啦,现在才真正完美了。
?T.'
q 现在在picker里面就可以这么添加了:
62L,/?`B$ jVA|Vi_2 template < typename Right >
{yXpBS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!vd(WKq {
B?bdHO:E~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:SBB3G)| }
h=<x%sie 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。
,x (?7ZW> Sfl. &A( >;wh0dBe o:oQF[TcFO jP(|pz 十. bind
.7GTL 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。
JDbRv'F:( 先来分析一下一段例子
P*=M?:Jb, fXo$1! pi?$h"y7Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
CEQs}bz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
JU>F&g/| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^l;N;5L 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。
iX]tL:,~i 我们来写个简单的。
LN=6u 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*;E\,,Io 对于函数对象类的版本:
8.`*O },eV?eGj template < typename Func >
t,D7X1W struct functor_trait
f2*e&+LjTP {
WdtZ{H typedef typename Func::result_type result_type;
Y6+/_$N4| } ;
(FVHtZi7 对于无参数函数的版本:
H\r-
;,& @$G{t^&os template < typename Ret >
Ms>CO7Nvy struct functor_trait < Ret ( * )() >
3UR'*5|' {
-] @cUx typedef Ret result_type;
q8m[ S4Q]g } ;
]Lb Fh5;s 对于单参数函数的版本:
zG^|W8um_ b8FSVV
7@ template < typename Ret, typename V1 >
J?R\qEq% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|3]#SqX {
oy[>`qyz typedef Ret result_type;
7)-uYi]
dA } ;
wZe>}1t 对于双参数函数的版本:
K;L6<a A# !c2<-3e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O su 75@3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Rz03he {
Y|X!da/ typedef Ret result_type;
(&o|}"kRq } ;
Xtk3~@ 等等。。。
h/s8".\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
td!YwN* 0bz':M#k & template < typename Func >
>~}}*yp struct func_return
u2o196,Ut {
TxA%{0 template < typename T >
;{j@ia struct result_1
RKb{QAK!v {
->9waXRDz) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R+&{lc } ;
;owU]Xk%8K }q?*13iy( template < typename T1, typename T2 >
};m.8(}$) struct result_2
q9gk:Jt {
2Q;g|*] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QHHj.ZY } ;
5>\Lk>rI } ;
!Bu=?gf O-uf^S4 #&sw%CD 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=Sjf-o1V -/ YY.F- template < typename Func, typename aPicker >
werTwe2Q class binder_1
E0t%]?1 {
Hfo/\\ Func fn;
|_\q5?S aPicker pk;
oAt{#v public :
{>h,@ Dzr(Fb template < typename T >
f\u5=!kjN struct result_1
MA+{7 [ {
nd)`G$gL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jBr3Ay@< } ;
.22}=z 'GF <_3I2l template < typename T1, typename T2 >
BK 9+fO struct result_2
0f;`Zj0l8 {
1 ~s$< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=`+c}i? } ;
p?,T%G+gqO =<.h.n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
j"Z9}F@ '>Uip+' template < typename T >
Hdda/?{b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S<o\.&J {
%df[8eX{ return fn(pk(t));
>>.4@ }
k/m-jm_h template < typename T1, typename T2 >
xX~;
/e&, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gj- *D7X5 {
|bX{MF return fn(pk(t1, t2));
F3=iyiz6 }
? oQ_qleuo } ;
Y;1J`oT nV_[40KP_ ^$;5ZkQy 一目了然不是么?
!=p^@N7 最后实现bind
D.,~I^W 115zvW :^ J'_ template < typename Func, typename aPicker >
EMw
biGV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fctVJ{? {
V_P,~! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
G|LcTV }
E>&oe&`o' en8l:INX 2个以上参数的bind可以同理实现。
AkX8v66:
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。
NGAjajB osPrr QoH 十一. phoenix
:rnj>U6<> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
s}Q*zy 2X`5YN; for_each(v.begin(), v.end(),
TIVrbO\!o (
nA.~} do_
%)}y[
( [
pVC;''E cout << _1 << " , "
OcZ8:`=% ]
deqL .while_( -- _1),
p77 cout << var( " \n " )
8gXf4A(N )
~Aoo\fN_U );
Ji;R{tZ.R 8+8P{_ 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:
D`@*udn= 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
lk%W2N5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/F_(&H!m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q":0\ar&QT }!1pA5x$ ]oE:p template < typename Cond, typename Actor >
B+n(K+ class do_while
:=2l1Y[-G {
.WpvDDUK3 Cond cd;
11BfJvs: Actor act;
oWcBQ| public :
;0Mg\~T~' template < typename T >
\"=b8x struct result_1
k-|b{QZ8!; {
O_|p{65 typedef int result_type;
PJ'.s
} ;
8BggK6X dH+oV` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rhO8 v {"@E_{\ template < typename T >
+^V%D!.$@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{GKq Ou {
rEY5,'?YHv do
lPOcX'3\ {
2R`/Oox act(t);
@>Ul0&Mf? }
zH1:kko while (cd(t));
Q2RO&dL
9 return 0 ;
vw/X }
D",~? } ;
&46Ro|XE` PtT$#>hx] )d"s6i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
` EgO&;1D) 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。
`ILO]+`5 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。
+i6XCN1= 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。
&dvL` 下面就是产生这个functor的类:
K0z@gWGE W6L}T,epX #hP&;HZ2>" template < typename Actor >
_%6Vcy class do_while_actor
d ~3GEK {
N
Uq'96{Y Actor act;
XdGA8%^cY public :
DgRA\[c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
G8Sx;Xi h0n,WU/Kw template < typename Cond >
)Qixde>]p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q? 2kD"%$ } ;
e=w.7DSE TP?HxO_C N
cnL -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。
ey! { 最后,是那个do_
Hpq?I-g<^ d}_%xkC nk-V{'] class do_while_invoker
[SA$d`B/ {
\<4Hp_2? public :
)R]gJ_,c template < typename Actor >
m9m]q&hx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$][$ e {
QP0[ return do_while_actor < Actor > (act);
n
2m!a0; }
{ZrB,yK } do_;
n>
O3p
~ t}2$no? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7(<z= F 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
84UI)nE:Q 最后来说说怎么处理break和continue
?~s2 3%E 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。
*d;D~"E<@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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