一. 什么是Lambda
K!c "g,S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>YwvM=b"V 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,
y3^<rff3Gc mhZ{}~ 9?5'>WO b*w@kLLN class filler
?6;9r[ p {
W_:3Sj l' public :
i^9 ,. $<1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=]k0*\PS } ;
]W^F!p~eC N?Byp&rqI< o
gec6u} 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:
5eP8nn.D hXBAs*4DV8 s&UuB1 V*X6 <} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
OPVF)@"ptM k1l\Rywp kjVUG >e> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cZB?_[Cp tk'1o\@p9b $T.u Iq N8hiv'3 二. 战前分析
I$.HG] 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。
w$Zi'+&* 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
0w M2v[^YO c2Q KI~\x q~esxp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ass : /* --------------------------------------------- */
2a=3->D& vector < int *> vp( 10 );
usj:I`> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>Q5et1c /* --------------------------------------------- */
?VUU[h8"v5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
BbU%p /* --------------------------------------------- */
b`a4SfbQS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@|AHTf! /* --------------------------------------------- */
- BQoNEh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Rcg q7W /* --------------------------------------------- */
[{iPosQWj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{)V!wSi 8DAHaS; <v&L90+s\; HQtR;[1 看了之后,我们可以思考一些问题:
63'Rw'g^|2 1._1, _2是什么?
dY=]ES}` 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。
o#GZ|9IL 2._1 = 1是在做什么?
Qt-7jmZw1 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。
f4%Z~3P 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。
Z^tTR]u\$ *Ubsa9'fS Y~E
8z 三. 动工
`_YXU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<{ZDD]UGs0 ltQo_k i}u,_
} (AYzN3
?D template < typename T >
#)}K,FDd class assignment
7:[u.cd {
s#Os?Q? T value;
s2Z'_rT public :
#:B14E assignment( const T & v) : value(v) {}
)RUx template < typename T2 >
_3Kow{y\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Qy4eDv5 } ;
eELLnU{" d-X6yRjnj 4d x4hBd 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
M Ewa^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|Y-{)5/5} $6[%NQp 91f{qq=#J{ 4{PN9i
E class holder
O)N$nBnp {
,xSNTOJ public :
e1<9:h+ template < typename T >
=EJ8J;y_f assignment < T > operator = ( const T & t) const
|WkWZZ^ {
V; pRw` return assignment < T > (t);
1tZ7%0R\g] }
.-Z=Aa> } ;
ZVX1@p B4
k5IS *A&A V||q 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:
Z= +Tw!wR> @23?II$=@ static holder _1;
I K9plsd* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Oj=g;iY wZUZ"Y}9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#]rfKHW9 而不用手动写一个函数对象。
G;ihm$Cad $~3?nib"j
O*SJx. 'G1~
A + 四. 问题分析
R$Rub/b6 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。
;NoiH& 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。
7|@FN7]5NF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K' ?`'7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_^Z
v[P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2S iFOa9!_0n 五. 问题1:一致性
awU!3)B 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?|
BT^Im=A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+B '<0 X :#}E7]j struct holder
v) j3YhY {
H'"=C&D~ //
2^X<n{0N) template < typename T >
\b;z$P\+* T & operator ()( const T & r) const
pP-L{bT {
{i<L<Y(3 return (T & )r;
|4C5;"P c }
<YM!K8hu$ } ;
P<CPA7K 2RU/oqmR 这样的话assignment也必须相应改动:
~v@.YJoZ4Z wzj:PS template < typename Left, typename Right >
HIqe~Vc class assignment
FrsXLUY {
&c^tJ-s Left l;
*snY|hF Right r;
%$<v:eMAs public :
XI'.L ~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tXCgRU template < typename T2 >
HGao} @' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
v t_lM } ;
{,=U]^A 2Rqpok4 同时,holder的operator=也需要改动:
Ofc
u4pi /pC60y}O0 template < typename T >
782 oXyD assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|;(>q {
gXj3=N(l return assignment < holder, T > ( * this , t);
j.yh>"de }
8 4lT# ^q &s{d r 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。
U6F7dT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sis1Dh9: y&A&d- return l(rhs) = r;
'5lwlF 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。
(sW$2a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
mKLWz1GZ hZ|8mV template < typename Tp >
% kaV?j class constant_t
M_O) w^
' {
k5|GN Y6a const Tp t;
{t*CSI public :
$3S`A]xO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{Ia1Wd 8n template < typename T >
G b4p"3 const Tp & operator ()( const T & r) const
J'%W_?wZ {
z:8ieJ)C return t;
x21XzGLY|} }
GMY[Gd } ;
<Zo{D |hW n0FzDQt26 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
><C9PS@ 下面就可以修改holder的operator=了
;>%wf3e gSHN,8.
` template < typename T >
RNopx3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
',1[rWyc {
_4
YT2k return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Qoa&]] }
uvRX{q4 Eb8~i_B- 同时也要修改assignment的operator()
1 XpqnyL& ub2B!6f a template < typename T2 >
JkEITuTth T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
sD9OV6^{?K 现在代码看起来就很一致了。
g^{a;= )m
Ii. 六. 问题2:链式操作
,va2:V
现在让我们来看看如何处理链式操作。
~uG/F?= Q: 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。
q#F+^)DD [ 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。
hT%
>)71 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。
~wu\j][2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QJ%N80 xJin%:O template < typename T >
<r)5jf struct result_1
Zul@aS
! {
f jMmlp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xP7mP+D } ;
N"7BV (_Th4'(@Y 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:
M}`T-"qf %Q=rm!Syv template < typename T >
]l"9B'XR struct ref
SB:z[kfz| {
)K]<\Q[ typedef T & reference;
Rl
(+TE } ;
/2cn`dR, template < typename T >
wauM|/KG struct ref < T &>
D|2lBU {
"$3~):o typedef T & reference;
B}@CtVWFz } ;
Lie= DD `,Fc271` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/Ri-iC > 6%V#_] template < typename T >
~ymSsoD^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J&L#^f*d {
55Xfu/hQ return l(t) = r(t);
Xif>ZL?aXb }
#dFE}!"#` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
p::`1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
CQA^"Ll
QrLXAK\5 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
pS8`OBenA _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@>F`;'_*z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!>fi3#Fi +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[7l5p(= 最后的布局是:
N_p^DP Add
8\bZ?n#dn / \
N.vkM`Z Divide 5
A{wk$`vH / \
>+%p}l:<\ _1 3
WV;[v g] 似乎一切都解决了?不。
sUZ2A1J} 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。
XUK%O8N#9 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。
XcKyrh;i 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:
G{.A5{ Hiih$O+ template < typename Right >
9 LUk[V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+WvW#wpH Right & rt) const
GPAz#0p {
ig'4DmNC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JY9hD;`6y }
1#x@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lgC^32y 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。
n*hRlL 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。
7H. HiyppW 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。
6W'2w?qj?4 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。
CWkAc5 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?
9abn6S(XpJ 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:
LufZ, OQ _wsAA template < class Action >
$KmE9Se6, class picker : public Action
nz`"f, {
D[(T--LLT public :
nN(Q}bF picker( const Action & act) : Action(act) {}
;zo?o t/ // all the operator overloaded
,-.=]r/s } ;
[[Usrbf 9!wm`'G8 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。
,]=Qgn 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:
aT=V/Xh}d ScC!?rTW~7 template < typename Right >
{ZgycMS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4OdK@+-8U {
Ot3+<{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Of{'A }
w&}UgtEm kN*\yH| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
mh~n#bah 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。
cx4'rK. 1F?ylZ|~ template < typename T > struct picker_maker
8;P_KRaE {
uzL IllVX* typedef picker < constant_t < T > > result;
W97
&[([ } ;
r<.*:]L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=_d-MJy~6 {
C5oIl_t typedef picker < T > result;
0Y\7A } ;
=Y5*J# .w)T2( 下面总的结构就有了:
Jm}zit:o 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。
CYC6:g|) 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。
Oxf,2r picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h_h6@/1l 至此链式操作完美实现。
0"M0tA# e7gWz~ b"z9Dp v 七. 问题3
%suXp,j 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。
.g6(07TyV 2n5{H fpY template < typename T1, typename T2 >
:6Sb3w5h ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a<{+
JU5 {
kx3]A"]>' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f%Bm x{Ttq }
Hy1f,D L QP4#7 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:
|h%fi-a: cx(b5Z template < typename T1, typename T2 >
0)3*E)g{ struct result_2
agW#"9]WM {
UkBr4{+aE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;hp?wb } ;
ppM^&6x^ '^.}5be& 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?
\)T4NN 这个差事就留给了holder自己。
}g[(h=Qi NYZI;P1DA 8fs::}0 template < int Order >
%+Khj@aX class holder;
4U1"F 7' template <>
{piZm12q? class holder < 1 >
u<{uUui}$v {
b."1p7' public :
We,~P\g template < typename T >
j!<RY>u struct result_1
^aO\WKkA {
IK^jzx typedef T & result;
T Jp0^&Q } ;
>|So`C3:e template < typename T1, typename T2 >
~WG#Zci- struct result_2
p![CH {
Y+I`XeY typedef T1 & result;
e#$ZOK)` } ;
L1E\^) template < typename T >
s"\o6r
, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S}cm.,/w {
A PR%ZpG return (T & )r;
6?c(ue iL[ }
I~>L4~g) template < typename T1, typename T2 >
h47l;`kD-# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#0j,1NpL {
ROHr%'owgL return (T1 & )r1;
,4%'~8'3 }
yjP;o`z% } ;
i
bwnK?ZA Ka\%kB>*` template <>
SggS8$a` class holder < 2 >
fX2PteA0qX {
S?_ ;$Cn public :
3QrYH
@7zx template < typename T >
X pd^^ struct result_1
Ng3 MfbFG {
UN}jpu<h typedef T & result;
xd H*[ } ;
]OOL4=b template < typename T1, typename T2 >
0oi
=}lV struct result_2
\'40u|f {
K}U}h>N typedef T2 & result;
bh1WD_ } ;
W@x
UR-}51 template < typename T >
z_p/.kQ'5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*tda_B
2 {
}]H_|V*f return (T & )r;
'L2M
W }
}$ Am;%?p template < typename T1, typename T2 >
:d<;h:^_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
217KJ~)' {
\5_7!. return (T2 & )r2;
&@xixbg }
U/oncC5 } ;
4yH=dl4=44 FPu"/4v& =,~h]_\_ 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> >。
:,=no>mMx 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
v&B*InR?+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l*]*.?m/5 GiN\nu<! return l(i, j) = r(i, j);
ccJ@jpXI 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#U NTD4 TK;*:K8oe return ( int & )i;
T}X#I'Z return ( int & )j;
+M6qbIO 最后执行i = j;
8eSIY17 可见,参数被正确的选择了。
@hiwq7[j <;.Zms${@ N}>XBZy mlY0G w_e 8_K22]c5 八. 中期总结
Q+[e)YO) 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
XX,iT~+- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2hRaYX,g 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
EIwTx:{F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V>j6Juh Yo
c N@s J8$G-~MeJ DLkNL?a $@t-Oor; 31y=Ar"" 九. 简化
ubIGs|p2c 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Ak$ghb 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
V$+xJ m 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
z.:{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
JI}(R4uV +-*/&|^等
Wr7^ 2. 返回引用。
a'ViyTBo =,各种复合赋值等
F
t%f"Z 3. 返回固定类型。
!p1OBS| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Gv}*Tw$ 4. 原样返回。
Pt?]JJxl- operator,
DEaO=p| 5. 返回解引用的类型。
*lg1iP{] operator*(单目)
Zg|z\VR 6. 返回地址。
Z^>[{|lIA operator&(单目)
m u(HNj 7. 下表访问返回类型。
%lchz/ operator[]
W 0Q-&4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X|H%jdta operator<<和operator>>
su(y*187A 0iW]#O/ 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。
&eT)c<yhyK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d+%1q hNXPm~OK\ template < typename Left >
YZf<S: struct value_return
1<^"OjQ {
/J8AnA1 template < typename T >
86~HkHliv struct result_1
/!UuGm {
phUno2fH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0yXUVKq3 } ;
Zbxd,|<| 7Rj!vj/ template < typename T1, typename T2 >
,*r"cmz struct result_2
tq?lF$mM: {
BSG_),AH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\0Zm3[ } ;
*L/_ v } ;
YcGSZ0vQ LGPy>,! {SW104nb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|,5b[Y"Dt 4-=> >#
P 下面我们来剥离functor中的operator()
\w^iSK- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t-lWvxXe %$I\\qq>{ return l(t) op r(t)
dx[<@f2c return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(hd^ return op l(t)
q~r)B} return op l(t1, t2)
\CB{Ut+s return l(t) op
LS4c|Dv return l(t1, t2) op
oDx*}[/ return l(t)[r(t)]
+GgWd=X.Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ji`N1e,l g||{Qmr=1 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:
SMk{159q& 单目: return f(l(t), r(t));
?b:J6(- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{Zjnf6d] 双目: return f(l(t));
|v}"UW(y return f(l(t1, t2));
,m!j2H}8 下面就是f的实现,以operator/为例
R*E/E H]Q Z4( struct meta_divide
9IMtqL& {
0kpRvdEr- template < typename T1, typename T2 >
?)7uwJsH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
RP7e)?5$s {
/+P
4cHv]F return t1 / t2;
@h
X }
vyERt^z } ;
d37l/I T%KZV/ 这个工作可以让宏来做:
%]>c4"H WhSQ>h!@s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0X`Qt[ template < typename T1, typename T2 > \
ss% ahs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7s,IT8ii 以后可以直接用
t'_Hp}, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z~~{!C+G 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
DL|,:2` (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。。。)
9]VUQl9gh >z
h A"\kdxC 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
4t|g G`QW7 j.sxyW?3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$/5Jc[Ow class unary_op : public Rettype
WcPDPu~/ {
cG,B;kMjo Left l;
1s=M3m&H public :
K/+5$SjF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K&9|0xt *Z KI02M template < typename T >
rv&(yA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S$+vRX7 {
,4jkTQ*@2 return FuncType::execute(l(t));
wZh&w<l' }
@xmO\ ['sj'3cW- template < typename T1, typename T2 >
(X,Ua+{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
za1MSR {
*|Q'?ty(x return FuncType::execute(l(t1, t2));
e4y dn }
.rD@Q{e50 } ;
jB:$+k|~. *&+e2itmp 5iz]3]}% 同样还可以申明一个binary_op
IBcCbNs! ~{0:`)2FQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kUmrJBh$ class binary_op : public Rettype
\^iJv~d {
E08FUAth]# Left l;
"'4R_R Right r;
X~sl5? public :
,_r"=>?@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dZIAotHN: H`njKKdR template < typename T >
7UejK r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m(s(2wq"f {
75r>~@)* return FuncType::execute(l(t), r(t));
VljAAt }
Ha@'%<gFe sk\U[#ohH template < typename T1, typename T2 >
1% ]|O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1LZ?!Lw {
(#BkL:dg return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.|JJyjRA+ }
v98=#k!F } ;
Mhm3u }\:3}'S.$ xKWqDt 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
2xhwi.u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Sf
B+;i'D DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Yewn 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。
}7RR",w 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=\B{)z7@6D 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。。。
9
#TzW9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
sNc(aGvy 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)
9AD`,]b 下面是修改过的unary_op
C~ t?< am{f<v,EI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^I~2t|} class unary_op
|Up+Kc:z/n {
7"2L|fG Left l;
8B JxD< J_C<Erx[O public :
(8TB*BhQ_ 53J!iNnXT6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WW{5[;LYiB :.'<ndM template < typename T >
O%H_._#N` struct result_1
l9lBhltOH {
1 "?KQU typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x9Fga _ } ;
g34<0%6jd K]Q#B|_T template < typename T1, typename T2 >
PEac0rSW struct result_2
];Z)=y,vM {
<gF=$u|}3[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P9p:x6 } ;
J0*hJ-/u iZ<^p1i template < typename T1, typename T2 >
"CLoM\M) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ym9Z:2g
{
Ve*NM|jg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
E0!}~Z) }
vH%AXzIA <vJPKQ`=: template < typename T >
K*&M:u6E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Py$Q]s?\1 {
{YC!pDG return OpClass::execute(lt(t));
Ehi)n)HhG" }
k{;"Aj:iL &PVos|G } ;
7yD=~l\Bbs M$~3`n*^ FRd!UqMXY 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
@wy|l)% 好啦,现在才真正完美了。
P?p>'avP 现在在picker里面就可以这么添加了:
u~[HC)4(0 _BO:~x template < typename Right >
LSQWveZz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^u&oS1U {
oW(lQ'" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#no~g(!o }
Zt4g G KG 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。
g@wF2= qYR
$5 >J[Bf9)> |I-;CoAg 8@]*X,umc 十. bind
W^npzgDCo 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.)
uUpY%K^ 先来分析一下一段例子
B4 yU}v |z\5Ik!fF] |x@)%QeC int foo( int x, int y) { return x - y;}
7[h_"@_A7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
XK??5'&{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&[:MTK?x! 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
;Pf
|\q 我们来写个简单的。
[ -"o5!0< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gNF8&T 对于函数对象类的版本:
&IsQgS7R =M'M/vKD template < typename Func >
PLU8:H@X struct functor_trait
+^ a9i5 {
bP\0S@1YL typedef typename Func::result_type result_type;
A]ZCQ49 } ;
QA>(}u\+ 对于无参数函数的版本:
DX GClH VN[C%C template < typename Ret >
,Tc3koi struct functor_trait < Ret ( * )() >
5OeTOI()&5 {
Lh3>xZy"-z typedef Ret result_type;
E
.^5N~. } ;
f2Zi.?``H 对于单参数函数的版本:
CT,caa DP\s-JpI[ template < typename Ret, typename V1 >
'QGacV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B?Ac {
KwK[)Cvv typedef Ret result_type;
?PVJeFH } ;
g? N~mca$ 对于双参数函数的版本:
N1,=5P$ bHVAa# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(uW/t1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)*#Pp )Q {
H,,-;tN? typedef Ret result_type;
u$ [R>l9 } ;
+13h* 等等。。。
MJNY#v3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d]1%/$v^ :K.%^ag=j template < typename Func >
R}Pw#*B struct func_return
io:g]g {
zvjVM"=G template < typename T >
0q'd }D W struct result_1
*uHL'Pe;m {
uo0g51%9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=OfU#i"c } ;
-YM#.lQ 3 i<,#FaL template < typename T1, typename T2 >
?xEQ'(UBQ struct result_2
#p&&w1 {
!Ic;;< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?_mcg8A@@* } ;
(ii6w d<* } ;
x,$N!X @(>XSTh9 !`5[(lm 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pRI<L' @P=St\;VP template < typename Func, typename aPicker >
@sQ^6FK0G class binder_1
+Qy*s1fit {
272j$T Func fn;
C
yg e aPicker pk;
m|q?gX9R public :
+. /c=o/v XMhDx template < typename T >
Y[%1?CREP struct result_1
HScj
{
]jbQou@ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GMmz`O
XN } ;
g8^\| W>C!V template < typename T1, typename T2 >
tP; &$y.8 struct result_2
yMdEH-?/ {
d:/8P985 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W: Rs 0O } ;
yXU-@~ (vte8uQe binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bqugo !0ly1T 9 template < typename T >
TDI8L\rr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TU ]Ed*'& {
m"Y;GzqQl return fn(pk(t));
xml@]N*D#E }
&`>[4D* template < typename T1, typename T2 >
kPwgayz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z;1y7W!v {
=Y`P}vI]w% return fn(pk(t1, t2));
|8I #` }
8r
' } ;
^NJ]~h{n$ 2
q RXA Y"
9 o 一目了然不是么?
1*S5:7Tb 最后实现bind
p:M#F: lB!`,>"c vW4~\] template < typename Func, typename aPicker >
-r/G)Rs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RZ)sCR {
B5J!&suX return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
mhnjYK9 }
PfX{n5yBW8 hW*2Le!I 2个以上参数的bind可以同理实现。
[% chN/ 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。
}Ictnb "=4`RM 十一. phoenix
`-zdjc d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*]2LN$ $>E\3npV for_each(v.begin(), v.end(),
"bZV<;y6 (
d
q=>-^o do_
l@`D;m [
MWf ]U cout << _1 << " , "
kN uDoo]z ]
+3.Ik,Z}zq .while_( -- _1),
$iQ>c6 cout << var( " \n " )
x_1JQDE )
}*Qd]\fy );
51yIW* 2}j2Bhc 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
={' "ATX(U 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
^_4TDC~h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'^ '4C'J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C("PCD
uY0V!W CG'NC\x5 template < typename Cond, typename Actor >
&{QB}r class do_while
&SS"A*xg {
ToNi<~ Cond cd;
8?] :> Actor act;
`}o4 &$ public :
!mFo:nQ)} template < typename T >
f uojf+i struct result_1
;SQ<^"eK {
Wd4fIegk typedef int result_type;
*Yv"lB8 } ;
Mq) n=M }C>Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1"46OCu{ 9dA(f~ template < typename T >
.lu:S;JSnS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q0WW^jwQ {
=/=x"q+X do
Ab7hW(/ {
/uI/8>p( act(t);
oR}ir }
y8: 0VZox while (cd(t));
Okk[}G) return 0 ;
|)6(_7e9 }
Pg[zRRf< } ;
Qi Wv ':#?YQ}2 %sC,;^wla' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bGRI^
[8#+ 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。
TRz~rW
k 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。
UCYhaD@sP 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。
z.16%@R 下面就是产生这个functor的类:
H%7V)" )hk=wu6 b{)('C$ template < typename Actor >
i]GBu class do_while_actor
hM
E|=\
{
:b>Z|7g ? Actor act;
BEvSX|M>x public :
)DMu`cD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)ufHk DGY#pnCu template < typename Cond >
yb/<
7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
W9 y8dw. } ;
YN] w_= }7hpx!s, ]SrKe-*:U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[e)81yZG> 最后,是那个do_
:w_F<2d0
0 80$P35Q" ]Oc
:x class do_while_invoker
$o\p["DP {
iM2
EEC public :
fEs957$ template < typename Actor >
`'Ta=kd3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wI>JOV7 {
L:YsAv return do_while_actor < Actor > (act);
1hZM)) }
cYx=8~- } do_;
+ WPi} V.WfP*~NJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
/6{`6(p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<6/XE@" 最后来说说怎么处理break和continue
q<>2}[W 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。
UEo,:zeN[ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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