一. 什么是Lambda
I6,sN9`
K 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@dp1bkU 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,
<u85>x kFF)6z:2 W_z?t; ^7&0Pm class filler
yyVv@ {
%Lwd1'C% public :
3O!TVSo void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g&6O*vx } ;
4Iou|
H "JCvsCe Al(u|LbQ 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:
:i_kA'dl& /o=,\kM p$A` qx<M_ 95CCje{o_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ViG4tb a,U@ !}K K;_.WzWD= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Obm@2;^g6 U<lCK!85[ m+/-SG (G:K?o) 二. 战前分析
8FY/57.W 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
OY/sCx+c 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
L?5OWVX!v YOHYXhc{S LYY|8)Nj2" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|. zotEh /* --------------------------------------------- */
C4ut!I # vector < int *> vp( 10 );
-j 6U{l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)!``P?3? /* --------------------------------------------- */
&]2z)&a sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C^x+'. ^N /* --------------------------------------------- */
g)Byd\DS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+T@a/(Gl /* --------------------------------------------- */
Rtl;*ZAS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
t"@:a
Y" /* --------------------------------------------- */
_,M:"3;Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#j{!&4M H.ZmLB ,~_)Cf#CB F+@E6I'g 看了之后,我们可以思考一些问题:
a+CHrnU\; 1._1, _2是什么?
S6sw) 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
uUczD 8y 2._1 = 1是在做什么?
R.EA5X|_ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
)A4WK+yD$z 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。
zaVDe9B,7 n_n0Q}du hC.7Z] 三. 动工
<E|K<}W# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bTn7$EG L:y}
L syYg, G[ Hop$w template < typename T >
<4W"ne28 class assignment
AE)<ee%\\ {
m$xyUv1 T value;
xwj%X%2 public :
dsP1Zq assignment( const T & v) : value(v) {}
!(hP{k ^g template < typename T2 >
cmIAWFj-)e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Hiz e
m! } ;
7FVu[Qu ^#R-_I nNIV( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_ID2yJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Oifu ?f<r X"W%(x`w PomX@N}1 6?0^U 9 class holder
K'%,dn {
rSD!u0c[ public :
|Mp_qg?g template < typename T >
j:0VtJo~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
9Osjh G {
WG;1[o& return assignment < T > (t);
?'K}bmdt}. }
0C}7=_? } ;
MO:##C QK\QvU2y }B_n}<tjD 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
~$f+]7 (9BjZ&ej static holder _1;
?J+[|*'yK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~u&3Ki*x j$#pG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I~qS6#%r 而不用手动写一个函数对象。
Fz16m7. -uiZp ! /'=C<HSO GG\]}UjX 四. 问题分析
&G@*/2A 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。
SMQuJ_ 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。
56*}}B$? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>Ge&v'~_| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aT F} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
QzIK580%t 4T6dju 五. 问题1:一致性
vhEPk2wD, 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
kF~}htv.= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0z."6r JW&/l struct holder
>.PLD} zE_ {
K,' ]G&K //
Zb7KHKO{ template < typename T >
KMznl=LF T & operator ()( const T & r) const
(@O F
Wc"p {
Y.@
vdW return (T & )r;
7I`e5\ u }
q+t*3;X. } ;
fk P@e3
`6!l!8
v 这样的话assignment也必须相应改动:
&:8a[C2= 6@!<'l%z template < typename Left, typename Right >
3bpbk class assignment
)KR9al f3 {
!5 %c`4 Left l;
_p7c<$; Right r;
-zHJ# public :
PF@<>NO+W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L1.<LB^4' template < typename T2 >
A7-QOqST( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!yH&l6s } ;
@6ZQkX/ Gy
'l; 2 同时,holder的operator=也需要改动:
^o|igyS9 /bVU^vo template < typename T >
TH)gW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G F,/<R # {
G[6V=G return assignment < holder, T > ( * this , t);
?`,UW; Br6 }
iO3@2J Tm[IOuhM'? 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。
X'ryfa1| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,jbj-b( eqs.zL return l(rhs) = r;
9<P1?Q 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。
!3 $Ph 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k5=0L_xc ,;H)CUe1" template < typename Tp >
J`uV $l: class constant_t
{Rjj {
+D`IcR-x const Tp t;
,S:LhgSP public :
Z|uUE constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
vz,l{0v template < typename T >
4&r^mGs, const Tp & operator ()( const T & r) const
o{?s\)aBa {
UbJ_'>hK 6 return t;
MI!C% }
EG59L~nM } ;
}Hrm/Ni WWc{]R^D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
tH2y:o72 下面就可以修改holder的operator=了
e[yk'E L=VJl[DL template < typename T >
]U! ?{~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wvcG <sj {
B@A3T8' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TNUzNA }
G TNN4 nv*q
N\i' 同时也要修改assignment的operator()
QW|,_u5j vEvVT]g[V template < typename T2 >
l^%Ez?-:s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/'u-Fr(Q+ 现在代码看起来就很一致了。
W'-B)li @.a[2,o_ 六. 问题2:链式操作
pqBd# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
d11~mU\ 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。
gsqlWfa 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。
8U*}D~%! 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。
yK_$6EtNKj 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Nqk*3Q"f -k|r#^(G2 template < typename T >
k!>MZ struct result_1
tVvRT*>Wb {
g599Lc&
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vkOCyi?c } ;
x}i:nLhL H@qA X 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
b/Z=FS2T t`o-HWfS. template < typename T >
xD,BlDV struct ref
"b8<C>wY {
z^T/kK3I typedef T & reference;
:&HrOdz } ;
_)yn6M'Dt template < typename T >
vXAO#'4tm% struct ref < T &>
H? Z5ex {
6FiI\ typedef T & reference;
!0CC &8C`
} ;
HbX>::J8 ^J< I
Ia4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
WOrz7x )AEJ`xC template < typename T >
G ?jKm_`L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
PF2PMEBx! {
A7 qyv0F return l(t) = r(t);
Ya<S/9c }
G<# 9` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
3~;LNi 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:$~)i?ge<5 Jajo!X*Wai 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
}KEyJj3"DA _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
b
lP@Cn2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|,cQJ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Fo=Icvo 最后的布局是:
g'ha7~w(p Add
s3>,%8O6 / \
]+<[D2f Divide 5
R?b3G4~ / \
1N{}G$'Go _1 3
5 >S#ew 似乎一切都解决了?不。
=&;orP 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
]B/Gz 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
c
Owa^; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
RSC^R}a5 NGcd template < typename Right >
SU~t7Ta!G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P$ZIKkf Right & rt) const
!K-lO{Z^ {
~[l6;bn return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fb3(9 }
4{=zO(> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l\xcR]O 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。
hOw 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。
8/F}vfKEN 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。
+!h~T5Ck 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。
{+%|nOWV 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?
l2vIKc 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:
dmI~$*
+:k Iq template < class Action >
b;G3&R] class picker : public Action
-c|dTZ8D)8 {
AiKja>Fl< public :
V`7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
I
.jB^ // all the operator overloaded
W=:4I[a6Q } ;
)c!7V)z "HX,RJ
@^K Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
XHs>Q>` 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
xucrp::g wCw-EGLR template < typename Right >
%Xc50n2Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
sQUJ]h {
3D32'KO_" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NbgK#; }
zGzeu)d N^</:R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5x856RQ' 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
nwuH:6~" U4)x "s[CP template < typename T > struct picker_maker
~Cc%!4f' {
h,%`*Qg6 typedef picker < constant_t < T > > result;
cq:<,Ke } ;
zG-pqE6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
omz%:'m`~ {
e.-+zkQ8EI typedef picker < T > result;
^{Wx\+*! } ;
hWc`4xdl aT|SKb` 下面总的结构就有了:
E)w6ZwV functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
&U*MLf83` picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
a7$-gW"Z(, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(zbV-4C 至此链式操作完美实现。
BNi6I\wa 7Z%EXDm4/c }_Y&kaM 七. 问题3
~5`p/.L)ZD 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。
vge4&H3a& 2L!s'^m- template < typename T1, typename T2 >
Ao?y2 [sE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QFekj@ {
ox:m;-Ml?_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-c%#Hd }
,~8&0p 03N|@Tu 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:
C_>
WU mq#8[D template < typename T1, typename T2 >
~dc
o struct result_2
9;2{=, {
#h=pU/R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a|}v?z\ } ;
lU?8<X eBT+| 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?
CgT5sk} 这个差事就留给了holder自己。
_*iy *:(o B:mtl?69g om_UQgC@r template < int Order >
h]6m+oPW class holder;
^*?mb) template <>
O q3aboAt class holder < 1 >
D[jPz0 {
\B/!}Tn; public :
zX]4DLl, template < typename T >
9}-;OJe struct result_1
( JMk0H3u {
Gx)U~L$B typedef T & result;
=;L44.,g } ;
,I|3.4z template < typename T1, typename T2 >
bi{G
:xt struct result_2
o|7ztpr {
M{GT$Q typedef T1 & result;
*ggai? } ;
ZuLW%z. template < typename T >
Pk?M~{S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aU\R!Y$/" {
xaN[ru@ return (T & )r;
_a]0<Vm C0 }
w;b;rHAZ\ template < typename T1, typename T2 >
6Pp3*O`/V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hQb3 8W[ {
'_q&~M{ return (T1 & )r1;
}Y~<|vZ }
,DL%oQR } ;
#i;y[dQ g:oB j6$
q template <>
S1I# qb class holder < 2 >
Mg~62u {
V=d~}PJ> public :
@@W-]SR template < typename T >
b[U;P=;= struct result_1
'w"hG$". {
d~abWBgC` typedef T & result;
r91b]m3xL } ;
[gaB}aLn template < typename T1, typename T2 >
j&-<e7O= struct result_2
()MUyW"S#` {
GT 5J` typedef T2 & result;
[QDM_n } ;
dy.U; template < typename T >
'T+v&M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cI\&&<>SlG {
GHRr+ return (T & )r;
jPIOBEIG }
M@]@1Q.p template < typename T1, typename T2 >
.b|!FWHNS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cGM?r}zJ {
GL-Pir return (T2 & )r2;
F\2<q$Zn+ }
Dqg01_O9O } ;
bH}?DMq]O XK{K FB- cqG&n0zb 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> >。
LV8{c!" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3~EPX`#[W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
quL+UFuM |wM<n return l(i, j) = r(i, j);
ms6dl-_t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_/z3QG{Ea^ `^df la return ( int & )i;
P TH'-G return ( int & )j;
MZvxcr{x 最后执行i = j;
q0*d*j F0u 可见,参数被正确的选择了。
5H2Ugk3 ],F@ .pg 7v
V~O@JP si1Szmx, D+xPd< 八. 中期总结
;m~%57.;\ 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:
s x2\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+[":W?j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
cD'|zH] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8,L)=3m- TFO4jjiC" y q6:7< ,56objaE `Y,<[ Lnr i#%!J:_= 九. 简化
'3]M1EP 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。
k;f%OQsF_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\# _w=gs<i 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:
h3Y|0-D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;<H\{w@D +-*/&|^等
RA*W Ys&xb 2. 返回引用。
YSru5Q =,各种复合赋值等
X< 4f7;]O 3. 返回固定类型。
tY- `$U@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
aucG|}B
4. 原样返回。
%
U|4%P operator,
$H"(]>~ 5. 返回解引用的类型。
H{g&yo operator*(单目)
]SL0Mn g8 6. 返回地址。
&+" )~2
+ operator&(单目)
LvW7>- 7. 下表访问返回类型。
HFW8x9Cc operator[]
m^KK
#Hw/` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2`pg0ciX ( operator<<和operator>>
MXs]3M b G/[mZpRT OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
wZb77 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.9!?vz]1 cIg+^Tl template < typename Left >
mI,!8# struct value_return
:xZ^Jq91 {
Rv|X\Wm template < typename T >
fBnlB_}e struct result_1
!h>aP4ofT {
&6^QFqqW`- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/^':5"=o } ;
%Wa. 2s sh;>6xB template < typename T1, typename T2 >
u.,l_D_ struct result_2
7i88iT {
kZNVUhW6S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p* tAwl } ;
^ ^k]2oG } ;
_e$T'*q Y(C-o[-N 2py
[P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
lH"4"r JQH>{OB 下面我们来剥离functor中的operator()
n0opb [ ? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
E\vW>g*W /yFs$t>9 return l(t) op r(t)
W6jdS;3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
h5}:>yc return op l(t)
e#s-MK-Q return op l(t1, t2)
CQ:38l\`gd return l(t) op
QN^AihsPi return l(t1, t2) op
Y1 *8&xT return l(t)[r(t)]
r;8X6C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3oMhsQz~z %OAvhutS 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
`l+
pk% 单目: return f(l(t), r(t));
TyN]P a return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1Y{pf]5Wx 双目: return f(l(t));
E@7);i5K return f(l(t1, t2));
N_R(i3c6U! 下面就是f的实现,以operator/为例
Jq_AR!} % 'ARbJ1a struct meta_divide
pN#RTb8o {
TcOmBKps' template < typename T1, typename T2 >
@y(<4kLz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UzT"Rb:e {
v&Oc,W return t1 / t2;
WFG`-8_e[I }
Qgxpq{y } ;
-;j
'=? y8$I= 这个工作可以让宏来做:
H,0Io wAF<_NG# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
tPaNhm[-q7 template < typename T1, typename T2 > \
\JbOT%1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;%!]C0? 以后可以直接用
$HP<C>^Z8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
VRD:PVz 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
oe,yCdPs (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。。。)
Xhp={p; IM=3n%6 f]48>LRE8 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
!dGSZ|YZ 5DmW5w'p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#}S<O_ class unary_op : public Rettype
R?iC"s! {
,dXJCX8so Left l;
xP-\)d-.aN public :
Mq52B_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\^x`GsVy E-Y4TBZ* template < typename T >
Pzte!]B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sc9}WU {
7~!F3WT{ return FuncType::execute(l(t));
nd,2EX<bE }
`&URd&ouJD uUJH^pW template < typename T1, typename T2 >
8 t`lRWJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Jsf"h-)P {
%gEgpJd return FuncType::execute(l(t1, t2));
Wgb L9'}B }
#83pitcc } ;
GD0Q`gWNe D\^\_r): `rb}"V+ 同样还可以申明一个binary_op
fVz0H1\J& 8c%_R23 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~_a$5Y class binary_op : public Rettype
cf,^7,-`" {
A5go)~x\ Left l;
'+v[z=.8] Right r;
6)yi^v public :
7mA:~- .u binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qaG8: dy3fZ(=q^ template < typename T >
T\w{&3ONm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8 `}I] {
Ru@ { b` return FuncType::execute(l(t), r(t));
" 2Q*- }
vP'#x @:t2mz:^i template < typename T1, typename T2 >
_K3;$2d|R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+%R{j|8# {
sB wzb return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
/kAbGjp0 }
]JHInt } ;
65l9dM2 I lZ$Jd v]y=+* A 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*?L>@Wdy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*_@$"9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DFp">1@`PR 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
3|BB#; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+NTC!/ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
M8${&&[; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B^Hhrz! 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)
r*UE>_3J 下面是修改过的unary_op
`t>:i!s/ RG:_:%@%} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#6@4c5{2=4 class unary_op
dy4~~~^A {
^00C"58A Left l;
=>L2~>[
UN|S!&C$ public :
xM$AhH qVE<voB8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R|[gEavFl Ge1"+:tbJ template < typename T >
Hb\['VhzM struct result_1
b1EY6'R2 {
465?,EpS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vF9fXY= } ;
V^< Zs//7 9\>{1"a template < typename T1, typename T2 >
#9t3 <H[ struct result_2
FiKGB\_] {
|Q$Dj!!1P typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O@a7MzJ } ;
O+t'E9Fa {Rq5=/b template < typename T1, typename T2 >
G%>M@nYUE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>dnDN3x {
hVh,\d&2t return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yT[)V[} }
J7wIA3.O @4Lol2 template < typename T >
{T 3~js typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a}[rk*QmZ {
?~ <NyJHN% return OpClass::execute(lt(t));
M=4`^.Ocm }
))I[@D1b gw<udhk
} ;
%II o ] -%B4lT 0qL.Rnt 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#!t6'* 好啦,现在才真正完美了。
aVp-Ps|r 现在在picker里面就可以这么添加了:
V!QC.D< uG(XbDZZ1W template < typename Right >
_% i!LyG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/]2I%Q {
Se>v|6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
mp8Zb&Ggb }
~R~eQ=8 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
fDAT#nlyp 6ipQx/IQ ~-'-<- !J[! i"e 3\K;y>NK 十. bind
e8{!Kjiz 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
oE)xL%* 先来分析一下一段例子
%$=2tfR 4c<\_\\ck I2z6iT4nB int foo( int x, int y) { return x - y;}
W&7( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7,Y+FZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}O2P>Z?V 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。
bSa]={}L( 我们来写个简单的。
izR#XeBm 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-m$2"_ 对于函数对象类的版本:
rq:sy=; 6u xF< template < typename Func >
s1p<F, struct functor_trait
n>xuef {
iB + _+A typedef typename Func::result_type result_type;
a0's6C } ;
4)Ew
rU 对于无参数函数的版本:
qoEZ> .x1.` Y template < typename Ret >
tg7QX/KX struct functor_trait < Ret ( * )() >
!\\OMAf7 {
~Xc1y!"9* typedef Ret result_type;
ld#YXJ;P.k } ;
Lm+E? Ca 对于单参数函数的版本:
#wJ^:r-c` E5Lq-
template < typename Ret, typename V1 >
8F/zrPG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|][PbN
D {
3U*4E?g typedef Ret result_type;
0O(V y y } ;
={50>WXE 对于双参数函数的版本:
8L[\(~Zf q NUd "%S template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S";}gw?r6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3gv?rJV {
6n
H'NNS:J typedef Ret result_type;
IiV]lxiE] } ;
QT4vjz+| 等等。。。
6t gq.XL^n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
a!.Y@o5Ku ?8)k6: template < typename Func >
uM9Gj@_ struct func_return
[K1z/ea)V {
/as+ TU`A template < typename T >
m?=J;r"Re struct result_1
P`y.3aK {
KBA&s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xPJ@!ks9 } ;
10_>EY` NKRm# template < typename T1, typename T2 >
>AWWwq - struct result_2
L;=LAQ6[ {
DIgur}q)@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?y,KN}s_ } ;
=[0|qGzg } ;
f n8|@)J 3bHB$n 0Y8Cz /$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ycf)*0k obGvd6\ template < typename Func, typename aPicker >
`2y?(BJp class binder_1
<slrzc_>& {
M]xfH * Func fn;
o+}G/*O8 aPicker pk;
8Ep! public :
xEufbFAN? HT6$|j template < typename T >
p9&gKIO_m struct result_1
[@@EE>
y {
<Vh}d/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yoM^6o^,D } ;
BY@l:y4 h r6?9RJY template < typename T1, typename T2 >
(UZ].+)s struct result_2
'ZAIe7i& {
KLjvPT\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E0.o/3Gw6 } ;
>uFFTik whFJ] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4ZkaH(a1 Xm<|m# template < typename T >
~VV $wU!A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{
PS0.UZ {
LtV,djk return fn(pk(t));
I/u>Gt }
*DvQnj template < typename T1, typename T2 >
nuw7pEW@? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H;#C NB<e {
T/:6Z return fn(pk(t1, t2));
q``/7 }
_/YM@%d } ;
arvKJmD U[z2{\ N$u: ! 一目了然不是么?
z
G`|) 最后实现bind
7Rn
4gT bk]g}s )5u#'5I> template < typename Func, typename aPicker >
AEUR`. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
l
nJ {
+}eK8>2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qKE +,g' }
U|aEyMU =Z..&H5i 2个以上参数的bind可以同理实现。
@.,'A[D!K 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。
2'Raj'2S4 hsJGly5H 十一. phoenix
)~IOsTjI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2nCHL'8N R_"6E8N for_each(v.begin(), v.end(),
qCq?`0&# (
9%riB/vkrF do_
Z_>:p^id [
->Fsmb+R cout << _1 << " , "
1B$8<NCQ=? ]
\\{78WDA .while_( -- _1),
n*TKzn4E cout << var( " \n " )
~*`wRiUhis )
$QwzL/a );
-b34Wz( {MUO25s02 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:
X^i3(N 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
|)mUO:* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%&J`mq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E!`/XB/nA [Scao $ 9fCU+s template < typename Cond, typename Actor >
+e#(p< class do_while
v!=e]w6{ {
Equ%6x Cond cd;
!/1~ Actor act;
pV1;gqXNS public :
AjsjYThV template < typename T >
a(uQGyr[k1 struct result_1
#v4^,$k> {
4-9cp=\PE typedef int result_type;
n.,ZgLx[" } ;
B)dd6R>8 fT=ZiHJ3Gu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)ri'W
<l (e9hp2m template < typename T >
}IQ! [T5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e.(RhajB {
a;(,$q3M do
)}k"7" {
G#='*vOtO act(t);
S)"vyGv }
McN'J.Sxp while (cd(t));
d8WEsQ+)A return 0 ;
@;[. #hK }
{@Z*.G^ } ;
\;+b1 (D+%*ax S Z &[o&H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Rb
<{o8 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。
dhuIVBp!!e 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。
uuy0fQQ8ti 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。
- @KT# 下面就是产生这个functor的类:
j92+kq>Xd 3 >^B%qg6 {s?hXB template < typename Actor >
'NnmLM(oh class do_while_actor
/ $'M {
f&XM|Bg Actor act;
0b2; public :
5'xZ9K do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
u7-0? [VouG{ template < typename Cond >
Kn\$\?u picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,- _ReL } ;
J^Wqa$<;" OW8TiM
mK |8\et 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~$bQ;`,L 最后,是那个do_
*y W9-( *Oy%($' B_%O6 class do_while_invoker
` $[`C/h {
<%oT}K\; public :
"~IGE3{ template < typename Actor >
nm<S#i* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
RY*s }f {
`]<~lf return do_while_actor < Actor > (act);
);^{;fLy% }
VF9-&HuC } do_;
||4++84{ y(Q.uYz* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}5"19
Go? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T9gQq
7(l 最后来说说怎么处理break和continue
iLFhm4.PO 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。
xCm`g{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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