一. 什么是Lambda
. <|7BHL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
| Wrf|%p 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,
j
HOE% Q6cF<L`bW V9 pKbX v:YW[THre class filler
rZ~.tT|( {
F1@gYNbI, public :
PZQb.QAn void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(aX5VB ** } ;
w*})ZYIUT 1or4s{bmo H1,;Xrm 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:
aF:_ 1.LC <B;l).[6 r )cGee e1dT~l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[Ng#/QXk{ ^G,]("di` Y9TaU]7] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[T;0vv8 O)'Bx=S4Ke G<C[A
4Lx#5}P 二. 战前分析
mis
cmD 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。
/\-qz$ 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
k,xY\r$ _u^ S[ 05zBB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i;1aobG /* --------------------------------------------- */
R1YRqk vector < int *> vp( 10 );
:[iWl8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`0tzQ>ZQq /* --------------------------------------------- */
h Znq\p~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h sVf/% /* --------------------------------------------- */
`e
t0i. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
t)n!]; /* --------------------------------------------- */
a _YE[6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M@rknq@ /* --------------------------------------------- */
ZJ9J*5!C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l@FPTHq VRYj&s'@ n>tYeN)F< sXm/+I^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
uL^Qtmm>M 1._1, _2是什么?
G"bItdb 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。
'aQ"&GX@ 2._1 = 1是在做什么?
NhyVX%qt: 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。
<im
BFw 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。
yz}Agc4.I F:.rb
Ei (gQ^jmZPG 三. 动工
>!|Hns 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wRL=9/5(8 0/d+26lR hL#5:~( $UMxO`F template < typename T >
u@\]r 1 class assignment
GZ#6}/;b {
gaaW:* *y T value;
0^4uZeW? public :
LB_ylfg assignment( const T & v) : value(v) {}
k&4@$;Ap template < typename T2 >
'dYjbQ}~; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,v$gWA!l } ;
i DV.L , ;L k=2]@K$% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"8wRxDr+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`s (A&=g\ .'C$w1[w XUmL 8 % (R10G class holder
SF2A?L?}+ {
q1sK:)Hu+ public :
.%7#o template < typename T >
@.f@N;z assignment < T > operator = ( const T & t) const
A0sydUc {
$d
M:
5y return assignment < T > (t);
[vkz<sL" }
M7&u_Cn? } ;
E~5r8gM,0 F gM<2$h _D:#M 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-`j)3Y wkK61ah6 static holder _1;
0[@9f1Nk4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RKsr}-18 $:kG>R@\t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PDaHY 而不用手动写一个函数对象。
eOa:%{Kj l/,O9ur- U`_(Lq%5W U7d%*g 四. 问题分析
|e@9YDZ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@O#4duM4Qz 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
CZ*c["x2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:1"{0gm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8Czy<}S<G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
gNJ,Bj Pd jA R@?X 五. 问题1:一致性
hc}dS$=C 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?|
euO!+9p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Hzs]\%" |><hdBQXX< struct holder
= R|?LOEK+ {
*r Y6 //
(.a:jL$ template < typename T >
@^oOXc,r$ T & operator ()( const T & r) const
^~Nz8PCY {
Z,/BPK<e return (T & )r;
u1a5Vtel }
rMIr&T } ;
n.]K"$230 2'_xg~ 这样的话assignment也必须相应改动:
5 7e'a&}e uj|{TV>v9 template < typename Left, typename Right >
/%Lj$]S7[4 class assignment
6%Ap/zvCZ> {
Cdl#LVqs Left l;
%1fH-:c=C0 Right r;
dxbP'2~ public :
YXxaD@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hM^#X,7 template < typename T2 >
cUssF%ud] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9,=3D2x& } ;
vwDnz/- k`Nc<nN8 同时,holder的operator=也需要改动:
l-4T Tg PVvNu5k template < typename T >
=8S*t5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%E Jv!u*- {
VH7VJ [ return assignment < holder, T > ( * this , t);
#y13(u,dN }
yS0YWqv]6@ @O9.~6 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。
N*w/\| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
kFmd):U!R {LfVV5? return l(rhs) = r;
4VINu9\V 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。
_#xS1sD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@Y+YN;57 <wUDcF template < typename Tp >
}N^.4HOS8 class constant_t
h}fz`ti U {
~F?s\kp6 const Tp t;
K.c6n,' public :
o
%sBU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q
y73 template < typename T >
57IAH$n8o const Tp & operator ()( const T & r) const
YG , {
3RG*:9 return t;
nPh5(&E }
w1B!z } ;
%cMX]U ?WE#%W7U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
n[ip'*2L 下面就可以修改holder的operator=了
<4SY'-w IMLk{y%6 template < typename T >
T!e]= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)$K )`uqb {
=?>f[J5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
f.acH]p }
braHWC'VYg OcQ>01Q 同时也要修改assignment的operator()
ei)ljvvmHP D+?/MrP template < typename T2 >
4eTfb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-L@4da[]i 现在代码看起来就很一致了。
Xdj` $/RI NfizX!w& 六. 问题2:链式操作
)*@n G$i99 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3wK{? 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。
}}y$T(: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。
>aXyi3B 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。
r'xZF~}k"~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QPf*!E P3X;&iT template < typename T >
'<_nL8A^ struct result_1
%LeG.~? {
$,$bZV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gV@FT|j!i } ;
- &u]B$ Jm&7&si7 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:
Qa@b-v'by Iko1%GJ1Z template < typename T >
U_ n1QU struct ref
=W'a6)WE {
%PozxF: typedef T & reference;
vI3L <[W } ;
i"mN0% template < typename T >
i[1K~yXq: struct ref < T &>
QcJ?1GwA" {
0nUcUdIf+ typedef T & reference;
F#_JcEE } ;
NrH2U Jm o1<Y#db[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1!_$HA P{j2'gg3 template < typename T >
g&eIfm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i]&C=X {
`|?K4<5| return l(t) = r(t);
)90 Q }
3)\jUVuj 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
U;QTA8|!& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9IJBK A+P9M \u. 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
\6o%gpUkD _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pw|f4c7AH _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=@(&xfTC +5 调用divide的对象返回一个add对象。
J%ng8v5ex 最后的布局是:
"D#+:ix8G| Add
;NNYJqWd^] / \
2F*spu
Divide 5
rTTde^^_ / \
Q@]~O- _1 3
6.%M:j00E 似乎一切都解决了?不。
Xg+Eeg# 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
kI7c22OJ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
kT6h}d^/^ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
jb;!"HC `-@8IZ7 template < typename Right >
-PX Rd)~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{*utke]}* Right & rt) const
dr3j<D-Q {
x(oL\I_Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
to9~l"n.s }
!p$HS0c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y4sKe:@2 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。
}-YM>q 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。
UrtA]pc3L 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。
\fC)]QZ 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。
ptJ58U$Bb
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
sa 8JN.B 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Y%<y`]I eS(hLXE!7 template < class Action >
<12 ia"} class picker : public Action
?VCdT`6= {
zT$-% public :
4lrF{S8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
{"{kWbXZ // all the operator overloaded
matW>D;J } ;
h-r\1{Q1] r{NCI 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。
-Q3jK)1 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:
>s0A.7,5 +xoh=m template < typename Right >
a)L\+$@* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
581Jp'cje {
G<1)NT\u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r~f*aD }
/QuuBtp &CP0T:h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NTq#'O) f 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
q!UN<+k\h =NJ:%kvF template < typename T > struct picker_maker
=VA5!-6<Uq {
rl:6N*kK typedef picker < constant_t < T > > result;
$D;/b+a } ;
]QM{aSvXA template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Iv,Ub_Ll9 {
N
RB>X typedef picker < T > result;
LPuc&8lGWf } ;
HJ5 Ktt KD TG9KC 下面总的结构就有了:
* AsILK0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
~|y$^qy?U 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|R' wi\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[[vu#' bc 至此链式操作完美实现。
&Bn>
YFu +
t%[$"$ kT7x
!7C 七. 问题3
[\i0@ 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。
@:2<cn` op!ft/Yyb template < typename T1, typename T2 >
*=yUs'brB ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F7o#KN*.] {
1#nR$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]IF
QD }
\/qo2'V
j` vI84=n 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:
W~" 'a9H/ gteG*p i template < typename T1, typename T2 >
ajr);xd struct result_2
;i;2cq {
ucP"<,a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<H; z4 } ;
b\{34z, =`&7pYd, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
:A,g :B 这个差事就留给了holder自己。
[nSlkl
mZ%"""X\Ei f{i~hVF template < int Order >
2Ra}&ie class holder;
R=7,F6. template <>
Re[x$rw class holder < 1 >
)Bz2-|\ {
d17RJW%A public :
[quT&E template < typename T >
!
.q,m>?+ struct result_1
Q4;%[7LU {
T
O]wD^` typedef T & result;
OV~]-5gau } ;
^<$$h template < typename T1, typename T2 >
s(2/]f$ struct result_2
\OzPDN {
,0pCc< typedef T1 & result;
}q$6^y } ;
OuZPgN template < typename T >
\]:}lVtxS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hXAgT!ZD {
"d5nVO/ return (T & )r;
d:<</ah }
rd
)_*{ template < typename T1, typename T2 >
G5l?c@o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uGoySt&;( {
!^Ly#$-X return (T1 & )r1;
6@rebe!&= }
V/t/uNm } ;
y^u9Ttf{ `] fud{ template <>
qj.>4d class holder < 2 >
Wx8oTN {
Z&Qz"V>$ public :
9Z[EzKd<~' template < typename T >
Y^Y1re+} struct result_1
w'r?)WW$ {
-J6G=+s/ typedef T & result;
K|Cb6'' } ;
`SfBT1#5G template < typename T1, typename T2 >
;h"St0
struct result_2
B=<Z@u {
hf`5NcnP typedef T2 & result;
VG=mA4Dd } ;
/N8>>g template < typename T >
.#OD=wkN0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2 -C*RHRx {
I$y6N"| return (T & )r;
w7d<Ky_C }
o9XT_!Cwg template < typename T1, typename T2 >
!
^ DQX=1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
id?B<OM {
h>a/3a$g return (T2 & )r2;
~+)sL1lx }
+ g*s%^(E } ;
<Pnz$nH:e Sb|9U8h >WZ_) `R 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
6OPYq*| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[Yyb)Qf 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vVyX[ZZ p"dK,A5#) return l(i, j) = r(i, j);
x| =]Xxco 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J1\H^gyW) uD0<|At/ return ( int & )i;
i]{-KZC return ( int & )j;
>qL-a*w:a 最后执行i = j;
=>mx>R`S 可见,参数被正确的选择了。
~Qm<w3oy 'V`Hp$r eh6\y79g + e3{J _ n85d
g 八. 中期总结
JFOXrRR=d 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:
2FxrjA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-}G>{5.A 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Vb++K0CK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+FBUB 5*hA6Ex7 (/[wM>q:r 1"fbQ^4` T!YfCw.HZ ls ,;ozU 九. 简化
V"u .u 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。
,3,(/%=k 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7i##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:
LDgGVl 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Oh'C[ +-*/&|^等
6V&HlJH
2. 返回引用。
c?t,,\o(} =,各种复合赋值等
x!`~+f.6 3. 返回固定类型。
mM;5UPbZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L3J .Oh 4. 原样返回。
r"hogmFD; operator,
9NEL[J| 5. 返回解引用的类型。
iebnQf operator*(单目)
A>B_~= 6. 返回地址。
9k*1_ operator&(单目)
2S@aG%-) 7. 下表访问返回类型。
grZ?F~P8 operator[]
I=c}6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!)//b] operator<<和operator>>
g&?RQ "V>p 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。
J5#shs[M: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7f_tH_( Z` zyEP A template < typename Left >
2 e9lk$ struct value_return
,@Ae o9} {
d#cEAy template < typename T >
5 `A^"}0 struct result_1
5-B % 08T {
%<yH6h*u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}HLV'^"k } ;
)Q5ja}-{V |HfN<4NL template < typename T1, typename T2 >
eZvG struct result_2
uD8,E!\ {
oeA}b-Ct0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Jf3xK"in } ;
<c_'(
} ;
SUaXm#9 A[8vD</}_ i}e4P>ADD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sA:k8aj `Qxdb1>mjY 下面我们来剥离functor中的operator()
.?dYY;P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vcz?;lg 0UN65JBuD return l(t) op r(t)
%(d0`9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+et)!2N return op l(t)
f~Ve7
return op l(t1, t2)
i7|sVz= return l(t) op
>,A&(\rO return l(t1, t2) op
e;r?g67 return l(t)[r(t)]
(>M@Ukam: return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sV$Zf
`X) lCxPR'C| 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:
4VI'd|Ed 单目: return f(l(t), r(t));
*'\xlsp# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=2R0 g2n 双目: return f(l(t));
P+(q38f[ return f(l(t1, t2));
g"|/^G_6S 下面就是f的实现,以operator/为例
N}X7g0>hV %WO4uOi:@ struct meta_divide
#4wia%}u {
r NT>{
template < typename T1, typename T2 >
a8v9j3. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f6U
i~ {
aF5=k:k return t1 / t2;
N*6lyFcg }
Y:KIaYkk } ;
%C=?Xhnv /PTk296@ 这个工作可以让宏来做:
.yN. Xb\de_8! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[l:}#5\]4 template < typename T1, typename T2 > \
n"|1A..^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vfpK|=[7o 以后可以直接用
y8/+kn + DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
g>;u} +lO 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
w)Wg 8 (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。。。)
i_ z4;%#? 2e*"<>aeq oQ/ Dg+Xp 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
7CV}QV}G S0jYk ( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qN@0k>11? class unary_op : public Rettype
g$9EI\a {
1azj%WY Left l;
Gcp!"y=i public :
"D[/o8Hk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/A"UV\H`f bd[%=5 template < typename T >
uj^l&" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
df@G+v0_1 {
atYe$Db return FuncType::execute(l(t));
U "kD)\
}
'l&bg 8K9 /;9iDjG template < typename T1, typename T2 >
h-6zQs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]^BgSC {
&N|`Q(QXS return FuncType::execute(l(t1, t2));
!r %u@[( }
G{ 4lgkyy } ;
,); -v4$ F_z1ey`t *di}rQHm 同样还可以申明一个binary_op
CI+@GXY -YJ4-]Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b1Fd]4H3P class binary_op : public Rettype
y6`zdB {
Z?j4WJy-[ Left l;
&p_V<\(% Right r;
,; k`N`#' public :
![3l
K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%mr6p}E| 84jA) template < typename T >
.u\xA7X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q@5v> ` {
i27KuPjC return FuncType::execute(l(t), r(t));
/@feY?glc }
5rlZ'>I. s8|Fe_ template < typename T1, typename T2 >
M~LYq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j*#k%;c {
cd:VFjT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ObEp0-^? }
WR5W0!'Tf } ;
}/g1s71 y vo4 .u Xot2L{EIUE 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
+~f5dJyk` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7?a!x$-U( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
E)]RQ~jY? 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
>@uF ye$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B0$.oavC 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
k.Q4oyei 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6y
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
a
n,$Z,G#K 下面是修改过的unary_op
_&}z+(Ug <nbc
RO. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Dx>~^ ^< class unary_op
*28:|blbL {
[E6ZmMB& Left l;
UMj8<Lq)j o6c>sh public :
&7L g)PG BZ}_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&.)ST0b4 z%~rQa./$ template < typename T >
\oy8)o/Gb struct result_1
l$J2|\M6 {
9f_Qs4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*4?%Y8;bF6 } ;
-,^Z5N#\| $@@@</VbP template < typename T1, typename T2 >
-cL wjI struct result_2
L2{b~`UvP {
r9!,cs typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<)VNEy' } ;
vCsJnKqK 6<m9guv template < typename T1, typename T2 >
08F~6e6a8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I6RF;m:Jw {
tde&w=ec return OpClass::execute(lt(t1, t2));
F%`O$uXA }
TDZ p1zpXb DA9f\q template < typename T >
#s3R4@{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JYO("f {
:BpXi|n; return OpClass::execute(lt(t));
}E&48$0h }
MVOWJaT(Aq -i*]Sgese } ;
/j;HM[ MoMxKmI WI\jm&H r 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
7Kn}KO!Y8 好啦,现在才真正完美了。
uE-|]QQo 现在在picker里面就可以这么添加了:
">x"BP JE ''Th} template < typename Right >
E4qQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b3l~wp6> {
8;5@5Au return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`C>De4nT@ }
]y~"M 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。
H.#zbKj CQ/ps,~M %{ +>\0x G}#p4\/ pv@w 8* 十. bind
C1po]Ott* 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。
[J
+5 先来分析一下一段例子
;>r
E+k%_ z\c$$+t {q.|UCg[L int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q1[EiM3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ob@HzXH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n7(/ml+Q_ 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。
?#Y1E~N 我们来写个简单的。
" mB
/" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wrAcVR 对于函数对象类的版本:
bD<hzOa P`OZoI$bV template < typename Func >
K?eY<L struct functor_trait
JGQ)/( {
((T6z$:hA typedef typename Func::result_type result_type;
bEli!N$ } ;
UaXWHCm` 对于无参数函数的版本:
ewVks>lbz rL|9Xru template < typename Ret >
. 9@y*_9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
wH]Y1 m {
6@-O#,]J typedef Ret result_type;
LZz]4Mf } ;
`P?!2\/ 对于单参数函数的版本:
R/Te;z k]~|!` template < typename Ret, typename V1 >
37 d-! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+
;_0:+// {
A0 $ds typedef Ret result_type;
xew s~74L } ;
>8%O;3-m# 对于双参数函数的版本:
|G(I,EPag "J>8ZUP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
OpLUmn struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,nSapmg {
yt#~n_ typedef Ret result_type;
tG*HUN?* } ;
bj7r"_ 等等。。。
1R"Z+tNB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(\H^KEy wkKSL template < typename Func >
51Q~/ struct func_return
vBYk"a6SD {
#BwOWra template < typename T >
)uC5 struct result_1
1-~sj)*k {
\
k &ZA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!XQ)>T^G5 } ;
*&tv(+P T4h&ly5
f template < typename T1, typename T2 >
oD=+ struct result_2
F5%IsAH {
AYv7-!Yk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ypwn@?xeP } ;
5E0dX3- } ;
`qhZZ{s)1U pReSvF}}C M"5S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!NTt'4/F{ PE<(eIr template < typename Func, typename aPicker >
?<U">8cP class binder_1
/-&2>4I {
="P&!lu Func fn;
5#Et.P' aPicker pk;
{~EPP
. public :
8SoTABHV Zb$P`~(% template < typename T >
`!y/$7p
struct result_1
f[-$##S.~ {
2q ~y\fe typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V11XI<V } ;
Eg4_kp0Lq {ZKXT8' template < typename T1, typename T2 >
c|Fu6LF a struct result_2
?u~?:a@K {
@P/6NMjZ^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lS/l
iI'Y } ;
;TulRx]EA 0N):8`dY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
s3y"y_u S@cKo&^ template < typename T >
-;iCe7|Twf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]K|td)1X {
:(#5%6F return fn(pk(t));
B}^l'p_u }
Z4369 template < typename T1, typename T2 >
2X6L'!= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4DsHUc6 {
Y'76! Y return fn(pk(t1, t2));
`_!R;f }
U &RZx&W } ;
J
}|6m9k! i= jYl @.} @K 一目了然不是么?
m.Ki4NUm 最后实现bind
lQ#='Jqfp !7Nz_d~n W|\$}@> template < typename Func, typename aPicker >
\nU_UH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a LJ
d1Q {
Ww=b{lUD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<jG[
z69) }
[" sm7yQ CvRO' 2个以上参数的bind可以同理实现。
q``:[Sz 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。
*+_+ZDU >J/8lS{# 十一. phoenix
]|_+lik# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0A')zKik dgT(]H for_each(v.begin(), v.end(),
E<\\/Q%w (
<aQ5chf7 do_
O3tw@ &k [
id[caP=` cout << _1 << " , "
'3fN2[( ]
UdcrX`^. .while_( -- _1),
gl 27&'?E* cout << var( " \n " )
-l?\hmDl )
$8`" );
SE6c3 7KN+ @6!x 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:
mX[J15 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
{_UOS8j7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e*M-y C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,O_iSohS 1 Q*AQYVY JC
iB;!y template < typename Cond, typename Actor >
iH8V] % class do_while
MzE1he1 {
t]E@AJOK Cond cd;
009Q#[A Actor act;
3EH7HW public :
RO[6PlrRN template < typename T >
A=r8_.@2@ struct result_1
lr ]C'dD {
#wp~lW9!s9 typedef int result_type;
4@QR2K| } ;
<[?ZpG f([d/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vF)eo"_s* avW33owb@ template < typename T >
{xf00/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q^):tO]!Ma {
MH|R @g do
*
'Bu-1{ {
i&j]FX6q act(t);
q^h/64F }
7G%:ckg while (cd(t));
[DvQk?,t return 0 ;
o8~<t]Ejw }
9ePom'1f1 } ;
v^B2etiX_ ^O,r8K{1n fJ&\Z9zY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$hy0U_}6 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
O]KQ]zN 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Nka 3H7` 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
d<[L^s9 下面就是产生这个functor的类:
f$qkb$?]} }6gum I.it4~]H template < typename Actor >
L;v.X'f class do_while_actor
&r2\P6J {
U:bnX51D4 Actor act;
)FN$Jlo
public :
E6zPN?\ < do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
F>eo.|' gv1y%(`|n( template < typename Cond >
FM7`q7d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gt\kTn." } ;
8vQR'<, a\&g;n8jA w-3Lw< 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 J'h 最后,是那个do_
&0]5zQ vRH2[{KQ9 QOY{j class do_while_invoker
~_
u3_d. {
\2CEEs' public :
Yr[&*>S template < typename Actor >
HlEHk' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
dSe d6 {
Mbn;~tY> return do_while_actor < Actor > (act);
-q\Rbb5M }
g.\%jDM } do_;
^0-e.@ {W HK|l 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
dWdD^>8Ef 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r1 b"ta 最后来说说怎么处理break和continue
<h~=d("j 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。
:6]qr 86 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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