一. 什么是Lambda
:)\< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+idj,J| 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,
_$?SK id|o (W|Eg w#5^A(NR ["\Y-6"l class filler
iii2nmiK {
q(J3fjY) public :
nDSmr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(JHL0Z/ } ;
8rXu^ H1>}E5^? io$!z=W 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:
r-+ .Ax4L" z17x%jXy :U>o; Dxu2rz!li- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]N^a/&}* G:QaWqUb K_4}N%P/)) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7p(^I*| ^6 F-H( @O/-~,E68 %W=S*"e- 二. 战前分析
kckWBL 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。
~
FW@ 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
?1Lzbou gh3XC.& 3EN?{T<yf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^|?/
y= /* --------------------------------------------- */
%B$~yx3# vector < int *> vp( 10 );
A7|!&fi transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
wvum7K{tI /* --------------------------------------------- */
)Ab!R:4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
F{a- - /* --------------------------------------------- */
k1HukGa int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pzP~,cdf /* --------------------------------------------- */
iXt >!f* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
i:wTPR /* --------------------------------------------- */
NZSP*# !B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
lz?F ,]. ~*9
vn Z@ v_PhJKE o })k@-oL 看了之后,我们可以思考一些问题:
NuKktQd 1._1, _2是什么?
z!quA7s<] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
'PF?D~ 2._1 = 1是在做什么?
eDR4c% 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
x8xSA*@k Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
F'DO46 X|)Ox
,(
g-MaP 三. 动工
hmv"|1Sa!~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5 iUT# &{?*aK&%3l q$Z.5EN 2XubM+6 template < typename T >
8r7~ >p~ class assignment
K'EGm #I {
)2KQZMtgm] T value;
BD+V{x}P public :
KPIc?|o/6 assignment( const T & v) : value(v) {}
z{w!yMp" template < typename T2 >
7KOM,FWKe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
p9ligs7V' } ;
?'_E$ !N- - &)@|WLW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
B>}=x4-8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$IzhaX fGDR<t3yiQ sf\p>gb y#Je%tAe
2 class holder
h0ufl.N_% {
(a0q*iC% public :
5T)qn`% template < typename T >
y -j3d)T assignment < T > operator = ( const T & t) const
4hb<EH'_& {
X(nbfh?n return assignment < T > (t);
E Z95)pk }
j_\nsM7 } ;
qi7(RL_N b13XHR)0 &L[7jA'[J 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:
1'wwwxe7 rcUXYJCh- static holder _1;
O`_!G`E Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zWYm*c"n\ zyyt` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@~v|t{G 而不用手动写一个函数对象。
T2-n;8t t{n|!T& al<[iZ 6 KuB<od 四. 问题分析
cs[_5r&: 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。
,2\?kPoc8 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。
Te=[tx~x 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9~ 8 A> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f>\guuG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:=q blc $Fx:w 五. 问题1:一致性
:r%Hsur( 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?|
<smi<syx 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
41f4zisZ ?}4 =A&][ struct holder
*GxOiv7"4W {
[\(}dnj: //
ZPHiR4fQli template < typename T >
^.5`jdk T & operator ()( const T & r) const
8zv=@`4@G {
'r;C(Gh6 return (T & )r;
}TjiYA. }
gFR9!=,/V% } ;
>\=~2>FCD VhdMKq~` 这样的话assignment也必须相应改动:
4FK|y&p4r $89hkUuTu^ template < typename Left, typename Right >
q3a`Y)aVB class assignment
FV>j
!>Y {
4 [2^#t[ Left l;
R%)ZhG*
Right r;
6[g~p< 8n} public :
XRi/O)98o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P70\ |M0~y template < typename T2 >
DA'A-C2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f>$Ld1 } ;
;Ml??B]C M{ # 同时,holder的operator=也需要改动:
!Z+4FwF {k.Dy92 template < typename T >
m/W0vPM1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kkfwICBI {
^+Ho#] return assignment < holder, T > ( * this , t);
t Dx!m~[ }
9Yih%d,
@* a'B=7 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。
TG ,T>' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d4@\5< E[N5vG< return l(rhs) = r;
B^'Uh+Y 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。
x|B$n} B 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
HF@K$RPK tEEeek(! template < typename Tp >
99Jk<x
k class constant_t
a o_A%?Ld {
lLD-QO}/ const Tp t;
nNe`?TS?f public :
B{IYVviiP constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4Y>v+N^ template < typename T >
jA ?tDAx` const Tp & operator ()( const T & r) const
Fa]fSqy@; {
2K/+6t} return t;
pyPS5vWG }
Of|e]GR } ;
= ~{n-rMF BzFD_A>j;_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a|B^% 下面就可以修改holder的operator=了
+QS7F`O B- 63IN template < typename T >
}T!2IaAB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ppcuMcR{ {
[5&zyIi return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q8:`;W }
1S!<D)n hR;J#w 同时也要修改assignment的operator()
Mv9q-SIc[ q7id?F}3& template < typename T2 >
I{Pny/d` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/rRQ*m_ 现在代码看起来就很一致了。
&=SP"@D -OLXR c= 六. 问题2:链式操作
5 fGUJ[F= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@D.]PZf 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。
1iOQ8hD 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。
MZ_+doN 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。
j!c[$; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{4\hxyw Z
Mp template < typename T >
r Ntc{{3_ struct result_1
{bF95Hs- {
m#[tY>Q[b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;1Kxqpz_i } ;
IT \Pj_ oYWcX9R 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:
[.e
Y xZ{= :sT\-MpQvn template < typename T >
W!a~ #R/r- struct ref
!*8x>,/> {
RZykwD( typedef T & reference;
A=X2zm>9 } ;
~<0!sE&y template < typename T >
6km{=
``` struct ref < T &>
5H_%inWM {
'TPRGX~& typedef T & reference;
?L|Jc_E } ;
y]OW{5( x~."P*5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\Fhk> hv xvwV1 template < typename T >
z~d\d!u1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&JoMrcEZ {
F\.n42Tz return l(t) = r(t);
nU"V@_?\ }
ailje 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。
dvUBuY^[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K`PmWxNPh 1\d$2N" 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
\FOX#|i) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
W'{q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l'~]8Wo1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#80*3vi~F 最后的布局是:
zT}Q rf~
Add
^iJMUV| / \
qlUYu"`i Divide 5
5 Vm
|/ / \
?i4}[q _1 3
06bl$% 似乎一切都解决了?不。
+4emkDTdR 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。
U4#[>* 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。
mY9u/;dK 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:
{aq\sf;i{ NEQcEUd? template < typename Right >
b~ ?TDm7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R6 wK' Right & rt) const
nLq7J: {
?V_Qa0k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"m]"%MU78 }
WG
9f>kE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
eafy5vN[zX 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。
&/lJ7=Nq 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。
]?F05!$ * 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。
9E_C
u2B 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。
pj,.RcH@o 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?
r;w_B%9 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:
V|NWJ7 >vg!<%]W] template < class Action >
5Ah-aDBj class picker : public Action
vCwDE~ {
ww"ihUX public :
*qg9~/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
GK}?*Lfs // all the operator overloaded
z)5n&w
S } ;
=y7]9SOq fiTMS: 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。
fmie,[ 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:
jG{}b6 S>7Zq5* template < typename Right >
@M4~,O6- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uAyj##H {
Kq`Luf return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|bDN~c:/ }
~%^af"_ UQ>GAzh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<W,k$|w 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。
L}A R{ <C6/R]x# template < typename T > struct picker_maker
lg;Y}?P {
\E.t=XBn typedef picker < constant_t < T > > result;
e%G-+6 } ;
~0?p @8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{mL/)\ {
OR a!84L typedef picker < T > result;
&tZ?%sr } ;
6f=/vRAh$ p'k stiB 下面总的结构就有了:
@Risabn 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。
,@!8jar@w} 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。
wB5zp picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*NV`6?o@6 至此链式操作完美实现。
K_`*ZV{r )F? 57eh P0Na<)\'Y! 七. 问题3
!N,Z3p>Q 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。
`ea$`2 wRPBJ-C) template < typename T1, typename T2 >
UF<|1;' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*ILS/`mdav {
~1Tz[\H#R return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T-&CAD3 ,O }
fokT)nf~^8 '*>LZo4 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:
Beqhe\{ mkBQX template < typename T1, typename T2 >
j %TYyL- struct result_2
^yK94U;<Gy {
.EloBP typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Hh;w\)/%j } ;
T<54qe4`p ;~]&$2sk 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?
e%bERds 这个差事就留给了holder自己。
CR934TE+ (%#d._j>fZ o9wg<LP template < int Order >
RW(AjDM class holder;
RU"w|Qu>pM template <>
d@At-Z~M class holder < 1 >
![Ip)X
OG {
}C*o;'o5G public :
K-
}k-S template < typename T >
P+}qaup struct result_1
q'(WIv@ {
!+uMH! typedef T & result;
'dWJ#9C } ;
phXVuQ template < typename T1, typename T2 >
ZX'{o9+w5 struct result_2
X""'}X|O {
oTI*mGR1Z typedef T1 & result;
TP{a*ke^5, } ;
sxThz7#i) template < typename T >
|~\K:[T& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!a~x|pjJ {
4
>&%-BhN return (T & )r;
Qlb@A z }
*|t]6!aVLS template < typename T1, typename T2 >
Qmn5umd=?\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1r~lh#_8 {
l7s=b4}c return (T1 & )r1;
"rX=G= }
]3={o3[: } ;
i"rMP#7 (la<X<w template <>
sx]?^KR: class holder < 2 >
uTl:u {
/kw4":{] public :
Z}NAH`V`:+ template < typename T >
!'{j"tv struct result_1
5?O/Aub {
Q`vyDoF typedef T & result;
?>%u[g } ;
k5/nAaiVE template < typename T1, typename T2 >
%+I(S`} struct result_2
k2t?e:)3zr {
Ep?a>\ typedef T2 & result;
}qKeX4\- } ;
>`{i[60r template < typename T >
{Y0I A97, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(VO Ka {
w4x 8
Sre return (T & )r;
"^XN"SUw }
Hzj*X}X#K template < typename T1, typename T2 >
.\d0lJSr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gr fF\_[: {
/ruf1?\,R return (T2 & )r2;
%ly;2HIk }
i;xg[e8. } ;
Nl_;l
9Np0<e3p |wLQ)y* 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> >。
cbwzT0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6sZRR{' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xc/|#TC8? xlwsZm{V return l(i, j) = r(i, j);
'I<j`)4`d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L3GJq{t 'D/AL\1{p( return ( int & )i;
+.N;h-' return ( int & )j;
&(rd{j/* 最后执行i = j;
}w-`J5Eq# 可见,参数被正确的选择了。
>bZ# Rke:*(p*n; 8@A[`5 TdE_\gEo/R f.f4<_v'h 八. 中期总结
Z|/):nVP7 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:
F4&N;Zm2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
SW; bE 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]rN fr- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+[qkG.
O }fCM_w K%gFD?{^q )m'_>-`^: P\AH9#XL ZF
t^q/pw 九. 简化
..T(9]h 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。
|X.z|wKT6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r{TNPa6! 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:
x$Oz0 [ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B.G!7>= +-*/&|^等
f2u2Ns0Ym 2. 返回引用。
\\lC"Z#J` =,各种复合赋值等
#NE^f2 3. 返回固定类型。
*Vc=]Z2G^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
b5|p#&YK~ 4. 原样返回。
u#,]>; operator,
4bBxZY 5. 返回解引用的类型。
9F+bWo_m operator*(单目)
>ahj|pm 6. 返回地址。
j41:]6 operator&(单目)
TkBBHg; 7. 下表访问返回类型。
y2U:( H:l! operator[]
?qbp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^~aSrREo operator<<和operator>>
|pgkl` :L[6a>"neE 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。
vjb?N 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m#ie{u^ :mrGB3x{ template < typename Left >
/trc&V struct value_return
h+W^k+~( {
bS'r} template < typename T >
)q^vitkjup struct result_1
5ZcnZlOOQ {
3k<#;( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v wyDY%B"n } ;
x-pMT3m\D# 16>uD;G template < typename T1, typename T2 >
vf= struct result_2
U %ESuq# {
cP1jw%3P typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m?j!0> } ;
9C$!tz>>+i } ;
j VZi_de )|{{}w~` .+Ej%|l% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-^b^ 6=# E5(Y*m! 下面我们来剥离functor中的operator()
\zi3.;9|; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ie(7m|. (<l2 ^H return l(t) op r(t)
v'!Ntk return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3+-(;>>\ return op l(t)
Q]wM/7 return op l(t1, t2)
wuzz%9;@B return l(t) op
XNUqZ-M: return l(t1, t2) op
nnG2z@$- return l(t)[r(t)]
?6QJP|kE return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!Ia"pNDf %D
r?.e 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:
#:|Y(,c 单目: return f(l(t), r(t));
E(tBN]W. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)sf~l6 双目: return f(l(t));
'y?|shV{] return f(l(t1, t2));
Uot-@|l 下面就是f的实现,以operator/为例
.=yus[,~ 8zC k9& struct meta_divide
m GhJn {
&-fx=gq= template < typename T1, typename T2 >
Jg:-TK/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
mx9/K+: {
JP4Moq~r return t1 / t2;
XijLS7Aw| }
V]]qu:Mh8 } ;
|T_Pz&- @vYmkF` 这个工作可以让宏来做:
'pY;]^M O ->eg #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fmJW d| template < typename T1, typename T2 > \
2&0<$> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*Zi%Q[0Me 以后可以直接用
p'uz2/g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$ rYS 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
&=Zg0Q (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。。。)
/>Vx*^u8Hz }4]<P ZZU 8B?) 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
#(
sNk,^Ax S;Z3v)E-f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,-3(^d\1F class unary_op : public Rettype
kI3zYD^: {
%vt SeJ Left l;
;p
5v3<PC public :
DBBBpb~~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K$cIVsfr g/,Bx!'8p template < typename T >
oqba:y;AR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ms7 7{A3 {
%^=!s return FuncType::execute(l(t));
ocqB-C] }
Tud1xq y,?G75wij template < typename T1, typename T2 >
J md
? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`b ")Bx| {
b8Rh|"J)d return FuncType::execute(l(t1, t2));
: W^\
mH }
J7ekIQgR } ;
SMO%sZ] 2 dD<] 0? us]lx 同样还可以申明一个binary_op
@JEmybu CQHp4_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PdH`_/6 class binary_op : public Rettype
4spaw?j {
nRB>[lG Left l;
4l}M
i Right r;
BZ+ mO public :
As~p1%nok binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P5}[*k%DQw <
}wAP_y template < typename T >
n
[Xzo} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ik5jwfz {
s#4ew} return FuncType::execute(l(t), r(t));
S"^KJUUc }
z8(R.TB y)/$ge_U template < typename T1, typename T2 >
%HF$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NhoS7 y( {
fuD1U}c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.Spi$>v }
QHzX
5$IM } ;
xbrmPGpW$ {vT55i<mk abaQJ| 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
DV[ Jbl:) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@`;Y/', DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Pkx(M E 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。
{,f!'i&b@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:.S41S 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。。。
kE_@5t7O{
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
HS`bto0* 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)
i9\\evJs 下面是修改过的unary_op
12d}#G<q- %wjB)Mae template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(L0hS' class unary_op
_%Jl&0%q {
UI<PNQvo9 Left l;
nE,gQHw 6Sb'Otw. public :
Ef`5fgp?
S Iq0 #A5U% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9{%g-u\ -hVv template < typename T >
'hlB;z|T struct result_1
c_G-R+ {
Jh&~/ntmm_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L_~I~ } ;
e}R2J`7 9O=05CQ template < typename T1, typename T2 >
o?va#/fk struct result_2
CS;W)F {
K_&c5(-(_ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A:.IBctsd } ;
YoF\MT]W 1>@]@ST[: template < typename T1, typename T2 >
lNaez3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ie2w0Cs28 {
.hQ3A" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
CFBUQMl> }
GIC"-l1\ 2-6.r_ template < typename T >
/G)KkBC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7/&C;" {
-[f"r` return OpClass::execute(lt(t));
5"}y\ }
%%as>}. ?K4.L?D#J } ;
I[g?Ju > AY&9JSu6 =MJ-s;raq 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
T+K` ^xv_L 好啦,现在才真正完美了。
%;<k(5bhGJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
J\xz^%p ycrh5*g template < typename Right >
Zr.\`mG4f picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vNC$f(cQ {
=wIdC3Ph return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yp[<9%Fi }
dT hn? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
d^Zo35X >?>u bM`, +Q SxYV uv|eVT3jNs "$~}'`(] 十. bind
W(&Go'9e" 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。
^I(oy.6?=p 先来分析一下一段例子
3yHb!}F ,#E3,bu6_4 :$M9XZ~\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
V6@*\+:3) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+p9LE4g7Q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ei{( 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
a%Z4_ToLZ 我们来写个简单的。
IS,zy+w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
DnNt@e2| 对于函数对象类的版本:
j}rgOz. XlPK3^'N)h template < typename Func >
<pTQpU struct functor_trait
er["NSo {
u [V4OU}% typedef typename Func::result_type result_type;
io9y;S"+ } ;
VM-qVd- 对于无参数函数的版本:
lL:KaQ 0E uQ[vgNe*m template < typename Ret >
,zAK3d&hj struct functor_trait < Ret ( * )() >
bU;}!iVc] {
Mvy6"Q: typedef Ret result_type;
LN@E\wRw{r } ;
aW0u8Dz 对于单参数函数的版本:
RNv{n
mf Iz6ss(UJ template < typename Ret, typename V1 >
U6c)"^\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
gt
=j5 {
XGE
2J typedef Ret result_type;
xb4Pt`x)rS } ;
]>
nPqL 对于双参数函数的版本:
|MTpU@`p5 ruZYehu1W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uSABh^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DC?21[60 {
/^++As0pY typedef Ret result_type;
a4A`cUt } ;
]$m#1Kj 等等。。。
"
Sc5qG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Y3vX)D} rQ`\JE&` template < typename Func >
DNm(:%)0 struct func_return
u
iBl#J Q {
|7svA<<[ template < typename T >
9U#\nXM struct result_1
Z{Vxr*9oO {
FovE$Dj] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+<pVf%u5 } ;
lo cW_/ 0zg 2g!lh template < typename T1, typename T2 >
XMt
u "K struct result_2
bH'S.RWp= {
?r{TOjn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XOu+&wOu } ;
CTl(_g } ;
kcLj Kp 7]p>XAb _^_5K(Uq 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<e;jWK dv"as4~% template < typename Func, typename aPicker >
f'1(y\_fb class binder_1
c*N50%=4 {
Iq)(UfaSve Func fn;
ctp?y aPicker pk;
4cott^K. public :
WHp97S'd Xl#Dw bx template < typename T >
ETM2p1ru0 struct result_1
t";{1. {
bsB},pc typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rVUUH! } ;
ci`zR9Ks ~ct2`M$TL( template < typename T1, typename T2 >
0z<H(| struct result_2
Rb)|66&3& {
qv
*3A?uzr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
24//21m } ;
XAkK:}h wAw42{M binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8h@q },rav] template < typename T >
e,EK,,iY5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ovo/!YJ2 {
Y!Drb-U?; return fn(pk(t));
o*X]b] }
$50\"mo~z template < typename T1, typename T2 >
cC'
~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/dLA`=r Zx {
$K})Q3FNi return fn(pk(t1, t2));
d]8_l1O }
Q8;#_HE } ;
(/&;jV2DD[ Nu@5 kwH G%S6$@: 一目了然不是么?
/?Vdqci 最后实现bind
_l<mu? " cg,Ua!c @@Q6TB template < typename Func, typename aPicker >
[q1Unm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}g>kpa0c {
Y=E9zUF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Rv,82iEKs }
hd5$ yU5JQ !x7o|l|cP 2个以上参数的bind可以同理实现。
\]I 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。
8"x9#kyU<3 (_K_`5d;QI 十一. phoenix
Tp?-*K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kae2 73" ?mMW*ico for_each(v.begin(), v.end(),
:s"2Da3B (
wZjlHe do_
fp{G|.SA [
8.yCA cout << _1 << " , "
c_#*mA"+ ]
Rv<L#!;
t .while_( -- _1),
^2EhlK^) cout << var( " \n " )
}%$OU = T )
LKx` v90p );
fJy)STQ4 .#0H{mk 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:
:=9< 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
tw<P)V\h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/g@^H/DO 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K\(6rS}N 7(C x!Yb Me,<\rQ template < typename Cond, typename Actor >
!MoOKW class do_while
Yl~$V( {
"]#'QuR Cond cd;
M\9F:.t= Actor act;
cvfUyp;P public :
IE;\7r+h template < typename T >
Qs l80~n_7 struct result_1
|n`PESf_ {
8}BS2C%P typedef int result_type;
2bLI%gg3 } ;
r+S;B[Vd @}DFp`~5| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WL
U } PO o%^'( template < typename T >
rP'AJDuq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O9^T3~x[V {
"Zcu[2, do
1`JB)9P {
3+(z_!Qh act(t);
?YBaO,G9o }
]g,lRG while (cd(t));
J\=a gQ return 0 ;
Xwq]f:@V }
j;\[pg MR/ } ;
d>|;f q@l(Qol m[:K"lZ
]2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]-:6T0JuS 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。
\|%E%Yc 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。
BvK QlT 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。
TQc@lR! 下面就是产生这个functor的类:
\u M? S fu R2S70d I]R9HGJNlJ template < typename Actor >
6G of.:"f class do_while_actor
".P){Dep$4 {
~.oj.[} Actor act;
rF] +,4 public :
| -+zofx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"IFgRaP= / t5p- template < typename Cond >
]Blf9h7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
F*` t"7Lm } ;
&|
!B!eOY 89HsPB1"t ^DB{qU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
IQnIaZ 最后,是那个do_
q3h'l, PeTA$Yl =a$Oecg? class do_while_invoker
aG{$Ic {
q
\O
Ou public :
Ri)uq\E/# template < typename Actor >
iw\%h9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M%`\P\A {
L/Vx~r`P return do_while_actor < Actor > (act);
,
ZFE( }
X`JVR"=4 } do_;
[6tSYUZs vmX"+sHz$] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Eu,`7iQ?( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{5j66QFoo 最后来说说怎么处理break和continue
M 2q"dz 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。
2+Rv{% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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