一. 什么是Lambda
.B~yI3D`M 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Hb*Z_s 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,
qc,E azmU xwsl$Rj agwbjkU/ 7WmLC class filler
H][TH2H1 {
:MF`q.:X public :
kum@cA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f3!Oc } ;
xSN;vrLHR N~/X.D4e# l=XZBe*[g' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
YG0/e#5 F>{bVPh
VA #g$I>\O< 2H$](k?
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ru`7iqcz DDmC3
T U_'1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0cB]:*W .?NfV%vv yWZ_ kXhd]7ru 二. 战前分析
`TO Xktj 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。
'Y2$9qy-L 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
XHJdynt/ gKTCfD~ *bpN!2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E7h@Y~bNhW /* --------------------------------------------- */
Jk}3c>^D vector < int *> vp( 10 );
?&:N|cltD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^NU_Tp:2^ /* --------------------------------------------- */
\,NT5> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
BDfMFH[1 /* --------------------------------------------- */
X_X7fRC0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
gHp4q!SJ7 /* --------------------------------------------- */
yx?oxDJg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
tBzE(vW /* --------------------------------------------- */
[K
#$W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
XO?WxL9k] +?6]Vu&|f SPb`Q" 4Wz1O$* 看了之后,我们可以思考一些问题:
pSQ2wjps 1._1, _2是什么?
qdk!.A{ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Z*3RI5)dx 2._1 = 1是在做什么?
W!ug^2" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
r:o9:w: Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
E^n!h06~G ~ a2A"#f ]v:,<=S 三. 动工
TVvE0y(9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'g<{l&u [r7Hcb n,2 p)#? .sit5BX template < typename T >
nl2Lqu1 class assignment
t5l<Lm) {
#"A`:bjG T value;
B7C<;`5TiD public :
z I9jxwXU assignment( const T & v) : value(v) {}
)ty>{t template < typename T2 >
}duqX R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
k:/Z6TLk3 } ;
^`xS|Sq1D ]D@aMC$# o}waJN`yI 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2@_3V_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vbd
;Je" nY;Sk#9 5<GeAW8ns] O
'#FVZ.g class holder
,%/F,O+# {
<au_ S\n public :
hUi5~;Q5Fi template < typename T >
H]V(qq{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
hb1h.F {
[Ti' X# return assignment < T > (t);
_{if" }
(F;*@Z*R } ;
1F0];{a K7x;/O Pj56,qd>s 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:
D)L~vA/8b XH0Vs.w static holder _1;
c;29GHs2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#WDpiV7B ;gaTSYVe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-1d$w` 而不用手动写一个函数对象。
KIuj;|!q CO
ZfR~} JeVbFZ8 wuCZz{c7 四. 问题分析
y4n~gTo(? 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
pIm ]WNX( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
'Q7t5v@FF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
jfvlkE-uK 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|d42?7} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Kzt:rhiB rmX5-k 五. 问题1:一致性
[r]<~$ 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?|
pR*3Q@Ng 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Bd>ATc+580 o=5hG9dj struct holder
6>)KiigZ\ {
_Co
v >6_i //
|j8#n`' template < typename T >
H-WNu+ T & operator ()( const T & r) const
l) KN5V {
SzG
%%CXH_ return (T & )r;
3uvl'1(%J }
rP6k} } ;
l~f9F`~' rw@N=`4P 这样的话assignment也必须相应改动:
jt @2S BlqfST#6 template < typename Left, typename Right >
2mx }bj8 class assignment
&&}c R:U, {
=AHV{V~ Left l;
E}36 Right r;
|~Awm" public :
u91 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Jx&+e,OST template < typename T2 >
x41 t=E]( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"1P2`Ep; } ;
_ -ec(w~/ gs@^u#O 同时,holder的operator=也需要改动:
z;0]T=g [ifQLsHA template < typename T >
OWN|W, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%z
@T / {
"VsS-b^ P return assignment < holder, T > ( * this , t);
HqOnZ>D }
Oh}@c~7; T(q Hi?Y 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。
(ke<^sv7! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b]8\%=d I= z+`o8 return l(rhs) = r;
,*p(q/kJh~ 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。
iVqF]2> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
127@
TN" QX-M'ur99 template < typename Tp >
~vR<UQz class constant_t
;ZrFy=Iv {
5kv]k? const Tp t;
q 7+ |U%!9 public :
yg4ILL constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
G_5NS<JE"S template < typename T >
lFgE{;z@ const Tp & operator ()( const T & r) const
O#U_mgfzJ {
4vH.B)S-
return t;
Gg7ZSB 7 }
aUBu"P$J } ;
`\-MpNw 6z67%U*8r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cja-MljD 下面就可以修改holder的operator=了
lo>:S1 4MgG] template < typename T >
Lhgs|*M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g{7?#.7 {
><@& &u. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'Cywn^Ym# }
%__.-;)o JnH5v(/ 同时也要修改assignment的operator()
6tM@I`l .aIFm5N3? template < typename T2 >
lU3Xd_v
O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%x$mAOUv 现在代码看起来就很一致了。
0I.! *\wf(o>Q 六. 问题2:链式操作
K;f=l5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Fg^zz*e 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。
[
**F 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。
%{P." ki 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。
w?p8)Q6m
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
OoAZ t gkv,Om template < typename T >
![_GA)7 struct result_1
jM(!!AjpC {
RQ51xTOL4] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'nqVcNgb } ;
"}UYsXg %gx>| 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:
tgm(tDL Yf^/YLLS template < typename T >
f]^ @z<FC struct ref
{S5D~A*a+ {
n%P,"V typedef T & reference;
O /4)aW3B } ;
[k6,!e[/uG template < typename T >
%PU{h struct ref < T &>
qv+}|+aL: {
!yTjO typedef T & reference;
a<V* ) } ;
V -9z{ Aq P\g k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
l_*:StyR+ X`n*M] template < typename T >
X7"hTD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|a[ :L {
9!6yo return l(t) = r(t);
@sb00ad2q }
/B9jmvj` 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。
bk-aj'>+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u&Dd9kMz !' @ 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
,k3aeM~`%w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
CU(W0D _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?{6[6T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
SjOIln 最后的布局是:
zn{[]J Add
Tn3f5ka' / \
d
"vd_}P~ Divide 5
('pxX+ / \
mkmVDRK _1 3
Kx[z7]1@ 似乎一切都解决了?不。
-[`FNTTV C 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。
Aonq;} V e 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。
Th//u 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:
ud.Bzg:/ 3# T_( template < typename Right >
RJI*ZNbA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6hm6h7$F1 Right & rt) const
Y_Lsmq2! {
7QkAr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,s1n!@9 }
IyA8+N
y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(gv
~Vq 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。
D+
**o 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。
M+TF0c 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。
DV~1gr,\ 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。
eDSBs3k7H 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?
\ow0Y> 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:
5{|\h} $pGk%8l% template < class Action >
aw:0R=S,> class picker : public Action
{*CLWs4 {
p^``hP:J public :
goT:\2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
JZ=a 3)x" // all the operator overloaded
H{T)?J~ } ;
dfq5P!' YR`Mi.,Sfm Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
\
o&i63u 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
1P\_3.V{ pf`li]j'V template < typename Right >
uNY]%[AnJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]H[FZY {
DEC,oX!bI1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yMa5?]J }
3?uP$(l , 0rC_)&B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v+=_ 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。
J=U7m@))Y# Q$9`QY*6"p template < typename T > struct picker_maker
b\\?aR
| {
p8^^Pva/ typedef picker < constant_t < T > > result;
KXFa<^\o } ;
!<2*B^
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
':w6{b {
n%<.,(.(S typedef picker < T > result;
zj;y`ENj } ;
F<w/@.&m ;SVF"Uo 下面总的结构就有了:
i9M6%R1m}E functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
m%E7V{t picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
[P{Xg:0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4"j5@bppJ 至此链式操作完美实现。
}H,A
T LVLh&9 j{P,(- 七. 问题3
WiviH#hF 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ahq^dx#o #PA"l`" template < typename T1, typename T2 >
MOmp{@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a Ts_5q {
TniZ!ud return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Rb~Kyy$ }
=4MiV] FM7N|]
m 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:
hoeTJ/;dm <ZrZSt+< template < typename T1, typename T2 >
+V8yv-/{ struct result_2
3P6!j {
=8dCk\/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
R4JO)<'K& } ;
qW<: `y {YbqB6zaM 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?
M3F8@|2 这个差事就留给了holder自己。
?j0blXl (lPNMS|V 9au)K!hN template < int Order >
km<~Hw>Z class holder;
WuGm~<NS template <>
#G{T(0<F class holder < 1 >
6U+#ADo {
>uJrq""+ public :
c*1x*'j. template < typename T >
?I/,r2ODLh struct result_1
SKfv.9 {
iKS9Xss8 typedef T & result;
U.6hLFcE } ;
#lLL5ji template < typename T1, typename T2 >
Da@ tpKU)p struct result_2
LL6f40hC {
esu6iU@ typedef T1 & result;
kb7\qH!n } ;
KuI>:i; template < typename T >
yMSRUQ
x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|_=jXf\TL {
zPkg3H return (T & )r;
!s)$_tG }
oC[wYUDg template < typename T1, typename T2 >
Yu1xJgl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:6M0`V;L {
Y]gt86 return (T1 & )r1;
*,n7& }
?<LG(WY } ;
Y+=@5+G -owfuS?i= template <>
#i]@"R class holder < 2 >
}>
1h+O {
~IWi@m{ public :
d,)F #;^5 template < typename T >
Z.mV fy% struct result_1
<m6I)}K {
p$%h!.~99T typedef T & result;
}.gg!V'9w } ;
ytC{E_ template < typename T1, typename T2 >
0'~b<>G% struct result_2
XWUTb\@ {
Jb$z(?S typedef T2 & result;
P`%ppkzV6 } ;
2E1TJ.[BS template < typename T >
=91'.c< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vaxg^n|v9 {
G[^G~U\+! return (T & )r;
V[bc-m }
\S@A
/t6pa template < typename T1, typename T2 >
k?8W2fC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IGqmH=- {
s,29_z7 return (T2 & )r2;
Q.]
)yqX6 }
Q:MsD. } ;
q7PRJX Z{CL! jI V? p 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
/&|pXBY$; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Yptsq@s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
LK%B6-;~- SBoF(0< return l(i, j) = r(i, j);
?^!dLW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1!C,pXU#: Kk(ucO return ( int & )i;
cU6#^PFu return ( int & )j;
E0hp%: 最后执行i = j;
s*X\%!l9 可见,参数被正确的选择了。
Iw:("A&~ v}Nx*% $^XPk#$m $P@cS1sB }2.}fHb2 八. 中期总结
,Df36-74v5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
.#eXNyCe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hpyre B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Sp )} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"$'~=' [ 6K y;1$ 5q#|sVT7R yk)j;i4@ 4Qo1f5>N D6oby*_w 九. 简化
wEbs E<</ 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。
eEh0T%9K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&aQ)x 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:
vWovR` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
q{ 1U +-*/&|^等
}\{1`$*~ 2. 返回引用。
F)5Aq H/p =,各种复合赋值等
79x9<,a) 3. 返回固定类型。
7x]nY. \ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{4 d$]o0V 4. 原样返回。
%Eh%mMb^ operator,
u_"h/)C'H 5. 返回解引用的类型。
1c"m$)a4 operator*(单目)
4w6K|v<X 6. 返回地址。
Y
fA\#N0;3 operator&(单目)
X&~Eo 7. 下表访问返回类型。
p4EItRZS operator[]
M\6`2q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b
. j^US^ operator<<和operator>>
mlWIq]J @/(7kh+ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7qz-RF#s8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N8q Z{CWn Umt ia~x=& template < typename Left >
kAliCD) struct value_return
')-(N
um {
r3_gPK template < typename T >
4Z<l>! struct result_1
({VBp[Mh {
K-C,+ eI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g0OS<,: } ;
,b(S=r ,O)\,tg template < typename T1, typename T2 >
ZcRm5Du~: struct result_2
7YjucPH# {
XL=R]IC<. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%pkq ?9 } ;
%d J>8.jW@ } ;
R<-C>D 15 11<, "BfmX0&? 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
73ljW 3F} KrG 下面我们来剥离functor中的operator()
5yiiPK$qr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f1$mh1J W }C"*ACjF return l(t) op r(t)
'f7
*RSKqb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ydqmuZ%2h# return op l(t)
]q7 LoH'S return op l(t1, t2)
+%\j$Pv return l(t) op
7U`S9DDwq return l(t1, t2) op
o>-v?Ug return l(t)[r(t)]
s7i.p] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cgXF|'yI&l cloSJmUlQ 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:
e@-Mlq) 单目: return f(l(t), r(t));
{/xs9.8:JX return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TK/'=8 双目: return f(l(t));
W.D3$ return f(l(t1, t2));
`A _8nW) 下面就是f的实现,以operator/为例
,Z7Z!.TY! s [F' h-y struct meta_divide
=G F {
x<\D@X^ template < typename T1, typename T2 >
4
6lEJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
hYXZ21(K# {
a`~eC)T return t1 / t2;
H!.D2J }
%e7(HfW-U } ;
L(n/uQ
: 51 +M_~ 这个工作可以让宏来做:
i!$^NIcJ Q_0x6]/! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
h4\ 6h template < typename T1, typename T2 > \
*m&:
Yje static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`-EH0'w~" 以后可以直接用
|ch^eb^7" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
G+X[R^RD 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
J-\?,4mcP (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
niHL/\7u jJ"EGFa8 s
P4,S(+e 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
jc.JX_/ B%J%TR_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"I}Z2 class unary_op : public Rettype
l5Wa'~0qA {
?5v5:U(A Left l;
{I-a;XBX public :
k
gu[!hD1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7Jx-W| C{hcK 1-K template < typename T >
M1^C8cz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
soq".+Q {
qm}>J^hnB# return FuncType::execute(l(t));
s>VEuLY* }
Sj{ia2AE_ rt^45~ template < typename T1, typename T2 >
C9F+e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N.{jM[\F {
VHT@s7u0" return FuncType::execute(l(t1, t2));
/uE^H%9h }
[)SR$/A } ;
2>}\XKF). xOL)Pjo/m 8q?;Hg 同样还可以申明一个binary_op
fQ36Hd?(5 T6I%FXm} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4,U}Am1Q class binary_op : public Rettype
/Fo/_=FE 2 {
C. Ja;RFq Left l;
O GFE* Right r;
2yQ}Lxr( public :
y2#>c* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E! I zzfn0g template < typename T >
80$0zbw$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&6t3SZV {
a}Fk x return FuncType::execute(l(t), r(t));
uPFHlT }
pH\^1xj
= zd9]qo template < typename T1, typename T2 >
;>Ca(Y2M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>WGP{ {
kWs+2j return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^V: "zzn& }
^'7C0ps+A } ;
\+{t4Im r9]
rN v:"m 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
fi&uB9hc 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c3V]'~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2>$F0
M 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。
XD^dlL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_;e!ZZLG 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。。。
fQQsb 5=i 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"X5_-l 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)
z9M.e. 下面是修改过的unary_op
$,KP]~? %'"HGZn b template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<rB3[IJo class unary_op
7!r#(>I6?1 {
Ns2,hQFc Left l;
m4"N+_j 3ximNQ}S public :
9k\)tWe x7.QL?qR. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5pM&h~M `V&1]C8x template < typename T >
`*NO_K struct result_1
hV-VeKjZ( {
~!ZmF(: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T A\4uy6o } ;
=naR{pI NfTCpA template < typename T1, typename T2 >
hj&fQ}X struct result_2
5iQmZ[ {
zJ;>.0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6 u-$ } ;
2e9jo,i Zk=*7?!! template < typename T1, typename T2 >
veUa|Bx.(v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J3e:Y! {
/2;dH]o0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
E dn[cH7 }
yB,{#nM>8 FxCZRo& template < typename T >
7v_i>_m] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#wenX$UTh3 {
UvxSMD:A return OpClass::execute(lt(t));
V1SqX:;b& }
>ZT& `E OM.k?1%+M } ;
p}3NJV .xGo\aD NunV8atn: 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
:n'yQ#[rn 好啦,现在才真正完美了。
0#oBXu 现在在picker里面就可以这么添加了:
sM9FE{,mx @Od^k# template < typename Right >
Kt
W6AZJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{p`mfEE( {
Y?yo\(Cdx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
e74zR6 }
B%tIwUE2 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。
Vb@4(Q U4>O\sU [o2w1R\H+x "h=6Q+Ze d^F|lc ]8 十. bind
TUh&d5a9H 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。
]^=|Zd- 先来分析一下一段例子
qib7Z]j 6HoqEku/Q [X,A'Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
AR%hf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"8 N"Udu bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TQP+>nS, 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。
Q%ruQ# 我们来写个简单的。
XrF3kz!44 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
pDu{e>S|: 对于函数对象类的版本:
*AZ?~ i^o v`JF\"}S template < typename Func >
N.Dhu ~V struct functor_trait
*E:x E/M!2 {
qmZ2d!)o typedef typename Func::result_type result_type;
\6sqyWI
% } ;
zZ%DtxUoU. 对于无参数函数的版本:
}A]BpSEP dUS ZNY template < typename Ret >
)QmGsU}? struct functor_trait < Ret ( * )() >
h#i\iK&A {
'b^l'KN:S typedef Ret result_type;
~e P } ;
Nl@k*^ 对于单参数函数的版本:
WwuZ(>| W9Nmx3ve template < typename Ret, typename V1 >
JqEW=5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
u~W{RHClW {
G.g|jP'n typedef Ret result_type;
iq?l#}] } ;
eNRs&^ 对于双参数函数的版本:
!X|k"km" {<2>6 _z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hd
B
|#t struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#,L~w {
7^$)VBQ/ typedef Ret result_type;
'0|o`qoLzA } ;
"PMQyzl 等等。。。
+t9 8@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
DkgUvn/S z8HsYf(! template < typename Func >
9R
p2W struct func_return
)MZC>: {
!VwmPAMr#v template < typename T >
y4@gGC= struct result_1
Yi(1^'Bi {
brh=NAzt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u$%A#L[ } ;
kneuV8+(5 q$[n`w- template < typename T1, typename T2 >
i9rS6<V' struct result_2
A>= E { {
ju|]Qlek typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6;o3sf@Tf } ;
%_MEfuL } ;
vJ"i.:Gf4 !\-WEQrp\ DP9LO_{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dC.bt|#Oz a(;!O}3_)( template < typename Func, typename aPicker >
{uU 2)5i2- class binder_1
$ rUSKm# {
ACg;CTBb Func fn;
prtK:eGe2 aPicker pk;
03=5Nof1 public :
?]#OM_,8 A`[@8 template < typename T >
rn8cdMN struct result_1
%MZP)k,&U {
`
#OSl typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xc*U+M>U } ;
%'bJ: VfSj E.| template < typename T1, typename T2 >
e_.Gw"/Yl struct result_2
6)qp*P$L {
rh!;|xB|+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7"4z+w } ;
-)v@jlg02 d(-EcY>? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
irbw'^;y R_ ZK 0ar template < typename T >
$TG=w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7I9aG.; {
o(!@7Lqq return fn(pk(t));
a~PK
pw2% }
AiP!hw/V$ template < typename T1, typename T2 >
/vxm"CJR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
os4{0Mxu {
u5B:^.:p return fn(pk(t1, t2));
dtZE67KS }
4;<ut$G } ;
Dnw| %6Y Fh8lmOL;? -TO\'^][X 一目了然不是么?
w_hHfZ9E 最后实现bind
ALc`t(..}A a0=WfeT T 2F6)e template < typename Func, typename aPicker >
tyh@^7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%eg+F {
H,QTYXi " return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y7/F_{ }
wSEWwU[ 0.TaXbi 2个以上参数的bind可以同理实现。
15U (={ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
,ho3 q{0R=jb 十一. phoenix
:|+Qe e Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g%nl!dgS h6~$/`&]b for_each(v.begin(), v.end(),
_n;;][]S (
bQ'8SCe do_
`=UWqb(K_ [
@-HG`c ct cout << _1 << " , "
pav'1d% ]
i,IB!x .while_( -- _1),
H/+B%2Zj cout << var( " \n " )
z^<L(/rg9" )
7aV%=_ );
w[tmCn+ lVOu)q@l7g 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:
"]K>j'^Zs< 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
1y#D?R=E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
aJ Z"D8C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
eI45PMP t>=fTkB ^XbU~3( template < typename Cond, typename Actor >
7lV.[&aKW class do_while
1#IlWEg {
I/Jb!R ~ Cond cd;
|a1{ve[ Actor act;
BTgG4F/) public :
jTO),
v:w template < typename T >
b 5yW_Ozdh struct result_1
;OqB5qd {
W-NDBP: typedef int result_type;
Ym%xx!9 } ;
wE+${B03 .*m>\>Gsgw do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J'$>Gk] @)o^uU T template < typename T >
fU=B4V4@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YIw1 {
~ab:/!Z do
T,aW8| {
$9Hcdbdm act(t);
fhL,aCS= }
nt*Hc1I while (cd(t));
R2Zgx\VV' return 0 ;
MxT-1&XL }
|$?bc3 } ;
_ODbY;M ,eTU/Q>{,& T5a*z}L5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h1'\:N` 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。
pe^u$YE 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ns6(cJ^a 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
xJ#d1[kzo 下面就是产生这个functor的类:
6DH~dL_",% "g$IP9?U /p8dZ+X template < typename Actor >
O,Cb"{qH8 class do_while_actor
nBk)WX&[K {
uj :%#u Actor act;
BNL;Biyt7 public :
uEX!xx?Q# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
JvY}-}?c H$y-8-&) template < typename Cond >
0`^&9nR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
xlQBe-Wg } ;
=Xo
=Qcr h5(4*$% Hy^N!rBxfO 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
HDF|{ 最后,是那个do_
AvfNwE y&V@^"` 9I4K}R class do_while_invoker
rk #sy$ {
BocSwf;v. public :
Mnscb template < typename Actor >
zG(\+4GE! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2nR[Xh?L {
:Of^xj>A return do_while_actor < Actor > (act);
YJ\Xj56gv }
/Njd[=B } do_;
g*_cPU0~m VIv&ofyAR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<ZNzVnVA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
RS8Hf~0G 最后来说说怎么处理break和continue
\SBc; 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。
iKT [=c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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