一. 什么是Lambda
!F]7q]g 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v&}+ps_W 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,
`s[77V> m"3gTqG D}4*Il? C'5b)0km class filler
xF|P6GXg {
up`.#GWm public :
DVNx\t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
66RqjP '2 } ;
dC&{zNG )0F\[Jl} TNgf96)
y 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:
X{2))t%
r(qAe{ "p,TYjT?R xnz(hz6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Wp5w}8g +%Y`>1I^# yx v]G6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%A 4F?/E >wsS75n1 FUy!j|W6f t4HDt\}&k~ 二. 战前分析
St9+/Md=jQ 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。
Y ;qA@| 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
~Ey)9phZK a-nf5w>&q 24)Sf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2VSs#z! /* --------------------------------------------- */
f9`F~6$ vector < int *> vp( 10 );
LojEJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6:PQkr /* --------------------------------------------- */
;4E(n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ds>V|}f[ /* --------------------------------------------- */
#
MpW\yX int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pS [nKcyj /* --------------------------------------------- */
>LqW;/&S< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:i{$p00
G /* --------------------------------------------- */
xw1@&QwM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
cSMiNR z
xe6M~+ q ERdQ~M, QY$Z,#V) 看了之后,我们可以思考一些问题:
vsFRWpq 1._1, _2是什么?
{3V% 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。
;0R|#9oX_ 2._1 = 1是在做什么?
^LaOl+;S 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。
`EFPY$9`D Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8[2.HM$Y KDt@Xi6|| 6LVJ*sjSy 三. 动工
a?^xEye 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=aL=SC+ .W[[Z;D IdY\_@$ v hSBR9g template < typename T >
49/j9#hr class assignment
+i %,+3#6 {
u<}PcI. T value;
ux8: public :
HTpoYxn( assignment( const T & v) : value(v) {}
^;KL` template < typename T2 >
(C1@f!Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>pS@;t' } ;
vbol70 `#v(MK{9+V EUVB>%P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d-cK`pSB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
="M7F0k 0O_acO4 T(n<@Ac]V x+mfQcSD& class holder
xt{f+c@P {
k3:8T#N>!O public :
T3-8AUCK8? template < typename T >
^:c:~F6J assignment < T > operator = ( const T & t) const
'yrU_k,h {
M=HP!hn return assignment < T > (t);
MV+S.`R }
>
`uk2QdC } ;
#gHs!b-g@ |?a 4Nl?
FN-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:
]GSs{'UhB R^nkcLFb/q static holder _1;
zVSbEcr,C~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=|@%5&.P )2 Omsh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xlJ8n+ 而不用手动写一个函数对象。
*58`}] /MHml0u Wa/&H$d\u@ e~wuoE:M3 四. 问题分析
=*ZQGM 3w 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
pO2Y'1* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
aP%&-W$D| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ZO`{t1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@D<KG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e-}b]\ "cK@Yo 五. 问题1:一致性
|C MKY 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?|
wZ^7#yX> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Hg~O0p}[ <G5d{rKZ struct holder
.6@qU} {
qTGEi //
L} >XH* template < typename T >
im}= T & operator ()( const T & r) const
d#?.G3YmK {
6?"k&O return (T & )r;
Q t!X<. }
]#UyYgPk } ;
wEMh !jAbv *1Q~/<W 这样的话assignment也必须相应改动:
dHE\+{K%- LuLnmnmB template < typename Left, typename Right >
c[/h7!/aH class assignment
k8]uy2R6} {
NlBnV Left l;
GMY"*J<E Right r;
~"oxytJ public :
~y#jq,i/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W6b5elH@ template < typename T2 >
{5ujKQOcR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|"7^9( } ;
j'z}m+_? 5CSihw/5 同时,holder的operator=也需要改动:
G=[=[o\ i2PPVT template < typename T >
ql|ksios assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
GsYi/Z
{
!,f#oCL return assignment < holder, T > ( * this , t);
%E!^SF?Y }
tkN5|95 ~AD%aHR 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。
F?+K~['i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3#d5.Ut INm21MS$ return l(rhs) = r;
~"<AYJlO 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。
pH?tr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MZpG1 rv(Qz|K@ template < typename Tp >
/Dn,;@ZwAi class constant_t
YQB. 3 {
HzW`j"\ const Tp t;
f}4bnu3 public :
YKjm_)8]w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8=]R6[,fD template < typename T >
-SZW[T<N" const Tp & operator ()( const T & r) const
l7{Xy_66 {
l9U^[;D return t;
LX4*3c|i, }
rPK)=[MZ } ;
C
*\
=Q Ab]`*h\U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'(JSU 下面就可以修改holder的operator=了
MjO.s+I D6 2xC5 template < typename T >
OygR5s + assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jIZpv|t) {
[V\0P,l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l s(lL\ }
%fS__Tb#u /$'R!d5r 同时也要修改assignment的operator()
|.A#wjF9 cU,]^/0Y template < typename T2 >
3Mvm'T:[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E~=`Ac,G2 现在代码看起来就很一致了。
2#sJ`pdQ tgu}^TfKkg 六. 问题2:链式操作
MroJ!.9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z|VQp,ra 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。
ryd*Ha">I 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。
{x3"/sF 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。
V!eq)L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@`qhQ ;C1]gJZ, template < typename T >
*x^W`i
struct result_1
w7.I0)MH {
vOb=> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
TFX*kk&R } ;
>680}\S S7tc 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:
~ccwu JEF2fro:Z template < typename T >
K._tCB: struct ref
/V66P@[> {
/65ddt typedef T & reference;
0]tr&BLl* } ;
={Bcbj{ template < typename T >
P4{8pO]B struct ref < T &>
l]BIFZ~ {
]!yuD/4A typedef T & reference;
6
ufF34tA } ;
3JB?G>\! D^(Nijl9U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?v]EXV3 HPGMR4=ANS template < typename T >
o%ZtE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7J~usF>A {
MHs2UN
return l(t) = r(t);
PgNg1 }
PZVh)6f"c 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。
58x=CN\QU 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
HZp}<7NR(7 ,KXS6:1%5Y 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
)aW;w |#n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
wS*An4%G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
t'msgC6=>u +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WJefg 最后的布局是:
h J*2q" Add
Lh0qB)> / \
X.u&4SH Divide 5
`XAlzI / \
B}Q.Is5 _1 3
@dl{.,J 似乎一切都解决了?不。
+RXKI{0Km 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。
uJ Q#l\t 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。
<:[P&Y 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:
1#KE4( (vX+
Yw template < typename Right >
R`? '|G]P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0 K
T.@P Right & rt) const
q; &\77i$ {
('H[[YODh return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~j%g?;#* }
5)g6yV' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{)E)&lL 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。
ao2NwH## 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。
~>h_#sIBC 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。
,{"%-U#z 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。
!j'9>G{T 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?
>/,7j:X 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:
PuKT0*_ 7 |"4+~z%/9! template < class Action >
R>BZQugZ~ class picker : public Action
QU4/hS;Ux {
cg16| public :
T06BrX picker( const Action & act) : Action(act) {}
,(h:0L2v7d // all the operator overloaded
8ZY F% } ;
T$ <l<.Qd q J)[2:.G 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。
blbL49; 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:
o :`>r/SlL AfU~k!4` template < typename Right >
WCK;r{p%I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
YNEPu:5J {
SFKfsb !C return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|y,%dFNLf }
>=G-^z: X
rBe41 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gP&G63^ 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。
@FC|1=+ T8nOb9Nrj template < typename T > struct picker_maker
ZbmBwW_ 7 {
!Ee#jCXS typedef picker < constant_t < T > > result;
*V@>E2@ } ;
]: VR3e"H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
mMp( {
A1VbqA typedef picker < T > result;
l/(|rl#6 } ;
dD%Sbb j2@19YXe@ 下面总的结构就有了:
/Y NV 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。
@|3PV 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。
woQ UrO( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%}T' 3 至此链式操作完美实现。
lB7 V4 QqpXUyHp[ F]_w~1
n5 七. 问题3
:Z(w, 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。
oqLM-=0<} `7.(dn>WL0 template < typename T1, typename T2 >
eouxNw}F1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WA~PE` U {
^oykimYI- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~353x%e' }
adi^*7Q] ) eSAB :L,K 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:
A6ar@$MZ &bh%>[ template < typename T1, typename T2 >
B,2oA]W"S struct result_2
}f/xMp-Y {
FLWQY, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
w.AF7.X`1 } ;
6p=OM=R ^p@R!228 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
vvWje:H 这个差事就留给了holder自己。
x{GKz# Z@Tb3N/[ p#k>BHgnF template < int Order >
gb_r <j:w class holder;
@;^7kt template <>
|.asg class holder < 1 >
o@o0V {
8`I/\8;H'p public :
`~~.0QC template < typename T >
1[?
xU:;9 struct result_1
|sG@Ku7~4 {
Bu%TTbnz_G typedef T & result;
/'yi!:FZFC } ;
dfU z{ template < typename T1, typename T2 >
=_\+6\_ struct result_2
G7|CwzMg {
W
zKaLyM typedef T1 & result;
,PmQ}1kGW } ;
y<r@zb9 template < typename T >
B#zu<z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EZN38T {
0j'H5>m" return (T & )r;
)MV`(/BC* }
0 It[Pa qG template < typename T1, typename T2 >
D%WgE&wtM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m VSaC {
Or({|S9d2 return (T1 & )r1;
IY* ~df }
4`KQ@m } ;
W*S!}ZT` ;!k{{Xndd template <>
-Hx._I$l class holder < 2 >
+Jf45[D {
!= @U~X|cu public :
qG Abh template < typename T >
tf:4}6P1 struct result_1
X+R?>xq{=h {
wZAY0@pA typedef T & result;
I: j!A } ;
equ|v~@y template < typename T1, typename T2 >
r[u@[ struct result_2
Nt>wzPd) {
sKIpL(_I$ typedef T2 & result;
7KB:wsz^ } ;
-5&|"YYjr{ template < typename T >
{9/ayG[98 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P7X': {
K #f*LV5 return (T & )r;
{6/Yu:; }
*E"OQsIl template < typename T1, typename T2 >
4ONou&T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$@VQ{S {
BGe&c,feIc return (T2 & )r2;
$<]G#&F }
C>A*L4c]F } ;
JQ[~N- mbZS J RD$"ft]Vc 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> >。
N:_U2[V^d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MDyPwv\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4mqA*c%6S ljS~>& return l(i, j) = r(i, j);
o<J_?7c~} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
|=xK-;qs g_T[m* return ( int & )i;
*.+Eg$'~V return ( int & )j;
dx<KZR$!V 最后执行i = j;
ME9jN{ le 可见,参数被正确的选择了。
_ +"V5z ;X9nYH f{[ ]m(X; 5os(. Wej'AR\NX 八. 中期总结
wM2[i 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:
GadZ!_.f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0/vmj,&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。
7,pn0,HI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0_A|K>7 oD@~wcMIT0 M6X`]R' xDJs0P4 SF7p/gG _xHEA2e! 九. 简化
m$w'`[H
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
fD1a)Az 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
++Z,U 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&~6W!w 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[q<Vm- +-*/&|^等
Z2%ySO 2. 返回引用。
|z5`h =,各种复合赋值等
&idPO{G 3. 返回固定类型。
ipIexv1/S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Bq20U:f 4. 原样返回。
V>Zw" #Q operator,
\dq}nOsX* 5. 返回解引用的类型。
"< c,I=A operator*(单目)
{hE\ECT- 6. 返回地址。
/c>@^ operator&(单目)
Jxq;Uu9 7. 下表访问返回类型。
;(Xig$k operator[]
)PU_'n=> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
` !JcQ'u operator<<和operator>>
#cZ<[K q6 [5iBXOmpS= 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。
;mi+[`E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Oh|KbM*vS |#)S`Ua1 template < typename Left >
1U/ dc.x5 struct value_return
&2,0?ra2& {
xv+47.?N template < typename T >
Q96"^Hd struct result_1
y|e@z f {
gaIN]9wLm typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]{/1F:bcQ } ;
Y[8GoqE| L
PDx3MS template < typename T1, typename T2 >
9(CY"Tc3 struct result_2
T+0Z2H {
"E6*.EtTN# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c^?+"7oO0 } ;
B9&$sTAB } ;
$U]KIHb P>i!f!o*I %#zqZ|q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
UP})j.z m"r=p 下面我们来剥离functor中的operator()
"6<L)
8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:O~*}7G Jw
b'5[R return l(t) op r(t)
>[D(<b(U& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$&C~Qti|G return op l(t)
L2L=~/LG
return op l(t1, t2)
T08SGB] return l(t) op
gZ^'hW-{ return l(t1, t2) op
p;Lp-9H\33 return l(t)[r(t)]
Hkv4^| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.wb[cCUQ S]O0zv^} 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:
$BPTk0Y 单目: return f(l(t), r(t));
@rV|7%u return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
SdJGhU 双目: return f(l(t));
5xs GSoa+ return f(l(t1, t2));
Kz>Bw;R( 下面就是f的实现,以operator/为例
EV$$wrohQ` jnu!a.H struct meta_divide
X>$s>})Y {
REj<2Lo template < typename T1, typename T2 >
MKr)6PG, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0[O ."9 {
/4!.G#DLQ return t1 / t2;
Si:$zGL$( }
G|h@O' } ;
*MG*]\D ]8c%)%Vi 这个工作可以让宏来做:
JSAbh\Mq6 hbOyrjanx #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
NhgzU+)+ template < typename T1, typename T2 > \
TGxmc37? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,*r}23 以后可以直接用
z87_/(nu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:9O"?FE 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
`/4R$E{ (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。。。)
DA(ur'D / p PSo *wd@YMOP 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
xaSg'8- .Z0$KQ'iy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a*g7uaoP class unary_op : public Rettype
T0Kjnzs {
naHQeX; Left l;
O
# public :
!/qQ:k-. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W~QH"Sq ]w+n39da template < typename T >
us0{y7(p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6zf3A:]&{ {
6HK
dBW$/ return FuncType::execute(l(t));
1\{_bUZ& }
Bw`7ND}&
W7
.Y`u[ template < typename T1, typename T2 >
\H-,^[G3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q"uP%TN {
RY4b<i3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
&W|r
P( }
g:yUZ;U } ;
5x}XiMM ))<1"7D^^ kYl')L6 同样还可以申明一个binary_op
NF0=t}e 7F;dLd' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~*-%tFSv class binary_op : public Rettype
VGPBD-6) {
{$ (X,E Left l;
n-5@<y^ Right r;
rZt7C(FM$7 public :
-{=c T?"+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@8jc|X<A 2=[de Qs template < typename T >
D#pZN,' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5e|2b] f$ {
u[>hs
\3k return FuncType::execute(l(t), r(t));
]-D&/88`` }
1;Q>B>6 ]%4rL
S template < typename T1, typename T2 >
@TWt M# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[Dv6z t> {
%{sL/H_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jr=>L: }
DJu&l } ;
OSDx >,#73u# KXS{@/"-B 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
Naqz":%. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IdzrQP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<.N337! 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。
Y2B",v" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
eKT'd#o2R 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。。。
-j<g}IG 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}p <p( 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+L6>UR 下面是修改过的unary_op
i,h) eLd7|*| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,O;+fhUJ( class unary_op
^UJ#YRzi {
`"#0\Wh Left l;
cfg_xrW0^ w{HDCPuS public :
NETji:d !6 k{]v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uINm>$G,5 } XJZw|n template < typename T >
Hh<3k- *d struct result_1
jcuC2t {
~:|qdv%\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u>cU*E4/ } ;
^9ZW}AAO :6
\?{xD template < typename T1, typename T2 >
,fQs+*j struct result_2
u40k9vh {
'g$a.75/- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x9Qa.Jmj } ;
#3L=\j[
y }"{NW!RfP template < typename T1, typename T2 >
UhX`BGpM{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ti)4J2c,8 {
rf%NfU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
v.aSf`K }
m&h5u, ~5f|L(ODX template < typename T >
5X'com?T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2qY+-yOEt {
\qU .?V[2 return OpClass::execute(lt(t));
=h"*1` }
o3mxtE] )%}?p2. } ;
Q%AD6G(7 lYz$~/sd ];|;") #= 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
BU|bo") 好啦,现在才真正完美了。
`T;M=S^y*E 现在在picker里面就可以这么添加了:
?D^l&`S <XfCQq/ template < typename Right >
4*<27 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A^a9,T {
1Xv- e8M return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/^d!$v }
;zbF~5e
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。
<^Hh5kfS' >#MGGCGL -/s2' j})6O! L. (:p&[HNuN 十. bind
'$cU\DTN6 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。
m;v/(d> 先来分析一下一段例子
8")1, ^<@9ph #Moju int foo( int x, int y) { return x - y;}
fy|Ae bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mST/u>' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-6+&?f 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。
nsq7,%5 我们来写个简单的。
y?|JBf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D/jS4'$vA 对于函数对象类的版本:
@'K+ e:BKdZGW template < typename Func >
6^L4wd7) struct functor_trait
L;},1
\ {
);$L#XpB typedef typename Func::result_type result_type;
U[S#axak } ;
uQ;b'6Jcp 对于无参数函数的版本:
<3!jra,h )32BM+f"77 template < typename Ret >
%rz.>4i)( struct functor_trait < Ret ( * )() >
hb>,\46} {
y`~[R7E typedef Ret result_type;
((U-JeFW } ;
S> f8j?n 对于单参数函数的版本:
sQT0y(FW A@@Z?t. template < typename Ret, typename V1 >
Hm?zMyO.k struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j
HOE% {
Q6cF<L`bW typedef Ret result_type;
V9 pKbX } ;
/CtR|~w L 对于双参数函数的版本:
rZ~.tT|( F1@gYNbI, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#du!tx ( _ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(aX5VB ** {
w*})ZYIUT typedef Ret result_type;
1or4s{bmo } ;
H1,;Xrm 等等。。。
aF:_ 1.LC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
p5!=Ur&Ac pP&TFy#G+' template < typename Func >
r lalr+Rf struct func_return
HNA/LJl[VU {
,qgph^C template < typename T >
89>U Koc? struct result_1
Ld[zOx {
zkdyfl5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iBy:HH } ;
9:bC{n
5PPV`7Xm9 template < typename T1, typename T2 >
@l0#C5(: struct result_2
-Fodqq@, {
+h6cAqm] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d#N<t` } ;
nlsQf3 } ;
ta*B#2D> h sVf/% pJ6Z/3] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g4WN+y` v1yNVs\} template < typename Func, typename aPicker >
K .cMuh class binder_1
ic:_v?k {
r00 fvZyK Func fn;
\v7M`! & aPicker pk;
ocCC63J public :
<im
BFw *KO4H template < typename T >
\4q%
n struct result_1
0/d+26lR {
Gb6t`dSzz typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[XWY-q#Gg } ;
Lrgv:n PsTPGK#S template < typename T1, typename T2 >
+(iM]L$Fw% struct result_2
"VxZnT {
vgSs]g typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@Iz vObK } ;
%EYh5W P SDzs\s binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
CUgXpU* G\S\Qe{P~ template < typename T >
1;<J] S$$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<o^_il$W {
$j*j {}K return fn(pk(t));
w#wlZ1f }
N\ ?%944R template < typename T1, typename T2 >
woJO0hHR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=e/{fUg8f {
'f9fw^ return fn(pk(t1, t2));
5n,?>>p$ }
E.]sX_X? } ;
7pDov@K<{ h
V@C|*A <JE-#i 一目了然不是么?
TIbqUR 最后实现bind
jW5n^Y) "$KU+? 76a+|TzR template < typename Func, typename aPicker >
vr<6j/ty picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{yQeLION {
%"~\Pu*> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N!>Gg|@~ }
F23/|q{{ ooY2"\o 2个以上参数的bind可以同理实现。
Tx%6whd/' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
&K5wCNX1 i.Iiwe0G 十一. phoenix
>;}np
F> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(3`Q`o; k;PQVF&E for_each(v.begin(), v.end(),
DQM\Y{y|3 (
d:C- do_
<:)T7yVq [
S8mqz. cout << _1 << " , "
/Fej)WQp ]
@EH:4~ .while_( -- _1),
@^oOXc,r$ cout << var( " \n " )
^~Nz8PCY )
^D 8YF );
Mp*")N, kRs(A~ngc
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:
elCDPZ Tf 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
:Xc%_&) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Mi&,64< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
=s`\W7/;{- 1UX"iOx( 59gt#1k template < typename Cond, typename Actor >
jPg 8>Z&D class do_while
EzOO6 {
2@ vSe Cond cd;
-M}#-qwf Actor act;
;u!qu$O public :
0Qvbc}KP8 template < typename T >
4*W ??(=j struct result_1
Uj&2'>MJ$ {
E+Z//)1Z typedef int result_type;
v#
ab2 } ;
@K/}Ob4
=vLeOX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\tTZN =8S*t5 template < typename T >
=,&PD(. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+h^>?U, {
|
Zx do
X=)Ue {
"M5P-l$p} act(t);
MkZm
=Sf }
w!o[pvyR$ while (cd(t));
;rWgt!l return 0 ;
A\Rkt;: }
CrC1&F\dq } ;
'F3Xb {aP5Mem r=6-kC!T9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
62K7afH 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。
T{v(B["!$ 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。
K.c6n,' 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。
kx8\]' 下面就是产生这个functor的类:
$6.CN# &1Dq3%$c @ qWgokf template < typename Actor >
r#
MJ class do_while_actor
tr0P;}= {
{vh}f+2 Actor act;
FOiwB^$> public :
2iHD$tw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2='gC|&s6 ;n_ |t/= template < typename Cond >
,2T&33m
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Gqq%q!k&1 } ;
aOWW..| j|"#S4IX)F |Fz/9+I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fH?e9E4l 最后,是那个do_
5BnO-[3 ]b!o(5m B}_*0D class do_while_invoker
0A\OZ^P8 {
yi*)g0M public :
cjfYE] template < typename Actor >
n{JBC%^g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M72. {
.g71?^?( return do_while_actor < Actor > (act);
lPyGL-Q }
.&dW?HS } do_;
oLK-~[p (`PgvBL: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8o43J;mA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
AE!DftI 最后来说说怎么处理break和continue
-(9>{!",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。
%D_2; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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