一. 什么是Lambda
n1;V2k{uV 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
m3|,c[M1 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,
U>I#f 9B%"7MVn tr'95'5W. mC93
&0 class filler
Q;^([39DI {
y-Ol1R3:c# public :
uV\=EDno void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
vu#:D1/BB } ;
<w:fR|O lq9c2xK (>Yii_Cd 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:
B}!n6j` 2KzKNe( 1R:h$*-z +22[ h@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nrxN_0 R% @a3<fmJ *Js<VR 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5_i&}c23Vn ~_oTEXT^O }Jtaq[y\r `}=Fw0 二. 战前分析
TfxKvol' 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
3)eeUO+ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
6Q>w\@lF oJR!0nQ ?O3G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~/Ry=8 /* --------------------------------------------- */
+tA rH
C] vector < int *> vp( 10 );
9wwvh'T&NK transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,onv
` /* --------------------------------------------- */
~KNxAxyVi sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3&zmy'b*: /* --------------------------------------------- */
=o-qu^T^u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
C1nQZtF R /* --------------------------------------------- */
ew0 ) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
U?rfE(! /* --------------------------------------------- */
2Hd6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
iN)@Cu7 v0y7N_U5n #"OKO6] <zUmcZ 看了之后,我们可以思考一些问题:
TRiB|b]8Q# 1._1, _2是什么?
+GGj*sD 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*%8us~w5/ 2._1 = 1是在做什么?
iVl"H@m/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
K~E]Fkw!; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
!XicX9n !hc7i=V? - Z|1@s& 三. 动工
`2Z=Lp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/bb4nM_E/ {.2C>p yQW\0&a$
rm
cy-}e template < typename T >
1,mf]7k$ class assignment
o60wB-y {
Jw^+t)t T value;
V:+}]"yJ, public :
X >**M assignment( const T & v) : value(v) {}
{u1t.+
template < typename T2 >
*83+!DV| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+`4|,K7' } ;
1ERz:\ +g;G*EP7* vB,N6~r> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6SmSu\lgV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
FJ!>3V;} ^1g6(k' *rbH|o 8 8sIGJ|ku class holder
Gmwn: {
vJ{\67tK public :
AD5t uY template < typename T >
\}2Wd`kD assignment < T > operator = ( const T & t) const
} 6KL {
6xOR,p>E return assignment < T > (t);
`?$R_uFh: }
-R8RAwsLG } ;
a[u8x mH UxW>hbzr&V r`krv-,O$ 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:
%iGME%oXr e9:l static holder _1;
`b2I)xC# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ALG
#)$| }cP3i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x|Ei_hI- 而不用手动写一个函数对象。
v|"{x&I. =:2V4H(F B|%;(bM2C qle\c[UM5 四. 问题分析
dV5$L
e#y 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。
/yOd]N;$ 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。
khIh<-s! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J3zb_!PPE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=y4g. J\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
kSJWQ F3qi$ 3HM 五. 问题1:一致性
!9!Ns(vUM 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?|
ecFI"g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"au"\} z
XvWo6 struct holder
z[';HJ0O; {
ZNUV Bi //
0>'1|8+`(z template < typename T >
s9Xeh" T & operator ()( const T & r) const
k/LV=e7 {
-0kwS4Hx2 return (T & )r;
tSm|U<
}
?;*mSQA`J } ;
z!1j8o2 S:5Nh^K 这样的话assignment也必须相应改动:
$+mmqc8 ,4\vi| template < typename Left, typename Right >
-ZuzJAA class assignment
eL(T {
X23TS` Left l;
hcBfau; r Right r;
0VbZBLe public :
*s!8BwiE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_
x7Vyy5 template < typename T2 >
:4WwCpgz, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
WOwIJrP } ;
lf Giw^ 3!d|K%J 同时,holder的operator=也需要改动:
We9mkwK7C fEpY3od template < typename T >
ja:%j&: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(YR] X_ {
X{ Nif G return assignment < holder, T > ( * this , t);
sz)3
z }
Og,,s{\ U,]z)1#X| 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9 ROKueP 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~MXPiZG? H7{ 6t(0j return l(rhs) = r;
qH-dT,`"{ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;hg]5r_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
jf})"fz-* CSD8?k]2 template < typename Tp >
"ex?
#qD& class constant_t
GoF C!nx {
"'PDreS const Tp t;
xLGAP-mx] public :
P#yS]F/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>#kzPYsp template < typename T >
eAl&[_o|S const Tp & operator ()( const T & r) const
#fFEo)YG {
LAr6J return t;
YY.;J3C }
2=#O4k.@ } ;
?W#! S }R>g(q=N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
VRxBi!d 下面就可以修改holder的operator=了
S'A~9+ MVTU$
65 template < typename T >
p%G\5.GcJL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ck Tnb {
u?aq'
"t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B0YY7od }
OixQlAb{ Ck[Z(=b$$: 同时也要修改assignment的operator()
& XrV[d[> KDY~9?}TM template < typename T2 >
<H 3}N! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:Ct}||9/ 现在代码看起来就很一致了。
c\R!z&y~ 9(H8MUF0{ 六. 问题2:链式操作
K_My4>~Il 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7tyn?t0n 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。
nVYh1@yLy 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。
]`|bf2*eA 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。
` "9Y.KU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
pZWp2hj{X .AV--oA~ template < typename T >
Tn-H8;Hg struct result_1
XL"e<P;t {
}we"IqLb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jw86P= } ;
2x`#
f0[ m=n
V$H 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:
l,d8%\ ZkK +?:9 template < typename T >
Ru
sa
&#[ struct ref
?n_Y_)9 {
W58\V typedef T & reference;
Xe%n.DW m } ;
@c&)K^v8 template < typename T >
$i3/||T,9 struct ref < T &>
htkyywv {
7u!p.kN typedef T & reference;
t%=ylEPW } ;
[,fMh $t "PlM{ZI\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4[5Z>2w @4&sL] (q template < typename T >
.Oim7JQ8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
sGzd c {
K{0mb return l(t) = r(t);
KR z\ct| }
i1sc oxX3\ 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。
O,DA{> *m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
M ,<%j *FqNzly 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
yJgnw6>r2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^91k@MC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m6JIq}CMb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z? cRsqf 最后的布局是:
A]>0lB Add
@ VJr0 / \
0tl Divide 5
lQ)8zI / \
K;YK[M1! _1 3
=b;v:HC 似乎一切都解决了?不。
8IVKS> 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。
5[I9/4, 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。
H p1cVs 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:
T$'Ja'9Kj |_2O:7qe template < typename Right >
1 iE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0w\gxd~' Right & rt) const
'av
OQj]`K {
";xG[ne$Be return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s=28. }
}-Zfljj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;}:"[B3$ 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。
6KV&E8Gn 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。
(?~F}u
v 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。
cU*7E39 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。
ogPxj KSI 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?
}z[O_S,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:
%Uuhi&PA-l =:#$_qR template < class Action >
rj,Sk~0Q class picker : public Action
VCh%v -/ {
Amz7j8zJ public :
{U&Mo97rzX picker( const Action & act) : Action(act) {}
S6Kaw // all the operator overloaded
N>@AsI } ;
%(n4`@ c?[A 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。
A 8&%G8d 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:
r$*k-c9Bf XD*$$`+# template < typename Right >
B9+oI cO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P 0,]Ud {
9B<y w. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PN<Y&/fB
}
o%CBSm] 4(o0I~hpB? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Vrz<DB^-e 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。
#E*jX-JT d<!bE( template < typename T > struct picker_maker
O@Xl_QNxc! {
`yc.A%5 typedef picker < constant_t < T > > result;
3~M8.{
U#V } ;
$yOfqr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Kx#G_N@ {
nfl6`)oW typedef picker < T > result;
hcM 0?= } ;
oz@yF)/Sm h/PWi<R
i 下面总的结构就有了:
#XNe4# functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
I'J=I{p* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
~!Onz wmO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^${-^w@,%V 至此链式操作完美实现。
r@wWGbQ|L w_e Las% F*hs3b0Db 七. 问题3
5>/,25
99 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。
3wa }p^ b8T'DY;~ template < typename T1, typename T2 >
~)WE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<r9J+xh*p {
U9kt7#@FDK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fz,8 < }
3+Xz5>"a KXYq|w 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:
\@gs8K# !)
LMn template < typename T1, typename T2 >
XKMJsEPsW struct result_2
t3G%}d? {
v@< "b U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
FWPkvL } ;
5GC{)#4 YAd.i@^ 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?
aS:17+! 这个差事就留给了holder自己。
@lBR;B" ~9 K4]5K- 7nfQ=?XNK template < int Order >
H@'Y>^z? class holder;
M="%NxuS template <>
dht1I`i"B class holder < 1 >
T4._S:~ {
BL,YJM(y public :
DKYrh-MN template < typename T >
,I'Y)SLx struct result_1
Hd6Qy {,*- {
Pxy(YMv typedef T & result;
=suj3.
} ;
8v c4J5 template < typename T1, typename T2 >
5U%uS^%DP struct result_2
tUL(1:-C {
pSay^9ZI typedef T1 & result;
wGAN"K:e } ;
.(nq"&u-* template < typename T >
5qB>Song typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0Tg/R4dI {
#%B1,.A return (T & )r;
:^! wQ""
}
rzY7f: ' template < typename T1, typename T2 >
"X"DTP1b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A5B 5pJ {
M9 _h0 return (T1 & )r1;
u6cWLVt }
Cz m`5 } ;
o^7}H{AE ^vJ08gu_W template <>
WWHT;ST class holder < 2 >
!dSY?1>U< {
f4]nz:2 public :
*#dXW\8qu template < typename T >
pOGVD struct result_1
Y
KeOH {
i%v^Zg&FU typedef T & result;
R&=Y7MfZ } ;
'<$(* template < typename T1, typename T2 >
N2xgyKy~ struct result_2
7@|(z:uw {
6^}GXfJAc typedef T2 & result;
e,|"9OK } ;
^cBA8 1 template < typename T >
xw]Zo<F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w,9$*=k
{
X62z>mM return (T & )r;
+
ECV|mkk }
.K;*uq:0 template < typename T1, typename T2 >
\d%&_rp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
` _[\j] {
$Ob]JAf} return (T2 & )r2;
23&;28)8 }
/Y%) Y } ;
{#0B~Zr .lTU[(qwu +TA(crD 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
,Ix7Yg[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
JKGUg3\~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jpT!di qdvGBdF return l(i, j) = r(i, j);
=}u;>[3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ui'~d(F o7&Z4(V return ( int & )i;
pBh[F5 return ( int & )j;
J6rXbui$ 最后执行i = j;
:G,GHU'/78 可见,参数被正确的选择了。
H[fD
> u;J9aKD R~[
u|EC} ,|?B5n& wW]|ElYR= 八. 中期总结
oI/@w 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:
*
vEG%Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?r2Im5N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I&1h/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
R qOEQ*k SL>>]A,E<` J rYpZ.Nh ZO
W{rv] -GH#nF3G Xl@nv9m 九. 简化
"JbFbcj 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。
Uiv;0Tovl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g}L2\i688 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:
;{j:5+' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K\,&wU +-*/&|^等
!A&Vg # 2. 返回引用。
>2Z:=HT =,各种复合赋值等
pJK puoiX 3. 返回固定类型。
NJLU+byU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d #y{eV$Q 4. 原样返回。
nLJ]tpw^DH operator,
h:Npi
`y 5. 返回解引用的类型。
t.485L% operator*(单目)
@_h/%>0 6. 返回地址。
nYTI\f/8v operator&(单目)
}us%G&A2u 7. 下表访问返回类型。
_dIv{L! operator[]
_H<ur?G 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-Y2h vC operator<<和operator>>
'R,1Jmx OBF5Tl4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
oC>^V5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#oJ9BgDry i!ejK6Q template < typename Left >
r]kLe2r:B struct value_return
<b{Le{QJ* {
eWW\m[k]} template < typename T >
oIQor%z struct result_1
T[~ak"M {
*`=V"nXw$| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+.b~2K1 } ;
gj$gqO`B PHT;%;m= template < typename T1, typename T2 >
!@p@u;djJ struct result_2
[ wr0TbtV {
Xp4pN{h e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D{PO!WzW } ;
u` R } ;
xa5I{<<U LtXFGPQ f V~NS<!+q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8{epy fW <qp 下面我们来剥离functor中的operator()
7?Xfge%\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
e9o(hL q J@XVN4 return l(t) op r(t)
0_,V} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'FO^VJ;ha return op l(t)
O`rAqO0F return op l(t1, t2)
){icI< return l(t) op
i[T!{< return l(t1, t2) op
q71Tg return l(t)[r(t)]
;,'eO i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p`T7Y\\#! .2Y"=|NdA 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Mp7r`A,6 单目: return f(l(t), r(t));
Y[
a$~n^:n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Vdh5s 292h 双目: return f(l(t));
&NB[:S= return f(l(t1, t2));
zl4Iq+5~6Q 下面就是f的实现,以operator/为例
]geO%m ^W3xw[{ struct meta_divide
s)8g4Yc* {
pn{Nk1Pl template < typename T1, typename T2 >
`hY%<L sI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3'
mQ=tKa {
YDz:;Sp\ return t1 / t2;
sj0Hv d9 }
AL3zE=BL } ;
B
,e3r AdKv!Ta5b 这个工作可以让宏来做:
1`X{$mxw xpRQ"6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z_ak4C template < typename T1, typename T2 > \
?.,..p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LmseY(i
N 以后可以直接用
P8:k"i/6J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q: ?6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
cOxF.(L (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
A@f`g[q xCiY
jl$ rcY[jF 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
[8l8m6 vRVQ:fw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H+;>>|+:~ class unary_op : public Rettype
#q6jE {
_ ?xORzO Left l;
I[c/)
N public :
T%VC$u4F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}3V Q*'X>i OU/PB template < typename T >
!QSL8v@c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jx.Jx~ {
"tn]s>iAd= return FuncType::execute(l(t));
pbl;n| }
E&7U |$ l]uF!']f template < typename T1, typename T2 >
/MosE,7l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k-*H=km {
L|u\3.: return FuncType::execute(l(t1, t2));
D0.7an6 }
^R!
qxSj } ;
K\,)9:`t dE%rQE7' ?WKFDL'_0j 同样还可以申明一个binary_op
S)>L 0^M1 ;mjk`6p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[K9l>O class binary_op : public Rettype
p>Qzz`@e {
-V%"i,t Left l;
4`7N}$j#, Right r;
<V5(5gx public :
9B{,q6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wJNiw)C O>IY<]x>L template < typename T >
`gDpb.=Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J4;w9[a$ {
SRRqIQz return FuncType::execute(l(t), r(t));
kD8$ir'UYG }
^yb3L1y Rr{mD#+
template < typename T1, typename T2 >
5N@k9x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
; {iX_% {
y
U
=) g return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
TMpV.iH }
1I{vBeMj } ;
|Rd?s0u -r@fLkwg <v>^#/.0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
)+OI} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@!"w.@Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{P&{+`sov 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"3(""0Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
iVu 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
G3
rTzMO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
YC8wo1;Y! 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
J<'[P$D 下面是修改过的unary_op
lmi,P-Q ]bLI!2Kr template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
u!hY
bCB class unary_op
gFizw:l {
GL-v</2'U Left l;
A<fKO <d ;4>YPH public :
I8TqK MKf|(6;~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?x1sm"]p' 2Tec#eYe template < typename T >
)CJXkzOX struct result_1
* ?x$q/a {
/99S<U2ej typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YcOPqvQ } ;
O]3$$uI=QE EmNJ_xY template < typename T1, typename T2 >
n=J~Rssp struct result_2
(H5nz': {
Iv+JEuIi typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X6)%2TwO } ;
U6cpj 1j"G~TM template < typename T1, typename T2 >
KSDz3qe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b+Sq[ {
VwvL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N-Fs-uB }
h;cl+c|B DB%}@IW" template < typename T >
"jV:L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<+Eu.K& {
=1sGT;> return OpClass::execute(lt(t));
fIe';a }
'5V}Z3zJ/ ?1w{lz(P } ;
\kWL:uU HVjN<H IqM Pt5"q3ec{T 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
A0X'|4I 好啦,现在才真正完美了。
mh#NmW>n 现在在picker里面就可以这么添加了:
&n$kVNE Iue}AGxu:{ template < typename Right >
nilis-Bk_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
C2}n &{T {
V6Z~#=EQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$~7uDq }
3 @a hN2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Hi%)TDfv I\e/
Bv^ =r|e]4 idsBw!DB )|3BS` 十. bind
B|d-3\sn 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
dynkb901s 先来分析一下一段例子
{=K);z Nm$Ba.Rg abMB- int foo( int x, int y) { return x - y;}
@};
vl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\
SCi\j/a( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gy5 ^JL 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。
GmhfBW? 我们来写个简单的。
P* X^)R 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
oZ,J{I!L 对于函数对象类的版本:
x{DTVa
6y2 K@%o$S?>z_ template < typename Func >
yz}ik^T struct functor_trait
OSoIH`tA {
LV2#w_^I typedef typename Func::result_type result_type;
|7%has3" } ;
[}$jO,H5r 对于无参数函数的版本:
tJBj9{ A1Ru&fd! template < typename Ret >
s qXwDy+. struct functor_trait < Ret ( * )() >
i%@blz:_Y {
8c`EB-y typedef Ret result_type;
[#@\A]LO } ;
i+q tL3 对于单参数函数的版本:
n(uzqd b~$8<\ template < typename Ret, typename V1 >
|j}D2q= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b :WA}x V {
k3(q!~a:.} typedef Ret result_type;
QmgO00{ } ;
>\br8=R 对于双参数函数的版本:
-7Bg5{FA &?[g8A template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#| pn,/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!;3hN$5 {
Y`N w E typedef Ret result_type;
s(Y2]X4
( } ;
`cQAO1-5 等等。。。
'VpzB
s# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]l7 r M" ~nJ"#Q_T template < typename Func >
k"3@G?JY struct func_return
;!S i_b2 {
r01u3! template < typename T >
*iX PG9XZ struct result_1
4A0v>G`E*# {
>sjvE4s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j>8S,b=% } ;
n'To: mE\)j*Nnv template < typename T1, typename T2 >
mzRH:HgN? struct result_2
63E)RR_Lh {
#V{!|Y ' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M!YGv
} ;
23d*;ri5 } ;
redMlHM Sx:JuK@ `+h+X9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mxnu\@}( dQn,0 template < typename Func, typename aPicker >
{uDH-b(R class binder_1
qTrM*/m:]L {
8-_atL Func fn;
.],:pL9d aPicker pk;
*Sg6VGP public :
){LU>MW{& HvR5-?qQ template < typename T >
XuoyB{U struct result_1
;V?3Hwl {
00B,1Q HP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
82)%`$yZw[ } ;
e'yw8U5E/ g@'2 :'\ template < typename T1, typename T2 >
DH7]TRCMZ) struct result_2
@;G%7&ps {
-lqD typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oI5^.Dr FW } ;
`>4"i+NFF8 e?7y$H- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$."DOZQ3U ekW#| template < typename T >
n8E3w:A- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ce3``W/H3 {
}hE!0q~MfM return fn(pk(t));
/PVx }
U2)?[C1q{ template < typename T1, typename T2 >
2# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P~#LbUP( {
b0sj0w / return fn(pk(t1, t2));
7g5Pc_ }
cA+T-A] } ;
ef7 BG( $O&N
9?q ^yy 一目了然不是么?
@QMU$]&i] 最后实现bind
8=@f lK x~i\*Ox^ $ y(Qdb template < typename Func, typename aPicker >
K5RgWP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]s0GAp" {
194n return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O2":)zU. }
ykRd+H-t HzL~B# 2个以上参数的bind可以同理实现。
%ikPz~( 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。
~|[i64V<^ iSX HMp4V 十一. phoenix
1LaJ
hrp? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
T_qM@/f ]4/C19Fe! for_each(v.begin(), v.end(),
KRX\<@ (
!3<b#QAXRG do_
p1[|5r5Day [
!<HF764@` cout << _1 << " , "
1g,Ofr ]
uaYI3w@^ .while_( -- _1),
F >H\F@Wl cout << var( " \n " )
Wv%F^(R7 )
DQ}&J );
o=RxQk1N TV|Z$,6l 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
r:PYAb=g 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
&1Y7Ne operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
uJ=d!Kn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
H2xDC_Fs V*r/0|vd }+}Cl T template < typename Cond, typename Actor >
Ga+Cb2$ class do_while
(0l>P]"n {
d}
5 Cond cd;
A#{I-*D[ Actor act;
pI.~j]*:{ public :
^hsr/| template < typename T >
G*=&yx."E struct result_1
KzX)6|g{" {
i03=Af3 typedef int result_type;
mq}UUk@ } ;
uP$i2Cy o6RT 4` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x[fp7*TiG 7L!}F;yT template < typename T >
0$NzRPbH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nTw:BU4jd {
-]-0]*oAp do
&> _aY # {
j+>[~c;0) act(t);
-tx%#(?wH }
oGyoU#z# while (cd(t));
}8ESp3~e_ return 0 ;
_+)n}Se }
4uH}
SG[ } ;
RameaFX8 eoFG$X/PO dNCd-ep 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
z:N?T0b( 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。
\),zDO+ 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。
V)4?y9xZv 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。
\ KsKb0sM 下面就是产生这个functor的类:
?)[=>Kp Sj:c {jyJd Hq~SRc~ template < typename Actor >
?r*}1WsH class do_while_actor
'R2*3< {
*>!-t Actor act;
1H\5E~X public :
Ted tmX$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
uhv_'Q Z"KrirZ template < typename Cond >
:^qUr`) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
VD $PoP } ;
%{UW!/ )Jw$&%/{1 oLtzPC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[S-#}C?~ 最后,是那个do_
/XA*:8~! 9xK#(M 4#t=%} class do_while_invoker
AFeFH.G6Jr {
o.Bbb=*rZ public :
|Om9(xT template < typename Actor >
D><^ 7nr% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X{[$4\di{ {
-<AGCiLz return do_while_actor < Actor > (act);
<[T{q
|* }
Nx+5r p } do_;
5Q:49S47 t\PSB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(WP^}V5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7Bd=K=3u 最后来说说怎么处理break和continue
n
4cos 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。
hQz1zG`z7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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