一. 什么是Lambda
N%`Eq@5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
R P6R1iN3 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,
siGt5RH* &MF%zJ6 5P
< F zf^F.wW class filler
x^]1m% {
7ip(-0 public :
?28aEX_w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4S#q06=Xe } ;
!Pb39[f 'D;'Pr]
y-CVyl 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:
9S[Tan| ;/-#oW@gQ `F1 ( v ;u: }rA) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
SwPc<Z?P 79Vp^GG7 z|>f*Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
KwuNHK)- ni x1_Wo; &tE#1<k OQh(qa 二. 战前分析
zos#B30 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。
@VcSK` 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
T5di#%: s 2*1s(Jro ~2*8pb 4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gT6@0ANq /* --------------------------------------------- */
.EUOKPK4W vector < int *> vp( 10 );
K%"cVqb2V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0UT2sM$ /* --------------------------------------------- */
y:8*!}fR sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.J3Dk=/ /* --------------------------------------------- */
a<K@rgQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
f<0nj? /* --------------------------------------------- */
~8G<Nw4*\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L3-tD67oa /* --------------------------------------------- */
:S5B3S@| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
D;al(q vMOit,{ 1JoRP~mMxa #5x[Z[m 看了之后,我们可以思考一些问题:
N;6WfdA- 1._1, _2是什么?
{?9s~{Dl 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。
! G+/8Q^ 2._1 = 1是在做什么?
Q!VPk~~( 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。
xl$#00|y 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。
1(**JTe i
XI:yE;
$dLPvN 三. 动工
If_S_A c 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JOIbxU{U_ &~7b-foCq A@0%7xm ^KJIT3J(# template < typename T >
Gm.n@U p class assignment
ryq95<lF {
Y?z@)cL T value;
+cVnF&@$ public :
j5:{H4? assignment( const T & v) : value(v) {}
XK>/i}y template < typename T2 >
ivbuS-f=r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-)tu$W* } ;
\Podyh/;? b!ZXQn3X< ODH@/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}I'g@Pw9[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(SLAq$gvd ~o+HAc`=v e/m,PE h+x"?^ class holder
x.+}-(`W#~ {
'%`Wy@ public :
D/Y .'P:j template < typename T >
.sA?}H#wb assignment < T > operator = ( const T & t) const
-zd*tujx {
@hiwq7[j return assignment < T > (t);
<;.Zms${@ }
N}>XBZy } ;
mlY0G w_e J..>ApX 1TKOvy_ 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:
vb}; _/#? sSi1;9^o static holder _1;
MX?K3=j @> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]iuM2] xaWm wsym for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P.RlozF5; 而不用手动写一个函数对象。
":*PC[)W 0=;jGh}|i ++:v O B8_w3;x 四. 问题分析
ubIGs|p2c 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。
Cd#>,,\z 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。
1@kPl[`p' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ho_;;y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!c\d(u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)>Oip +'?p $@d 五. 问题1:一致性
vS:%(Y"!< 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
pAYH"Q6~)I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dvk?A$ 4?X#d)L( struct holder
. oUaq|O {
*tjE#TW //
Z
xLjh template < typename T >
l,*v/95h T & operator ()( const T & r) const
3C8'0DB {
rO/mK$ return (T & )r;
>'/G:\M>A }
y5.Z <Y } ;
G|yX9C]R Mu18s} 这样的话assignment也必须相应改动:
glh2CRUj "';'*x template < typename Left, typename Right >
z_eP class assignment
5,'?NEyw {
[SgP1>M Left l;
/J8AnA1 Right r;
86~HkHliv public :
/!UuGm assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'z2}qJJ) template < typename T2 >
UnZ*"% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}.7!@!q. } ;
0%}$@H5i 28-6(oG 同时,holder的operator=也需要改动:
*~fZ9EkD |^Z1 D TAw template < typename T >
L*9^-, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
VY@uQ#&A {
/g712\?M4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
rSB"0W7 }
*J?QXsg mUzNrkG(G 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
7[QU
*1bk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S)z
jfJR BN@*CG return l(rhs) = r;
[bJ/$A 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。
-[v:1\Vv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
O1coay
"=H7p3 template < typename Tp >
#;a
1=8H class constant_t
UKQ,]VC {
=V_}z3b const Tp t;
,Z#t-? public :
\*!?\Ko`W constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Xcicqywe? template < typename T >
X_|8CD-@6 const Tp & operator ()( const T & r) const
P@p(Y2&~g {
C+,;hj return t;
4>{q("r, }
8[ 1D4d } ;
a|32Pn Rs{L 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Qwk 下面就可以修改holder的operator=了
oKz|hks[6 Uq~{=hMX template < typename T >
>c\'4M8Cz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
i=reJ(y- {
]~87v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Us M|OH5k }
D<#+ R" `.Y["f
1B 同时也要修改assignment的operator()
Mvrc[s+o F^IYx~: template < typename T2 >
C!B2.:ja T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-Uq I=# 现在代码看起来就很一致了。
+e%9P%[+ Tm_AoZH 六. 问题2:链式操作
sZPPS&KoP3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6/T
hbD-C 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。
4t|g G`QW7 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。
Vur$t^zE 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。
,`G8U/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VCcLS3 i15uHl template < typename T >
7NMQUN7k' struct result_1
2K!3+D" {
#SQT!4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4s^5t6 } ;
-wC;pA#o z6B/H2 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:
'[~NRKQJ utQE$0F template < typename T >
nE+sbfC struct ref
*pk*ijdB {
r{$ip"f typedef T & reference;
bAeC=?U } ;
yW^[{)V 3% template < typename T >
#c'yAa struct ref < T &>
F5gL-\6 {
?7@B$OlU typedef T & reference;
j =r`[Bm } ;
o
<0 f 8V;@yzIha 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{tV)+T %8>s :YG template < typename T >
4g b2$" ! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&kHp}\ {
m7zen530 return l(t) = r(t);
=2\k
Jv3 }
nY'0*:'u 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。
1<fS&)^W 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y!6B Gz ANc)igo 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
kTAb
< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ixw3Z D(>+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&xgMqv2/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s-}|_g.Pt 最后的布局是:
8t!(!<iF0 Add
&&xBq? / \
'~VKH}b Divide 5
%UI.E=`n / \
Lz2wOB1Zc+ _1 3
*j?tcxq 似乎一切都解决了?不。
;RflzY|D 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。
:`2<SF^0O 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。
A)kx,,[ 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:
hq6fDRO/4 1Zx|SBF template < typename Right >
HlqCL1\< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\-0@9E<D Right & rt) const
`L`qR,R {
Ah;2\0|t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^G[xQcM73 }
-X'HZ\) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bvuoGG* 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。
`ky<
* 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。
%2f``48# 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。
R5g-b2Lm 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。
y{,HpPp#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?
"fdgBso 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:
X]U,`oE)9 Q g"hN template < class Action >
;gYW!rM class picker : public Action
=MEv{9_ {
5DK>4H: public :
K}tl,MMU picker( const Action & act) : Action(act) {}
a*$to/^r // all the operator overloaded
m vO!Y } ;
}=z_3JfO Y;8Y s&/t Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"=@b>d6U+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
"X T7;! l
Q]&:%^\ template < typename Right >
= I,O+^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iZ<^p1i {
9 [v=` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<+o-{{E[ }
dqnH7okZ y >r7(qg Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n$
$^(-g@) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
lqn7$ B8UtD template < typename T > struct picker_maker
|iKk'Rta4 {
=.(yOUI typedef picker < constant_t < T > > result;
>A5R } ;
%@#+Xpa+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`E+)e?z {
f uQbDb& typedef picker < T > result;
$h`(toTyF } ;
!O6e,l T$T:~8tK3 下面总的结构就有了:
Aayh'xQ 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。
|t+M/C0y/ 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。
g6{.C7m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.<`i!Ls 至此链式操作完美实现。
M(|Qvh{Q6 v".q578
0B fft FNHP 七. 问题3
JQ=i{ 9iJ 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。
T]-yTsto eQu%TZ(x-$ template < typename T1, typename T2 >
<f.* =/]W2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xI}o8G KQq {
dU1w)Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
XTEC0s"F }
I=o[\?u*_ to,DN2rN 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:
c[\ :^w^I6 4YDK`:4I~ template < typename T1, typename T2 >
Hy^Em struct result_2
;*1bTdB5a {
x;)bp7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KY34Sc } ;
]E'BFon #N^TqOr 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?
\95qH,w)T 这个差事就留给了holder自己。
%a=K:" oU[ J ^gtSn^ O4RNt,?l template < int Order >
~\kJir class holder;
EBlfwFd template <>
W&CQ87b class holder < 1 >
yTzP{I {
5v <>%= public :
A<P3X/i template < typename T >
A}WRpsA9 struct result_1
WA}<Zme3[ {
_J(n~"eR typedef T & result;
xxkUu6x# } ;
/WlK*8C template < typename T1, typename T2 >
nv&uhu/q struct result_2
jXA!9_L7 {
b?9c\-} typedef T1 & result;
o#3?")>| } ;
y_EkW
f template < typename T >
uw! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IN=pki|. {
VH[r@Pn return (T & )r;
BCsz8U! }
d\aKGq;8C template < typename T1, typename T2 >
u>c\J|K_V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9rXbv4{ {
w}+#w8hu return (T1 & )r1;
f?8cO#GU }
}/~%Ysl } ;
L#sw@UCK h/~:}Bof template <>
?xEQ'(UBQ class holder < 2 >
!Ic;;< {
4;"^1 $ public :
r_C|gfIP template < typename T >
0\v98g<[+ struct result_1
)006\W|t9 {
1Vq]4_09g1 typedef T & result;
! |SPOk } ;
3jF#f'* template < typename T1, typename T2 >
q-s! hiK struct result_2
X-1<YG {
",/3PT typedef T2 & result;
O@JgVdgf } ;
Y g>W.wA template < typename T >
gXr"],OM; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@3`:aWda {
Y `4AML return (T & )r;
1'ne[@i^/ }
sX&.8 template < typename T1, typename T2 >
d"3S[_U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tHNvb\MR$ {
jVP70c return (T2 & )r2;
*hVbjI$ }
GC?X>AC: } ;
I9O9V[ RmS|X"zc Z(Da?6#1 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> >。
+pYrA qmO- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F) w.q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<p@c%e,_ XL[/)lX{ return l(i, j) = r(i, j);
(vte8uQe 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
bqugo s2Gi4fY? return ( int & )i;
Y.I-hl1<r return ( int & )j;
zJ{?'kp 最后执行i = j;
6o@}k9AN 可见,参数被正确的选择了。
89@\AjI !NWz B;9"=0 H /Idc,* IV{,'+hT 八. 中期总结
JFaxxW 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:
[NcS[*qp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
gfE<XrG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(;u tiupW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d,=Kv ""Ul6hRgv ?pgdj|"a w:Ui_-4*> 5,=Yi$x TR!^wB<F 九. 简化
1);$#Dlt
k 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。
RZ)sCR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
B5J!&suX 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:
QS2J271E} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[?)=3Pp +-*/&|^等
Gd 0-}4S? 2. 返回引用。
gLv|Hu7 =,各种复合赋值等
`abQlBb* 3. 返回固定类型。
j]7|5mC78 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[vki^M5i|Z 4. 原样返回。
c>fLSf operator,
F-}-/N]o
q 5. 返回解引用的类型。
:LRR\v0HM operator*(单目)
TJ(P TB; 6. 返回地址。
_'&N0 1 operator&(单目)
A^7!:^%K 7. 下表访问返回类型。
VlKy6PSIg operator[]
8f>=.O*) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}qfr&Ffh@ operator<<和operator>>
L'{;V\d A.7:.5Cx' 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。
Dd|}LV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
g-'y_'%0G zx^]3} template < typename Left >
h}xUZ: struct value_return
&d`T~fl| {
0
eZfHW& template < typename T >
H"(:6
` struct result_1
MhC74G {
1?)iCe typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
xw: v|( } ;
.d`+#1Ot( T=cSTS!P;q template < typename T1, typename T2 >
Rf@D]+v struct result_2
\V@SCA' {
g+/%r91hZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
];Whvdnv } ;
!f_GR Pj' } ;
P# 2&?.d\ zi:F/TlUC bb;fV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
mY-Z$8r KtJE 下面我们来剥离functor中的operator()
ZWMX!>o< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
WrbDB-uM J#Fe" return l(t) op r(t)
}]vj"!?a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}@yvw*c return op l(t)
+C7
1".i- return op l(t1, t2)
Hxr2Q]c?u return l(t) op
l|`FW return l(t1, t2) op
XuJwZN!( return l(t)[r(t)]
J#*Uf>5NY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lEi,duS) oTtmn,
T 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
vl$! To9R" 单目: return f(l(t), r(t));
Wm:3_C +j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Pb?H cg 双目: return f(l(t));
_5a]pc$\Y] return f(l(t1, t2));
YVVX7hB 下面就是f的实现,以operator/为例
7ka^y k@Q OXDlwbwL struct meta_divide
))c;DJc {
lp[3z&u template < typename T1, typename T2 >
ub6\m=Y7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6A M,1 {
l^xkXj return t1 / t2;
qGkrG38K }
_yjM_ALjo } ;
L*tXy>&b. kN9S;o@) 这个工作可以让宏来做:
X@ +:O-$ $}oQ=+c5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e<5+&Cj template < typename T1, typename T2 > \
N&NOh|YS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V2es.I 以后可以直接用
:{4G=UbAI DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6bnAVTL5 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
..FUg"sSO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+C;ZO6%w )|LX_kyW /og}e~q 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
wlqV1.K u#p1W|\4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M)Rp+uQ class unary_op : public Rettype
,2JqX>On>Y {
~m!>e])P?X Left l;
qq-&z6;$ public :
7qE V5! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qNHS 1 *"
<tFQ template < typename T >
{N5g52MN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7~\Dzcfk"P {
+lJuF/sS8m return FuncType::execute(l(t));
$ajw]2kx }
z+" :,# ?Z4&j'z< template < typename T1, typename T2 >
};9dd3X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%W"\ {
PkDL\Nqe return FuncType::execute(l(t1, t2));
x|0Q\<mEe }
Y@eHp-[ } ;
H[@}ri< R'dF<&Kj| 3JW9G04. 同样还可以申明一个binary_op
CcY.8|HT !P@u4FCs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QX%m4K/a class binary_op : public Rettype
<eN>X:_N {
uNd ;;X Left l;
?P`wLS^; Right r;
5[l3]HOO public :
1+eC'&@Xjt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-D:J$d
6R< W}L=JJo}, template < typename T >
eE7Rd> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5B'-&.Aj+ {
%c^]Rdl return FuncType::execute(l(t), r(t));
h>mQ; L }
A!^K:S:@ /bCrpcH template < typename T1, typename T2 >
"vLqYc4$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.6O>P2m]a_ {
Va=0R return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
AN:,t(w }
f~Kln^ } ;
! FHNKh 9k 7|B>LT [&NF0c[i 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
R$6Y\ *L[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}QJE9;<e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Slv}6at5 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~fCD#D2KU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-HoPECe 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
J=zZGd% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GQF7]j/ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
(59<Zo 下面是修改过的unary_op
yv3myaS |lJXI:GG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1pzU=!R?-O class unary_op
D%^EG8i n. {
\XRViG,|5 Left l;
?-@hNrx
^[zF_df public :
<R3S{ty FNc[2sI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o{-PT' /c'#+!19 template < typename T >
@.0jC=!l struct result_1
W!tP sPM {
I5x/N. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&7@6Y{!/
} ;
2YwV}
5j]}/Aq template < typename T1, typename T2 >
dDpe$N struct result_2
N#,4BU {
k(^zhET typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HwU \[f } ;
*39sh[*} WX0@H[$i# template < typename T1, typename T2 >
y~-? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W
8E<P y {
#mllVQ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vjXvjv{t }
ir]u FOj R4IFl
z template < typename T >
xY!]eLZ)& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3I"&Qp%2 {
K]
Eq"3 return OpClass::execute(lt(t));
sS-5W-&P{T }
mD )Nh 8<]> q } ;
a?JU( x(S064 tY[y? DJ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
*\joaw 好啦,现在才真正完美了。
l,v:[N 现在在picker里面就可以这么添加了:
Qy6Avw/$ RIJBHOa template < typename Right >
q!AS}rV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|xf%1(Rl@ {
t S!~>X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
gcv,]v8 }
N}dJ)<(2~ 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。
pg>P]a{ -9aht}Z 'm2,7] *K+*0_ G %#us3x 十. bind
F5MWxAS,> 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。
s#d# *pgzh 先来分析一下一段例子
5X`.2q=d x(t}H8q '6xn!dK int foo( int x, int y) { return x - y;}
VS}Vl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
gH_r'j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+- .BF"} 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。
1%-?e``. 我们来写个简单的。
_aDx('
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<4O=[Q 5S 对于函数对象类的版本:
mR0@R;,p (+^1'?C8 template < typename Func >
+m+HC(Z struct functor_trait
W:) M}}&H {
[{ zekF~)@ typedef typename Func::result_type result_type;
+6;OB@ } ;
-_4! id 对于无参数函数的版本:
aoJ&< vl3 {;-$;\D template < typename Ret >
RMvlA'c struct functor_trait < Ret ( * )() >
CI @I {
KK] >0QAY typedef Ret result_type;
d9^=#ot } ;
jWoo{+=D 对于单参数函数的版本:
P{qn@: 7P \sn< template < typename Ret, typename V1 >
FcWu#}.p} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B[$SA-ZHi {
Lte\;Se.tu typedef Ret result_type;
';lO[B } ;
}>OE"#si 对于双参数函数的版本:
Hv`Zc* '8Gw{&& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R-h7c!ko struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Tl1?5 {
~]yqJYiid^ typedef Ret result_type;
my} P\r. } ;
L`Ic0}|lzy 等等。。。
Z7f~|} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G6J3F ILVbbC`D template < typename Func >
X:e'@]Z)? struct func_return
N&GcWcq {
1U9iNki template < typename T >
UG!&n@R struct result_1
;{ezK8FJ}@ {
HwGtLeB" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jxoEOEA } ;
9z-"JnM pTN_6=Y" template < typename T1, typename T2 >
sV+>(c-$ struct result_2
*o>E{ {
B#gmT2L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
es6e-y@e } ;
pE`(kD } ;
\UC4ai2MK `C()H@; gTq-\k( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+amvQ];?Q8 awawq9)Y template < typename Func, typename aPicker >
*PI3L/* class binder_1
^Uf`w7"iY {
O7K))w Func fn;
vd;wQ aPicker pk;
IR>Kka(B public :
"E8!{ :#L B}=HQ template < typename T >
dHu]wog struct result_1
!uZ+r% {
]MHQ"E? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0hv[Ff } ;
Z/I!\ 6JL
7ut template < typename T1, typename T2 >
|-R::gm struct result_2
f>'7~69 {
=?2y
<B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
42C:cl} ." } ;
ZD<,h`
lZ P``hw=L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
d-*9tit a=J?[qrx template < typename T >
63f/-64?7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#[si.rv-> {
H z6H,h return fn(pk(t));
q[#\qT&QU }
u1"e+4f template < typename T1, typename T2 >
]@f6O*&= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i" )_M|
{
l?~ci
;lG return fn(pk(t1, t2));
lz*PNT{E }
:X!(^a;] } ;
b^xf,`D 01dx}L@hz 8fN0"pymo 一目了然不是么?
d.+vjMI 最后实现bind
XX F9oy8 A/QVotcU YOY+z\Q template < typename Func, typename aPicker >
U%4g:s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-Z Z$
1E {
06`__$@h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_(jE](, }
w(yU\
N bXW)n<y 2个以上参数的bind可以同理实现。
J.&q[ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
SUEw5qitB -r2cK{Hhp& 十一. phoenix
cU>&E*wD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7mjj% QA3l:D}u for_each(v.begin(), v.end(),
KZE.}8^%D (
2eK\$_b_ do_
y((_V%F} [
BuYDw*. cout << _1 << " , "
Fv: %"P^ ]
h<M7[p= .while_( -- _1),
Lr^xp,_ n cout << var( " \n " )
<Z;7=k )
&SM$oy#? );
^M9oTNk2 P=@lkF!\# 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:
w(U/(C7R 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
<7 rK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%8tN$8P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)L!R~F
C
'2tEKVb vraU&ze\1 template < typename Cond, typename Actor >
q+z\Y? class do_while
aC},h {
S3'g(+S Cond cd;
U,M,E@ Actor act;
NQJqS?^W&M public :
:6/OU9f/R template < typename T >
[w/t struct result_1
J*Hn/m {
5:d2q<x:{ typedef int result_type;
5{a(
+' } ;
vw]nqS~N ##@#:B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9vTQ^*bm 8_m9CQ6 i template < typename T >
t/ 1NTa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_pGviGR {
,OCTm%6e do
xdM#>z`; {
=Q}mJs act(t);
h n|E< }
eh>E). while (cd(t));
)r i3ds return 0 ;
713M4CtJ }
qlJOb}$ I } ;
4sQAR6_SW~ {?y7' +E~`H^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z
~9N 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。
PoJyWC 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。
f5% & 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。
=)YYx8gR 下面就是产生这个functor的类:
=.oWg uzu ws?s Nj_sU0Dt template < typename Actor >
C<t>m_t9 class do_while_actor
m#$za7 {
}?J5!X Actor act;
RM1uYFs< public :
CD1=2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_0["J:s9 mJ>99:W+ template < typename Cond >
(VAL.v* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
j2 ^T:q[ } ;
l&Ghs@>Kl dO;vcgvb xg^^ @o 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@%nUfG7TQ 最后,是那个do_
xJLO\B+gM TY\"@(Q|G <57l|}8 class do_while_invoker
'F?Znd2L {
_0q~s@- public :
8{fz0H.<? template < typename Actor >
Ww&- `. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VQ<i$ I {
TDE1z>h+" return do_while_actor < Actor > (act);
X&?lDL7? }
T\!SA } do_;
T;r];Y(b* \y`3Lh Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YIQ]]q8R!L 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z~e~K`S 最后来说说怎么处理break和continue
)UZ0gfx 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。
>MWpYp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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