一. 什么是Lambda
ZMO7o 1" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
A:$Qt%c 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
^2-2Jz@ [@"~'fu0 ;=goIsk{Q nX(2&< class filler
hwkm'$} {
po@=$HK public :
WW33ZJ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/wplP+w2 } ;
G gmv(! HGqT"NJr YTH3t]
& 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:
\9Nd"E[B $'D|}=h<Y ut8v&i1? ;&B;RUUnTO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3F fS2we V8`o71p -xg$qvK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9
cU]@j}2 J^tLK T B )}QtK+Rq &%M!!28X: 二. 战前分析
];& @T\Rj 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。
yhzC 9nTH 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
=7{n 2 AlP}H~|M7 sPMCN's for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wLn,x;;< /* --------------------------------------------- */
M*M,Z vector < int *> vp( 10 );
ykFm$ 0m+I transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]PWK^-4P /* --------------------------------------------- */
)kLTyx2& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W Z'UVUi8 /* --------------------------------------------- */
\\Ps*HN int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#R2wt7vE /* --------------------------------------------- */
iTTUyftHT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
lu~<pfg /* --------------------------------------------- */
, y%!s27 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
wrw4Uxq t>nx#ErS 9<qAf` [n%=2*1p 看了之后,我们可以思考一些问题:
J~.8.]gXW 1._1, _2是什么?
DIrQ5C 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。
3 !W
M'i 2._1 = 1是在做什么?
CK4C:`YG 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。
TmI~P+5w Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\F`%vZrKR }HdibCAOf } a#RX$d& 三. 动工
"u#,#z_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p0c*)_a* sw<GlF" R_?Q`+X ]w7wwU^^*U template < typename T >
R@ksYC3 F class assignment
l/WQqT {
u7Z-kZ T value;
3zC<k2B public :
p'SclH[ assignment( const T & v) : value(v) {}
~kHWh8\b: template < typename T2 >
0?@;zTE0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bH6i1c8 } ;
4KSZ;fV6/ ;UU`kk ck0K^o v 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
FU]jI[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p./9^S
ngmHiI W ,3+ #?H UNK}!>HD class holder
_.)6~ {
2c)Ez? public :
{=3&_/9s){ template < typename T >
~w
Ekbq= assignment < T > operator = ( const T & t) const
r}?uZ"]=? {
PBkTI2 v return assignment < T > (t);
i
n$~(+ }
b!lS=zIN } ;
zDakl*
6*W7I-A _k'?eZB 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:
aK|],L @Z}TF/Rx4 static holder _1;
'ozu4y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
_tba:a( t3P$UR% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Qs\m"yx 而不用手动写一个函数对象。
GXk]u Pp{Re|. KE$I!$zO K9\r2w'T' 四. 问题分析
>`E
(K X 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。
luvxwved 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。
"`6pF8k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
uV=ZGr#o 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Z'!Ii+'6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pB(|Y]3A =lb5 # 五. 问题1:一致性
|3]#SqX 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?|
NuEcTww 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nO#a|~-)) y=HM]EH> struct holder
%]"eN{Uvn {
n{*A<-vL //
s:/Wz39SY3 template < typename T >
#[odjSb T & operator ()( const T & r) const
$j(laD#AR {
]H {g/C{j
return (T & )r;
QgF2f/;! }
O3/w@q Q } ;
zg}#X6\G<_ v#^ _| 这样的话assignment也必须相应改动:
S UBrFsA Z [Q jl* template < typename Left, typename Right >
/mK."5-cm class assignment
.ri?p:a}w {
o;[cApiQ,2 Left l;
r"4&.&6 Right r;
e'dx
Y( public :
?B{,%2+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P*!~Z*" template < typename T2 >
9O4\DRe5c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zk m#w } ;
-`cNRd0n z(dDX%k@ 同时,holder的operator=也需要改动:
Nu,t,&B
APUpqY template < typename T >
GeFu_7u!| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
U-.A+#<IT9 {
N2uTWT> return assignment < holder, T > ( * this , t);
/A82~ }
WF_24Mw `p#u9M> 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
wl Nl|+ K 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b O9PpOk+z KN<KZM return l(rhs) = r;
tq.g4X ;_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
]|8*l]oc 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Bk;/>gD Yu+;vjbK- template < typename Tp >
19]O; class constant_t
*|B5,Ey {
gR76g4|=; const Tp t;
u
OB`A-K public :
3kJ7aBiR< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
lz:+y/+1 template < typename T >
GLiD,QX< const Tp & operator ()( const T & r) const
R<Uu(-O- {
y.aeXlc[ return t;
^!7|B3` }
m?y'Y` } ;
lPA:ho/`: QD*\zB 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[P3
Z"& 下面就可以修改holder的operator=了
WNp-V02l ekPn`U template < typename T >
,|^ lqY assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jRBKy8?[C {
S<o\.&J return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\E8CC>Jd }
jmr1e).]; +5N09$f;R 同时也要修改assignment的operator()
1Gp|_8 7e/K YS+!s template < typename T2 >
rPx:o}&< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oTb4 T= 现在代码看起来就很一致了。
rrrn8b6
? oQ_qleuo 六. 问题2:链式操作
Y;1J`oT 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gE$@:j 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。
w=x
[=O 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。
5
8n(fdE 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。
!glGW[r/7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"vF7b|I w1,6%?p(O template < typename T >
8;fi1 "F;} struct result_1
1z-Q~m@@ {
+"3K)9H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%Hpz^<` } ;
W~?mr!` t@+z r3 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:
4>Y\Y$3 Rf#t|MW*# template < typename T >
osPrr QoH struct ref
:rnj>U6<> {
`y*o-St3 typedef T & reference;
ZJ'FZ8Sx } ;
Uq=!>C8 template < typename T >
8?[#\KgH1 struct ref < T &>
e$4$G<8;y {
kWxcB7)uk typedef T & reference;
OcZ8:`=% } ;
deqL p77 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8gXf4A(N ~Aoo\fN_U template < typename T >
e)kVS}e? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vFH1hm {
,7^,\ ,-m return l(t) = r(t);
:M\3.7q }
I7HP~v~ 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。
6#(rWW"_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,H:{twc 9Fh1rZD< 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
|YK4V(5x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!--A" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-n]E\" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_-nIy*', = 最后的布局是:
> m##JzWLr Add
NSDls@m / \
l3;MjNB^V Divide 5
PJ'.s
/ \
8BggK6X _1 3
?vocI 似乎一切都解决了?不。
)jm u*D5N 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。
9p%8VDF= 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。
Pskg68W 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:
+^V%D!.$@ nI<Ab_EB template < typename Right >
|emZZj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rEY5,'?YHv Right & rt) const
lPOcX'3\ {
=7 ${bp! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@>Ul0&Mf? }
Fy-|E>@]D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.J.|
S4D XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Qhsk09K_=4 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
6^vHFJ$ 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=>4=gsG 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。
Z*M-PaU} 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?
#NR9\ 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:
8~eYN-#W& "bk'#?9 template < class Action >
QP1bm]QYA class picker : public Action
TI^M9;b {
~4C:2 public :
bT#re picker( const Action & act) : Action(act) {}
vGI?X#w3 // all the operator overloaded
D?@e,e } ;
1,(uRS#bk _do(
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。
DgRA\[c 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:
G8Sx;Xi k5TPzm=y{ template < typename Right >
ma7@vD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;sfk@ec {
7) e#b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rulw6vTB( }
4xnM7t\ O"~BnA`dJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ey! { 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。
mZb[Fi z\r|5Z template < typename T > struct picker_maker
i}}}x
{
HA::(cXL typedef picker < constant_t < T > > result;
HT6+OK(~dJ } ;
3m59EI-p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Gw0MDV&[ {
= *~Q5F typedef picker < T > result;
IiRII)
} ;
QP0[ n
2m!a0; 下面总的结构就有了:
+Rb0:r>kU 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。
aIW W[xZ 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},d`4Ty@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O a#m}b 至此链式操作完美实现。
Mg}8 3kS Nw|m"VLb 4>$weu^ 七. 问题3
M}*#{UV2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
SM@RELA'Lb L!V6Rfy template < typename T1, typename T2 >
`1qM Sq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PTFe>~vr* {
M~#%
[?iU return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7n*[r*$ }
~f:jI1(} |m /XGr 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:
';OZP2 E#A}J: template < typename T1, typename T2 >
#(Ah>y struct result_2
wk (}q {
E2a00i/9Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1X$hwkof } ;
_;yi/)-2 "f-z3kL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
2h^9lrQcQG 这个差事就留给了holder自己。
H&3i[D!p b+qdl`Vd A3=$I&!% template < int Order >
t:<dirw,o class holder;
f*Dy>sw template <>
|)\{Rufb class holder < 1 >
.<|.nK` 6 {
9Di@r!Db public :
Lavm template < typename T >
Q'n]+%YN struct result_1
u"*Wo'3I| {
XexslzI typedef T & result;
{Y#$ } ;
rS/}!|uAu template < typename T1, typename T2 >
>:yU bo) struct result_2
hJcN*2\: {
x&PVsXdt5m typedef T1 & result;
,@*Srrw } ;
e$+/;MRq template < typename T >
qqR8E&Y{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fR6.:7& {
BvA09lK return (T & )r;
XK7$Xbd }
_[_mmf1;:' template < typename T1, typename T2 >
@g~hYc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c5e
wG {
;[>g(W+ return (T1 & )r1;
hRWRXC9 }
DRUvQf } ;
Ar:ezA |KQkmc template <>
)^'g2gVK+p class holder < 2 >
Z(=UZI? {
t@1bu$y public :
nC>'kgRt template < typename T >
#lHA<jI struct result_1
L1i:hgq0] {
_~_E(rTn typedef T & result;
@|cfFT
W } ;
KL}o%wfLy template < typename T1, typename T2 >
Q1yj+)_ struct result_2
$JTQA {
PfKF!/c
B typedef T2 & result;
u:FFZ } ;
~-.^eT kP template < typename T >
hL8GW> `a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D)*OQLHW {
]J%p&y+6 return (T & )r;
@&G< Np` }
ZC\&n4~7 template < typename T1, typename T2 >
[c=T)]E1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n6f {
5sc`L return (T2 & )r2;
S`qa_yI)Ed }
jg7WMH"` } ;
e<;^P(g`E I3wv6xZ2 w6 x{<d 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> >。
m)aNuQvy:Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
fEB>3hI 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_Ka6! 9 D'!
v9} return l(i, j) = r(i, j);
v>&sb3I 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_poe{@h! AM ZWPU return ( int & )i;
;=?f0z< return ( int & )j;
dmkd.aP4 最后执行i = j;
&S8Pnb)d 可见,参数被正确的选择了。
zAxscDf' E
=7m@"0 V?*\ISB`} AKbrXKx *Ou )P9~-L 八. 中期总结
]tzO)c)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:
V#Px 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T.57Okp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;F;"Uw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
JGB 9Z 1Y-m=~J7 pRAdo=" %SX)Z
i=O Q0\tK=Z/ B)bq@jM 九. 简化
W=9Zl(2C 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。
]^j'2nJv0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\ tK{!v+ 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:
V*bX>D/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Hik :Sqpox +-*/&|^等
7 q%|-`# 2. 返回引用。
bJz}\[z =,各种复合赋值等
O"<W<l7Q 3. 返回固定类型。
.|pyloL. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p? dXs^ c 4. 原样返回。
*+-L`b{SX operator,
TC=djC4$/ 5. 返回解引用的类型。
o?Wp[{K operator*(单目)
Imi#$bF6 6. 返回地址。
6U`<+[K7 operator&(单目)
d0;$k, 7. 下表访问返回类型。
yz CQ operator[]
jBTXs5q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
J9kmIMq-C operator<<和operator>>
n]N+ ;0R>D g OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
krw_1Mm 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c:R`]4o Dj~]] template < typename Left >
n8!qz:z/ struct value_return
QX'EMyK$ {
0x-58i0 template < typename T >
"0nT:!BZ struct result_1
Oh\+cvbG {
|9;6Cp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,EAf/2C } ;
!&3iZQGWv \1AtBc& template < typename T1, typename T2 >
epWO}@
b a struct result_2
x*EzX4$x {
RO([R=.`/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Z]1=nSv } ;
eu]t.Co[X } ;
Nf#8V| RcASFBNpS !F|mCEU 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(&w'"-` lYS+EVcR 下面我们来剥离functor中的operator()
me#?1r 首先operator里面的代码全是下面的形式:
g `)5g5 lE8M.ho\ return l(t) op r(t)
0{8^)apII return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AF=9KWqf
return op l(t)
3N'f Hy return op l(t1, t2)
yC]xYn) return l(t) op
GAZw4dz return l(t1, t2) op
C^o9::ER return l(t)[r(t)]
;Jn"^zT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7#
/c7 jL|y4 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:
?HP54G<{xz 单目: return f(l(t), r(t));
],fu#pi=] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QJcaOXyMS 双目: return f(l(t));
U%Kv}s/(F{ return f(l(t1, t2));
D*>EWlZ 下面就是f的实现,以operator/为例
O:=%{/6&D n9;z= struct meta_divide
p m4g),s {
W-QBC-
3 template < typename T1, typename T2 >
nPW?DbH + static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
eYER"E {
'E4`qq return t1 / t2;
!Od?69W, $ }
Qg7rkRia } ;
YpAJ7E|7 "k8Yc<`u 这个工作可以让宏来做:
b.`<T"y C+*qU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|M*jo<C template < typename T1, typename T2 > \
o)X(;o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+>em
!~3 以后可以直接用
_^)Wrf+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5}4f[ 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
d 6$,iw@>^ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
NF}QQwG3 SWAggW) ?e`4
sf_~ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
@}
nI$x. m3apeIEi[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N=>6PLie class unary_op : public Rettype
]x8_f6;D {
hi{#HXa Left l;
K3jPTAw=# public :
\m3'4# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sr0.4VU1 r/X4Hy0!lT template < typename T >
Zz" b&`K typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kOe%w-_ {
4G:I VK9 return FuncType::execute(l(t));
AL%gqt] }
ugtzF 2Xu?/yd template < typename T1, typename T2 >
]=s!cfu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sv*@ 3x {
qf/1a CQiP return FuncType::execute(l(t1, t2));
Wq bfZx }
+3HukoR( } ;
jpL'y1@Ut i[:S *`@S k,EI+lC X 同样还可以申明一个binary_op
{U$qxC]M v&6=(k{E@R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:ZP4(} class binary_op : public Rettype
[x{S ,?6 {
CaX0Jlk* Left l;
u/Os Right r;
5^Gv!XW public :
OH.Re6Rr binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Bg^k~NX%
z*Y4t?+ template < typename T >
kmJ{(y)w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PGT*4r21 {
@W\y#5"B return FuncType::execute(l(t), r(t));
&cjE+ }
=)56]ki} sUaUZO2V template < typename T1, typename T2 >
-29Sw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o8 A]vaa {
%ZNp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-1tdyCez }
OD,"8JF } ;
|!r.p_Zt N=qe*Rlf vYh_<Rp5 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
"W_C%elg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_1z|QC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4dDDi,)U 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
F^5<o 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VS$ZR'OP0 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。。。
O|#N$a&_N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
t@GPB]3[ 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)
<Sxsmf0" 下面是修改过的unary_op
NLe+ 'xNPy =# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
b\/:-][ class unary_op
tK<GU.+ {
r]x;JBy Left l;
<
V?CM(1C B]PTe~n^ public :
H'Mc]zw_, zj!&12w%3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$#4J^(I*: 5XO eYO{ template < typename T >
fvajNP struct result_1
V?g@pnN" {
>Z#=< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Wsn}Y-x } ;
RP]hW{:U 1vcI`8%S+u template < typename T1, typename T2 >
M@a?j<7P,m struct result_2
zu<8% {
1Aq*|JSk( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)7mX]@ } ;
y(pHt r7tN(2;5 template < typename T1, typename T2 >
SrV+Ox typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I0 y+,~\ {
[3a-1, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o0- 7# 2 }
AL.zF\? /o=V
( template < typename T >
K\ww,S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2Wlk] {
{~g(WxE return OpClass::execute(lt(t));
6qA48:/F= }
VjU;[ =RR225 } ;
@l9qH1
0NLoqq bl|k6{A 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
15Vb`Vf`N 好啦,现在才真正完美了。
#C?T 现在在picker里面就可以这么添加了:
C24[brf i2{xW`AcUh template < typename Right >
fP`g#t)4Tu picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/^~3Ib8Fw+ {
,s'78Dc$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KWU
~QAc }
&Z682b$ 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。
eTI<WFRc_ b _fI1f| _A*5BAB:h( jB]tq2i :sRV]!Iw 十. bind
qvz2u]IOw 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。
Wjt1NfS& 先来分析一下一段例子
bS{7 *S ![WX -"lW kBY54pl int foo( int x, int y) { return x - y;}
zdCeOZ 6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_8C0z=hz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*|MHQp'A 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。
V\zf yH\~ 我们来写个简单的。
@ViJJ\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\oF79 对于函数对象类的版本:
^o+}3= v*%#Fp,g8 template < typename Func >
-k{n"9a9? struct functor_trait
03*` T {
aG7QLCL typedef typename Func::result_type result_type;
qu[ ~# } ;
Gx?p,Fj 对于无参数函数的版本:
C Ih@H6| D%v4B`4ua' template < typename Ret >
~LPxVYhK struct functor_trait < Ret ( * )() >
~\tI9L?|A {
-;_`>OU{ typedef Ret result_type;
r]eeKV,{p } ;
>9c$2d|> 对于单参数函数的版本:
ODK$G
[- Y:C7S~ template < typename Ret, typename V1 >
E
3b`GRay struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Y)Y`9u<? {
!oeu typedef Ret result_type;
<Vyv)#32o3 } ;
orn9;|8q 对于双参数函数的版本:
p<>%9180!F <,d .`0:y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^yH!IRRAq struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
s z {
.Gv9RKgd~ typedef Ret result_type;
E"5
zT1d } ;
d3h2$EDD 等等。。。
U'S}7gya 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
e&f9/rfx gB@Xi* template < typename Func >
2"lD Kjj struct func_return
43pQFDWa {
<=8REA? template < typename T >
Z%~j) struct result_1
LRBcW;.Su {
7QP%Pny% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vCT5do"C& } ;
fk)ts,p? tS,nO:+x template < typename T1, typename T2 >
~vnG^y>% struct result_2
e2Sm.H ' {
5k.NZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eRQ}`DjTk } ;
FX7=81**4 } ;
z]ZhvH7- a&~_ba+ 3DnlXH(h1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
U'zW; Lt Z^,C><Yt template < typename Func, typename aPicker >
fk4s19;? class binder_1
IbC(/i#%` {
2yR*<yj Func fn;
+8 5]]}I aPicker pk;
2<wuzP| public :
N-|E^XIV Etty{r} template < typename T >
sBY*9I struct result_1
Mk"+*G {
MB
:knj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g1VdP[Y# } ;
LY2oBX@fC wXp
A1,i template < typename T1, typename T2 >
IW3ZHmrpA struct result_2
]&\HAmOQS {
4k_&Q?1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zQ9"i } ;
$j:$
` $u_0"sUV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Qk<W(
o9G%KO&;D, template < typename T >
NR-d|`P; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,~8:^*0s {
!/+ZKx("9 return fn(pk(t));
o9ZHa }
GVk&n"9kp template < typename T1, typename T2 >
:@)UI, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SA&0f&07i {
=3OK3| return fn(pk(t1, t2));
km2('t7? }
;LE4U OK } ;
T:q_1W?h] ~4h<nc 6s\niro2 一目了然不是么?
BDSZ ' 最后实现bind
){`s&? M0 :b)IDcW&j: =gS?atbX template < typename Func, typename aPicker >
J#vIzQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'_,/N!-V {
O,R5csMh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
01N" }
w naP? |/ {'VP_ZS1v 2个以上参数的bind可以同理实现。
exw~SvT3 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。
,gGIkl& t-Rfy`I3 十一. phoenix
D7|[:`` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(n+2z"/ OJiW@Z_\ for_each(v.begin(), v.end(),
yQE|FbiA (
eznt "Rr2 do_
O*{<{3 [
Pe6}y cout << _1 << " , "
\7PPFKS ]
Q\Dx/?g!vx .while_( -- _1),
r!SMF]?SJ cout << var( " \n " )
^Gt&c_gH )
u~n*P``{ );
P'.MwS i'9aQi"G 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:
>p#` %S 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
%jz]s4u$5j operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0fwmQ'lW( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
LVKvPi 4k/B=%l ST$~l7p template < typename Cond, typename Actor >
g^|}e? class do_while
!.1oW( {
^Pl(V@ Cond cd;
T<(1)N1H` Actor act;
#\s*>Z public :
.[&0FHnJ5 template < typename T >
ap=m5h27 struct result_1
~_opU(;f {
aX`"V/ typedef int result_type;
+v.uP [H } ;
gU\pP,a
"1O!Ck_n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{$D[l
hj j8n_:;i* template < typename T >
nZZNx
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,Y *unk<S {
f%vJmpg do
!v/5G_pr {
~hK7(K act(t);
F.5'5% }
Z(DCR/U=(> while (cd(t));
d: D`rpcC return 0 ;
oV"d%ks }
xxjg)rVuy } ;
xC N6? {gh41G;n 2gM=vaiH= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
kFKc9}7W 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。
Mo?eVtZ 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。
s~e<Pr?yu 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。
4=/5 下面就是产生这个functor的类:
ql"&E{u? gc(Gc vdB\ AGaM
&x= template < typename Actor >
BS3Aczwk class do_while_actor
,=sbK?& {
mGx!{v~i& Actor act;
\7b-w81M- public :
DUH\/<^g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZK:dhwer W0e+yIaR template < typename Cond >
$VEG1]/svp picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_|<kKfd? } ;
l-s%3E3 PPoQNW k=;>*:D% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;:<z hO 最后,是那个do_
|;xm-AM4r A/5??3H ZEY="pf class do_while_invoker
TljN!nv] {
*u
L Ooq public :
k(hYNmmo
j template < typename Actor >
cr GFU?8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1B}q?8n {
[/dGOl+ return do_while_actor < Actor > (act);
6cR}Mm9Hx3 }
xPBSJhla } do_;
A:|dY^,:?* c:#<g/-{wM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
b#ga 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zED#+-7 最后来说说怎么处理break和continue
yx5F]Z<M2 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。
L{`S^'P< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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