一. 什么是Lambda
OV|n/~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pgBIYeY, 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,
hWi2S!*Y ,*8)aZ1k ndu$N$7+ |k#EYf#Y class filler
B]I*ymc# {
|?
rO public :
\%_sL#? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
hISYtNWjd" } ;
'EC0|IT)c |lN=q44I
?(M$r\\ 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:
iy|;xBI, ;@qQ^!g2 IZuP{7p$ q);oO\< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+wfZFJ:1l [9yd29pQ] :-$TD('F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.Hg{$SAC(w G"ixw b^A7R{G7 n.Y45(@E 二. 战前分析
<?%49 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。
8S5Q{[ ! 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
k ~4o`eA ~5>TMIDiuR ,6ae='=d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q#K0EAgC /* --------------------------------------------- */
S<z 8 vector < int *> vp( 10 );
|@VhR(^O$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
pZ]&M@Ijp /* --------------------------------------------- */
E8 5TCS1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
SeuDJxqopD /* --------------------------------------------- */
5"bg8hL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y=,9 M /* --------------------------------------------- */
"]W,,A- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O^8=Xj#} /* --------------------------------------------- */
#mD_<@@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+0%Y.O/{ Jl|^^? ";^_[n j+e
s 看了之后,我们可以思考一些问题:
`JyI`@,! 1._1, _2是什么?
op3a*KG 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。
uX6p^KNm5 2._1 = 1是在做什么?
} ?MbU6" 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。
/#SH`ZK 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。
/J9Or{#r V."cmtf ;p87^: 三. 动工
A@-U#UvN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
GyVuQ51 'j!n
s[VYd:}se ])q,mH template < typename T >
>_$_fB class assignment
4UND;I& {
O\6gw$ T value;
-Ir>pY\! public :
RL
H!f1cta assignment( const T & v) : value(v) {}
iiWpmE<, template < typename T2 >
6PC?*^v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
QZ[S,
c^ } ;
(iIzoEpb8W 3Bcv"O,B!{ CWJN{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
B
]sVlbt 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
oE2VJKs<B jv6>7@<G '8FHn~F Spn)M79 class holder
50a';!H {
s'OK])>` public :
jy_4W!4a template < typename T >
b5ul|p assignment < T > operator = ( const T & t) const
ux,eY {
Z?WVSJUVf return assignment < T > (t);
M#Q"h5l }
NiQ Y3Nj } ;
<9T,J"y d[nz0LI|mk lkC| g%f 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:
o)$eIu}Wg Ocn@JOg static holder _1;
ej1WkaR8
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
S~&9DQNj [;o>q;75Jz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vNdW.V} 而不用手动写一个函数对象。
ooP{Q r 8 qZbsZi4 |;^$IZSsz P#
U| 四. 问题分析
/LtbmV 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。
THB[(3q 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。
Y kvEQ= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.F[5{XV 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hS>=pO+y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E*kZGHA M(uJ'Ud/! 五. 问题1:一致性
G*~CB\K_ 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?|
V|*3*W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
XQmg^x[,A 8*|*@ struct holder
8dJ+Ei~M {
Q'?VLv|@ //
3JqGLR`z3 template < typename T >
G({VK T & operator ()( const T & r) const
|34w<0Pc, {
JSaF7(a = return (T & )r;
~:|V,1 }
$iA:3DM07 } ;
_1WA:7$C Y{Lxo])e 这样的话assignment也必须相应改动:
e AaS }g
0 ;ZMIYFXRqh template < typename Left, typename Right >
Q]/{6:C class assignment
Y"nz l]T {
J4
U]_| Left l;
M a3}w-=; Right r;
W@zuN)U public :
Z|)1 ftcC assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c>Ri6=C template < typename T2 >
Nus]]Iy-g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l-x- } ;
2 gca* 6$zd2N? 同时,holder的operator=也需要改动:
2Uu!_n}tNF }wI+eMr template < typename T >
OI3j!L2f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
a=v H:D {
i CB:p return assignment < holder, T > ( * this , t);
.'h^ }
1Tev&J K}GRU) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
kpNp}b8'] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
cmq4w&x/ }9!}T~NMs return l(rhs) = r;
yL
-}E 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
T[c-E*{hR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8U7dd[ sI09X6) template < typename Tp >
Y0m?ZVt class constant_t
6Tc!=lk {
2U"2L^oKI const Tp t;
""_B3' public :
\+0l#t$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
zJ:%iL@ template < typename T >
~k}O"{
y const Tp & operator ()( const T & r) const
<Of-,PcCV {
rp2g./2 return t;
\~t!M~H }
hTcU
%Nc } ;
={;+0Wjb8 /-WmOn* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j |o&T41 下面就可以修改holder的operator=了
u,N<U t R|``A5zQ template < typename T >
VWzuV&;P assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\w(0k^<7 {
wbh=v; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|2rOV&@l9 }
6UL9+9[C UnEgsfN 同时也要修改assignment的operator()
>ffC?5+ SZ7; }
r8 template < typename T2 >
(A=Z,ed T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s<aG 现在代码看起来就很一致了。
.j=mT[N,I PAxR?2m{ 六. 问题2:链式操作
b*{UO 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/^bU8E&^M 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。
~`B]G 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。
ya,-Lt 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。
|`{$Ego: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q~P|=* y7GgTC/H template < typename T >
IY
mkZ?cW struct result_1
eV}H {
"pH;0[r] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?C } ;
CVEo<Tz #uCfXJ- 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:
yF|+oTp $+Z2q<UT template < typename T >
6E^9> struct ref
aVr =7PeF {
]#G1
]U typedef T & reference;
+Z"[2Dm } ;
wx!2/I> template < typename T >
!T8sWMY struct ref < T &>
|B64%w>Y {
o=xMaA typedef T & reference;
{SRD\&J[ } ;
,]das kmtkh" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?U1Nm~'UZ t%f>*}*P* template < typename T >
P 6=5:-Hh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}_@p`>|)rB {
pr,1pqiAf return l(t) = r(t);
yMD0Tj5ZQ }
-7%dgY( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
HMmVfGp] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zG^$-L.n `gJ$fTi& 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
5l%g3F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%[azMlp< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
K*4ib/'E a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
U%;E: | 最后的布局是:
}"v#_vJfz7 Add
VRSBf;? / \
XJ" xMv Divide 5
Re'3 bs:+ / \
\0 &$n _1 3
t3K9 |8< 似乎一切都解决了?不。
*Gj`1#Z$ 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。
Z
J1@z. 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。
I#7H)^us 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:
C#3&,G W C^,J6;' template < typename Right >
BJ
fBYH,M assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
d5R2J:dI Right & rt) const
'UZ i>Ta {
LW">9;n return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CUBL/U\= }
_x,(576~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%kgT=<E' 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。
|tTcJ\bG 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。
CoWT 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。
:&2%x 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。
0 wDhX 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?
9F~5Ht 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:
vu*9(t)EC eiRVw5g template < class Action >
y$6EEp class picker : public Action
lEb H4 g {
,Z7Ky*<j public :
ng6E&<Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
EZhk(LE // all the operator overloaded
n3 Rf:j^R } ;
yD8Qy+6L ]"j%:fr Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
HL:w*8a 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
tq=M 9c {>TAnb?n template < typename Right >
_)4zm picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
1W}k>t8?h' {
Hd
gABIuX return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f3:dn7 }
L},o;p: XjxI@VXzUV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I7t}$S6 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。
}wEt=zOJ &W&A88FfZU template < typename T > struct picker_maker
>N}+O<Fc {
zn|O)"C typedef picker < constant_t < T > > result;
8&bNI@:@ } ;
;$qc@)Uwp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;CV' {
2+R]q35- typedef picker < T > result;
!thFayq } ;
Vn_>c#B x_/H 下面总的结构就有了:
F#qc#s functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Y'R/|:YL@ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
y'JJ#7O= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
] xIgP% 至此链式操作完美实现。
Q2Uk0:M CL t(_!q aFh'KPhe 七. 问题3
.Pux F 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6r[pOl: "ZmxHMf template < typename T1, typename T2 >
&iy7It ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B>cx[.#! {
E|6@h8# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>}u#KBedE }
2%`8 OXX D}-t 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
!&v"+ K3lU EvA8<o template < typename T1, typename T2 >
]a:T]x6' struct result_2
l[nf"' {
Y$qjQ 1jF+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YC*`n3D|' } ;
QxBH{TG ~AF'
6"A 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?
=]<X6!0mR 这个差事就留给了holder自己。
l@@qpaH ~k ]$J|}za XKT[8o<L template < int Order >
QCfR2Nn} class holder;
Jd33QL}Hj template <>
$^#q0Yx class holder < 1 >
cZw_^@! {
a1v?{vu\E public :
"m}N
hoD4 template < typename T >
%V-Hy ;V struct result_1
#Jfmt~ks' {
sWP_fb1 typedef T & result;
ORfMp'uP= } ;
YD5mJ[1t"2 template < typename T1, typename T2 >
N,ZmGzNP) struct result_2
ip*UujmNyR {
!nF.whq typedef T1 & result;
.B6mvb\ } ;
`O?j -zR template < typename T >
pEb/ yIT" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!@
)JqF. {
>V&GL{ return (T & )r;
LO)QEUG }
;^8X(R template < typename T1, typename T2 >
4}<[4]f?| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
asYUb&Hz88 {
XBTjb return (T1 & )r1;
Ga;Lm?6- }
>i2WYT } ;
DM{Z#b] Gn%k# template <>
=>xyJ->R class holder < 2 >
LlbE]_Z!U% {
I"WmDC`1 public :
ban;HGGNG{ template < typename T >
2K{)8;^ struct result_1
,{#L i {
'5P:;zw typedef T & result;
8oP"?ew# } ;
S$nEflcz template < typename T1, typename T2 >
I -V=Z: struct result_2
4'L.I%#tZ {
fvoPV&: typedef T2 & result;
t\-;n:p- } ;
pA@BW:# template < typename T >
R^6^{q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oX6()FR {
N<aMUV m return (T & )r;
? UBE0C }
{Ytqs(`
template < typename T1, typename T2 >
oD%B'{Zs4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xx[l#+:c {
ujbJ&p
return (T2 & )r2;
HhB'
^) }
o@r~KFIe } ;
oBWa\N bO+L#Kf qmbhx9V 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> >。
}9Awv#+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;VPYWss 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5f_1 dn +Pb@@C& return l(i, j) = r(i, j);
[vcSt5R= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3>k?-%" bU_P@GKB return ( int & )i;
<f@
A\ return ( int & )j;
{o8K&XU#&t 最后执行i = j;
.&n;S';" 可见,参数被正确的选择了。
lBOxB/` &=v5M9GR] o1rH@ D6/- nb U?:=P V%n7h&\% 八. 中期总结
W^1)70<y 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:
)<^G]ajn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5`1p
? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
XM?C7/^k 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Xe<kdB3 #|acRZ9
} Rj/ y.g WD?COUEox !R1OSVFp ZNY),3? 九. 简化
cmbl"Pqy1 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。
hbTJXP~~? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
87:V-*8 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^(J+d_> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`'/1Ij+ +-*/&|^等
uE,j$d 2. 返回引用。
D
P+W*87J =,各种复合赋值等
uE3xzF 3. 返回固定类型。
qJEtB;J' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8jU6N*p/ 4. 原样返回。
ZTK)N operator,
l =^ ^l` 5. 返回解引用的类型。
<~35tOpv operator*(单目)
"AHuq%j 6. 返回地址。
jI,?*n< operator&(单目)
7N[Cs$_] 7. 下表访问返回类型。
Y .\<P*iO operator[]
>&uR=Yd 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$ D(q operator<<和operator>>
;2iDa 'V(9ein^Q 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。
@7OE:& #V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-bQi4 YEhPAQNj template < typename Left >
5:X^Q.f; struct value_return
TvwkeOS#}7 {
A7sva@}W template < typename T >
84M*)cKR~ struct result_1
UViWejA/*u {
K&/!3vc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
a
#Pr)H } ;
I8{ohFFo QF9$SCmv template < typename T1, typename T2 >
@y{
f>nm struct result_2
I"r[4>>B>0 {
vB1nj<]&z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
g2W ZW#a) } ;
AWz|HF#- } ;
%2EHYBQjN P/doNv}iG Kma-W{vGD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J2Z?}5> -)Y[t Z^*` 下面我们来剥离functor中的operator()
=U+_;;F= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ebytvs,w uw9w{3]0f return l(t) op r(t)
lxXIu8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5u&hp return op l(t)
VfJdCg_ return op l(t1, t2)
XT~]pOE;D return l(t) op
geEETb}+y return l(t1, t2) op
95hdQ<W return l(t)[r(t)]
@rt}z+JF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,S\AUUt% 4dI= 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
3[}w#n1 单目: return f(l(t), r(t));
\4roM1&[
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
EGJrnz8 双目: return f(l(t));
fGMuml?[ e return f(l(t1, t2));
T96M=?wh! 下面就是f的实现,以operator/为例
0%>_fMa A o&U/e\zy struct meta_divide
~U`|+
5 {
"IKbb7x template < typename T1, typename T2 >
-<M'h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!DNk!]| {
gtw?u b return t1 / t2;
o
C#W }
<Z\j#p: } ;
(`FY{]Wz! xmbFJUMH 这个工作可以让宏来做:
:}p<Hq 8Z jv'q:uA ^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6V6,m4e template < typename T1, typename T2 > \
w]=c^@t_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}@Ou]o 以后可以直接用
1i:Q
%E
F DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
s.9_/cFWB 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
]sG^a7Z.X (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Y5$VWUrB YKG}4{T &(YNz9L 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
mUjM5ceAXO 7)37AK w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#x[3@zP. class unary_op : public Rettype
Tl`HFZQ1 {
zTS#o#`!\ Left l;
{BS`v5* public :
RoeLf Ow unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MgUjB~)Y 4&+lc* template < typename T >
f~Q]"I8w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"%]vSr {
T6N~L~J return FuncType::execute(l(t));
".Sa[A;~ }
2r>I,TNHl 9,G94.da template < typename T1, typename T2 >
i.G"21M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Spt;m0W90 {
m
vLqccL return FuncType::execute(l(t1, t2));
wA?q/cw C }
(|U|>@ } ;
z{ MO~d9 KB6`OT^b{r 2!;U.+( 同样还可以申明一个binary_op
6R+EG{` iK3gw<g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>^ijj`{d class binary_op : public Rettype
Gfy9?sa {
GBo'= Left l;
yy#4DYht Right r;
'5
kSr( public :
@]xHt&j binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t'im\_$F Z"Byv.yq b template < typename T >
pIP^/H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g]Fm%iy {
pCt0[R;? return FuncType::execute(l(t), r(t));
n>aH7 }
i*2l4 $KMxq= template < typename T1, typename T2 >
VSW"/{Lp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j=5hW.fI {
cOo@UU P return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p{S#>JTr }
P2>Y0"bY } ;
.:V4> mdy+ >e< )R@M~d-o 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
P[<EFjE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z((9vi W
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v!77dj 6I 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
+L\bg|; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
unN=yeut 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
\>nY%* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fZF.eRP' 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
AAPfU_:
^ 下面是修改过的unary_op
^{R.X:a U9]&~jR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
z)0%gd| class unary_op
!y syb {
o]O Left l;
IM$I=5ye 0|D
l/1 public :
)3A%Un#B TSHH=`cx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vQhi2J' 9Ls=T=96 template < typename T >
$3D#U^7i struct result_1
3P[u>xE {
ztHEXM. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
):pFI/iC } ;
k*Vf2O3${ kV:C=MLI template < typename T1, typename T2 >
19#A7 struct result_2
A.@Af+ {
<N}*|z7=b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d 0CFMy6 } ;
fS?fNtD6< ~u+|NtF template < typename T1, typename T2 >
ZK8I f?SD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-e(,>9Q {
v'X=|$75 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
nps"nggk }
)'Yoii{dSU h(H b+7g template < typename T >
y_A?}'X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H]d'#1G {
3&ES?MyB# return OpClass::execute(lt(t));
=as\Tp#d }
D>).^>|q U)y~{E~c34 } ;
{_<,5)c sksop4gu5 "Ir.1FN 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
/aHx'TG 好啦,现在才真正完美了。
Th(F^W9 现在在picker里面就可以这么添加了:
`p{,C`g,R iz pFl@WS template < typename Right >
ps=+wg?] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_z(ydL* {
x.-d>8-!]c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sg!*%*XQ }
n`af2I2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
8
y+N l&"V wM#BQe3t# 1[Ffl^\ARp *2tG07kI }2-p=Y:6 十. bind
>iIUS 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
O)i]K`jk 先来分析一下一段例子
| *J-9 ZRr S""V jQ[M4)>_k` int foo( int x, int y) { return x - y;}
)ls<"WTC. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
NDaM;` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ul?92 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
q|fZdTw 我们来写个简单的。
sBfPhBT| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`*hrU{b 对于函数对象类的版本:
m&X6a C'[ F9&ae*>, template < typename Func >
61^5QHur struct functor_trait
U%,N"]` {
:5M7*s)e16 typedef typename Func::result_type result_type;
4;hgi[ } ;
zrJ/Fs+s 对于无参数函数的版本:
xjDV1Xf* =z$XqT.' template < typename Ret >
&QL!Y{=Y6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
8x J]K {
@xI:ZtM typedef Ret result_type;
"RF<i3{S } ;
3_]<H<w 对于单参数函数的版本:
CL-mt5Kx#7 +Eh^j3W template < typename Ret, typename V1 >
l[EjtN struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$M T'ZM {
Aj;F$(su typedef Ret result_type;
!7O!)WJ } ;
QQwD)WG 对于双参数函数的版本:
VYZkHjj)2i 1L=6Z2*fB4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Evn=3Tw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
e:~r_,K {
krC4O2Fkj typedef Ret result_type;
$rh {f< } ;
R""P01IZH 等等。。。
?(^HjRUY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fiq4|!^h jB17]OCN template < typename Func >
BWct0= struct func_return
Q6 G-`&5 {
BF_R8H,<% template < typename T >
MxY~(TVPK struct result_1
6eqPaIaD {
R{5xb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x}W,B,q } ;
xnW3,:0 gqje]Zc< template < typename T1, typename T2 >
OeuM9c{ struct result_2
na&?Cw {
D9;2w7v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PSO9{! } ;
Bw31h3yB } ;
HD(4Ms \tj7Jy o
26R] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R7o3X,-iwn >Q$, } `U; template < typename Func, typename aPicker >
D~~&e<v'1 class binder_1
2Qqk?;^1 {
J2$L[d^ Func fn;
E*ug.nxy aPicker pk;
(3DjFT3
w public :
TX96
^EoH |&+0Tg~ZE template < typename T >
cY|?iEVs) struct result_1
iyF~:[8 {
5U&b")3IT! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
WB2An7i@"{ } ;
BitP?6KX :1q)l template < typename T1, typename T2 >
)T1U!n?^x struct result_2
v2e*mNK5 {
qn VxP& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%T hY6y( } ;
>~-8RM 2NHkK_B1P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wo($7'.@
u%J04vG"D template < typename T >
}fps~R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@l)HX'z0d {
3BuG_ild return fn(pk(t));
qB57w:J }
<9JI@\> template < typename T1, typename T2 >
*9#6N2J$M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mRe BS {
B{UL(6\B return fn(pk(t1, t2));
*=Ko"v
} }
+FD"8 ^YC } ;
5OUGln5 :+%"kgJNL <j}n/G] 一目了然不是么?
l<5@a
( 最后实现bind
KMO(f!? 3*< O-Jr J*Dt\[X template < typename Func, typename aPicker >
D00I!D16 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RRW/.y {
4~mYj@lvd return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>WfkWUb }
]JQ7x[ r5U[jwP 2个以上参数的bind可以同理实现。
snPM& 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。
F*`*5:7 P9Yee!*H 十一. phoenix
)Gf"#TM[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
h<)YZ[;x bC_qoI< for_each(v.begin(), v.end(),
/NFk@8<? (
7jss3^.wA do_
en6Kdqe [
eI?|Ps{S cout << _1 << " , "
{+`'ZU6C ]
F1m 1% .while_( -- _1),
'Z(KE2&? cout << var( " \n " )
^|u7+b'|t )
05
P#gs`< );
RO>3U2 :{:R5d(_I 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:
%N jRD| 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
s"hSn_m operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_ELuQ>zM]+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
iLQFce7d|& DGR[2C)@N (u/-ud1p template < typename Cond, typename Actor >
<c`+ fPW class do_while
0\qLuF[) {
OvL@@SX | Cond cd;
S511}KPbm/ Actor act;
BHmmvbM#Qm public :
.b.pyVk template < typename T >
<1t.f}}uX struct result_1
g8=j{]~C {
GSHJ?}U, typedef int result_type;
UweXz.x7 } ;
\fX0&l;T9\ ;rp("<g:> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ld *W\ %Aqt0e
template < typename T >
c@eQSy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8C,}nh {
mP!=&u fcU do
8i
epG {
8iv0&91Z act(t);
eo#2n8I>=1 }
XZh1/b^DMN while (cd(t));
)$EmKOTt: return 0 ;
5|nT5oS }
x9DG87P~+ } ;
c0I;8z`b /nPNHO>U N7Kg52| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0|Rt[qwKb@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2F}D?]A 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Rcn6puZt 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
n]%T>\gw 下面就是产生这个functor的类:
)9pRT
dT ^ gy"$F3{` 8;%F-? template < typename Actor >
i1c
z+} class do_while_actor
g-C)y
06 {
Oax6_kmOj Actor act;
QIK;kjr*A3 public :
#F|q->2`o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
iBqxz:PHN( bjL8Wpk template < typename Cond >
n_ 3g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
S17iYjy#8T } ;
Th'B5:` ]QJN` ;b0 q PveG1+25 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
KbXENz&C 最后,是那个do_
*GZ7S
m > w-fsL oCxh[U@*D class do_while_invoker
<MQTOz
oj {
>D\jyd$wh& public :
h,*-V 'X.k template < typename Actor >
(kY wD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
["u:_2!4P {
/bSAVSKR return do_while_actor < Actor > (act);
hZw bYvu }
\yE*nZ } do_;
LBIsj}e r\j*?m ] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
srGF=1_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%ij,xN 最后来说说怎么处理break和continue
{W' 9k 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。
i-YSt5iq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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