一. 什么是Lambda
S`LS/) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C~4$A/&( 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,
!6t
()] e1e2Wk _,hhO $<)k-Cf class filler
L< MIl[z7 {
JrF\7*rh9 public :
Z/ "jLfP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
t]Ey~-Rx } ;
I("J$ 7o$4ov;T <r*A(}Y 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
$u"t/_% y//yLrs; ~!c~jcq]lZ N?d4Pu1m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
sR`WV6!9 ?]S!-6: &H!#jh\w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tlU&p' em@\S lY5a=mwHU I!y[7^R 二. 战前分析
u$c)B<.UR 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。
y0Pr[XZ 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
kve{CO* o@}+b}R} &xF 2!t` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wL]7d3t /* --------------------------------------------- */
A*ImruV vector < int *> vp( 10 );
N@UO8'"9K& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cGw* edgp6 /* --------------------------------------------- */
'|r('CIBN/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3AWNoXh /* --------------------------------------------- */
ZbJUOa?WF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
J7R+|GTcx /* --------------------------------------------- */
.'Vjs2 2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
EQ&E C /* --------------------------------------------- */
DXAA[hUjF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\*#9Ry^f /8baJ+D"4\ ,4ftQJ ET4 C/nb 看了之后,我们可以思考一些问题:
rIz"_r 1._1, _2是什么?
Pm]6E[zC 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。
FAAqdK0 2._1 = 1是在做什么?
Do}mCv 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。
y: @[QhV 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。
)B@veso{ Lxm1.TOJ FJ3Xeos4| 三. 动工
MT" 2^&R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K,YKU?z6 94L
P )n 4
Y q|Z wU.K+4-k template < typename T >
DoA4#+RU class assignment
*ms?UFV[r {
IMzhEm T value;
<{.o+~k public :
,L&Ka|N0 assignment( const T & v) : value(v) {}
hQrO8T?2 template < typename T2 >
@W|}|V5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9 ="i'nYp } ;
+<Ot@ luE M:h~;+s Ow=` tv$l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)K\w0sjR 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=
wNul" Y[x9c0 ['m@RJm+ W&y%fd\&3 class holder
VA_\Z {
w5|az6wZB! public :
d|5u<f5 template < typename T >
5I5~GH assignment < T > operator = ( const T & t) const
,%X~/V {
`':$PUz,g return assignment < T > (t);
pU)wxv[~ }
]>K%,}PS } ;
7,ODh-?ez ,dKcxp~[ 5nzkZw 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:
)` S,vF~ GOHRBV static holder _1;
JI5?,
)-St Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^lB'7#7 XXacWdh \ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#X7fs5$& 而不用手动写一个函数对象。
&ZFsK c# n@w$5y1@ -8Z%5W` >1xlP/4jx 四. 问题分析
he&*N*of: 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
M~;Ww-./ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
gPY2Bnw;l 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0*W=u-|s6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~h?zK1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y!fV+S, {PGNPxUbe 五. 问题1:一致性
e4Ol:V 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
u*Eb4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/r Zj= "YHqls} c struct holder
31k.{dnm {
C/ow{MxA //
%v:9_nwO) template < typename T >
|"DQ^)3Pi T & operator ()( const T & r) const
Q u2W {
QNzI return (T & )r;
=dUeQ?>t= }
Ix !O&_6s } ;
Ra[{K@ sCSrwsbhv 这样的话assignment也必须相应改动:
U,Nf&g TIlcdpwXf template < typename Left, typename Right >
lM"@vNgK class assignment
(F~i {
Q/r9r*>z Left l;
He. gl Right r;
"CBe$b4 public :
Z.<OtsQN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t.c XrX`k template < typename T2 >
zS 18Kl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j*<H18^G } ;
v7T05 #rqLuqw 同时,holder的operator=也需要改动:
&(-+?*A`E !6\{q
M template < typename T >
#-1 ; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$S|bD$e {
B@G'6 ? return assignment < holder, T > ( * this , t);
bcC;i~9 }
`gfh]7T #, W7N_mt 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。
0Pu$1Fp 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3D[IZ^%VtM [2~Et+r6g return l(rhs) = r;
8v\BW^z3 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
xRq|W4ay 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
B<J}YN ZJ'#XZpr template < typename Tp >
])egke\! class constant_t
o X )r4H? {
?@6N EfQf const Tp t;
4a00-y=' public :
i5w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
XLz>h(w= template < typename T >
ihBlP\C const Tp & operator ()( const T & r) const
i&$L$zf, {
Zm!T4pL return t;
)8p FPr }
~[e;{45V } ;
qk{2%,u$@{ |E&a3TQW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sL75C|f9 下面就可以修改holder的operator=了
eaCv8zdX 1|l'oTAA template < typename T >
Y` Oz\W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9lNO
~8
{
lX/s Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4,!#E0 }
_@;t^j+l C,Q>OkSc 同时也要修改assignment的operator()
UUc{1"z{ R$k4}p template < typename T2 >
_Je<_pl!D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
zMxHJNQ\D 现在代码看起来就很一致了。
wZ6LiYiHl _so\h.lt 六. 问题2:链式操作
v8W .84e- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@
U
xO! 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
n=WwB(}q 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
*cz nokq6 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
k#NIY4%. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
w4P?2-kB !f[LFQD template < typename T >
FJomUVR . struct result_1
rg64f'+Eug {
X*hY?'Rp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
YAQ]2<H } ;
yaza P~`gWGC} 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@?lmho? ]Qm$S5tU template < typename T >
d,AEV_ struct ref
`w';}sQA7 {
bYQvh/(J typedef T & reference;
0F> ils } ;
35;|r template < typename T >
}7&.FV" struct ref < T &>
E j` {
8Yc'4v#} typedef T & reference;
1Kszpt(Ld } ;
ui%B|b&& rT7W_[&P 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
WyciIO1 IA I!a1e! template < typename T >
~(bY-6z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
S^(OjS {
w#mna b@ return l(t) = r(t);
7.mY@ }
CAg~K[ 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。
k8IhQ{@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
sh;DCd _W]R|kYl$' 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
(37dD! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
t 66Cx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g<U\7Vp\1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
NU[{ANbl 最后的布局是:
._'AJhU$0 Add
z,dh?%H>X / \
hS&3D6Gt Divide 5
@
=g
Px / \
U[7 &
_1 3
Sv3O${B| 似乎一切都解决了?不。
w3l2u1u 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。
m#6RJbEz 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。
*g7BR`Bt]z 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:
Z
0&=Lw hK^(Y template < typename Right >
z5.Uv/n\1 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
v2eLH:6 Right & rt) const
:jL>sGvBv {
"?9rJx$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;B*im
S10 }
wT\JA4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-wr#.8rzTT 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。
"3 Y(uN 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。
wr);+.T9R 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。
]M3V]m 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
buKwZFC 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?
PgOOFRwP 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:
>u?m
Bx +/O3L=QyJ template < class Action >
(U@Ks ) class picker : public Action
_EPfeh; {
;::]R'F[ public :
|m{u]9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
zm>^!j
! // all the operator overloaded
rfo7\'yk } ;
m&S *S_c suKr//_ 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。
$?P 5A E 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
ZZ'5BfI"I% hp|.hN(kS] template < typename Right >
;Aqj$ x picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>lPWji'4; {
(8"advc6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_(7f0p }
jxc^OsYj _:+hB9n s Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
p~Wy`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。
'ug:ic deLLqdZa template < typename T > struct picker_maker
w'uB&z4' {
6W\G i> typedef picker < constant_t < T > > result;
LX'z7fh } ;
m&MAA^ I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jouA
]E {
Q DVk7ks typedef picker < T > result;
lcVZ 32MQ } ;
uH{oJSrK %eOO8^N 下面总的结构就有了:
gOy;6\/ 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。
l+nT$IPF 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。
VW`SqUl picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ldFR%v>9 至此链式操作完美实现。
{ )g
$ S(^HIJK MCO2(E- 七. 问题3
,ZV>"'I: 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。
?lca#@f( AZ.$g?3w template < typename T1, typename T2 >
WAt= T3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-I?8\ {
I+{2DY/} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WQ+ xS!ba }
CK+t6Gp xlcL;e&^P 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
x^zw1e,y ;\g0*b( template < typename T1, typename T2 >
"5HSCl$r% struct result_2
oRZ98?Y\B
{
"wy2u~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j:2TicHDC } ;
s_;o1 K0 k{F]^VXQ 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?
B#DnU;=O#+ 这个差事就留给了holder自己。
(kTu6t* 0%<OwA2d 6H1;Hl
f template < int Order >
F| jl=i class holder;
riZ :#I template <>
N7u|<
0[ class holder < 1 >
>[2; {
jiejs* public :
W3zYE3DZf template < typename T >
h! Bg}B~ struct result_1
eDsB.^|l {
B[3u,<opFU typedef T & result;
jp;]dyU } ;
4/ WKR3X template < typename T1, typename T2 >
/\{emE\] struct result_2
?9;CC]D {
lc8g$Xw3 typedef T1 & result;
%*NED zy } ;
-7KoR}Ck! template < typename T >
.?vHoNvo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8y']kVg {
-UM|u_ return (T & )r;
zpD?5 }
..kFn!5(g template < typename T1, typename T2 >
+MZI \> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D;&\) {
G^sx/H76J return (T1 & )r1;
Xs{PAS0 }
_7z]zy@PC5 } ;
d_,Ql708f <+-=j template <>
C
:An class holder < 2 >
! 1Hs;K {
?fN6_x2e3 public :
's.e"F# template < typename T >
NB4Q,iq$ struct result_1
UZdGV?o ? {
K {kd:pr typedef T & result;
$ q*a}d[Q } ;
1eywnOjrj template < typename T1, typename T2 >
]>Ym struct result_2
BhYvEbt {
$%^](- typedef T2 & result;
Z($i+L% . } ;
?nPG#Z|% template < typename T >
h
w^
V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U9\\8 {
ohbU~R3{U return (T & )r;
EDz;6Z*4N }
-u(,*9]cJ* template < typename T1, typename T2 >
Lk!m1J5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\FUMfo^ {
6J\ 2=c` return (T2 & )r2;
}L(ZLt8Q }
Y0Tad?iC } ;
a4.w2GR kia[d984w rFGPS%STS 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> >。
k33\;9@k 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Zf1
uK(6X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*;)O'| 3"zPG~fY{ return l(i, j) = r(i, j);
a{L&RRJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8Ji`wnkXe j^5YFUwsQg return ( int & )i;
[-VK!9pQ return ( int & )j;
$ OG){'X 最后执行i = j;
,oUzaEX 可见,参数被正确的选择了。
Z.&/,UU:4 ]tXIe?>9 `<|tC#<z 2*<Zc|uNW 8h0C G] 八. 中期总结
z"T+J?V/ 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:
sfip AM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
qFK.ULgP` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4pl\qf 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Z1jxu;O( f=k#o2 n?nzm "g v$0|\)E) "{r8'qn 4b[bj").A 九. 简化
%L^( eTi[ 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。
h]h"-3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Q
8Hl7__^ 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:
PDPK|FU 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
P))BS +-*/&|^等
p5$}h,7 2. 返回引用。
QRvyaV =,各种复合赋值等
}A+ncabm 3. 返回固定类型。
"T_9_6tH 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
a7c`[ 4. 原样返回。
/='0W3+o*L operator,
U+*l!"O,
5. 返回解引用的类型。
VsJ+-IHm operator*(单目)
1Xo0(*O 6. 返回地址。
(D%vN&F operator&(单目)
kmc_%Wm} 7. 下表访问返回类型。
u3#+fn_ operator[]
<!g]q1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_qR?5;v operator<<和operator>>
YTFU#F 26g]_Igq OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
(_|*&au J 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
haBmwq(f ,|d9lK`" P template < typename Left >
_Iminet struct value_return
iMJt8sd {
l99Lxgx= template < typename T >
>zqaV@T struct result_1
4/|x^Ky>G {
BK%.wi typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>#$SaG! } ;
Ij7P-5=< +HBizJ9K template < typename T1, typename T2 >
L~-/'+ struct result_2
pDZewb&cA {
m_*wqNFA6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
z`IW[N7Z } ;
[:{
FR2*x } ;
%Y%r2 p~@,zetS h\UKm|BZ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
lwq:0Rj@Q s[{[pIH 下面我们来剥离functor中的operator()
nf^?X`g 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Nna.N U1 kW)3naUf< return l(t) op r(t)
}ofb]_C, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
g}v](Q return op l(t)
l<w7
\a6 return op l(t1, t2)
y
Ne?a{ return l(t) op
5aizWz return l(t1, t2) op
T8a' 6otc return l(t)[r(t)]
y<kUGsD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8j;Un] mFF4qbe 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:
>2znn&gZ 单目: return f(l(t), r(t));
A|8"}Hm return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~jL%l 双目: return f(l(t));
0WC\uxT7 return f(l(t1, t2));
ekvs3a^ 下面就是f的实现,以operator/为例
B^/MwD>% #zTy7ZS,0 struct meta_divide
a*y9@RC} {
a~7D4G template < typename T1, typename T2 >
`s)4F~aVo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V?j,$LixY {
)vS0Au^C~ return t1 / t2;
RFL*
qd4 }
i"}z9Ae~. } ;
n7fhc*}:` !CUl1L1DSi 这个工作可以让宏来做:
8{jXSCP# dhtH&:J<; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Q4m>
3I template < typename T1, typename T2 > \
4j=3'Z| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M5h
r0R{ 以后可以直接用
IFTNr2I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
20V~?xs~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Zu,:}+niU (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
`.MZ,Xhqi" (U.Go/A#wE ;|WUbc6&g 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Mpojabsh p
qz~9y~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Uw("+[ 5O0 class unary_op : public Rettype
zbxW
U]<S? {
!G-+O#W` Left l;
@}Hu)HO public :
;stuTj@vH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ab ,^y nZbI}kcm template < typename T >
Y${' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{!|4JquE_ {
3[[oAp return FuncType::execute(l(t));
DzGUKJh6 }
}_'5Vb_ `[sFh%: template < typename T1, typename T2 >
5`.CzQVb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MM@,J< {
RRt(%Wm* return FuncType::execute(l(t1, t2));
&YXJ{<s }
"tCTkog3] } ;
`MVqd16Y G x[ZHpy; J#..xJ?XRD 同样还可以申明一个binary_op
;\*3A22 # J,?#O#j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\EfX3ghPI class binary_op : public Rettype
49MEGl;K0\ {
F"]P| Left l;
- Z,Qj"V Right r;
L[Vk 6e public :
*SNdU^! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(zo7h i=EOk}R template < typename T >
EbILAJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E%`J=C} {
p/<DR| return FuncType::execute(l(t), r(t));
]lC%HlID }
'3b\d:hN r"dIB@ template < typename T1, typename T2 >
]W5*R07 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7'IIB1v.\ {
Q~U\f$N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j?2~6W/[ }
+yP!7] } ;
}YDi/b7 f)*"X[)o 6YM X7G] 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
G}pFy0W\S 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OBAO(Ke DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%4*c/ c6 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。
bCw{9El!K4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L0g+RohW 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。。。
BmX'%5ho 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
a#j,0FKv 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)
@N Yl4N 下面是修改过的unary_op
\(Sly&gL x?wvS]EBg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H3rA
?F#+* class unary_op
=p@`bx {
XZ%,h Left l;
]rlZP1". ^~H}N$W"-q public :
eg;7BZim{ Fv~lasW[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_RIU,uJs p1KhI;^ template < typename T >
DU!T#H7 struct result_1
'3l TI {
B#V""[Y9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*cb|9elF^ } ;
/whaY4__O\ ,{0Y:/T' template < typename T1, typename T2 >
K3!3[dR* struct result_2
@Go_5X( {
juHL$SGC typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ms!EK } ;
40kAGs>_ i6if\B template < typename T1, typename T2 >
G)7U&B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
60+ zoL' {
6^b)Q(Edut return OpClass::execute(lt(t1, t2));
64/ZfXD }
*O_fw 0jV *$eH3nn6g template < typename T >
O)dnr8* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uuY^Q;^I* {
=<n ]T; return OpClass::execute(lt(t));
&BPYlfB1 }
d1D
f`
DN2 ]Y' } ;
s>>&3jfM (e7!p=D d {!P
c< 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
KR?;7*qF 好啦,现在才真正完美了。
9<Pg2#*N0 现在在picker里面就可以这么添加了:
t=P+m qd0G sr}j template < typename Right >
/!H24[tnk1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rbd0`J9fq {
Dd?G4xUG return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
agUdI_'~@9 }
^)dsi 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。
CPJ<A,V doanTF4Da |=}+%>y_ &ivU4rEG >#G%2Vp 十. bind
KtQs uL% 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。
IO\1nB$0nb 先来分析一下一段例子
N'2?Z b J||g(+H> HJl?@&l/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
5sY$ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]KFh 1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[5P-K{Ko 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。
e)e(f"t6Q 我们来写个简单的。
qR@ESJ_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lvf<g}?4 对于函数对象类的版本:
Z[@ i/. I t utk*|S template < typename Func >
e1Db
+ QBV struct functor_trait
s$#64"F {
tb&?BCp typedef typename Func::result_type result_type;
9
/H~hEVK } ;
s-CAo~, 对于无参数函数的版本:
iWt%Boyi [(n5-#1S template < typename Ret >
Q,NnB{R struct functor_trait < Ret ( * )() >
\Tz|COG5h\ {
q'jOI_b typedef Ret result_type;
n5QO'Jr%[ } ;
]t0o%w 对于单参数函数的版本:
5Dkb/Iagi s@L ;3WdO template < typename Ret, typename V1 >
#*A&jo'E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Mq91HmC(@ {
gN/!w: typedef Ret result_type;
Q`bXsH } ;
5p.rd0T]l3 对于双参数函数的版本:
)?72 +X eCI'<^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t!\aDkxo % struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*B&P[n {
'dj3y/
k% typedef Ret result_type;
J`5VE$2M } ;
(U'n1s/X 等等。。。
12^uu)6Xm, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<Y)14w% oywPPVxj template < typename Func >
v/ry" W struct func_return
7@{%S~TN {
^JY {< template < typename T >
DGJ:#UE struct result_1
U.TZd" {
f,ro1Nke typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g=td*S } ;
M{L<aYe 0L>3i8' template < typename T1, typename T2 >
@ 51!3jeu struct result_2
Oem1=QpaC {
~|KqG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R6<'J?k } ;
-)-:rRx- } ;
T.#_v#oM rRevyTs 0Px Hf* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
JlSqTfA yD<#Q\, template < typename Func, typename aPicker >
t3$ cX_ class binder_1
ytj});,> {
\gP?uJ Func fn;
+vZYuEq_ aPicker pk;
4b}p[9k public :
xiW}P% bf wQ(DX! template < typename T >
Cx;it/8+ struct result_1
A6szTX#0 {
TY]0aw2]|7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<x`yoVPiZg } ;
Ow-ejo lz=DGm
template < typename T1, typename T2 >
pKLcg"{[F struct result_2
W<<G
'Km {
,q*|R
O typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\WE/#To } ;
6ud?US( D?ic~-& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z\v xDe^>(," template < typename T >
rE*yT(:w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y6am(ugE {
yMW3mx301j return fn(pk(t));
!o|
ex+z; }
J|xXo template < typename T1, typename T2 >
gB#!g@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;R
>>,&g {
tLJ 7tnB return fn(pk(t1, t2));
M]V
j }
@{V`g8P> } ;
4=q4_ \_T ->|eMV'd ^Ip\`2^u 一目了然不是么?
AYNz {9 最后实现bind
OY"BaSEOw} oItC;T ft8 template < typename Func, typename aPicker >
++2a xRl picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qw4wg9w5p {
wB 8548C}- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'1!%yKc0 }
S%p,.0_ ^p4`o> 2个以上参数的bind可以同理实现。
\R&ZWJKh 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。
>CCy2W^W rDaiAx& 十一. phoenix
0lt1/PEKx2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
gd3MP^O1 *mWS+xcU(L for_each(v.begin(), v.end(),
]mBlXE:Z (
TbMlYf]It do_
un6W|{4] [
]I~BgE;C9 cout << _1 << " , "
U&kdR+dB ]
#;2mP6a[ .while_( -- _1),
_uh@fRyh cout << var( " \n " )
w#(E+s~} )
I<lkociUCG );
!H^R_GC K(mzt[n( 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:
A}!D&s&UH 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
n-9X<t|*?a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b4^a
zY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.R+n}>+K ^sZHy4-yK# az:lG(ZGw template < typename Cond, typename Actor >
2\}6b4 class do_while
;hDIoSz {
1p>&j%dk Cond cd;
>GDN~'}^oz Actor act;
>*w(YB]/$V public :
Lp||C@h~ template < typename T >
/i~n**HeF? struct result_1
cRPy5['E {
5[qx5|O typedef int result_type;
`4]-B@
7_ } ;
'UCF2L ;#D:S6 L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
p)Q=' &_6B{Q template < typename T >
zQ eXN7$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yv;18j*< {
rUF= uO( do
Y'LIk Q\ {
g60rm1b act(t);
tdRnRoB }
5E|/n( while (cd(t));
T;I>5aQ:q4 return 0 ;
/?8rj3 }
|
\JB/x } ;
UD r@ Jqi^Z*PuX ?<$DQ%bf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0jwex 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
i%_nH"h 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
n47v5.Wn 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
b{d@:" 下面就是产生这个functor的类:
t?kbN\, n|iO)L\9aB ^RS`q+g template < typename Actor >
|N>TPK&Xt class do_while_actor
?G!DYUK {
q:v&wb% Actor act;
of:xj$dQ_ public :
E^jb#9\R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[<{+tAdn) Ik|nL#JH] template < typename Cond >
E>SLR8!Cv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
G_x<2E"d } ;
nz]+G2h 6ax|EMw djcCm5m 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DbkKmv& 最后,是那个do_
6jtnH'E/ o;@T6-VH P\CT|K'P class do_while_invoker
h=~TgTv {
Nu'T0LPNq( public :
*<_8]C0> template < typename Actor >
tcf>9YsOr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7].FdjT. {
e[7n`ka
' return do_while_actor < Actor > (act);
T/&4lJ^2l^ }
uN1O(s } do_;
?8Hr
9 0xM\+R~, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
i7f/r. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Q0_UBm^f 最后来说说怎么处理break和continue
ZLJfSnB 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。
m. G}#/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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