一. 什么是Lambda
I4"(4u@P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,K WIuCU; 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,
.QvH7 @S<6#zR uh<e-;vU [d?tf class filler
JGHQzC {
Ndz'^c public :
u7/]Go44 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:pH3M[7 } ;
]t"X~ 1IPRI<1U '< .gKo 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:
{j8M78 }3 ~T^,5Tz1j cM_!_8o x
DiGN Jc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\=qZ),bU@ 1c\KRK4 vojXo|c 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e"(SlR (Q?@LzCjy y*#YIS56I ;F;Vm$ 二. 战前分析
=]fOQN` 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。
$TX]*hNn 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.du2;`[$r n&%0G2m: @|PUet_pb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
T
-p~8=I /* --------------------------------------------- */
JHXtKgFX vector < int *> vp( 10 );
Y|!m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"wR1=&gk /* --------------------------------------------- */
yz<$?Gblz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=5;tB /* --------------------------------------------- */
=E
w<s5C@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
XiMd|D /* --------------------------------------------- */
Q?2GwN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Nu;?})tF /* --------------------------------------------- */
HcQ)XJPK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7G+E+A5o& K>vi9,4/ks 6r.#/' " #LR.1zZ 看了之后,我们可以思考一些问题:
~s{
V!)0 1._1, _2是什么?
{)n@Rq\=v 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Sq SiuO.D 2._1 = 1是在做什么?
` 7P%muY. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
X`20=x Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m-2!r*(zt nX_w F`n" %x-`Y[ 三. 动工
dczq,evp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Oz4vV_a&' 0j :u.x
6DG%pF, cTBUj template < typename T >
tR\cS) class assignment
f>iDqC4 {
O2:1aG T value;
N9#5 P! public :
DkEf;P assignment( const T & v) : value(v) {}
qjsEyro$- template < typename T2 >
-EJj j { T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y(wb?86#W5 } ;
_;,"!'R`f QM24cm
T q 2P_37 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5\Rg%Ezl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C]Q`!e t$&'mJ_-w ]$BC f4: "/yS HB[ class holder
VHi'~B#'* {
*P/DDRq(2 public :
Ss3~X90!*B template < typename T >
Q?bCQZ{-Lh assignment < T > operator = ( const T & t) const
%ol\ sO| {
[Z2{S-)UM return assignment < T > (t);
Ga_Pt8L6 }
8,IQ6Or|-2 } ;
]XASim:A qe5;Pq !G _^g4/G#13c 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:
cw,|,uXq
6 ]K'OH& static holder _1;
2Ab`i!# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
z(u,$vZ_ r>}z|I' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&]tm'N25 而不用手动写一个函数对象。
3+\Zom4 r PTfwhs $Xh5N3 P]iJ"d]+X 四. 问题分析
!"ir}Y% 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
|l-O e 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
RBfzti6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-Q/wW4dE= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IE3GZk+a~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d)3jkHYEjj eE_$ ADEf 五. 问题1:一致性
->*~e~T 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?|
_kc}: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+s6v!({Z K^h9\<w struct holder
LM(r3sonb {
W7c
B //
b%KcS&-6 template < typename T >
oWx^_wQ-= T & operator ()( const T & r) const
?-~<Vc* {
wA"d?x return (T & )r;
v$xurj:v#i }
=4sx(< } ;
LqXVi80 8;"9A 这样的话assignment也必须相应改动:
}ikN g{
;OgS3> template < typename Left, typename Right >
)H`V\H[0P class assignment
%Eugy {
da~_(giD* Left l;
G^cMY$?99 Right r;
&^w" public :
m?gGFxo assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.<E7Ey# template < typename T2 >
1JJ1!& > T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
upaQoX/C } ;
;<GK{8 3}8L!2_p 同时,holder的operator=也需要改动:
*7=`]w5k1 ~N/a\%` template < typename T >
*&I
_fAh] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>K&chg@Hv {
AyW=. return assignment < holder, T > ( * this , t);
|26[=_[q }
;>/yY]F7 XZS%az1% 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。
>JA>np 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ujl?! vRn]u57O return l(rhs) = r;
~W={"n?= 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。
`DE_<l 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R+t]]n6# ?bu=QV@ template < typename Tp >
p5py3k class constant_t
>6[d&SM6 {
$-|$4lrS const Tp t;
WJ)4rQ$o public :
.LDp.#d9r1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
LitdO>%#2 template < typename T >
..k8HFz>" const Tp & operator ()( const T & r) const
Kv:Rvo {
+sTPTCLE return t;
=y(*?TZH }
yye5GVY$ } ;
I;1)a4Xc4R 2ga8 G4dU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_>aP5g?Ep 下面就可以修改holder的operator=了
~{);Ab.9+ oX*;iS X template < typename T >
v,8Q9<=O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uL@%M8n {
DF>tQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\YFM5l;IU }
OHW|?hI=[ @ULWVS#t2 同时也要修改assignment的operator()
<`G-_VI fP6. template < typename T2 >
QC!SgV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X h}D_c 现在代码看起来就很一致了。
,KD?kSIf z;?j+ZsdH 六. 问题2:链式操作
Fa\jVFIQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?Z4%u8Krvz 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。
Vy| 4k2 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。
Rry]6( 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。
:bi(mX7t 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
WRA(k /u_9uJ"-K( template < typename T >
Gg]Jp:GF struct result_1
%rgW}Z5 {
?FUK_] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Hq,@j{($ } ;
#D%6b Qca3{|r` 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:
wf1p/bpf fLd2{jI, template < typename T >
&cJ?mSI struct ref
LXsZk|IhM {
AaoS &q typedef T & reference;
NQ;$V:s) } ;
7-Oa34ba+ template < typename T >
^E Rdf2 struct ref < T &>
KZ%us 6 {
1X`,7B@pz typedef T & reference;
=kzp$ i } ;
>M!LC Jw&Fox7p 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
lhnGk'@d bBXLW}W template < typename T >
`W" ;4A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O9o ]4; {
UBj&T^j return l(t) = r(t);
h^qZi@L }
F
u^j- Io 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。
b62B|0i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-meY[!"X lKQevoy' 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
Iu~<Y(8^q# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5o>*a>27,A _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vF pKkS343 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ewq@>$_! 最后的布局是:
wHQ$xO;vD' Add
=au!rda / \
3&5b!Y Divide 5
I{WP:]"Yf / \
D/ sYH0.V$ _1 3
l?rLadvc 似乎一切都解决了?不。
|5:2?S2R 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。
_dz ZS(7M6 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。
}p)Hw2 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:
>SLmlK NP.i,H template < typename Right >
C984Ee assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
W[a"&,okqO Right & rt) const
'6e4rn{
{
)G?\{n- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
98O]tL+k/u }
GCiG50Z= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U6*[}Ww 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。
' (XB|5 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。
/V`SJ" 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。
L6i|5 P 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。
9wGsHf8] 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?
Eu"8IM!%- 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:
jpS$5Ct ]];pWlo! template < class Action >
{:VK}w class picker : public Action
JC->
eY"O2 {
:).NA
] public :
h(~/JW[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
)"hd" // all the operator overloaded
-y|']I^ & } ;
={
-kQq 44B D2`nF Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
XqUQ{^;aI 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
dT% eq7= BBGub?(dR template < typename Right >
s]0 J'UN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
mCk_c {
Hm!"% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;~djbo0,X }
Uf]$I`T# <H-kR\HF Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
MMC$c=4" 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。
ai1;v@1 G3+e5/0 template < typename T > struct picker_maker
89GW! {
S;gy:n!t typedef picker < constant_t < T > > result;
|2n*Ds' } ;
im9EV|; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WAR!#E#J7 {
$'_Q@ZBq typedef picker < T > result;
*i#N50k*j' } ;
cn/&QA" ~6Fh,S1? 下面总的结构就有了:
Q&w_kz. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
&~/g[\Y picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
2RF3pIFrm picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
LklE,W 至此链式操作完美实现。
f(eXny@Y ';8 ,RTe X[H .t$w5A 七. 问题3
7-n HPDp' 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。
3`vKEThY) K@%T5M4j template < typename T1, typename T2 >
dY0W=,X$7T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5pDE!6gQ {
);}M"W8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y=f.; }
?E
V^H-rr @lWNSf 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|Pz24yP9 IemhHf ^l template < typename T1, typename T2 >
4q7H struct result_2
B[EOz\?=m {
;r~1TUKb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Rx"+i0 } ;
$6J22m!S4n Z:>3AJuS_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
|Z2_W/ 这个差事就留给了holder自己。
`8O Bw bpU>(j cZF|oZ6< template < int Order >
@4Bl&(3S class holder;
Xf#;`*5 template <>
KWD{_h{ R class holder < 1 >
yHC[8l8% {
.E+O,@?< public :
l59
N0G template < typename T >
"M/) LXn:0 struct result_1
cC/32SmY4 {
sq(5k+y*J typedef T & result;
dMsS OP0E } ;
Bsg^[~jWJu template < typename T1, typename T2 >
"q= ss:( struct result_2
?SO!INJ {
8%YyxoCH typedef T1 & result;
M=ag\1S&ZF } ;
"$J5cco template < typename T >
Yy]TU} PY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yi~]}M {
A&B|n!;b return (T & )r;
3X;>cv#B }
_%Xp2`m template < typename T1, typename T2 >
-zJV(` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*,:2O&P {
m;rr7{7X return (T1 & )r1;
8tv4_Lbx }
X 5}=|%Y } ;
)CE]s)6+2 5bXpj86mY template <>
W)D?8* class holder < 2 >
B<-("P(q {
)eZ}Kt+ public :
H<q|je}e template < typename T >
I9aiAD0s struct result_1
!t~tIJ>6 {
V9Mr&8{S4 typedef T & result;
+_*NY~ } ;
]3='TN8aQF template < typename T1, typename T2 >
h@1/ struct result_2
M[O22wFs {
fJ
_MuAv typedef T2 & result;
R<Mp$K^b } ;
{:_*P
TVk template < typename T >
3kUb cm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'WmjQsf {
NKB["+S< return (T & )r;
lqh:c }
B=^M& { template < typename T1, typename T2 >
hS &H* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g@M5_I(W {
<3N\OV2 return (T2 & )r2;
j x< <h_j }
rwW"B } ;
%`$:/3P$U #?D[WTV >d"\ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
i?@7>Ca 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Evg#sPu\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QQ{*j7i) {g1R?W\LZ return l(i, j) = r(i, j);
:(/1,]bF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L>WxAeyu1K Bfdfw+ return ( int & )i;
>$CNR*}@ return ( int & )j;
*sB'D+-/ 最后执行i = j;
+lFBH(o]X 可见,参数被正确的选择了。
cp~6\F;c HA}q.L]# ?z-nY,'^uq DoO
;VF f>cUdEPBb 八. 中期总结
|?^N@ 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:
*KiY+_8> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;*FY+jM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|9$C%@8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-"2 t^Q %"
mki> 2sG1Hox U+4[w`a} ]g oVQ'Y 4, Vx3QFZ 九. 简化
=s'H o 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。
{|<r7K1< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#n.v#FyNx 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:
IQ~Anp^R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8::y5Yv] +-*/&|^等
Lp }V 94xT 2. 返回引用。
D,FgX/&i/ =,各种复合赋值等
.-MJ5 d: 3. 返回固定类型。
jw\4`NZ] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+"WNG 4. 原样返回。
A(BjU:D(Oj operator,
?aBAmyxm 5. 返回解引用的类型。
[5-IkT0 operator*(单目)
g26_#4 P 6. 返回地址。
vmfFR operator&(单目)
[4B(rra 7. 下表访问返回类型。
vfhoN]v operator[]
$/JXI?K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:nqDX operator<<和operator>>
/RhM6N jY/(kA]} OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
u|"YS-dH 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`O.pT{Lf .),9a, template < typename Left >
'zMmJl}\vd struct value_return
j1+I_ {
XS^du{ai template < typename T >
V8o,
e struct result_1
{IBbN05 ; {
(~F}O typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:*|So5fs } ;
;BWWafZ }lJ|nl`c template < typename T1, typename T2 >
eDNY|}$}v struct result_2
HJ"sK5Q {
"iK'O =M typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0lYP!\J3]% } ;
|rhB@k } ;
i^ILo,Q &,l7w K )M[FPJP} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9T`YHA'g zI(uexxPqd 下面我们来剥离functor中的operator()
Ly
v"2P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@RoU mN R}%s
return l(t) op r(t)
g}9heR return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[6.<#_~{ return op l(t)
) 54cG return op l(t1, t2)
r<P? F return l(t) op
&js$qgY return l(t1, t2) op
7+[L6q/K return l(t)[r(t)]
YLSDJ$K6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/9P7;1? _wW"Tn] 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:
$mf6!p4 单目: return f(l(t), r(t));
ci 22fw0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m<cv3dbZo 双目: return f(l(t));
F<2gM#jLB return f(l(t1, t2));
O0pXHXSAL 下面就是f的实现,以operator/为例
*8%uXkM m iQCs8hIR struct meta_divide
_qt {
OMYbCy^ template < typename T1, typename T2 >
NW21{}=4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)B~{G\jS {
f|s,%AU"i return t1 / t2;
^QHgc_oDm }
pMUUF5 } ;
y=SpIbn{ Y~lOkH[z 这个工作可以让宏来做:
UK@hnQU8` EW]8k@&g #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6Ol)SQE, template < typename T1, typename T2 > \
!@+4&B= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~_-+Q=3 以后可以直接用
w0<1=;_% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=1O;,8` 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
;1TQr3w (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。。。)
O4a~(*f a][Tb0Ox [Mv'*.7 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
jzZEP4 HGj[\kU~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?#ywUEY* i class unary_op : public Rettype
$V_w4!:Q {
$B%3#- Left l;
AX )dZdd public :
BBl9<ne$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Fj<a;oV 9Z3Y, `R, template < typename T >
x:]_z.5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H3ob
8+J {
@_;vE(!5 return FuncType::execute(l(t));
np7!y
U }
7#26Smv ^7$Q" template < typename T1, typename T2 >
GN|xd+O_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2>Kn'p {
q\fai^_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
#CB`7}jq }
;,B $lgF } ;
0qN?4h)7 a)/ }T h61BIc@> 同样还可以申明一个binary_op
U
owbk: GM@0$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;|Rrtf9 class binary_op : public Rettype
)OQih+#?W {
$*+UX
Left l;
6bbzgULl Right r;
[Ue"#w public :
:&O6Y-/B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@Y&(1Wl &=-{adm template < typename T >
G\r>3Ys typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t@BhosR- {
c 9zMI return FuncType::execute(l(t), r(t));
k3e?:t 9 }
rPJbbV",+^ z"{Ji{>%= template < typename T1, typename T2 >
r5!Sps3B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w"E.Va {
?)/&tk9.n return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\ 3l3,VYH }
<\\,L@ } ;
thQ)J |1 T`Qg+Q$ R"JT+m 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
(V8lmp-F 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{F*81q\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q$^Kf]pD 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
fq[,9lK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9m2Yrj93 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)^Md ^\? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"3uPK$ 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)
SBG.t: 下面是修改过的unary_op
Lq5Eu$;r zT _[pa)O` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
77zDHq= class unary_op
4jz2x #T {
X>s'_F? Left l;
!
d " i 8$6^S{M3 public :
!K_ ke h 7|pF(sb0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EY.Z.gMZI( @ u2P&|:{ template < typename T >
|(UkI?V struct result_1
!XrnD# {
w 8oIq* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L
t.Vo } ;
/AUXO] `F' >NNY template < typename T1, typename T2 >
!>QD42 struct result_2
|),3`*N {
pU5t, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/m+\oZ
]d } ;
WB>M7MI% ^CQVqa${] template < typename T1, typename T2 >
c *]6>50 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B)(ZRH {
m<e-XT return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Qf(mn8 }
TmO3hKaP t(.xEl;Ma template < typename T >
OLgW.j:Ag typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\y0uGnmCj {
*D$Hd">X return OpClass::execute(lt(t));
*lws7R }
d^YM@>% |a[Id } ;
FaE,rzn)iD LuUfdzH 2ID]it\5 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#MI4 `FZ 好啦,现在才真正完美了。
t"L-9kCM 现在在picker里面就可以这么添加了:
e8ZMB$byP *u`[2xmuYf template < typename Right >
o+.LG($+U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
bpWEF b'f {
6.
6g9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p:8&&v~I }
Y1h)0_0 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
x5)YZ~5 f<aJiVP ^SH8*7l7 BjyGk+A 1me16 5y<B 十. bind
)]a{cczL" 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
sT|FgB 先来分析一下一段例子
%Ut7%obpi gls %<A{C '-5Q>d~&h int foo( int x, int y) { return x - y;}
*#2]`G) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;/]vmgl2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9H4NvB{ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
7Eett)4 我们来写个简单的。
VygiR|f- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
kw Iw=8q~ 对于函数对象类的版本:
exQU 6YeEr!zt% template < typename Func >
l^*'W(% struct functor_trait
gx)!0n; {
W.t` typedef typename Func::result_type result_type;
@z1Yj"^Pm } ;
yw9)^JU8" 对于无参数函数的版本:
BVk&TGa;[$ /MUa
b*h template < typename Ret >
@z!|HLD+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
:CJ]^v {
|Q)c{9sD typedef Ret result_type;
l;C00ZBOc } ;
Xitsbf=Gg 对于单参数函数的版本:
M@b:~mI[sw gnPu{-Ec* template < typename Ret, typename V1 >
_9Zwg+oO[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
eURj'8o), {
:_y}8am;H~ typedef Ret result_type;
CVyE5w } ;
vw/L|b7G 对于双参数函数的版本:
[Q5>4WY tEXY>= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3Bk_4n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FV->226o% {
#nOS7Q#uW typedef Ret result_type;
SZ[,(h } ;
Fs,#d%4 @% 等等。。。
&n)=OConge 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^YLk&A)X g~i%*u,Y< template < typename Func >
+jPs0?}s struct func_return
Z* Fxr;)d {
zJ2dPp~u template < typename T >
sAG#M\A6 struct result_1
9nrH
6] {
LyB &u() typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AQH\ ;L } ;
97%S{_2m/ dq&N;kk
| template < typename T1, typename T2 >
^t'mfG|DV struct result_2
ogrh" {
n%J{Tcn6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bm+
#OI } ;
E0Y>2HOuL } ;
O*8.kqlgt ^mA ^7jB G(~
s(r{%I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L93&.d@m9 muc>4!Q template < typename Func, typename aPicker >
Pq@%MF]5 class binder_1
~RRp5x _ {
bvK fxAih Func fn;
_4]GP3` aPicker pk;
e{"r3* public :
mjwh40x.o O"D0+BK79e template < typename T >
>8*J ;(:W struct result_1
A+:X {
!X5~!b^* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P'dH*}H } ;
Q,.[y"m9Y. dF?:&oP] template < typename T1, typename T2 >
!BocF<U E struct result_2
nF8|*}w {
9mEt**s
Ur typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^s_BY+# } ;
?%RN? O( VX!UT=; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
E9]/sFA-] ZT\=:X*e template < typename T >
"5+x6/9b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tocZO {
y$f{P:!"{3 return fn(pk(t));
xMdbS4 &! }
:UMtknV template < typename T1, typename T2 >
oY#62&wk4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|N{?LKR
% {
d'4^c,d return fn(pk(t1, t2));
eiNF?](3O }
]W-7 U_ } ;
uTemAIp
$u COF_a% VOj{&O2c 一目了然不是么?
l Wa4X#~. 最后实现bind
K|n$-WDG} ^WZcM#~TL `pHlGbrW template < typename Func, typename aPicker >
^,?dk![1Cv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QL<uQ`>( {
o
IUjd return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b R6g^Yf }
-27uh ranLHm.nB 2个以上参数的bind可以同理实现。
VeJM=s.y7 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。
w}OJ2^ ~(BvIzzD 十一. phoenix
Kn
WjP21 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!yo/ F&6 L7_qs+ for_each(v.begin(), v.end(),
1qR[&=/ (
dFu<h do_
~s
:Ml [
~F</s. cout << _1 << " , "
DH#n7s'b ]
$qoh0$ .while_( -- _1),
|\1!*Qp cout << var( " \n " )
cZ!%#Az )
k3-'!dW< );
;oKN 8vI#7 &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:
Ac0^` 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
`*A!vO8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5BL4VGwJ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*bl*R'; $*%ipD}f HF3W,eaqK template < typename Cond, typename Actor >
b
V)mO@N~w class do_while
xHA6 {
aaN|g{pX Cond cd;
w4: Actor act;
7 +RsZu public :
-|?I'~[#( template < typename T >
u x[h\Tp struct result_1
qhKW6v {
B{#*PAK= typedef int result_type;
Q:
H`TSR] } ;
bJ[{[|yEd G lz0`z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{HJzhIgCf }`O_ template < typename T >
}mz6z<pJ_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
our$Ka31 {
k *a?Ey$ do
e~Oge {
M@G <I]\ act(t);
^yO+-A2zC }
h)W?8XdM while (cd(t));
(XQBBt return 0 ;
[hLSK-K 9 }
)zFPf]gz } ;
&8l"Dl j^t#>tZS Mw0Kg9M 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
z,6X{= 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。
6D[m}/?Uy 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。
uafSz@` 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。
X=:|v<E
下面就是产生这个functor的类:
xKilTh_.6 -,M*j| xq?9w$ template < typename Actor >
_I("k:E7 class do_while_actor
]BY^.!Y {
H nKO Actor act;
uxGY/Zf public :
7e{w)m:A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5hVp2w- ,a:!"Z^f template < typename Cond >
\S[7-:Lu^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&rTOJ1)V} } ;
C^}2::Qu To x{Sk3L #].n0[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R]0p L 最后,是那个do_
YLr<^G-v aV^wTs#2I *,/ADtL class do_while_invoker
a/9R~DwN {
?w{ lC, public :
~1x,m.f8 template < typename Actor >
cULASS`, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y9b|lP7! {
3GH@|id return do_while_actor < Actor > (act);
wVI 1sR }
s Zan.Kc# } do_;
;TaR1e0 24ojjxz+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
K$S:V=y%r7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}y<p_dZI 最后来说说怎么处理break和continue
SF$]{
X 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。
-P;_j,~U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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