一. 什么是Lambda
)xQxc. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,2JqX>On>Y 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,
Te'^O,C)y$ hx4!P( o1 ==x3|^0y qU8UKI P class filler
VR?7{3 {
N(Y9FD;H public :
{%D
"0* ^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
jbIWdHZ/US } ;
Z.6`O1OY}? wdBytH6r. ?3SlvKI}H` 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:
$ajw]2kx B0p>' O2 SUD]Wl7G`r =)M 8>>l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
};9dd3X %W"\ PkDL\Nqe 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
x|0Q\<mEe Y@eHp-[ H[@}ri< R'dF<&Kj| 二. 战前分析
3JW9G04. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
fH`1dU 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
C*Ws6s>+z BT>*xZLpS Aog3d\1$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0nx
<f>n /* --------------------------------------------- */
C,2IET vector < int *> vp( 10 );
h83ho transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D\({]oj] /* --------------------------------------------- */
>[|:cz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#*S/Sh?Q /* --------------------------------------------- */
1bzPBi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;ok];4`a /* --------------------------------------------- */
5B'-&.Aj+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%c^]Rdl /* --------------------------------------------- */
h>mQ; L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A!^K:S:@ /bCrpcH {w!}:8p b@YSrjJ 看了之后,我们可以思考一些问题:
rA=F:N
2 1._1, _2是什么?
jv2l_ 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。
@2$PU{dH 2._1 = 1是在做什么?
[-6j4D 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。
qgZ(o@\ 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。
!YJdi~q
AX'(xb, }i[i{lKj 三. 动工
t ?bq~!X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/SMp`Q88 S\0"G* :\80*[=;Z yrsP'th template < typename T >
_9n.ir5YX class assignment
u x:,io {
S<p
"k] T value;
sK?[1BI public :
?rBj{]= assignment( const T & v) : value(v) {}
8(3vNuyP template < typename T2 >
44%::Oh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&<_sXHg<x } ;
iZjvO`@[ ][G<CO`k ZLL0 6p 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Nq*\{rb 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qk_
s"}sS c"O\fX k9^P#l@p [j93Mp class holder
0A 4(RLGg {
f[|xp?ef public :
TqQ>\h"&_ template < typename T >
0eQ5LG?) assignment < T > operator = ( const T & t) const
ORtl~V' {
|qI_9#M\( return assignment < T > (t);
m7M*)N8 }
WX0@H[$i# } ;
y~-? W
8E<P y #mllVQ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
vjXvjv{t ir]u FOj static holder _1;
R4IFl
z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xY!]eLZ)& 3I"&Qp%2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K]
Eq"3 而不用手动写一个函数对象。
sS-5W-&P{T c&0IJ7fZG Pi8U}lG; gpw(j0/Fs 四. 问题分析
/u #9M { 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
B1LnuB% 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
8|d[45*q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4yBe(&N-d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#e9B|Y?b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bM-Y4[ }*R"yp 五. 问题1:一致性
:m37Fpz&b 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8tdUnh%/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"%.#/!RG 3}h&/KN{ struct holder
a#raUF7e {
8AefgjE //
]AHUo;(f% template < typename T >
J| 'T2g T & operator ()( const T & r) const
o1n c.2/0J {
_puQX@i return (T & )r;
|Zt=8}di }
jM7}LV1Ck } ;
+u)' l|&|+u# 这样的话assignment也必须相应改动:
o_5|L9 0\h2& template < typename Left, typename Right >
Ft>ixn class assignment
R#T6Ii {
ho(Y?'^t3 Left l;
(>8fcQUBb Right r;
IsRsjhg8x public :
G)e 20Mst assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k~q[qKb8y: template < typename T2 >
[j![R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<v2R6cj5 } ;
\\/X+4|o' -_314j=`/ 同时,holder的operator=也需要改动:
+QHhAA$ u{3KV6MS template < typename T >
S((8DSt* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
He]F~GXP {
ntF(K/~Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
GB
!3Z }
"^trHh8= ~z
aV.3# 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。
~P/G^cV3s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
L9kSeBt tjTF?>^6| return l(rhs) = r;
[2FXs52 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。
)Tb;N 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pD>3c9J'^F J`x9XWYw template < typename Tp >
kh5V&%>? class constant_t
t6"4+:c!> {
8WyG49eic const Tp t;
'rF TtT
public :
6XG+YIG6w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-[7.VP template < typename T >
p5[uVRZ const Tp & operator ()( const T & r) const
-!}1{ {
X<?;-HrS; return t;
5$#<z1M.& }
ZHF@k'vm/9 } ;
T }8aj .K93VTzy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0SDCo\ 下面就可以修改holder的operator=了
AVJF[t , # / 4Wcz< template < typename T >
-Kc-eU-&q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|/(5GX,X {
stDn{x. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
::5-UxGL<2 }
P#0_ FE5R
^W#u- 同时也要修改assignment的operator()
y%GV9 MUo?ajbqOd template < typename T2 >
~ACB#D% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>Y,7>ahyt 现在代码看起来就很一致了。
*PI3L/* ^Uf`w7"iY 六. 问题2:链式操作
h\dIp`H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h!Q>h7 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
_AO0:& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
lu{}j4 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
LNg1q1P3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K)14v;@ <AIsNqr template < typename T >
F0!r9U(( struct result_1
]6aM %r=c {
t #AQD]h typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Iq5F^rH`[ } ;
U-k;kmaj |'J3"am' 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
i3GvTg-X ;'Y?wH[ template < typename T >
-@73" w/ struct ref
cn#a/Hx {
yO($KL+ typedef T & reference;
Z5U~g? } ;
PY2`RZ/ @ template < typename T >
9w(j2i
q struct ref < T &>
K1hw'AaQ {
OYzJE@r^ typedef T & reference;
ZN)/doK } ;
SB;Wa% {NFeX'5bP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
y,
Z#?O =#u2Rx%V template < typename T >
h1Lp:@:| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\uYUX~}i" {
>hhd9 return l(t) = r(t);
Uyh }
^U =`Rx 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。
!Q#b4 f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l:ED_env: _5)#{o< 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
M{S7ia"s _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0{,zE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s%:fB( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
y>OZ<!` 最后的布局是:
MPB6 Add
zZxP=
c / \
T'V(%\w Divide 5
]`NbNr]K / \
*Z]|
Z4Q/` _1 3
GWhZ Mj 似乎一切都解决了?不。
i-<=nD&?t 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。
k`t'P6
bU 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。
ceOjuzY 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:
^AM_A>HnG :b>|U"ux template < typename Right >
q5A+%# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ELPJ}moWZ Right & rt) const
e%P;Jj476 {
{,
|"Rpd return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`~}7k)F( }
X=hgLK^3<, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lVFX@I =pI 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。
^"Y'zIL 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。
1Q%.-vs 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。
gB"Tc[l1 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。
W(8g3 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?
epL[PL} 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`K* yI%>
w4Z template < class Action >
EzyIsp> _ class picker : public Action
SQ!lgm1bA {
]UI+6}r public :
t[maUy_A picker( const Action & act) : Action(act) {}
o
,!"E^ // all the operator overloaded
GlZ9k-ZRF } ;
?
1{S_ @Otc$hj Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
KCu6:)6' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
^ZlV1G;/W@ Rf^cw}jU template < typename Right >
nsp K.*? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8.^U6xA {
;?!rpj return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E
oR(/*' }
OT[m
g4& ^;3rdBprm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
CJOl|"UyJ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]aRD6F:L qWpC e*C template < typename T > struct picker_maker
+m.8*^ {
) T1oDk typedef picker < constant_t < T > > result;
*N r|G61 } ;
5jQP"^g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Fdw[CYHz {
."X~?Nk typedef picker < T > result;
xdM#>z`; } ;
=Q}mJs h %s 下面总的结构就有了:
eh>E). functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
)r i3ds picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
@qDrTH]5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@,&m`qzd+ 至此链式操作完美实现。
@>@Nug2 5Nb_K`Vp* aTm.10{^ 七. 问题3
weV#%6=5\ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
pCUOeQL(
2S6EDXc template < typename T1, typename T2 >
=.oWg uzu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ws?s {
1^#Q/J, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
t"p#iia }
]M(f^ zjS:;!8em 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
cmU+VZ#pk h3EDN:FQ template < typename T1, typename T2 >
1$VI\} struct result_2
0|!<|N< {
<M?#3&5A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{\/nUbo[ } ;
}.) 43(>] X9A[
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?
]~Vu-@
/} 这个差事就留给了holder自己。
#ljg2:I+ 9:i,WJO (y=o]Vy template < int Order >
FTnQqDuT class holder;
[0ffOTy template <>
]C6[`WF class holder < 1 >
idS
RWa {
QeJ.o.m{ public :
_1> 4Q% template < typename T >
)v{41sM+ struct result_1
o;>3z*9?3 {
0,$-)SkT typedef T & result;
rY?F6'} } ;
/)?P>!#;\ template < typename T1, typename T2 >
K_|~3g struct result_2
yLO
&(Mb {
:@`(}5F4 typedef T1 & result;
s|j<b#<xQ } ;
&9_\E{o%] template < typename T >
<o7#?AcPu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yXV|4 {
(g/X(3 return (T & )r;
5[2.5/ }
50GYL5)q template < typename T1, typename T2 >
,e FQ}&^A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s!/holu {
FgQ_a/* return (T1 & )r1;
fk7Cf"[w }
NZC='3Uz } ;
N3yB1_ Y`7#[g template <>
#!Cter2 class holder < 2 >
iQzX-a|4] {
TflS@Z7C public :
9g
&Ch9-/ template < typename T >
KCh struct result_1
Mev-M2A {
zt[4_;2Y typedef T & result;
*Iwk47J ;a } ;
|] !o*7"4 template < typename T1, typename T2 >
mOgOHb2 struct result_2
q$?7
~*M;x {
uz#PBV8Q typedef T2 & result;
q _] } ;
)ehB)X template < typename T >
y+"; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k=mT! {
uH&,%k9GVK return (T & )r;
{eswe }
:DMHezaU template < typename T1, typename T2 >
-RH4y 2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E/7vIg
F {
qbU1qF/ return (T2 & )r2;
j[/SXF\= }
]opW; |{e } ;
!0OD(XT |)?aH2IL KZ!N{.Jk 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> >。
g|._n 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-Y8ks7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
S#h'\/S (~7m"? return l(i, j) = r(i, j);
Z<N&UFw7QJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
P~\a)Szy ].-J. return ( int & )i;
up&N CX return ( int & )j;
d{2y/ 最后执行i = j;
Im?= e 可见,参数被正确的选择了。
(~G5t(+ Gf
H*,1x ii_|)udz :m*!?QGdL G9i)nWr 八. 中期总结
$m:2&lU3 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:
&Mhv XHI 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[+%d3+27 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{1Ju}=69 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8<yV X;OsH ]g>m? \'n <+T\F; *K+jsVDY ]_ejDN\>{V 九. 简化
cuQ7kECV 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。
=mKfFeO. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Q{AZ'XV 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:
Ha)3i{OM 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
pcI& +-*/&|^等
lL(p]!K' 2. 返回引用。
;wJ7oj< =,各种复合赋值等
smfG,TI 3. 返回固定类型。
!2zo]v4? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
FJsK5- 4. 原样返回。
?kL|>1TY operator,
%\}dbYS
' 5. 返回解引用的类型。
|rE!
operator*(单目)
n|70x5Z?}J 6. 返回地址。
$` Z>Lm* operator&(单目)
S'Z70 zJ 7. 下表访问返回类型。
mL:m;>JJ n operator[]
DKy>]Hca 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~\IF9! operator<<和operator>>
$ \Q<K@{ /h}P Eu3y 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}K5/hC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
35Ai;mU' je&dioZ> template < typename Left >
I~\O struct value_return
Z/2,al\ {
3]O`[P,*% template < typename T >
IL~]m?'V( struct result_1
P0%N
Q1bn {
n-b>m7O( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?^%YRB& } ;
k$e D(cW$ yz[%MXI template < typename T1, typename T2 >
+1otn~(E struct result_2
*Q bM*oH {
H$z>OS_6U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{ 1+Cw?1d } ;
A",eS6 } ;
3R5K}ZBi% *j|/2+pq iYk':iv}S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
UWQtvQ
f ;[(=kOI 下面我们来剥离functor中的operator()
/xl4ohL$a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@GN(]t&3 <Q2u)m' return l(t) op r(t)
b;S6'7Jf9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N]B)Fb return op l(t)
VZ\O9lD return op l(t1, t2)
^oS$>6| return l(t) op
uQH%.A return l(t1, t2) op
}x*7l`1 return l(t)[r(t)]
=WIE>*3[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lVP9= (C,e6r Y 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:
U(U@!G) 单目: return f(l(t), r(t));
&Fw[YGJayz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PeO] lq 双目: return f(l(t));
"yg.hK` return f(l(t1, t2));
*8z"^7?^= 下面就是f的实现,以operator/为例
P+[QI
U
+"jl(5Q struct meta_divide
;avQ1T'{?g {
3\;v5D: template < typename T1, typename T2 >
d)N^PJ/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j]rXoV> {
/+>)"D6' return t1 / t2;
ZTN(irK }
&|)hCJu } ;
$j57LY|r DW#Bfo 这个工作可以让宏来做:
,Kuk_@(}5~ >9ob *6q, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1Fv8T' template < typename T1, typename T2 > \
TYYp"wx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Vzpt(_>< 以后可以直接用
zJ5hvDmC DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vkJ)FEar 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
!{;[xXK4M (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
! 0^;;' fV 3r|Bp 3filAGR? 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
z<hFK+j,'^ Re>AsnA[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l09Fn>wa class unary_op : public Rettype
"u_i[[y {
cv2]* Left l;
2gt+l?O<PS public :
9z:K1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:Zza)>l UVrQV$g! template < typename T >
]nQ+nH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I"-dTa {
#<4--$Xo return FuncType::execute(l(t));
xOythvO }
t-WjL@$F/ tR1FO%nC template < typename T1, typename T2 >
r088aUO
P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^5>s7SGB" {
$_sYfU9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
jo}1u_OJ }
-ey)J
+?t } ;
TjxA#D) s.VA!@F5 K1OkZ6kl 同样还可以申明一个binary_op
r$ =qQ7^# zN%97q_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yG\UW&P class binary_op : public Rettype
#Q}_e7t {
)n( Q Left l;
UP2}q?4 Right r;
F?9SiX[\ public :
);Z]SGd binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ry?4h\UX5 e # 5BPI template < typename T >
LEZ&W;bCo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;$7v%Ls= {
Fi4UaJ3K return FuncType::execute(l(t), r(t));
y%S})9 }
" !-Kd'V }# Doy{T template < typename T1, typename T2 >
_1aGtX|W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<J&7]6Z {
D^+?|Y@N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
IxOc':/jY }
)1lu=gc } ;
zC=a3 ^
q?1U?4 ^/toz).Q 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
:_xh(W+2< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&$=! dA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*/(I[p 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。
K*Ks"Vx 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'H|~u&? 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。。。
qM",( Bh 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]]2k}A[-I 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)
5dl,co{q 下面是修改过的unary_op
QB&BTT=! T_LLJ}6M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?qmp_2:WU class unary_op
_'!kuE,*1 {
:U'Cor
H Left l;
x GH1epf )*|(i] public :
ut_pHj@ iidT~l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/7/0x ./{ FJ54S template < typename T >
MzkkcQLK struct result_1
mrM4RoO {
Qhn;`9+L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fvqd'2 t } ;
T2=HG Z s_[VHPN template < typename T1, typename T2 >
X(Qu{HhI struct result_2
632bN=> {
z wk.bf>m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y3Oz'%B } ;
D#Kuo$ ^zr^ N?a template < typename T1, typename T2 >
`VT>M@i/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
asVX82< {
hH>``gK return OpClass::execute(lt(t1, t2));
G$bJ+ }
!yJICjXj wRvb8F0 template < typename T >
3@<zg1.9- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0N;%2=2_E {
DHw<%Z-J return OpClass::execute(lt(t));
W0I4Vvh_" }
8)j@aiF` eE(b4RCM } ;
skg|>R,kE n V&cC Bp? 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
MYdO jcN 好啦,现在才真正完美了。
`<frgXu64 现在在picker里面就可以这么添加了:
[f/I2 -c*\o3) template < typename Right >
swcd&~9r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8sOQ9 {
O;uG?.\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,$lemH1d }
i=S~(gp 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。
"ju'UOcS/ iE].&>w F@YKFk+a BuOgOYh9 Fhf<T` 十. bind
EGVM)ur 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。
mtAE 先来分析一下一段例子
?C-Towo=i 78 f$6J q kz}R[7
int foo( int x, int y) { return x - y;}
GVGlVAo|@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V3Z]DA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g}LAks 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。
0#_'o , 我们来写个简单的。
i3$$,W! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fyknP)21I 对于函数对象类的版本:
Lgk tc+WWDP#" template < typename Func >
I\O\,yPhhP struct functor_trait
3uWkc3 {
}<a^</s typedef typename Func::result_type result_type;
<y.]ImO } ;
zi@]83SS# 对于无参数函数的版本:
cVnJ^*Z /] ^#b template < typename Ret >
^D%Za' struct functor_trait < Ret ( * )() >
zP\7S}p7% {
R%Y`=pK>} typedef Ret result_type;
q*7<)VwI } ;
PNs~[ 对于单参数函数的版本:
=FP0\cQ. 4GdX/6C. template < typename Ret, typename V1 >
58Xzup_" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e'%v1-&sP {
"qz3u`[o typedef Ret result_type;
"Jq8?FoT } ;
(V`Md\NL` 对于双参数函数的版本:
i%m"@7.kk W,5Hx1z R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`l;n:]+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1\*\?\T>_ {
/D&%v*~E typedef Ret result_type;
{76c%<`WaP } ;
HBS\<} 等等。。。
4`m~FNVS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G2bDf-1ew x!LQxoNF template < typename Func >
t]jFo struct func_return
s#~GH6/ {
8BOZh6BV template < typename T >
,l YE struct result_1
W!Hm~9fz {
^&@w$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tG vG } ;
-VxTx^)> 4fk8*{Y template < typename T1, typename T2 >
y;wx?1) struct result_2
U4f5xUY0) {
V&8VwF^- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z>c3 } ;
lGwl1,= } ;
RqEH|EUZ ,mhQ"\ +C R'EUV0KX>Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7w,FX.=;cv DI+]D~N template < typename Func, typename aPicker >
d@`M
CchCB class binder_1
*4+3ObA {
Vtc36-\1* Func fn;
* _a@z1 aPicker pk;
{"oxJ`z4 public :
"Ve.cP,7( CYYkzcc^ template < typename T >
`ps)0!L
L` struct result_1
m(RXJORI {
*n"/a{6> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UcBe'r}G } ;
\PDd$syDA NI#X@ template < typename T1, typename T2 >
HEA#bd\ struct result_2
,@1p$n {
A+6 n# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
eSWLrryY } ;
/| #&px)G 7+X:LA~U binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4wC+S9I#E^ l^ZI* z7N template < typename T >
\fA{1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*
#jsgj[ {
|
N0Z-| return fn(pk(t));
q0f3=" }
^O^l(e!3 template < typename T1, typename T2 >
HGm 3+, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6qcO?U {
@-UL`+ return fn(pk(t1, t2));
.>Ljnk }
a=M\MZK> } ;
;"(foY"L Wu4Lxv]B4 ?5_7;Ha 一目了然不是么?
=FE|+!>PA 最后实现bind
mM`wITy 6-?66gmT !r#?C9Sq template < typename Func, typename aPicker >
-S3MH1TZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$O9^SB {
X]\ \, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:_!8
WB }
N<QXmgqx 9Xx's%U 2个以上参数的bind可以同理实现。
%f($*l. 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。
jqPkc28 TMYd47 十一. phoenix
A&nU]R8S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
gy&[?m6M= W5SJ^,d)J for_each(v.begin(), v.end(),
k0T?-iM (
)M)7"PC do_
cA%%IL$R [
]`Oo%$Ue cout << _1 << " , "
*S/_i-ony ]
H$I=W>; .while_( -- _1),
L!=QR8?@E cout << var( " \n " )
~gGZmTb )
4:U?u );
{&"N%;`Q kF/9-[]$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:
rETRTp0HT 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
cJ54s} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#dM9pc jh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a'z) +nJUFc lo[.&GD template < typename Cond, typename Actor >
foQ#a class do_while
6`f2-f9%iq {
">#wOm+ + Cond cd;
N!g9*Z Actor act;
tKpmm`2 public :
9<KAXr# template < typename T >
1Tu
*79A struct result_1
.'Vww {
$m42:a mM typedef int result_type;
\Ym5<];E } ;
x
g0iN'e'K ,_Z+8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j?MAED By% =W5 template < typename T >
w Xsmn1w9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~R(%D-k {
)E~79! do
>%wLAS",w {
0{=`on; act(t);
,T2G~^0 }
-;'1^ while (cd(t));
R)c'#St return 0 ;
gvLf|+m }
nw-I|PVTNa } ;
>Q(3*d > 3+XOZh8 3`k;a1Z#O' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{~F4WjHJp 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
5=f|7yl 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
KN* 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
eM+!Y>8Y 下面就是产生这个functor的类:
K"r*M.P> X-wf:h?i 8O38#{[S template < typename Actor >
kkQVNphc class do_while_actor
}I
:OsAw {
XHK70: i Actor act;
bFW =ylF9 public :
@7B$Yy# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.C--gQpIv (;q;E\Ejq template < typename Cond >
5F~'gLH/F- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gXjV?"^kUl } ;
<kCU@SK 3? HhG >"C,@cN}B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
62Z#YQ}x 最后,是那个do_
[Nk3|u`h )Q.>rX,F 5=Di<! a; class do_while_invoker
[<6S%s {
$g
sxO!G public :
{HCzp,Y template < typename Actor >
a]MX)? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S;)w. {
6Aku1h return do_while_actor < Actor > (act);
tQjLOv+?= }
@~%r5pz6 } do_;
kOed ]>H "T|PS6R~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(Tbw3ENz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yrlf+tl 最后来说说怎么处理break和continue
&sU?Ok6 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。
TTKs3iTXz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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