一. 什么是Lambda
U?Icyn3q0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-}2e+DyAy 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,
Pxm~2PAm o+Kh2;$) ;P4tqY@ ym)`<[T class filler
Z
]WA-Q6n {
9ApGn!` public :
E$84c+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/!Kl } ;
7Y(ySW L]HYk}oD. tqo!WuZAj 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:
Z'sO9Sg8> ?*8HZ1m# 5Pl~du ,0Y5O?pu\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4?^t=7N F
DCHB~D c;e2=
A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Bswd20(w |+MV%QG; P>t[35/1 U)N_/ 二. 战前分析
6|D,`dk3U 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。
VX;tglu2 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
%Sdzr!I7* ~|~j01# 8oj-5|ct for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H -,RzL/ /* --------------------------------------------- */
){oVVLs vector < int *> vp( 10 );
W}5 H'D transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_(8HK /* --------------------------------------------- */
h7S&tW GU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
wB;'+d& /* --------------------------------------------- */
q:1_D> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z!I(B^)BkT /* --------------------------------------------- */
5Y8/ZW~D0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R]Q4+ /* --------------------------------------------- */
5PQs1B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=Jx,.|Bf E*Q><UU zoV-@<Eh L.xzI-I@D 看了之后,我们可以思考一些问题:
SAEr $F^ 1._1, _2是什么?
&n:F])`2 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。
SdfrLdi}Y 2._1 = 1是在做什么?
]{[VTjC7rY 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。
Z<#beT6 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! # $bU|'}QR t'EH_U 三. 动工
&:` 7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^E7>!Lbvx ?)cNe:KY 9J?G"JV? RkJ\? template < typename T >
sS $- PX
C class assignment
{ [4Y(l1 {
o"x&F T value;
[D H@>:"dd public :
{O,Cc$_ assignment( const T & v) : value(v) {}
]AGJPuX template < typename T2 >
N+?kFob T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
N3nk\)V\E } ;
1b'1vp WQ]~TGW 9k^;]jE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
K`@GNT& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
eb)S<%R/ QH%{r4 OwQ 9y<v 3
SQ_9{ class holder
OX?9 3AlG {
>29eu^~nh public :
Z<|caT]Q( template < typename T >
P$)9osr assignment < T > operator = ( const T & t) const
x
c-=;|s {
56o?=| return assignment < T > (t);
dxkXt k }
(iK0T. } ;
,FJ9C3 X./4at` >:s.`jV< 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:
VYhZ0;' ' {nbD5 ? static holder _1;
EYUr.#: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#TUsi,jG ~S
R:,R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XQk9 U 而不用手动写一个函数对象。
H+; _fd sf?D4UdIH ;1cX|N= /s=TLPm 四. 问题分析
1C=}4^Pu 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`+\M+ 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。
E<a~
`e 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
KTk%Np 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=? x A*_^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B{|P}fN5}
c*_I1}l 五. 问题1:一致性
_-Aw`<_*- 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?|
-)?~5Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5-w6(uu A{;b^IK struct holder
3u7E?*{sH {
?S0VtHQ //
;2}0Hr'| template < typename T >
6[c
LbT0 T & operator ()( const T & r) const
$+ZO{
( {
tGD$cBE return (T & )r;
;'pEzz?k" }
~?6V-m{># } ;
tZ=BK:39\ 0sq/_S 这样的话assignment也必须相应改动:
&^4W+I{H .d9VV& template < typename Left, typename Right >
(>>pla^ class assignment
1(!QutEb {
[ WZ<d^L Left l;
G_[|N> Right r;
*Yvfp{B public :
$Kb-mFR assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
788q<7E template < typename T2 >
,+*8@>c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
r,MgIv(L } ;
iAT&C`,(& #0L:h?L 同时,holder的operator=也需要改动:
!HqIi@>8 ,US~p_M! template < typename T >
"~7| !9< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*=S\jek {
4^alAq^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
PKfxL}:"8 }
=o _d2Ak ^=D77 jS 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。
_ZD)#? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+B_q? 6pR Roy`HU
;0a return l(rhs) = r;
rQ*'2Zf'< 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。
JO7IzD\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
nUhD41GJ -j]r\EVKS template < typename Tp >
`U!eh1*b class constant_t
ED"5y {
Y#{KGVT< const Tp t;
',6QL4qV/ public :
M5exo
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2v`VtV|B template < typename T >
CHWyy const Tp & operator ()( const T & r) const
HC4ad0Gs+{ {
~@BV return t;
vo uQ.utl }
.(CzsupY_q } ;
tmK@Veb*a' k'%c| kx8U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
p`Omcl~Q 下面就可以修改holder的operator=了
+2B{"Czm k%:]PQjYT template < typename T >
#&r^~>,#L- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
AWQwpaj- {
dm.?-u;C return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ej 'a
G }
1oj7R7 Ax0u \(p<^ 同时也要修改assignment的operator()
qg:1 N_q7ip%z template < typename T2 >
pR 1 v^m| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
vxr3|2` 现在代码看起来就很一致了。
:XBeGNI*# l%fnGe` _ 六. 问题2:链式操作
8,dCx}X 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0NpxqeIDY 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。
yql+N[ 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。
og.dYs7W4 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。
Zf]d'oW{/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
TDtk'=; z ;y22 template < typename T >
yn!LJT[~2 struct result_1
c
!P9`l~MQ {
CL9p/PJ%e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
evg i\" } ;
z~o%U&DO} AZl|;
y 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:
%Dsa
~{ V}pw ,2s template < typename T >
RS<c&{? struct ref
y"$|?187x {
./5|i*ow typedef T & reference;
wzo-V^+q } ;
fRaVY`|wK template < typename T >
b%,5B struct ref < T &>
A{9Hm:) {
|%&WYm6 typedef T & reference;
jW2z3.w } ;
pl
q$t/.U; VC>KW{&J0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dldM hT$ nm %ka4 template < typename T >
Rc?wIL) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
G*ym[ {
pgU54Ef return l(t) = r(t);
te" 8ZmJ }
4d0PW#97. 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。
vWe)c J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s(Kf%ZoE "St, 4b 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
_QY0j%W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8"8sI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
x*BfRj +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1K^/@^ 最后的布局是:
1/a*8vuGh Add
x3wyIio* / \
tEiN(KA!5 Divide 5
Y/gVyQ( / \
QnaMjDh$6 _1 3
<Er|s^C 似乎一切都解决了?不。
-BQM i0 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。
(zJ
TBI' 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。
!R{L`T0 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:
']Y:f)i# T`a [~: template < typename Right >
/MQd [03] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2$[u&__E Right & rt) const
ru'Xet {
xOTm-Cm9L return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.%WbXs }
u@|GQXC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/Pg66H#RUf 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。
2{+\\.4Evk 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。
J&8l1{gd 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。
zq{L:.#ha 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。
p+9vSM # 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?
J"6_H =s 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:
=x/]2+
s [2)Y0; [" template < class Action >
a&XURyp class picker : public Action
!i)?j@D {
%0:
('' public :
4~G9._ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z"e|DP` // all the operator overloaded
>-y'N.l^ } ;
)
I-8. .]v8W51Y 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。
V-7!)&q 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:
<FGNV+?%e J]N-^ld\\ template < typename Right >
4!/{CGP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A`X$jpAn& {
]MUuz'< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P_&2HA,I }
3ufUB^@4v 5zfaqt` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KS(s<ip| 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。
{CQA@p:Y} lQ!6n template < typename T > struct picker_maker
!u\ X,.h {
n~K_| typedef picker < constant_t < T > > result;
Q4c>gds` } ;
s{IycTbz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)5&w {
l)XzU&Sc~ typedef picker < T > result;
oWx!
'K6]V } ;
Y#?Sqm( x8zUGvtQ 下面总的结构就有了:
5<ery~q 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。
_4.`$n/Z 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。
f>p;Jh{2fn picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=P0~=UP 至此链式操作完美实现。
bhuA,} J,+|
Fb G.T}^xHmL 七. 问题3
0%'&s)# 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。
^(UL$cQ> 'H*S-d6V template < typename T1, typename T2 >
-] J V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3(AgUq {
bX5>qqB] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1{nXmtvr }
Y}nE/bmx&9 eCk}B$ 2 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:
|3"'>*
J BhdJ/C^ template < typename T1, typename T2 >
FeSe^ ^dW struct result_2
M@s2T|bQw {
L
F Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+XFF@h&=t } ;
&IOChQ`8P :[\}Hn= 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?
#Q$9Eq8"[ 这个差事就留给了holder自己。
/Pi{Mv eZM [",W TZ: =wI,H@ template < int Order >
uF@Q8 7G class holder;
8~rD#8`6j template <>
I.q nA class holder < 1 >
S
G]e^%i {
0Ba-VY.H public :
t[iE > template < typename T >
0P%(4t$pd struct result_1
gt'0B-;W {
i(L;1 ` typedef T & result;
I&R4.;LW } ;
ha3 Qx template < typename T1, typename T2 >
yWt87+%T struct result_2
V\)@Yk2 {
6^UeEmjc typedef T1 & result;
).-B@&Eu% } ;
0'z$"(6D template < typename T >
!*+~R2&b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Yz.[CmdX {
SvDVxK return (T & )r;
GG%j+Ed }
*4]I#N template < typename T1, typename T2 >
EV2whs2g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*9?-JBT&F {
~~:i+-[ return (T1 & )r1;
G~u94rw|: }
4J-)+C/edx } ;
K^s!0[6 ']A+wGR&r template <>
i<)c4 class holder < 2 >
{$O.@#' {
q=UKL`;C}U public :
[g_f`ZJ= template < typename T >
p4HX83y{ struct result_1
gWgYZX {
Q[`_Y3@j typedef T & result;
QfT&y & } ;
!Edc]rg7 template < typename T1, typename T2 >
pmIQD" struct result_2
FeLWQn/aV6 {
9(ANhG typedef T2 & result;
##1[/D( } ;
MP;7u%
template < typename T >
Dr,{V6^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Fgt/A#`fz {
v[35C]gS return (T & )r;
/Q})%j1S0 }
O2ety2}?f template < typename T1, typename T2 >
4N*Fq!k~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l|U=(aA]h {
mi%d([)%< return (T2 & )r2;
|giK]Z }
SDDs}mV } ;
8WfF: R; 5pE[}@-c9 T3%yV*F, 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> >。
?Z*LTsPr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
y{U'\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"7Zb)Ocb %HwPOEJ return l(i, j) = r(i, j);
y%`^*E& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6hAeLlU1 mY#[D;mUe return ( int & )i;
e=1&mO? return ( int & )j;
L?4c8!Q 最后执行i = j;
_"##p 可见,参数被正确的选择了。
gWv/3hWWB @H1pPr {cq; SH :$dGcX} E3_EXz9h 八. 中期总结
j?[fpN$ 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:
AX<TkS@wjb 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}!lLA4XRr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
kO~xE-(= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n M,m#"AI W446;)?5 @,pO%,E6 l4|bpR Cp Yg<o 9x$ `c(,_oa{ 九. 简化
.e"De-u 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。
b4S7Q"g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
) m%ghpX 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:
9k& lq$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
u}qfwVX Z +-*/&|^等
DIkD6n?V 2. 返回引用。
:sk7`7v =,各种复合赋值等
%:YON,1b=7 3. 返回固定类型。
~EpMO]I 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^['% wA% 4. 原样返回。
ov*zQP operator,
Ga+\b>C 5. 返回解引用的类型。
fw|r{#d operator*(单目)
XDz![s 6. 返回地址。
D8paIp operator&(单目)
<!-8g! 7. 下表访问返回类型。
(
y'i{:B operator[]
4Y Xtl+G 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xJJlV P operator<<和operator>>
y? )v-YGu mQ('X~l 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。
-TjYQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
eLL>ThMyW
yL_-w/a template < typename Left >
$ 6Nm`[V struct value_return
]i=-/ {
2fFNJ template < typename T >
Q^b_+M struct result_1
A5F< < {
lWd)(9Kj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=}Bq"m } ;
7.hVbjy'- S%kE<M? template < typename T1, typename T2 >
N@58R9P<p struct result_2
`IFt;Ja\6 {
v}+axu/? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
](x4q } ;
G5kM0vs6L } ;
R^f~aLl nwOr |hiYV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+}I[l,,xy 9K Ih}Q@P 下面我们来剥离functor中的operator()
pvDr&n9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HJ !)D~M{ zVGjXuNa return l(t) op r(t)
42Tjbten_u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zi:GvTG return op l(t)
/49PF:$? return op l(t1, t2)
r*0a43mC1 return l(t) op
U@ALo return l(t1, t2) op
`(_cR@\ return l(t)[r(t)]
&:S_ewJK7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
N+"Y@X yg " 5synfO 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
eW1$;.^ 单目: return f(l(t), r(t));
{5#P1jlT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dY;^JPT 双目: return f(l(t));
`[jQn; return f(l(t1, t2));
dV<M$+;s] 下面就是f的实现,以operator/为例
mE}`` wI1[I struct meta_divide
{iYu
x;( {
Y)hLu:P]
template < typename T1, typename T2 >
Q7N4@w;e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
gK-: t {
/21d%T:} return t1 / t2;
})M$#%( }
|n}W^}S5 } ;
--Dw PC.$&x4w1 这个工作可以让宏来做:
awHfd5nRS /A9M v%zjk #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nbMH:UY,J template < typename T1, typename T2 > \
Jk}L+Xvv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rPaD#GA[7 以后可以直接用
#E{aN?_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6mep|![6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
bhOyx (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
5y(irbk7 2 8f-8B 5caYA&R 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
N>/*)Frt [YHvyfk~_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tmRD$O%: class unary_op : public Rettype
cEsBKaN {
79s6U^vv" Left l;
(e=ksah3> public :
s|pb0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~XsS00TL`G q-o=lU" template < typename T >
#_2V@F+, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?uU0NKZA {
d%t]:41=Z return FuncType::execute(l(t));
umcbIi(' }
$-=aqUU KfG%#2\G_ template < typename T1, typename T2 >
_8 vxb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bjm`u3
A {
\#LKsQa return FuncType::execute(l(t1, t2));
,*E%D _ }
J}._v\Q7P } ;
@tEVgyN E;VB oN [ ;FMK>%Zq 同样还可以申明一个binary_op
thipfS %f6l"~y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w?jmi~6 class binary_op : public Rettype
7 z<!2 {
/nv1.c)k Left l;
reu[}k ~ Right r;
IH\k_Yf#u public :
u8+<uWB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iUS379wM} v
0rX/ mj template < typename T >
k{c~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}2`S@Rq.WW {
By3dRiM=,2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
kgr:85 }
O3bK>9<K `Jm{K*&8Q template < typename T1, typename T2 >
oxO}m7ULH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oq8~PTw {
K8|6r|x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g?`D8 }
II>X6 } ;
Y0s^9?* 1Y}gki^F "Y(S G 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
R^1= :<)C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P%ZWm=lg DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GdG%=+ 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。
|i|YlWQS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?#04x70 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。。。
Rn(| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
a Q`a>&R0 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)
mNb+V /*x3 下面是修改过的unary_op
<i]%T~\Af) m+OR W"o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$XyGCn class unary_op
}Lb];hww1 {
Wv=L_E_
Left l;
Z]w_2- - cb'8Li8,j public :
wTIf#y1=9 -)y"EJ(N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;Jx ^ OR?8F5o?p template < typename T >
/jj!DO# struct result_1
_xUhDu% {
]"/ *7NM typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,l0s(Cg } ;
GExG1n- 5Qy,Pkje template < typename T1, typename T2 >
f1=8I_>= struct result_2
uUc[s"\ {
-F8%U:2a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3g-}k } ;
tCc}}2bC& ;A-Ef template < typename T1, typename T2 >
6\::Ku4_2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dcHkb,HsO {
>$R-:>~zN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jDXmre? }
_ORW'(:Z ^+GN8LUs template < typename T >
?7G[`@^Y
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p%3';7W\ {
#(
kT return OpClass::execute(lt(t));
b]|7{yMV }
TS
UN(_XGW >@oO7<WB } ;
S?Eg 9 z3Iwl j<l>+.,
U 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
E> 4
\9 好啦,现在才真正完美了。
)$th${pd#v 现在在picker里面就可以这么添加了:
Uj!L:u2b W]M[5p]* template < typename Right >
N#[/h96F picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
JBoo7a1 {
X0!48fL* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;nh7Elk }
|#-Oz#Eg' 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。
UI!EIZ*~ G53!wIW2: NEGpf[$ 4tu2%Og)? 7,+:QY@ 十. bind
)%MBo.NL 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。
rcyH2)Y/e 先来分析一下一段例子
_@^msyoq jXW71$B 4cV(Z-\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
*S=v1 s/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}'@*Ol j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~?L. n:wu 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
i,)kI 我们来写个简单的。
F'*{Fk
h 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;c;;cJc! 对于函数对象类的版本:
Q7DkhKT fq F1-% template < typename Func >
Y:byb68 struct functor_trait
eA+6-'qN {
0&mz'xra typedef typename Func::result_type result_type;
Zmp ^!|=X! } ;
5|>jz ` 对于无参数函数的版本:
>5 i8%r 5 TnECk template < typename Ret >
#v~5f;[AAs struct functor_trait < Ret ( * )() >
xknP
`T {
=E,*8O] typedef Ret result_type;
sX**'cH } ;
Fe/*U4xU 对于单参数函数的版本:
TnKe"TA|9 ;e[-t/SI template < typename Ret, typename V1 >
P"xP%zqo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O^IpfS\/ {
R_Hdi~ k typedef Ret result_type;
kj-Sd^ } ;
bF}~9WEa 对于双参数函数的版本:
`U;4O)`n Nz]\%c/- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xUeLX`73 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F-ijGGL# {
|~Z+Xla typedef Ret result_type;
M"V?fn' } ;
UCq+F96j 等等。。。
w-\GrxlbX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J@)6]d/, QGYmQ9m{kL template < typename Func >
Wm"W@LPx5 struct func_return
Tlf G"HzZ% {
R_Z
H+@O template < typename T >
#nu?b?X' struct result_1
fYH%vr) {
zx\?cF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YxsWY7J } ;
g@S"!9[;U G_X'd template < typename T1, typename T2 >
hZyz5aZ)K struct result_2
9cj:'KG)! {
\Hy~~Zh2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W/&cnp\ } ;
OP>'<FK } ;
fwOvlD&e ]^.#d jLZ~9FXF2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^Ji5)c ,c7 8O8| template < typename Func, typename aPicker >
rt."P20T class binder_1
Z!ub`coV[ {
0h#' 3z< Func fn;
Gh@QR`xxc aPicker pk;
c"fnTJXr79 public :
q,+d\-+ _STN ^
template < typename T >
P/0n)
Q struct result_1
j4Lf6aUOX {
y=q\1~] Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)TV'eq } ;
>0u4>=# \5O4}sm$* template < typename T1, typename T2 >
zQD$+q5h struct result_2
4INO . {
F7L+bv typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4egq Y0A } ;
&
XcY|y=W /(XtNtO* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S^~GI$ >D*L0snjV template < typename T >
+]Ydf^rF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:uqsRFo&4 {
N0/DPZX7 return fn(pk(t));
?mrG^TV^+r }
/Wk\6 template < typename T1, typename T2 >
LUJKR6oT{> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:3u>% {
Eiwo==M return fn(pk(t1, t2));
#=+d;RdlW }
XG*Luc-v } ;
6x6PP}IX `&j5/[>v ?!8M
I,c/ 一目了然不是么?
r1xNU0A 最后实现bind
V[Auw3) NtSa#$A )CEfG template < typename Func, typename aPicker >
~x`OCii picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!SEg4z {
Svy bP&i| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BEN=/
v }
hcwKi
LbvnV~S 2个以上参数的bind可以同理实现。
G'Jsk4:c 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。
Al6)$8]e oJ>]=^?k 十一. phoenix
k)dLJ<EM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
OZs^c2
W t-i; for_each(v.begin(), v.end(),
KR%DpQ&{' (
@'s^ do_
-AJe\ J 2 [
591Syyy cout << _1 << " , "
CR&v z3\Q ]
-dZ7;n5&_ .while_( -- _1),
0vt?yD cout << var( " \n " )
R/xeC [r )
MAQkk%6[g );
E"nIC,VZ `(.K|l} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
PiP\T.XANa 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
y2yW91B, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
OT&J OTk\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
hK&jo(V 9v8{JaI3 TE3A(N' template < typename Cond, typename Actor >
-y)ij``VY class do_while
}RDGk+x7| {
oxha8CF]D Cond cd;
>7p?^*&7; Actor act;
u-$(TyDEl| public :
vzd1:'^t template < typename T >
$&I##od struct result_1
S{zi8Oc6 {
:4;ZO~eq! typedef int result_type;
F/IXqj } ;
B{PI&a9~s% M6[&od do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&2d^=fih K}L-$B*i template < typename T >
bb`GV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{.K>9#^m {
'C)`j{CS do
W
MU9tq[ {
)xy1DA act(t);
(:4N#p }
uK2MC?LP while (cd(t));
b*\K I return 0 ;
! av
B &Z }
?k
CK$P } ;
D .oX>L#: ^y]CHr o['HiX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
aqSHo2]DX9 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
^OnU;8IC 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\!Cix}}1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Gt3V}"B3\ 下面就是产生这个functor的类:
DpI)qg#>V n*D-01vYP XXBN
Nr_CK template < typename Actor >
^$}9
Enj+Y class do_while_actor
6sJN@dFA {
:
9wW*Ix Actor act;
oi^2Pvauh public :
33z)F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^1sX22k f 0A0uU8y template < typename Cond >
$!)Sgb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^I*</w8 } ;
/g BB ,u8)g;8s G1=GzAd$5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$T.we+u 最后,是那个do_
<csz4tL}P BU(:6 xb1 i{d class do_while_invoker
>~8;H x].d {
;[V_w/-u public :
_w0t+=& template < typename Actor >
^1^k< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:L*"OT7(6 {
#Drs=7w return do_while_actor < Actor > (act);
T[]2]K[&B }
e33 j&:O } do_;
9JYrP6I!_ #Mkwd5S|L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[%7y !XD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZG:#r\a 最后来说说怎么处理break和continue
ACm9H9:Vd 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。
^ ]02)cK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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