一. 什么是Lambda
KcUR
/o5K 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b
+Z/nfS 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,
BwrX.!M n5z|@I`S_ 5WvsS(
9H )7p(htCz5 class filler
^#IE
t# {
jYvl-2A' public :
Z1Qv>@u void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4;Vi@(G) } ;
DIfQ~O+u w
^?#xU1.i 2x<!>B 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:
Fy0sn| "l hj1zZ 0wCQPvO
9kB R /{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A!Tm[oqu b
0qA [H{@<* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
mZM,"Wq, CI-1>= "OE s4QCun~m )%PMDG| 二. 战前分析
B]vR=F}* 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。
*;xGH 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
3@:O1i #SG.`J<% dS\!tdHP-Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3y,2RernK /* --------------------------------------------- */
@biU@[D vector < int *> vp( 10 );
-+M360 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*nc3A[B#C /* --------------------------------------------- */
f'w`< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Zd88+GS,# /* --------------------------------------------- */
d3Y;BxEz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qWx{eRp d /* --------------------------------------------- */
5S,Kq35$( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)8oN$20 /* --------------------------------------------- */
t{QQ;' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O#t[YP dPbn[*: #6v357-5 ^d@2Y0hH 看了之后,我们可以思考一些问题:
axDa&7% 1._1, _2是什么?
>rJ**y 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。
cGR) $: 2._1 = 1是在做什么?
<*WGvCh%w 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3fA+{Y8S Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
X6T[+]Gc W#E(?M[r h"/'H)G7_& 三. 动工
i]J.WFu 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_RbM'_y+E >{9VXSc !tcz_% k5J18S template < typename T >
lSlZ^.& class assignment
QnP?j& {
G+Bk!o T value;
znSlSQpTv public :
I$p1^8~L assignment( const T & v) : value(v) {}
Qc)i?Z'6 template < typename T2 >
7qZC+x6_L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Sc#3<nVg } ;
@}:E{J#g B- $?5Ft! /!^,+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*^Ges;5$" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9bM kP2w> c9o]w8p/ UCK;?] }mzd23^W>P class holder
idGn{f((f {
s^SU6P/] public :
1G.?Y3DC< template < typename T >
Z^z{,
u;! assignment < T > operator = ( const T & t) const
2~l7WW+lx, {
F_9
4k return assignment < T > (t);
rsLkH&aM }
PH%'^YAl7 } ;
# ACT&J Rd5-ao4 EI7n|X
a1q 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:
[3s-S+n
@ p5tb=Zg_ static holder _1;
(QL:7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
('Qq"cn# 'S9o!hb'@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|m6rF7Q 而不用手动写一个函数对象。
]s\vc:cc? 0nL
#-`S Yj*T'<e ~CbiKez 四. 问题分析
pgiZA?r*< 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。
2O*At%CzW 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。
6W{Nw< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F8dr-"G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8>W52~^fU 下面我们可以对这几个问题进行分析。
leb/D>y !=PH5jTY 五. 问题1:一致性
*~shvtq 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# S-x5Gn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2oV6#!{Z [DDe}D3C struct holder
/RMtCa~ {
9jY+0h*uP //
+])<}S!M template < typename T >
A&p@iE*/ T & operator ()( const T & r) const
U5TkgHN{y {
tpEy-"D& return (T & )r;
wpt$bqs|1 }
7)5G 1 } ;
_h5d~ S{N4[U?V> 这样的话assignment也必须相应改动:
2T)k-3 C?>d$G8 template < typename Left, typename Right >
FeMgn`q class assignment
cu
foP& {
y<j7iN Left l;
JVkuSIR> Right r;
m$^5{qpg public :
q~
ZUtF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A{J?I: template < typename T2 >
?d%{- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=X^a } ;
_u^3uzu |h6!b t!= 同时,holder的operator=也需要改动:
vA!IcDP" :Ae#+([V template < typename T >
4'*-[TKC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0)g]pG8&ro {
V 0Oqq0\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
}BU%<5CQ }
6vAZLNG3 X/cb1# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
BJb, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!reOYt| =pi,]m return l(rhs) = r;
NfPWcK[ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
iKV|~7nwO 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
YVa,?&i=N Zv!XNc!"$y template < typename Tp >
;`LG WT-<F class constant_t
,$/Ld76U {
?%$O7_ThvA const Tp t;
+aL public :
;22?-F^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&'&)E(( template < typename T >
}xt^}:D const Tp & operator ()( const T & r) const
mj e9i {
s|A[HQUtJ return t;
e+-#/i* }
<uB)u>3
} ;
&U?4e'N)T Z8FgxR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>A X_"Q~ 下面就可以修改holder的operator=了
w^
z ftm :%J;[bS+ template < typename T >
\By_mw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9v`sSTlSd {
<(@S;?ZEW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8Cp@k= }
5NUaXQ O2ktqAWx@ 同时也要修改assignment的operator()
>I5Wf/$ J-'XT_k:iM template < typename T2 >
J/K~8sc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q"u2< 现在代码看起来就很一致了。
&.DRAD) 7r'_p$ 六. 问题2:链式操作
rf|Nu3AJ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
VFZ?<m 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,M?8s2? 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。
u8KQV7E 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。
Dt[+HCCY: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-.?
@f
tY |[iO./zP template < typename T >
3%(r,AD struct result_1
Be@g|'r {
;z9,c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I50LysM } ;
1c#\CO1l B-]bhA4|: 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:
!9NF@e'&! A32Sdr'D template < typename T >
'+{yg+#/wV struct ref
yp$jLBA {
-hW>1s< typedef T & reference;
.6$=]hdAp } ;
)#i"hnYpQ template < typename T >
Y%
\3 N struct ref < T &>
X$\CC18 {
mxF+Fp~ typedef T & reference;
PVF:p7 } ;
%G2g
@2 W`vPf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ysG1{NOl <";1[A%7< template < typename T >
H
$Az,-P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
oY0b8=[ {
_F[a2PE2+ return l(t) = r(t);
\8<[P(!3 }
2HBey 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。
aW dI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lJ= EP.T u;H^4}
OQ 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
!y~nsy:&7x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
dtY8>klI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`ql8y ' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
E_A5KLP 最后的布局是:
AEnkx!o Add
KG(FA / \
wT- -i@@ Divide 5
0_ST2I"Ln / \
k6z
]-XG _1 3
qS! Lt3+ 似乎一切都解决了?不。
|-{e!& 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。
bws}'#-* 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。
zE1=P/N 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:
QnBWZUI xg,
9~f[ template < typename Right >
ob/<;SrU< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@.a59kP8X Right & rt) const
J`0dF<<{[y {
ZDzG8E0Sq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]?T^tJ }
V6d,}Z+"z' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>f Hu 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。
6l2O>V 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。
r`sKe
& 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。
PR!0=E*} 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。
+ug2p;<B 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?
k=kkF" 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:
rp<~=X G7`mK}J7 template < class Action >
J5jI/P class picker : public Action
h(AL\9{=} {
R"HV|Dm|m public :
@8m%*pBg picker( const Action & act) : Action(act) {}
&F#eYEuy // all the operator overloaded
eQ)*jeD } ;
U_'M9g{,< q]pHD})O 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。
@|"K"j# 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:
n+&8Uk >r(`4M: template < typename Right >
_i7yyt;h picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ji4bz#/B0 {
1>\V>g9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|ITCw$T }
^Tj{}<yT 4zhh**]B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:%AEwRZ 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。
C:sgT6 %wru) template < typename T > struct picker_maker
.
4RU'9M {
NpM;vO typedef picker < constant_t < T > > result;
<w*WL_P } ;
Oh10X.)i template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-&1P2m/46 {
wsQuJrG typedef picker < T > result;
QX}JQ<8 } ;
(U$;0` 2{BS `f 下面总的结构就有了:
)sK53O$ 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。
s{7bu|0 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。
P"}"q ![ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]G8"\J4 & 至此链式操作完美实现。
F?FfRzZ[ ?5B?P:=kl <VstnJo`Z 七. 问题3
~&<vAgy, 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。
Crj7n/mp]s Mr4,?Z&`-d template < typename T1, typename T2 >
= vF! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0Ba]Zo Z {
h$9ut@I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.]4MtG }
9a+Y )?z A\9LJ#E 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
0uM&F[.x@g RS&BS; template < typename T1, typename T2 >
- e0[$v struct result_2
Ylu\]pr9|C {
8BZ&-j{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xj8z*fC; } ;
qgfP6W$ !fe_w5S^ 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?
\5j}6Wj 这个差事就留给了holder自己。
Z;1r=p#s f<rn't{ 9Qu(RbDqC template < int Order >
=<PEvIn class holder;
stW
G`>X template <>
s~>1TxJe class holder < 1 >
NySa%7@CD {
#UwX~ public :
8Ed axeDq template < typename T >
;-"q;&1e struct result_1
[lSQMoi3 {
O
x`K7$) typedef T & result;
Sa@'?ApH } ;
L[nDjQn" template < typename T1, typename T2 >
{' 0#<Z struct result_2
?VRsgV'$ {
`J03t\ typedef T1 & result;
n q>F_h } ;
?tqJkL# template < typename T >
uF}B:53A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
za 7+xF
{
I][&*V1 return (T & )r;
!J@!2S9 }
5#X R1#` template < typename T1, typename T2 >
b]xoXC6@ t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KkpbZ7\@ {
#M'V%^x P return (T1 & )r1;
zv;xxAX }
#+U1QOsz } ;
1$C?+H zv/dj04> template <>
]s)Y">6 class holder < 2 >
oqbz!dM(Z {
f2M*]{N public :
0m> 8 template < typename T >
]i0=3H2 struct result_1
U~?mW,iRL {
6=,zkU*i^ typedef T & result;
-$g~,dIwj } ;
xb0,dZb template < typename T1, typename T2 >
#%E^cGfY struct result_2
!j% {
(=c,b9cb typedef T2 & result;
gzat!>* } ;
,#GB template < typename T >
"zXrfn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Dic|n@_Fy {
ir{
4k return (T & )r;
jpZq]E9`P }
'
i5KRFy- template < typename T1, typename T2 >
$YY{|8@kjv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4<E <sD {
m`q&[: return (T2 & )r2;
ewdTsgt' }
L%\Wt1\[ } ;
52#6uBe m2l9([u=^ )wD/<7; 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> >。
_
gYj@
% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_Ds,91<muQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
y`7<c5zD 6dz^%Ub return l(i, j) = r(i, j);
Ac|dmu 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%t!S 7UD .o C!~' return ( int & )i;
YtWw)IK return ( int & )j;
!plu;w 最后执行i = j;
^^B_z|;Aa 可见,参数被正确的选择了。
Y[R>?w OyK#Rm2A= eu_ZsseZ -+Yark {~Jk (c~I 八. 中期总结
8{i}^.p 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:
?r8hl.Z> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
X?< L<:. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Qyx~={.C~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
k_1@?&3 lic-68T HOPy&Fp x@bqPZ t r[;d.3jtP ceCO *m~ 九. 简化
qS!N\p~> 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。
Pz:,de~5Qm 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k[a<KbS 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:
{}Is&^3Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\>lA2^Ef +-*/&|^等
=l*xM/S 2. 返回引用。
VzHrKI =,各种复合赋值等
H6jt[ 3. 返回固定类型。
G?XA",AC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Mb\(52`)Q 4. 原样返回。
,>kVVpu operator,
Ng
W"w h 5. 返回解引用的类型。
ty[p5%L1 operator*(单目)
} -;)G~h/" 6. 返回地址。
a`f@&A`z operator&(单目)
g%[:wjV; 7. 下表访问返回类型。
7'i{JPm operator[]
z,SI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&}2@pu[S?7 operator<<和operator>>
>,3 uu}s leH7II9 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。
VR&dy|5BO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&V<f;PF(I 3rMJC\h template < typename Left >
Kn@#5MC
rU struct value_return
L)F4)VL {
H2#o
X template < typename T >
9Scg:}Nj struct result_1
g\.$4N {
,3f>-mP
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`<>QKpAn } ;
kI@<H< IHd
W!q template < typename T1, typename T2 >
C:5d/9k struct result_2
K#X/j'$^ {
v)_FiY QQ6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?(d1;/0v> } ;
Y.Z:H!P);$ } ;
mS![J69( {xov8M 3Xd:LDZ{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5toa@#Bc% AL3iNkEa 下面我们来剥离functor中的operator()
J9]cs?`) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<anKw| "H`Be return l(t) op r(t)
Z10}xqi!X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Is}kCf return op l(t)
ZnI15bsDx return op l(t1, t2)
`kQosQV return l(t) op
457{9k return l(t1, t2) op
fDqT7}L return l(t)[r(t)]
]2)A/fOW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j"h/v7~ [*zg? ur 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:
$;q
}jvo 单目: return f(l(t), r(t));
\DZ.#=d return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2 Kjd!~Z$ 双目: return f(l(t));
23L>)Q return f(l(t1, t2));
O |P<s+ 下面就是f的实现,以operator/为例
G(#t,}S}@ C7NSmZ struct meta_divide
z_ycH%p {
0: hv6Ge^ template < typename T1, typename T2 >
YuknZ&Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/R=MX>JA; {
?%Nh4+3N> return t1 / t2;
[tfB*m5 }
OmBz'sp: } ;
-NN=(p!< (iir,Ks2C 这个工作可以让宏来做:
k"&o)*d TK\3mrEI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
' :B;!3a0d template < typename T1, typename T2 > \
-~~h1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
r \ft{Z<P 以后可以直接用
/ugyUpyg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w($a'&d`0 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
TMPk)N1Ka (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。。。)
!KK `+ 9/ Y 2ANt w@ I)FFh%m<}a 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
/^nIOAeE OR~ui[w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fy"}#
2 class unary_op : public Rettype
C){Q;`M-< {
ySO\9#Ho Left l;
9c)#j&2?H public :
;n(f?RO3X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Fk 3(( n= P%e7c, template < typename T >
= N*Jis typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*
CR#D}F {
PZ8,E{V return FuncType::execute(l(t));
LPt9+sauf1 }
oHx:["F bGeIb-|( template < typename T1, typename T2 >
3jxC}xz) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g3NUw/]# {
$ -1ajSVJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
ye$_=KARP }
kpn|C 9r } ;
9Tt%~m^ pK3A/ry< @y;VV* 同样还可以申明一个binary_op
.@OQ$D < Pa3-0dUr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8N'hG, class binary_op : public Rettype
{ac$4#Bp[B {
]}rNxT4< Left l;
T@yQOD7 Right r;
BkXv4|UE public :
xNOKa* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.i4aM;Qy zT,@PIC( template < typename T >
WC~;t4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OmWEa {
f't.?M return FuncType::execute(l(t), r(t));
K)LoZ^x0) }
mv8H:T Gr2}N"X= template < typename T1, typename T2 >
%BkE %ZcZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uKk#V6t# {
'D5J5+.z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)9yQ
C }
6J,h}S } ;
apa&'%7 :Pdh##k I8J>>H'#A 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
H;nzo3x 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Zwc&4:5% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?; W"=I*3 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。
o[!o+M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Bzwll 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。。。
[y`Gp# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iptA#<Yj 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)
L!Y|`P#Yr 下面是修改过的unary_op
Ln,<|,fZN 7w)8s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jD S\ class unary_op
x/<]/D {
$GRw k>N Left l;
5 [~HL_u;, 3pWav
1" public :
fL2P6N@ QZvQ8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?`?Tg&W u/j\pDl. template < typename T >
PM84Z@Y struct result_1
mU4(MjP? {
A2ye
^<-C. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G^d3$7 } ;
H I|a88
a8T9=KY^ template < typename T1, typename T2 >
cOP'ql{" struct result_2
e#HPU {
=A6*;T"W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A_@..hX( } ;
?Sh]kJO i_*yS+Z; template < typename T1, typename T2 >
)'n@A% B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rogy`mh\r2 {
5"nq
h}5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jnp~ACN, }
W'vek uM $||WI}k3V template < typename T >
~>>_`;B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y p{Dl {
}>@SyE'Q return OpClass::execute(lt(t));
4Y59^ }
g$GGo[_0 Iz+%wAZ|B6 } ;
O/#3QK 9~~NxWY%x 1<m`38' 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
L-?ty@-i 好啦,现在才真正完美了。
m^L !_~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
:(US um Ne<S_u2nT template < typename Right >
~2rQ80_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~F-knEvL {
F?2UHcs return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0a:oC(Ak
}
`:3nF' 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。
"G>d8GbIh n! 5(Z5= r*b+kSh 9RlJf=Z#H afX|R 十. bind
O
MQ?*^eA 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。
~`BkCTT 先来分析一下一段例子
Ich^*z(F$ P,] ./m\J M2cGr int foo( int x, int y) { return x - y;}
Ti)Me-g bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5?H8?~&dz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
z#&1> 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。
bEcN_7 我们来写个简单的。
*ilh/Hd> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)I*(yUj 对于函数对象类的版本:
eV}" L:bgJ nQV0I"f]?] template < typename Func >
$#f_p-N struct functor_trait
1#3|PA#> {
wyX3qH typedef typename Func::result_type result_type;
=At" Q6-O } ;
%R?7u'=~ 对于无参数函数的版本:
QErdjjgE \9`E17i template < typename Ret >
7Q|<6210 struct functor_trait < Ret ( * )() >
:8OT {
8:c=h/fa
typedef Ret result_type;
vzs4tkG } ;
fD[O
tc 对于单参数函数的版本:
2R,}
j@ }y*D(` template < typename Ret, typename V1 >
U:8]G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z0LspRaz {
oQ-m typedef Ret result_type;
"[7-1} l } ;
mmJnE 对于双参数函数的版本:
%2dzx[s RdD>&D$I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`,SL\\%u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,*W~M&n"m {
,&@GxiU typedef Ret result_type;
*_I`{9~' } ;
|Io:D: 等等。。。
U)f('zD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j"6|$Ze8 #b*4v&< template < typename Func >
jC[_uG struct func_return
Q(-&}cY {
:qxWANUa template < typename T >
cdkEK struct result_1
&o x {
+pG+ xI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t[+bZUS$~ } ;
"9'3mmZm=? zx<PX template < typename T1, typename T2 >
db,?b>,EE struct result_2
8<}=f4vUj5 {
AJ6l#j- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Kw"e4 a } ;
rzHBop-8 } ;
N9|J\;fzT .?s jr4 o@gceZuk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Tk[]l7R~ (bv{17K template < typename Func, typename aPicker >
:@jctH~ class binder_1
%ZD]qaU0 {
W7A!QS Func fn;
Ox#vW6;) aPicker pk;
G7CkP public :
F-zIzzb&O h[qZM template < typename T >
?7wcv$K5 struct result_1
k^|z.$+ {
ox`Zs2-a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ppn 8 } ;
<QvVPE}z RuYIG?J=/ template < typename T1, typename T2 >
67&IaDts struct result_2
uMva5o {
]/Nt typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7xO05)bz } ;
_+9i PEEaNOk
1b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A z@@0 x[};x;[ZE template < typename T >
b#N P*L& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vdn)+fZ;
{
5ZkR3/h e return fn(pk(t));
>}F$6KM }
sXEIC#rq template < typename T1, typename T2 >
OEl;R7aOB& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?xUl_ {
jj2=|)w$3 return fn(pk(t1, t2));
kOo Vqu }
T8\@CV! } ;
8hS^8 J \|~k2~ KRlJKd{ 一目了然不是么?
X7OU=+g 最后实现bind
y
_ap T<P lHM}
E$5 {sB-"NR`K template < typename Func, typename aPicker >
FJH>P\+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\EU3i;BNT% {
][l5S*CC_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GC# [&>L }
J?TCP% 9^g8VlQdT 2个以上参数的bind可以同理实现。
sx azl] 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
!VIxEu^ke _Zav Y<6 十一. phoenix
H0inU+Ih Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|)To 0Z (BtU\f#d for_each(v.begin(), v.end(),
eCKm4l'BZ (
{J1rjrPo do_
KB~1]cYMp [
i7T#WfF cout << _1 << " , "
[dLc+h1{B ]
6!0NFP~b .while_( -- _1),
_YR#J%xa cout << var( " \n " )
eD7\ ,}O )
KL?<lp" );
|0Fo{ 8*&-u +@% 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
d(t)8k$ 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
Y_faqmZ9] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=>PX~/o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W (TTsnnx .(Ux1.0C >.P*lT template < typename Cond, typename Actor >
5YPIv- class do_while
n1|]ji[c {
@ A8y!< Cond cd;
.T8^>z1/\F Actor act;
,B;mG]_ public :
)?&mCI* template < typename T >
o7+<sL struct result_1
bS:$VyH6 {
GB `n typedef int result_type;
} %0w25 } ;
*{5}m(5F `m1stK(PO do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{=I,+[( exSwx-zxI template < typename T >
"fNv(> -7s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X)]>E]X {
Bz,D4E$ do
p=[dt {
O<!^^7/h0 act(t);
R-n%3oh }
7>7n|N while (cd(t));
g- #eMQ%J return 0 ;
QP<P,Bi~ }
Rq(+zL(f } ;
+>ituJ ;w%g*S q{*[uJ}Xc" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<F_w4! 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。
V^qBbk%l>D 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。
:/?
Op 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。
J.2BBy 下面就是产生这个functor的类:
Yy[=E\z ^+~$eg&js uq:'`o-1 template < typename Actor >
"AJ>pU3 class do_while_actor
`$ bQ8$+Ci {
jc6~V$3 Actor act;
nC/T$
#G public :
"OUY^ cM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
X+emJ&Z$@ '%Oo1:wJ template < typename Cond >
$?: -A picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
RToX[R;1E } ;
0=`aXb- z}5'TV=^ 0_y&9Te 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
yF` (GU 最后,是那个do_
P'_ aNU xop\W4s_ `,GFiTPd class do_while_invoker
)CL/%I,^ {
3 5-FD{ public :
*Z"Kvj;>u template < typename Actor >
/Jk.b/t.*S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%iV\nFal> {
$\4O r return do_while_actor < Actor > (act);
qy\SOAh }
E.VEW;= } do_;
/KvpJ4 TKw>eGe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
QIN# \ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Grd9yLF 最后来说说怎么处理break和continue
`n|k+tsC 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。
IfRrl/!nw 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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