一. 什么是Lambda
/*^|5>-`i1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6ya87H'e@ 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,
H`lD@q'S "@w%TcA ;w(1Ydo D])YP0|} class filler
>? eTbtP {
jsd]7C public :
_lv:"/3R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=Fy8rTdk6r } ;
ca*[n~np :qTcxzV (<ZkmIXN 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:
bXwoJ2 F(~_L. /&as) rE `}?d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E0^%|Mh]b fR%1FXpK& qK
vr*xlC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
hUvuq,LH_ 3;S`< ?VP!1O=J /
&D$kxz 二. 战前分析
\R\@t]>Y 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。
DE\bYxJ 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
uE#,c\[8 g)?g7{&?>? /:{_| P\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~uR6z//% /* --------------------------------------------- */
<-B"|u vector < int *> vp( 10 );
]Bd3d% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@@3,+7%1 /* --------------------------------------------- */
w1@b5- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s~X*U&}5 /* --------------------------------------------- */
FEZ"\|I| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+VLe'| /* --------------------------------------------- */
F0'A/T'ht for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9Jy2T/l /* --------------------------------------------- */
ViwpyC'v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@U3foL2\ k;_KKvQ ,o@~OTja* 27E9NO= 看了之后,我们可以思考一些问题:
O0wCb
1._1, _2是什么?
?t0zsq 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。
tG2OVRx8u 2._1 = 1是在做什么?
k3>ur>aW 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。
$W {yK+N Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
,mjfZ*N AOlt,MNpQ Z\=04[ 三. 动工
omv6_DdZ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hQ}7Z&O CnSX Xvj=*wg\Y q bZ,K@0 template < typename T >
?(/j<,m^ class assignment
EhIV(q9x {
seuN,jpt T value;
]a6O(] public :
FfxX)p1t assignment( const T & v) : value(v) {}
SQt|(r) template < typename T2 >
GtM(
Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7}'A)C>J; } ;
Vvyrty Bq~hV;9nf e@:P2(WWl 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\YlF>{LVe 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-M:hlwha 71l"m^Z3zy MzR1<W{ O VqClM class holder
Uc&6=5~Ys\ {
D,dHP-v public :
:qAc= IC% template < typename T >
=l8!VJa assignment < T > operator = ( const T & t) const
_iGU|$a {
iL0jpa<} return assignment < T > (t);
O[(?.9 }
RF4$ } ;
pdi=6<?bd ^5;vx Cv>yAt.3 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:
3_L1Wm %[Zqr;~l static holder _1;
^)OZ`u8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&gA6+b' 29Z!p2{hk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&R'w-0k_ 而不用手动写一个函数对象。
,l$NJt \7,MZt A-a17}fta my\o P(e\ 四. 问题分析
:T7? 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
H~[LJ5x 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Dh&:- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
, G[r+4|h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
c{mKra 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>P\h,1 qukjS#>+ 五. 问题1:一致性
&0+x2e)7g 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
YgfSC}a 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
QGH
h; - yC:? struct holder
|oe!P}u {
?{
B[^ //
c Q(}^KO template < typename T >
-XBKOybHBO T & operator ()( const T & r) const
7_Ba3+9jpa {
(]3ERPn#y return (T & )r;
3:[!t%Yb }
cxXbo a } ;
(px*R~} Sc&)~h}YF 这样的话assignment也必须相应改动:
lx{.H,1~ &GdL 9!hH template < typename Left, typename Right >
r]k*7PK class assignment
B*?ZE4` {
Hva2j<h Left l;
G;(onJz Right r;
y$IaXr5L public :
/[a|DUoHO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n}< ir!ZTO template < typename T2 >
3yTQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@72x`&|I?u } ;
{q&@nm40 @J-plJ4e 同时,holder的operator=也需要改动:
Qm.z@DwFM{ ;W7 hc! template < typename T >
>j50
;</ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
==]Z \jk {
>vlQ|/C return assignment < holder, T > ( * this , t);
?. zu2 }
RVc)")
hQj 9t{|_G 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。
0jR){G9+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T>#TDMU#Fm Y 3o^Euou return l(rhs) = r;
+w "XNl 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。
=m`l%V[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
JAc@S20v\ .Qd}.EG template < typename Tp >
R{*_1cyW class constant_t
p{NPcT%& {
S?*^>Y-e; const Tp t;
z*6$&sS\> public :
ZV!R#Xv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"@.Z#d|Y template < typename T >
QTVa const Tp & operator ()( const T & r) const
|]^l^e6m {
R=`U 4Ml; return t;
\).Nag + }
QT#b>xV)1 } ;
fC_zX}3 #hIEEkCp + 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&oA~
Tx 下面就可以修改holder的operator=了
k_]\(myq 7egq4gN]2Y template < typename T >
lZ}P{d'f. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!q!"UMiG {
,#
]+HS^B return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r+o_t2_b* }
X*0k>j wi>DZkR 同时也要修改assignment的operator()
Y|mW. 1{^CfamF template < typename T2 >
x'@W=P 7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R;WW
f.# 现在代码看起来就很一致了。
qtO1hZ 9*' &5F= 六. 问题2:链式操作
]de\i=?| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ujf,6=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。
WPIZi[hBs 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。
>wA+[81[ 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。
-(!uC+BZX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Kk 7GZ *t^eNUA template < typename T >
NN^QUB struct result_1
\UOm]z {
j(sLK
& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gt'*B5F( } ;
47KNT7C nh<Z1tMU 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:
GSP?X$E YNI;h%w template < typename T >
SgiDh dE struct ref
C#0brCQq3 {
EOhC6>ATh typedef T & reference;
[O\9 9> } ;
xWDR726 template < typename T >
&I%IaNco struct ref < T &>
avg4K*v v {
^;+[8:Kb typedef T & reference;
\Dfm(R } ;
cM3jnim !:3^ hb 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M_Bu,<q^ Y17hOKc` template < typename T >
s'TY[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7#ofNH J {
ZNi
+Aw$u return l(t) = r(t);
+>!V]S }
SnW7 x 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。
J smB^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;`+`#h3-V H;QA@tF>5 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
Pubv$u2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q(gjT^aN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;,k=<] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pl|h>4af 最后的布局是:
L/yaVU{aEb Add
:> SLQ[1 / \
\9w~pO Divide 5
E~qQai=] / \
4^[
/=J} _1 3
t{zBC?cR 似乎一切都解决了?不。
*jE;9^ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
h48YDWwy 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
h,t:] OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
P3!Atnv2 z6I% wh template < typename Right >
CcY7$D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
NO2(vE Right & rt) const
Vc _:* {
6Cv.5Vhx return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IB8gDP2 }
T cJ$[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&qKigkLd XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
P\AqpQv 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
t+O e)Ns 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
>'b=YlUL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
{jW%P="z$" 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?
i $C-)d] 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
a.q;_5\5` x#r<,uNn, template < class Action >
<bP#H class picker : public Action
cI:-Z{M7z {
M?$ZJ- public :
oxzq!U picker( const Action & act) : Action(act) {}
R!6=7 // all the operator overloaded
6]n/+[ ks } ;
w"~<h; \J3/keL 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。
u%B&WwHG 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:
'1-maM\r =ewy Q
template < typename Right >
aClA{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g*J@[y; {
G?xJv`"9iC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bd#
TUy }
|55dbL$w E7`qmn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
64umul 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。
]Lm'RlV C6]OAUXy:F template < typename T > struct picker_maker
"%@v++4y {
6pp $-uS typedef picker < constant_t < T > > result;
S)7/0N79A } ;
ix&'0IrX* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Qnt5HSSt {
`*_CElpP" typedef picker < T > result;
E
oe}l
} ;
uR:rO^ ! %Ny0JkO 下面总的结构就有了:
?aWx(dVQ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
U\vY/6;JI picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`
>U?v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
cG_Vc[ 至此链式操作完美实现。
q.W>4 k p$XKlg& a
<wL#Id 七. 问题3
{v,)G)obWw 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。
-c+]Wm"\ i=#F)AD^5# template < typename T1, typename T2 >
9]7u_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h/m6)m.D {
+TSSi em return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!0"nx{7. }
N'?u1P4G bK*~ol 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:
H
M:r0_ T1bd:mC}n template < typename T1, typename T2 >
Vte EDL/w struct result_2
}r3~rG<D71 {
BC7 7<R!E) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\Y5W!.(%w } ;
q-_' W, GBQn_(b9I 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?
/tj$luls5 这个差事就留给了holder自己。
;;#`#v _A'{la~k z 7T0u.4Ss template < int Order >
tC)6 class holder;
6N" l{! template <>
~x]9SXD% class holder < 1 >
27#5y_
` {
D$q'FZH public :
K{=PQ XSU template < typename T >
:L:&t,X struct result_1
(kw5>c7 {
93o;n1rS typedef T & result;
OH'ea5xq } ;
"rNL
`P7 template < typename T1, typename T2 >
SSA W52xC struct result_2
Z^ar.boc {
|.U)ll(c typedef T1 & result;
Adx`8}N8 } ;
$/Ov2z template < typename T >
L:R<e#kgS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\#Up|u: {
DL8x":; return (T & )r;
8Vn4.R[vE }
7o]HQ[ xO template < typename T1, typename T2 >
)jDJMi_[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6QZp@ {
j-b* C2l return (T1 & )r1;
&c%Y<1e`% }
0XU}B\'< } ;
n}n EcXb 8@\7&C(g17 template <>
"![L#)"s class holder < 2 >
qoX@@xr1 {
vHKlLl>*2 public :
<02m%rhuW template < typename T >
qJv[MBjk3B struct result_1
r'4:)~]s {
eJ@~o{,?> typedef T & result;
yVJ%+d:6 } ;
zT9JBMNE: template < typename T1, typename T2 >
j*R,m1e8 struct result_2
A9:NKY{z {
uGVy6, typedef T2 & result;
Da1aI]{I } ;
I'!/[\_ template < typename T >
MaY682}|y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v"O5u%P {
'7)" return (T & )r;
mUP. rb6 }
`V!>J1x template < typename T1, typename T2 >
s8mr'' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0L-!!
c3 {
N#z~ return (T2 & )r2;
cP>o+-) }
m$2<`C= } ;
q1{H~VSn" ^{yk[tHpS nk=$B(h 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> >。
\2e0|)aF6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
zGlZ!t: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
L}k/9F.5 K_&MoyJJ9f return l(i, j) = r(i, j);
pdVQ*=c?M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3Ofc\ qUJ
aeQ return ( int & )i;
p( LZ)7/ return ( int & )j;
iCQ>@P]nE 最后执行i = j;
7jG(<!, 可见,参数被正确的选择了。
ROb\Rxm 19U]2D/z !{%: qQiA $jzFc!rs Xrqx\X 八. 中期总结
A[N{ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0 p uY"[c 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
HIvZQQW| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
j}J Z
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q6d~V]4: _e<o7Y@_ ^+|De}`u A#y@`}]!' r ,(Mu 8p^B hd 九. 简化
H`QQG! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
D-p.kA3MJ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
zTm]AG|0 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
^A_;#vK 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{8RFK4! V@ +-*/&|^等
B4H!5b 2. 返回引用。
g_.^O$} =,各种复合赋值等
t+ Bf#: 3. 返回固定类型。
8?FueAM'
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
GZ #aj| 4. 原样返回。
]$iqa"{ operator,
?h8{xa5b 5. 返回解引用的类型。
8{
c !). operator*(单目)
[:EvTY 6. 返回地址。
]ZoPQUS? operator&(单目)
pox,Im 7. 下表访问返回类型。
R{hf9R , operator[]
I/J7rkf 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sy5 Fn~\R operator<<和operator>>
bZwnaM4"F ~l E _L1-c OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
b{7E;KyY, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-0uV z) 2@j";+ template < typename Left >
7Ke&0eAw struct value_return
Jf;?XP]z {
){;02^tX template < typename T >
}?8uH/+ZA struct result_1
Fj
p.T; {
JCniN";r[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9WG{p[ } ;
rSXzBi{ (8a#\Y[b template < typename T1, typename T2 >
pbXi9|bI struct result_2
aptY6lGv-| {
F\JUx L@8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
K95;rd } ;
%3Z/+uT@v] } ;
kSncZ0K{ e&<yX 0ezYd S~o 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{Tp2H_EG 6=GZLpv 下面我们来剥离functor中的operator()
YUWn;# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
E+95WF|4k" VyLH"cCv return l(t) op r(t)
eDKxn8+(H return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[#^#+ |{\ return op l(t)
E>jh"|f:{ return op l(t1, t2)
F=a+z/xKT return l(t) op
&dB-r&4;+ return l(t1, t2) op
%q3$|> return l(t)[r(t)]
coE&24,0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.x83Ah` Pt,ebL~ 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:
CB\{! 单目: return f(l(t), r(t));
sN=6 gCau return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
jH;Du2w 双目: return f(l(t));
`6=-WEo return f(l(t1, t2));
pL1i|O
下面就是f的实现,以operator/为例
gxNL_(A <=K qcHb struct meta_divide
6 ,ANNj {
6aft$A}XnD template < typename T1, typename T2 >
_o3e]{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&?,U_)x/ {
A;XOT6jv? return t1 / t2;
El_Qk[X|A }
-NGK@Yk22 } ;
N3BL3:@O 8,T4lb<< 这个工作可以让宏来做:
IIFMYl gF Y,S\2or$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZfAzc6J?\ template < typename T1, typename T2 > \
zt24qTKL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
g\fhp{gWB 以后可以直接用
R{YzH56M DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`(y(w-:W1 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
,U,By~s (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。。。)
sUkm|K`# 6rti ' )KSoq/ 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
K+\nC)oG AEirj / template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"d/s5sP|S class unary_op : public Rettype
jR ~DToQ {
{Bvj"mL]j Left l;
F?+3%>/A@ public :
{BBw$m, o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
RrrK*Fk8= unl1*4e+ template < typename T >
;E;To\NCYF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E`\8TqO {
C2U~=q>> return FuncType::execute(l(t));
rt-\g1x }
&$FvWFRh# 4p`XG1Pt template < typename T1, typename T2 >
#EO1`9f48x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e9pOisZ;8 {
l*aj#%ha return FuncType::execute(l(t1, t2));
yGBQ0o7E }
jF ^5}5U } ;
od<b!4k~s cc=gCE lU]un&[N 同样还可以申明一个binary_op
[onqNp BbOu/i| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
or*HC&c7 class binary_op : public Rettype
=v~1qWX {
%u\26[/ Left l;
_ o6G6e, Right r;
&-l8n^ public :
NLd``=& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}-p[V$:S gT+Bhr template < typename T >
=s97Z- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1MsWnSvzf {
'!h/B;*( return FuncType::execute(l(t), r(t));
4Cb9%Q0 }
,<,:8B _, AzJ^ template < typename T1, typename T2 >
E|EgB33S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NW9n {
?8@>6IXn return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
u0)7i.!M }
p0p4Xh1e } ;
'XOX@UH d e;YW6}'} mABe'"8 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
_W!p8cB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b4 #R! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h[tix: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-<_$m6x"A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a~LC+8|JW 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。。。
@DAF 6ygs 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E:E4ulak 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)
Rf %HIAVE 下面是修改过的unary_op
K ?$#ntp B6P|Z%E;D6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V}w;Y?]J class unary_op
gYop--\14] {
ybdd;t}&1 Left l;
xG&SX#[2 +#J,BKul public :
\$*$='6" t=euE{c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Kr`]_m +V862R4,o template < typename T >
q~K(]Ya/ struct result_1
!G5a*8] {
&F$:Q:* * typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d5I f"8`@ } ;
]<uQ.~ V_n<?9^4 template < typename T1, typename T2 >
X2 6
struct result_2
%bXtKhg5eJ {
Mn: /1eY typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7cg*|E@ } ;
7sNw 1YxgR}7 template < typename T1, typename T2 >
H&}ipaDO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^t"iX9 {
%WFu<^jm return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$3+PbYY }
Br>Fpe$q4 u~zs*
qp template < typename T >
@gGRm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6~meM@ {
DrW#v-d return OpClass::execute(lt(t));
[|`U6
8}u }
-_VG;$,jE }f>H\iJe } ;
#b0{#^S: 8t"~Om5sG )wXuwdc[ 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
CR<`ZNuWz 好啦,现在才真正完美了。
Mq%,lJA\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
7YWNd^FI
V HHk)ZfWRo template < typename Right >
Y]aW)u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`:{B(+6 {
}*U[>Z-eO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2Nc>6 }
-5G)?J/* 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。
96Wp!]* =;~I_)Pg1 M<?Q4a'Q 2h30\/xkU ?`?T7w|3
y 十. bind
Jc4L5*Xn/ 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。
cX!Pz.C 先来分析一下一段例子
or ;f&![w ~rbIMF4T`] rPzQ8< int foo( int x, int y) { return x - y;}
sPAg)6&M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
0Rxe~n1o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H/F+X?t$0 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
q]&.#&h 我们来写个简单的。
]ekk }0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1MkI0OZE
对于函数对象类的版本:
XhU@W}} T".]m7! template < typename Func >
Mc sTe|X struct functor_trait
?0*8RK {
9|'B9C typedef typename Func::result_type result_type;
}71LLzG`/ } ;
/Poet%XvRx 对于无参数函数的版本:
ZsP2>%" I XA>`D template < typename Ret >
(n(
fI f struct functor_trait < Ret ( * )() >
z;u>
Yz+3 {
0CvsvUN@ typedef Ret result_type;
t/i5,le } ;
C2e.2)y 对于单参数函数的版本:
F-Z%6O,2 ?^HfNp9 template < typename Ret, typename V1 >
a.F Al@Br struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)8gGv {
Aez2*g3 typedef Ret result_type;
:q3+AtF } ;
4NVV5_K a 对于双参数函数的版本:
dmrps+L 4NEq$t$Jn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z*{]
, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ye6H*K {
YL^=t^!4 typedef Ret result_type;
-!qu"A: } ;
pz^<\ 等等。。。
XP[uF ;w 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
K5Wg"^AHY/ I lR\
# template < typename Func >
?gGt2O1J struct func_return
,M !tm7 {
wl=61Mb template < typename T >
-OZ 5vH0 struct result_1
%u{W7 {
JD>d\z2QC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[ Mg8/Oy } ;
2pHR_mrb ,n,RFa template < typename T1, typename T2 >
UK#&lim struct result_2
1xyU {
W3W'oo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T4e\0.If } ;
JF9yVE - } ;
\ b8sG"G !#ri5{od =Yo1v=wxN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>>d m}X {X]R-1> template < typename Func, typename aPicker >
9V uq,dv class binder_1
pC,o2~%{ {
2U
kK0ls Func fn;
V2Q$g^X' aPicker pk;
Zx }&c |Q public :
Z]w#vLR /h2b;" template < typename T >
bte~c struct result_1
{'+QH)w( {
z"4]5&3A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=`n]/L"Q } ;
mwv(j_ =]R3& ]#n template < typename T1, typename T2 >
0X2@CPIFf struct result_2
ij5g^{_T;8 {
;#G oGb4AM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jd`},X / } ;
tL
SN`6[: xZ5M/YSyG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wle@vCmr 3q[WHwmm template < typename T >
W|k0R4K]] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!33#. @[ {
gCd`pi
8 return fn(pk(t));
`[#x_<\t }
:m=m}3/: template < typename T1, typename T2 >
[36,eK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u]^N&2UW {
[mxTa\ return fn(pk(t1, t2));
/76 1o\Q }
Rr(* aC2P } ;
+!-~yf#RE h~U02"$ ~\nBjM2 一目了然不是么?
Sgb*tE)T 最后实现bind
U7mozHS,:9 PHg48Y"Nd et,GrL)l template < typename Func, typename aPicker >
/e\{
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^ OJyN,A {
t-u|U(n return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NY$uq+Z> }
"i.r@<)S nm$Dd~mxW1 2个以上参数的bind可以同理实现。
T`/IO.2 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。
SDG-~(Y x)rlyjFM 十一. phoenix
? Q@kg Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
PMs z` XB hb`AG for_each(v.begin(), v.end(),
z9
u$~ (
vqslirC do_
OkAK [
iVtl72O cout << _1 << " , "
2s*#u<I ]
~pk(L[G .while_( -- _1),
HWns.[ cout << var( " \n " )
V=I"-k}RL )
HC {XX>F^ );
+^aFs S $VG*q 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:
B(k=oXDF 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
wmNHT _ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Yw3oJf& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|9xI_(+{kP z_;3H,z` ";[iZ template < typename Cond, typename Actor >
87!C@XlK_ class do_while
}g+;y {
:qhpL-ER Cond cd;
4:3rc7_
1 Actor act;
Z.L?1V8Q1 public :
foF19_2 , template < typename T >
>t,M struct result_1
%1
KbS
[ {
?)Nj c&G typedef int result_type;
uaw~r2 } ;
o!TQk{0 ubMOD< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%OR|^M + Y.1)i} template < typename T >
_R|Ify#J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B@Co'DV[/] {
\e=_
2^v!_ do
xVB;s.'! {
{3a&1'a0g act(t);
XKL3RMF9r }
3gWvmep1 while (cd(t));
aIy*pmpD= return 0 ;
kB:Uu}(=N }
S 6,4PP } ;
h-a!q7]l rj]F87" Z0!5d< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L(S'6z~_9 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。
z2gk[zY& 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。
Zv]x'3J#Y 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。
<>xJn{f0c 下面就是产生这个functor的类:
-Lu)'+ %m,6}yt Kr'f- { template < typename Actor >
c'6g*%2k class do_while_actor
'XQ`g CF= {
<oKGD50# Actor act;
l}^3fQXI public :
DDT_kK; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
xp'_%n~K@ }UJv[ template < typename Cond >
nZ1zJpBmI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5la>a}+!!h } ;
.JX EK l5%G'1w#,j $w)~O<_U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
TlL^7f} 最后,是那个do_
7`vEe'qz O-]mebTvw qs\2Z@; class do_while_invoker
_cTh#t ^ {
:Eh\NOc_O public :
onCKI," template < typename Actor >
*,C(\!b
!? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7 J^rv9i4 {
mvW% return do_while_actor < Actor > (act);
w&$d* E }
rt3qdk5U } do_;
#
?1Sm/5k` [P zv4+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}<@j'Ok}. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uJx"W 最后来说说怎么处理break和continue
=@Dwlze 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。
I4;A8I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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