一. 什么是Lambda
J ;e/S6l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
KDW=x4*p 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,
A>OGU ^ %J
'RO CNRiK;nQ [ ]LiL;A& class filler
"p[FFg {
VJ'bS9/T public :
N:yyDeGyW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9tZ+?O5 } ;
?\J.Tv$$$ Pqc+p E ;[[GA0 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:
DX$zzf qt
!T%K =>Md>VM A8by5qU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
R/UL4R,)^ c{SD=wRt,y b#2$Pd:( 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
C $r]]MSj G'\x9% *wY { ~zh nOE 1bf^l 二. 战前分析
kpU-//lk+ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
kl90w 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
5 Y|(i1 Ksu_4dE k"V@9q;* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#VA8a=t /* --------------------------------------------- */
3|FZ!8D vector < int *> vp( 10 );
z$q:Yg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
iOO1\9{@ /* --------------------------------------------- */
>FRJvZ6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
HcKZmL.wp /* --------------------------------------------- */
5csqu^/y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6'^Gh B /* --------------------------------------------- */
UVIR
P# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B&Igm<72x /* --------------------------------------------- */
my|UlZ(qg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)U':NV2 fsxZQ=-PW bR*/d-v^ !KEnr`O2u 看了之后,我们可以思考一些问题:
xqAXfJ. 1._1, _2是什么?
g^qbd$ } 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。
FlPPz 2._1 = 1是在做什么?
+l,6}tV9 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。
?g5u#Q>! 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。
ONkHHyT ZvS|a~jO ]mW)T0_ 三. 动工
F|seBBu 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5jYZ+OB Q5N;MpJ- :le"FFfk pOz4>R template < typename T >
*YI>Q@F9 class assignment
9u->.O: p {
v G7aT T value;
^z^ UFW public :
<f'2dT@6 assignment( const T & v) : value(v) {}
xg>AW Q template < typename T2 >
jP-=x( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ji|`S\u#b } ;
h{sY5d'D LE"t'R yM8<)6= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*Y@)t*
-a 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Yom,{;Bv VgSk\:t #1v>3H( N]k(8K class holder
8#S}.|"?F {
jC)lWD public :
xTJ-v/t3< template < typename T >
\"r*wae assignment < T > operator = ( const T & t) const
y+C.2 ca {
y.LJ5K$&a return assignment < T > (t);
xGzp}
}
;8G( l } ;
N9M''H*VS #0+`dI_5/ XgfaTX* 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:
O;ty
k_yM FZEK-]h. static holder _1;
^lP_{c Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&y}nd
7o B3P#p^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L-LN+6r(# 而不用手动写一个函数对象。
Pw"o[8 UI*^$7z1 + H9["ZRL,Q B~_='0Gm[ 四. 问题分析
=!G3YZ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
xz+Y 1fYT 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Ua@rp3fr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S[b)`Wi D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@[qGoai 下面我们可以对这几个问题进行分析。
EzDj,!!<w :\*<EIk( 五. 问题1:一致性
<&?gpRK 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
r3@Q(Rb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
fwojFS.K 1GnT^u y/ struct holder
i4Y_5 {
5dVSir //
brkR,(#L3 template < typename T >
1`tE Hu. T & operator ()( const T & r) const
|EJ&s393& {
?Jlz{ms I return (T & )r;
3&D;V;ON}_ }
&=sVq^d@qe } ;
IeqJ>t: qNhQ2x\ 这样的话assignment也必须相应改动:
-$(,&qyk )
#/@Jo2F template < typename Left, typename Right >
jhWNMu class assignment
FQR{w {
>-Qg4%m Left l;
o|7]8K= Right r;
^N!l$&= public :
}LH>0v_<Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
web=AQ5I4 template < typename T2 >
D!.
r$i) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Wt&tu2 } ;
BX|+"AeF JM#jg-z,~ 同时,holder的operator=也需要改动:
d9XX^nY. sW~Z?PFP template < typename T >
g8yWFqE!T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`A.!<bO)] {
<}RU37,W return assignment < holder, T > ( * this , t);
u"K-mr#$[o }
~RVx~hh J?XEF@?'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。
t6;Ln().Hw 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`x"0 zaX!f~;" return l(rhs) = r;
A#W%ud4 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。
/;M0tP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
GNXQD}L?b? H( `^1 template < typename Tp >
//G5lW/* class constant_t
jfyV9) {
-{>Nrx| const Tp t;
[=Wn7cr public :
5|ih>? C/( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(Al.hEs' template < typename T >
Q{Gi**< const Tp & operator ()( const T & r) const
#,O<E@E {
;T}#-`O_Im return t;
}Po&6^ }
0px@3/ } ;
=KwG;25hX Urhh)i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
29g("(}TK 下面就可以修改holder的operator=了
Sd.i1w& [8/E ;h template < typename T >
3LZ0EYVL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^f{+p*i}: {
tvptawA. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}%EQ }
93%U;0w[Nw M:OY8=V 同时也要修改assignment的operator()
\xk`o5/{ dL<okw template < typename T2 >
>9D=PnHnD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ZD1UMB0$4 现在代码看起来就很一致了。
g2 uc+p x%ZjGDF m 六. 问题2:链式操作
"sz)~Q'W5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dL>0"UN}- 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
b0]y$*{j 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。
H~+D2A 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。
"4LYqDe 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xtKWh`[& 3ug{1M3 template < typename T >
PA"xb3@I struct result_1
3e"_R {
2RKI M(~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OqDLb } ;
x+(h#+F u >H^bCXI 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:
De[!^/f;T y";{k+ template < typename T >
pi? q<p% struct ref
=^4 vz=2 {
)'M<q,@<( typedef T & reference;
v\:>}
<gc } ;
GVZ/`^ndM template < typename T >
|_aE~_ struct ref < T &>
z6bTcs"7h {
DY?`Y%" typedef T & reference;
]j0v.[SX } ;
I ms?^`N
bT>%
* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8QDRlF:;< ~=P&wBnJ template < typename T >
0X#tt`;
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
xfqgK D> {
"8VCXD return l(t) = r(t);
gOa'o< }
PdJtJqA8h\ 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。
}:YS$'by 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4~4PZ Z~$=V:EA? 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
F<X)eO]tk _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
nJ.pPzH2g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
InMeD[*^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V@<tIui$ 最后的布局是:
5KU}dw>*g Add
13s!gwE) / \
AV AF!Z Divide 5
q~.\NKc / \
Q4-d2I>0 _1 3
,JRYG<O_T 似乎一切都解决了?不。
-]\%a=] 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。
URmx8=q 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。
gKcP\m 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:
`DO`c>>K 0U ?1Yh7
m template < typename Right >
mkTf}[O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|4pE"6A Right & rt) const
(w?@qs! {
^~|P[} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_;$VH4(BI }
'Wl))lB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&fq-U5zH 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。
Skl1%` 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。
'@RlKMnN 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。
/ O6n[qj| 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。
:x]gTZ? 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?
+bI &0` 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:
;%odN
d ^10*s,(uS? template < class Action >
pq+Gsu1^ class picker : public Action
j"HB[N {
ry3;60E\) public :
E}mnGe picker( const Action & act) : Action(act) {}
15#v|/wI' // all the operator overloaded
;^lVIS%&{ } ;
`4}zB#3 lQ!ukl) 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。
%Y:'5\^lC 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:
>Be PE(k beEdH> template < typename Right >
R*/%+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3\|e8(bc {
}k7@
X return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
soA>&b!? }
yPn5l/pDDr u2y?WcMv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S%-L!V , 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。
-7TT6+H) lMB^/-Y template < typename T > struct picker_maker
{HNGohZt {
/cexd_l|f typedef picker < constant_t < T > > result;
GKH7Xx( } ;
F N;X"it. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Erl"X}P {
nsij;C typedef picker < T > result;
.@JXV
$Z } ;
_
mhP:O U:c!9uhp 下面总的结构就有了:
G9:[W"P functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
prb;q~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
oOBN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lLxKC7b 至此链式操作完美实现。
cgc|G .1.n{4z>: 0vQ@n7 七. 问题3
GfD!Z3 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
pY!@w0. 0^*4LM|z template < typename T1, typename T2 >
'h%)@q)J) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&!2
4l=! {
ae{%*
\J return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fBS;~;l }
E@hvO% <w+K$WE { 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:
fxXZ^#2wX ^;$a_eR template < typename T1, typename T2 >
)MHvuk:I) struct result_2
E).Nu {
L,p5:EW8. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{tk42}8k } ;
5'?K(Jdmp bT,]=h"0 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
U
PGS 这个差事就留给了holder自己。
aN}yS=(Ff 4(& W>E ]MfT5#(6h template < int Order >
PZKKbg2S class holder;
ox{)O/aj template <>
jAfUz7@ class holder < 1 >
AVGb;)x# {
NjMbQM4 public :
}=?kf3k template < typename T >
5Lo{\7% struct result_1
)/HSt%> {
&`0y<0z typedef T & result;
qi;@A-cq } ;
{kD|8["Ie' template < typename T1, typename T2 >
m!er"0 struct result_2
D\
HmY_ {
u^s{r`/ typedef T1 & result;
j0>S)Q } ;
p
)etl5 template < typename T >
_]E"hr6a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0V{-5-. {
V?kJYf(< return (T & )r;
D*|h
c }
s+2\uMwf* template < typename T1, typename T2 >
J1cD)nM<A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XG@_Lcv* {
]QJLES return (T1 & )r1;
L}P<iB }
|F-_YR } ;
T12?'JL^r n9<QSX&~< template <>
e]!C
Aj7uS class holder < 2 >
P+:FiVj@~ {
&1ASWllD public :
kn 5q1^ template < typename T >
T#DJQ"$ struct result_1
mLd=+&M {
UtIwrR[ typedef T & result;
q@~N?$> } ;
F2:+i#lE template < typename T1, typename T2 >
@OZW1p struct result_2
cR[)[9} {
W#$ pt>h) typedef T2 & result;
-\b~R7VQ } ;
YT+fOndjaF template < typename T >
UO5^4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,}2M'DSWa {
9`f]Rf" return (T & )r;
>:4}OylhM }
tQ< ou, template < typename T1, typename T2 >
T)6p,l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BEPeK {
;Z-xum{ return (T2 & )r2;
\m1r(*Ar }
lsCD%P } ;
wA|m/SZx 0R\lm<& )}\jbh>RH 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> >。
;hA>?o_i( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
yw41/jHF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
R9f*&lj - U!:. return l(i, j) = r(i, j);
K%P$#a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iK#5HW{ JBtcl#| return ( int & )i;
SSYE& return ( int & )j;
fKY6stJE 最后执行i = j;
eLJW 可见,参数被正确的选择了。
_Ft4F`pM Aa[p7{e |Kky+* %k_R;/fjW GM%%7 ^uE 八. 中期总结
DDq*#;dP 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:
vQ2kL`@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P6&@fwJ< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zGHP{a1O7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l3R`3@ ;g?oU"Y M JOS,>;;F4 |GM?4'2M. G&)A7WaC &?f{. 九. 简化
&%+}bt5 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。
T~J6(," 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
R(@B4M2 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:
,-myR1} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^s\(2lB\F +-*/&|^等
a FjcyD 2. 返回引用。
Ki(qA(r =,各种复合赋值等
d@#!,P5` 3. 返回固定类型。
bccJVwXv 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<f%JZ4p* 4. 原样返回。
xPWzm
hF operator,
!*HH5qh6 5. 返回解引用的类型。
TUHC[#Vb? operator*(单目)
f]L`^WU
6. 返回地址。
/5 B{szf operator&(单目)
>p [|U`>{ 7. 下表访问返回类型。
zPEx;lO$ operator[]
jku_0Q0*? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vQ>x5\r5O_ operator<<和operator>>
0+jR,5| :CH "cbo 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。
,+-l1GpL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8u
Tq0d6( X1?7}VO template < typename Left >
=kH7 struct value_return
DygMavA. {
Q*&>Ui[& template < typename T >
e`
Z;}&
, struct result_1
.I$Q3%s {
)XV|D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,X25 -OFZ } ;
j|gQe .,1 28[hp[< template < typename T1, typename T2 >
VHwb 7f]gq struct result_2
3/>T/To&2 {
!G=!^RA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
MlaViw } ;
#_0OYL`(mE } ;
(JHzwI8+ =>#
S7= rCU f,) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>a7OE=K o7 ^t-
L 下面我们来剥离functor中的operator()
f1w&D ]|S+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rOQ@(aUAZ &6<>hqR^ return l(t) op r(t)
1)yEx1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4XpW#> return op l(t)
-9TNU7^ return op l(t1, t2)
\H|tc#::{ return l(t) op
d/5i4g[q return l(t1, t2) op
/.B7y( return l(t)[r(t)]
xO?w8 *d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8oiO:lyLSt p vone,y2 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:
kx&Xk0F_g 单目: return f(l(t), r(t));
t`=TonLb8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PDQC^2Z 双目: return f(l(t));
jkCa2!WQ'i return f(l(t1, t2));
C^9G \s' 下面就是f的实现,以operator/为例
c-3-,pyM_T Ks'msSMC struct meta_divide
reseu*5 {
dz@L}b* template < typename T1, typename T2 >
ZGO%lkZ. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0?OTa<c {
$I*ye+a*{q return t1 / t2;
:cU6W2EV }
I/4:SNha } ;
"2} {lu j#L"fW^GM 这个工作可以让宏来做:
s|B eGcc' LBr; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DP{kin"4I template < typename T1, typename T2 > \
K8`Jl=}z%& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[ u7p:?WDW 以后可以直接用
F/,K8<|r> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4)MKYhm 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
=)_9GO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
A+Uil\% -OV:y],- 6[3oOO:uo 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
\yt-_W=[ Sl,X*[HGd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Mj&`Y
gW5a class unary_op : public Rettype
u'Ja9m1 {
3ht>eaHi Left l;
n^vL9n_N public :
S:!gj2q9| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c#o(y6 LpRl!\FY$ template < typename T >
#9{N[t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NqyKR&; {
[R
V_{F:' return FuncType::execute(l(t));
,36AR|IO) }
|,!]]YO.V K+2k}Hx6J template < typename T1, typename T2 >
1,UeVw/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v
C,53g {
p5F=?*[} return FuncType::execute(l(t1, t2));
eh4` a<gC }
\"r84@< } ;
D1w;cV7/d MR4e.+#E }/)vOUcEd 同样还可以申明一个binary_op
2stBW5v3 ((KNOa5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<zd_-Ysn class binary_op : public Rettype
abog\0 {
X S:W{tL! Left l;
X}"Ic@8 Right r;
D*7JE public :
Y)~Y; ;/G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y:o\qr!Y >4I,9TO template < typename T >
Gg'sgn
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JH3$G,:zM {
|5J'`1W return FuncType::execute(l(t), r(t));
Vyy;mEBg }
KmF"Ccc ,q9nHZG^ template < typename T1, typename T2 >
73/DOF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cD^`dn%$ {
O5rHN;\_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VycCuq&M }
)w.+( v( } ;
f3r\X ;/-v4 {tS^Q*F 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
"&$ [@c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^:krfXT DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hA?Flq2QV 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。
0%x"Va~"z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hM_0/o- 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。。。
"gt-bo., 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6yn34'yw 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)
j ?c"BF. 下面是修改过的unary_op
kSL7WQe?j %E<.\\^% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V]E#N class unary_op
g+(Cs {
[p& n]T Left l;
rE->z @*Y"[\ "$ public :
7(8i~} :? uUh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[N@t/^gRC tW^oa template < typename T >
gu1:%raXd struct result_1
WFr;z* {
F!k3/z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&^q!,7.J } ;
c:*[HO\ [ADSGnw template < typename T1, typename T2 >
9_=0:GHk struct result_2
aNt+;M7g` {
4*`AYx( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cj[a^ ZH } ;
EN,PI~~F c >O>|*I template < typename T1, typename T2 >
kdgU1T@y. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0f_+h %%= {
5{z muv: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\C{Dui)F }
7dm:L'0 _DDknQP template < typename T >
c[IT?6J4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`s )-
lI {
|2L|Zp& return OpClass::execute(lt(t));
o"kVA;5<G }
`j#zwgUs :D|5E>o( } ;
cVV @MC wo#,c( v[7iWBqJ 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
s'7PHP)LOJ 好啦,现在才真正完美了。
xM+_rU
M|h 现在在picker里面就可以这么添加了:
24g\xNnt $a@T:zfe template < typename Right >
v3*y43 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZXJ]== {
i]cD{hv return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9mmkFaBQ }
KD<smwXjG 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
4 ZUTF3 2\4ammwT 04j]W]8# =~D QX\ 5n0B`A 十. bind
x>]14bLz 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
icrcP ~$A 先来分析一下一段例子
MQ#nP_i _\2Ae\&c xS'Kr.S
int foo( int x, int y) { return x - y;}
h&|S* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ShIJ6LZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?5IF;vk 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。
!=3Ce3- 我们来写个简单的。
p{vGc-zP. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_Xqa_6+/ 对于函数对象类的版本:
'5)PYjMnH m{w'&\T template < typename Func >
sk%Xf, struct functor_trait
69"4/n7B? {
u\y$< typedef typename Func::result_type result_type;
GXnrVI } ;
;],Js1m 对于无参数函数的版本:
ke)}JU^" 6(1S_b=a template < typename Ret >
?Tlt(%f struct functor_trait < Ret ( * )() >
u\AL`'v {
u*S-Pji,x typedef Ret result_type;
f=EWr8mno } ;
6/3oW}Oo 对于单参数函数的版本:
`DFo:w!k 5%jy7)8C template < typename Ret, typename V1 >
n~Yr`5+Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rj
] ~g {
$~,J8?)(z typedef Ret result_type;
2CF5qn}T } ;
U^;|as 对于双参数函数的版本:
u9*7Buou^ Y6E0-bL@Fe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*'n L[] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b[2 #t {
3Fg{?C_l typedef Ret result_type;
wVmQE } ;
?Q[b1: ;Lm 等等。。。
xG1(vn83gq 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ri1;i= W edL sn>\*# template < typename Func >
;)ku SH struct func_return
;L@p|]fu {
O>LqpZ
template < typename T >
KIGMWS^^ struct result_1
0F%/R^mw {
[9;[g~;E%m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o}=c(u } ;
D=jtXQF 7$JOIsM template < typename T1, typename T2 >
ET[>kn^# struct result_2
3De(:c)@ {
s}<i[hY> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|vPU]R>6 } ;
WjsmLb:5 } ;
M#.dF{%% Ms=N+e$n $YiG0GK<" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)agrx76]3w v:gdG|n" template < typename Func, typename aPicker >
(XNd]G class binder_1
(5l'?7 {
m^o?{
(K Func fn;
9yK\<6}}QH aPicker pk;
7P:/ (P public :
NpH:5hi Se.qft?D%( template < typename T >
r@c!M|m@ struct result_1
+TC##}Zmb {
Hbl&)!I typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.1f!w!ltVR } ;
7po;*?Ox \HL66%b[ template < typename T1, typename T2 >
RN2z/FUf struct result_2
Fu>;hx]s {
G2dPm}s ZG typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nH}V:C } ;
(7C$'T-ZK @GWlo\rM6^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TPA*z9n+B [M2xF<r6t template < typename T >
tP89gN^PA| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#G\Ae:O {
a/n~#5- return fn(pk(t));
(\%J0kR3[ }
~g}blv0q+B template < typename T1, typename T2 >
lXRB"z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MM*9Q`cB {
E
<N% return fn(pk(t1, t2));
T>irW( }
cv_t2m } ;
R(s[JH(& W/.n
R[! I2gSgv% 一目了然不是么?
J4Ca0Ag 最后实现bind
m A('MS2 blUS6"kV} 8:U0M'}u> template < typename Func, typename aPicker >
epI~w picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ddY-F
}z~ {
t!59upbN}3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.M s$)1 }
R@KWiV w{riXOjS4 2个以上参数的bind可以同理实现。
24*3m&fA*K 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
t$PJ*F67M (ZP e{;L. 十一. phoenix
1U(!%}, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cR/e
Zfl _6->D[dB for_each(v.begin(), v.end(),
]}pAZd (
SduUXHk do_
ypNeTR$4 [
; hU9_e cout << _1 << " , "
CoV@{Pi ]
.uB[zJc .while_( -- _1),
C't%e cout << var( " \n " )
6n/KL )
;x&3tN/I );
jX,A. *f SX3Dk 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
`(]mUW 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ceLr;}?Ws operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
GuF-HP}xM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%;#9lkOXWH ;L,yJ~ D=B :tP template < typename Cond, typename Actor >
&`_|[Y ]H class do_while
_zLEHEZ- {
.UU) Cond cd;
9y*(SDF Actor act;
+A%zFF3 public :
*7qa]i^] template < typename T >
)O\l3h" struct result_1
n65fT+; {
JEfhr typedef int result_type;
_+gpdQq\p } ;
ZJQkZ_9@2 crJNTEz do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@^`5;JiUk iHWt;] template < typename T >
y*8;T v| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eTt{wn;6 {
5;[0Q do
?h8/\~Dw {
P.~sNd oJ act(t);
{h;i x }
`KE(R8y while (cd(t));
(JiEV3GH return 0 ;
Koz0Xy }
7A } ;
AI .2os* ve4QS P *T{KpiuP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ds\f?\Em 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
aX~'
gq> 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
efh 1-3f 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%Jn5M(myC 下面就是产生这个functor的类:
d_98%U+u ;8gODj:dO +*RpOtss template < typename Actor >
+@PZ3
[s class do_while_actor
S1!_ IK$m {
%;` 3I$ Actor act;
/`w'X/'VJ public :
-Q!?=JNtQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n4
Y
]v }Z`@Z' template < typename Cond >
*oIKddZh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
OmP(&t7 } ;
s'@@q ]j(Ld\:L dRTpGz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VE/~tT; 最后,是那个do_
6.4,Qae9E *OZO} i S*rc XG6Q^ class do_while_invoker
YGLR%PYv" {
gOk^("@ public :
n6*;
~h5 template < typename Actor >
UOIZ8Po do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/zV0kW>N {
*tT5Zt/&Sr return do_while_actor < Actor > (act);
taOsC!Bp }
,I[A~ } do_;
xX])IZD Jaf=qwZ/` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
j0jam:.p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
PvdR)ZEm 最后来说说怎么处理break和continue
Fw;Y)y=O 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。
..^,* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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