一. 什么是Lambda
OF<n T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l ~4e2xoT 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,
*OOa)P{^D ~5 pC$SC6> #/t>}lc 92aDHECo class filler
4 uy @ { {
9Ir~X|}\iL public :
y-<PsP-I void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B:- KZuO } ;
|369@un6 O\?5#. vQYfoam; 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
_`@Xy!Ye +z(,A m0A@jWgd B#GZmv1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!qXq
y}?w GQ-e$D@SfB 0|s$vqc 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
udEb/7ZL c+b:K DA MpR3 h w ;d m 二. 战前分析
*T>#zR{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
;8L+_YCa 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
bOxjm`B< W_BAb+$aF (#-=y~% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/[|}rqX( /* --------------------------------------------- */
GATP vector < int *> vp( 10 );
)|Vg/S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
b*FU*)<4. /* --------------------------------------------- */
SEQO2`]e: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
bm tJU3Rm /* --------------------------------------------- */
?mYV\kDt\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
C`)^~C_]`3 /* --------------------------------------------- */
D2TXOPH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
SJ@8[n.x /* --------------------------------------------- */
LTYuxZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
il IV}8 F`;TU"pDf g~Nij~/ 1FD7~S| 看了之后,我们可以思考一些问题:
f`u5\!}=! 1._1, _2是什么?
XgiI6-B~ 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。
^;)SFmjg% 2._1 = 1是在做什么?
]*g ss'N 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。
A|
gs Uh 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。
!8
wid& SA`J.4yn [I++>4 三. 动工
7dufY
} } 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<nOuyGIZ r>@ B+Xi P,$[|)[E PtRj9TT template < typename T >
4[5lX C class assignment
Sr ztTfY {
g/U$!d_ T value;
9{9#AI.G public :
}j5R@I6P assignment( const T & v) : value(v) {}
/\ ,_P template < typename T2 >
Io,/ +#| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
++T
"+p } ;
q#Yg0w~ >%n8W>^^4 -~(0O 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
gfdPx:7^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t3
uB e-%7F]e ;Xfd1 xI`Uk8- 8 class holder
rnMG0 {
<<7,kfR public :
8`AcS|k template < typename T >
9&[)(On74 assignment < T > operator = ( const T & t) const
fR]p+\#8u* {
E,*JPK-A x return assignment < T > (t);
!~lVv&YO }
3ZW/$KP/ } ;
3xmiX{1e z^ aCQ3E hkmTpH1<M 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:
r+[#%%}ea ="5k\1W1M static holder _1;
r/N[7*i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tAb;/tM3I a!c/5)v( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eEW roF 而不用手动写一个函数对象。
7~!I2DV_ ==-7F3QP =1{H
Sf 7X9+Qj; 四. 问题分析
$I)Tk`= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
V!pq,!C$v 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。
gD,YQ%aq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oglXW8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]/aRc=Gn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.KT 7le<Zm "xe7Dl 五. 问题1:一致性
4cXAT9 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?|
b[J-ja.
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Eonq'Re$ %K&+~CJE struct holder
%mK3N2N$ {
8~&F/C* //
6pM"h5hA template < typename T >
W\I$`gyC/ T & operator ()( const T & r) const
4)z3X\u|Z2 {
T8,k77 return (T & )r;
ALE808;| }
D:YN_J"kV } ;
l1-4n*fU &K9VEMCEX 这样的话assignment也必须相应改动:
".~MmF 5z9r S< template < typename Left, typename Right >
T!m42EvIvE class assignment
$\0cJCQ3 {
jHkyF`<+ Left l;
fap|SMGt Right r;
9l]UE0yTL/ public :
w$DG=! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>VRo|o<D template < typename T2 >
g)=V#Bglv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4'+d"Ok } ;
T4V[RN
96.IuwL*.s 同时,holder的operator=也需要改动:
SjZd0H0 C$]5l;` template < typename T >
U-Af7qO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K:}h\ In {
(A7T}znG return assignment < holder, T > ( * this , t);
*)j@G: }
(/T+Wpy? XoDJzrL# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
L/qZ ; { 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tpv?`(DDU oS[W*\7'! return l(rhs) = r;
[TRGIGtq 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
_Ct}%-,4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Q;XXgX#l fl!mYCPv template < typename Tp >
#[no~&E class constant_t
C#A@)> {
)v${&H const Tp t;
&tlR~?$e* public :
,DE(5iDS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'b LP~ template < typename T >
Eem 2qKj const Tp & operator ()( const T & r) const
Ix( 6 {
h=X7,2/< return t;
5T!&r }
-6uH. } ;
1t0bUf;(M i{<8
hLO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
! a86iHU 下面就可以修改holder的operator=了
=L:[cIRrT; <2n'}&F template < typename T >
Wl,%&H2S< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
H"2 U)HJl {
G
i$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+ckMT3 }
slu$2-H r`?&m3IOP 同时也要修改assignment的operator()
b0y-H/d/} 613/K`o template < typename T2 >
3wV86tH% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^it4z gx@ 现在代码看起来就很一致了。
=fY lzZh n(Qj||: 六. 问题2:链式操作
S{o@QVbl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
g;$E1U=R-E 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。
^/G?QR 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。
8r5xs- 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。
DG_}9M!DW@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jjxIS RI?NB6U template < typename T >
aLV~|$:2 struct result_1
[fd~nD#. {
}'u3U"9) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|__d 8a } ;
H!p!sn %(fL? 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:
Tsu\oJ[ b21}49bHN template < typename T >
k"t>He struct ref
C,[L/! {
P~&O4['< typedef T & reference;
TLy;4R2Nn } ;
&q.)2o#Q. template < typename T >
ggMUdlU struct ref < T &>
'T%IvJ#Xu {
O2C6V>Q; typedef T & reference;
] OUD5T } ;
$H4=QVj6 6KVV z/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ki#y&{v9Be L%f-L.9`u template < typename T >
aWdUuid typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
nZe\5` {
AmZuo_ return l(t) = r(t);
bG52s }
~Hs=z$ 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。
cnbo+U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
HTw#U2A;+ `Rrr>vj 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
0xv\D0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'HCnB]1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^<!Ia +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"=FIFf 最后的布局是:
anLbl#UV Add
Q<dba12 / \
*JwFD^<j Divide 5
*}7U`Aa / \
nz>K{( _1 3
O(odNQy~ 似乎一切都解决了?不。
r;9z5' 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。
f;R>Pr;rD 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。
fD0{ 5 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:
.6LS+[ Sq<3Rw template < typename Right >
:r\xkHg/f assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
So?m?,!W Right & rt) const
li@kLh {
Urn return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:u
AjV }
)TM!ms+K 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%U-Qsy8|D) 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。
$]Jf0_ 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。
5|5=Y/ 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。
aJa.U^1{ 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。
!f@XDW&R 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?
Trpgx 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)gHY8; xwi!:PAf,o template < class Action >
R<>tDwsZGa class picker : public Action
z[*zuo {
=ydpU<aS public :
<W?WUF picker( const Action & act) : Action(act) {}
7O"hiDQ // all the operator overloaded
("b*? : B } ;
%Or2iuO%-, yk`)Cq%=; 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。
3\]~!;dI 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:
Y^yG/F FQ1arUOFW, template < typename Right >
ghX:"vV{n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$:(z}sYQ7 {
o7J{+V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E_]k>bf\ }
Xh`" } +1'{B"I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sx:Hv1d 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。
uQWp+}>ZJy `wf|u M template < typename T > struct picker_maker
f'i6QMk\& {
v O PMgEI typedef picker < constant_t < T > > result;
!n:uiwh } ;
A=0@UqM template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*N`;I@Q"[ {
a/:]"`) typedef picker < T > result;
L*9H#%3 } ;
*{Yh6{ zs0hXxTY: 下面总的结构就有了:
Rh[Ib m56 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。
vn ``0!FX 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。
(m/aV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4
]sCr+ 至此链式操作完美实现。
&/iFnYVhy >2u y g9`[Y~ 七. 问题3
XO%~6Us^ 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。
*<UGgnmLE _Yy:s2I8B template < typename T1, typename T2 >
[t$4Tdd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,&[7u9@ {
CB6 o$U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TqAtcAurM }
(U _wp's qv$!\ T 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
H }B2A" Jl_~_Z template < typename T1, typename T2 >
r,Ds[s)B struct result_2
SD^E7W$? {
$HxS:3D%D typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
JdO)YlM- } ;
`[OXVs,7" =},{8fZ4 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
4T%cTH:.9N 这个差事就留给了holder自己。
3(C :X1 _F^$aZt?e @UV{:]f~e template < int Order >
BKX9SL] class holder;
xG8`'SNY template <>
Gnk|^i;t class holder < 1 >
A=y"x$%-_ {
Nq_A8Ph9 public :
-Uri|^t template < typename T >
ZL=N[XW4' struct result_1
W_%W%i| {
^4 8\>-Q\ typedef T & result;
e"~)Utk } ;
wA631kr template < typename T1, typename T2 >
VXwPdMy*L struct result_2
ogJ<e_m {
rw]yKH typedef T1 & result;
XGhwrI ^ } ;
xHe^"LL template < typename T >
kZv*rWAm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9ad6uTc {
C.(
yd$, return (T & )r;
f1J%]g! }
:/i~y $t template < typename T1, typename T2 >
r@yD8 D \ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ami09JHy {
+9C;<f return (T1 & )r1;
Z\' wm' }
PtqGX=u } ;
8 URj1 W Fg4@On[,i template <>
.it2NS class holder < 2 >
'in@9XO {
kW+G1| public :
).Gd1pE template < typename T >
O_AGMW/2+ struct result_1
<sc\EK {
[@|be.g typedef T & result;
A="fj } ;
q#'VJA:A5& template < typename T1, typename T2 >
p[-{]! struct result_2
k}U
JVH21k {
h0lu!m#\_ typedef T2 & result;
`|?]CkP } ;
SM<d template < typename T >
(6clq:c7j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;'^, ,{ {
)2V@ p~k? return (T & )r;
iadkH]w }
Z2bUs!0 template < typename T1, typename T2 >
R8 jovr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v?)SA]; {
#w*"qn#2Uz return (T2 & )r2;
:,^>d3k }
/PW&$P1.]" } ;
Egf^H>,.M {R8=}Qo [e1L{ _*l
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> >。
*KJ7nRKx(w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Nxi)Q$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4TVwa(cB ;wgFr.#hp@ return l(i, j) = r(i, j);
7wi%j! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q;wB{vr$ 'F7VM?HBfg return ( int & )i;
%t[K36,p return ( int & )j;
!^L-T?y.2 最后执行i = j;
Jn#K0(FQ 可见,参数被正确的选择了。
Dft%ip2 uw"*zBxl k!owl+a
;{Jb6'K1h ^mf jn-=3 八. 中期总结
U0IE1_R 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:
u(2BQO7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w~LU\Ct 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
y<*-tZV[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%Rarr l"5y?jT 6p m~sD 9^\hmpP@D =<.F3lo\s D:m#d.m 九. 简化
+*.1}r& 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。
0Cq!\nzz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
d1bhJK 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:
w+=Q6]FxJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mf2Mx=oy +-*/&|^等
p:tN642 2. 返回引用。
km4g}~N</ =,各种复合赋值等
9I kUZW 3. 返回固定类型。
jCQho-1QN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?d5h9}B 4. 原样返回。
3+9
U1:1[. operator,
q~h:<,5 5. 返回解引用的类型。
Mpm#GdT operator*(单目)
^*>n4U 6. 返回地址。
-)RJ\V^{9 operator&(单目)
]]/lC 7. 下表访问返回类型。
xiCN
qk3 operator[]
PpFsp( )x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!
Rvn'|! operator<<和operator>>
e1uMR-Q <\ETPL,< 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。
t:T?7-XIE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Nb1J ~v =UUd8,C/ template < typename Left >
4By]vd<;= struct value_return
@woC8X {
h>W@U9 template < typename T >
>BJ}U_ck struct result_1
|D<+X^0' {
~p.%.b;~t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:o$@F-$k } ;
t'aSF{% "kr,x3
= template < typename T1, typename T2 >
vgo{]:Aj{ struct result_2
Mz\yPT;Y {
PG"@A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=ybGb7? } ;
zX~}]?|9 } ;
)S Q('vwg H%C\Uz"o yQwVQUW8B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
waQtr,m) rhoeZ 下面我们来剥离functor中的operator()
x.\XUJ4x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
lY,/ W T.2ZBG~|[ return l(t) op r(t)
SSQT ;> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Bk@WW#b return op l(t)
{82rne`[ return op l(t1, t2)
>%h7dC3h return l(t) op
R,b59,&3/ return l(t1, t2) op
v
F[CWV. return l(t)[r(t)]
x~Agm_Tu+' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Mr.JLW L$}g3{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
LU(%K{9 单目: return f(l(t), r(t));
u<kD} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_>i|s|aW 双目: return f(l(t));
T3rn+BxF 7 return f(l(t1, t2));
1LyT7h 下面就是f的实现,以operator/为例
@'HT;Q!\Vd xE1rxPuq)d struct meta_divide
XNlhu^jh {
%A2`&:ip template < typename T1, typename T2 >
x<
S\D& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
DB~MYOX~ {
n.Vtc-yZU return t1 / t2;
"*bk{)dz} }
bP03G=`6w } ;
lC2?sD$ P}l#VJWp 这个工作可以让宏来做:
_uJVuCc >HIt}Zh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r`[B@ template < typename T1, typename T2 > \
0\wi am- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L;Vq j]_ 以后可以直接用
jN {Zw* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
[ze/@29 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
j8c6[ih (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。。。)
K%PxA#P} jE*Ff&]%m ] 9@X?q 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
EZ{/]gCK Z8fJ{uOIL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Jh^8xI,`C class unary_op : public Rettype
[-]A^?yBM {
_25d%Ne0 Left l;
pI5_Hg public :
uOFnCy 4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ArL-rJ{} V4EM5 Z\k template < typename T >
E\iJP^n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tIp{},bQ^ {
<N-=fad] return FuncType::execute(l(t));
QXB|!' }
"qgu$N4/> 117c,yM0 template < typename T1, typename T2 >
8H_l[/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$W*|~}F/Ap {
F"v:}Vy|
return FuncType::execute(l(t1, t2));
9M]^l, }
c"qPTjY } ;
w49{-Pp[ /4-}k \kyM}5G(<0 同样还可以申明一个binary_op
Vpw[B.v 5Edo%Hd6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!3?yG class binary_op : public Rettype
+0dT^Jkqg {
.OV-`TNWj Left l;
,m3":{G:t. Right r;
mZE8.` public :
w#<p^CS binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
egWx9xX }>,CUz template < typename T >
.8x@IWJD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D!/0c]" {
#EFMgQO return FuncType::execute(l(t), r(t));
fzyzuS$ }
EU9[F b] $NdH* template < typename T1, typename T2 >
R|-j]Ne typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V pH|R {
*k4+ioFnKE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
L W?&a3e }
{?y<%@ } ;
)gjGG8Ee 4gya] pkW5D 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
VW~Xbyf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j)BQMtt&U DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_<3r'Y, 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。
M_; w%FV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hRLKb} 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。。。
+xq=<jy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9GE]<v,_[ 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)
d9|T=R 下面是修改过的unary_op
^1Yo-T(R uD[^K1Ag]^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0H<4+
*`K class unary_op
4]]b1^vVj {
jP7w6sk
E Left l;
smbUu/ k0knPDbHv public :
(qbc;gBy UC(9Dz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q84t9b ;!:F#gahv template < typename T >
)6g&v'dq struct result_1
"d2LyQy {
l)H9J]
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g/6nwa
} ;
TRo4I{L6S cT I,1U template < typename T1, typename T2 >
/XN*)m struct result_2
n-W?Z'H{r {
@T_O6TcY typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-C=]n<ak } ;
K: 4P;ApI p#z;cjfSt template < typename T1, typename T2 >
r.9 $y/5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8>m1UO Nr {
;}f6Y['z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o3fR3P%$ }
gn364U a 1aVgwAI
template < typename T >
s
8Jj6V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rrYp'L {
Iht@mE return OpClass::execute(lt(t));
FGDw;lEa9[ }
BJ"Ay@D* Na-q%ru } ;
~yd%~| W;91H'`?H ynx WQ%d(` 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
|^Ur 好啦,现在才真正完美了。
C9G U6Ao 现在在picker里面就可以这么添加了:
tjt=N\; /m;O;2" template < typename Right >
#.~.UHt picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xTGP {
cK/PQsMP return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
G;Us-IRZ }
1O|RIv7F[/ 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。
n|J.)E. .\)--+( 7G?Ia%u X4XFu e
W9)@nVJ 十. bind
~>4@; 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。
t;oT {Hge 先来分析一下一段例子
)Gx":
D 2n _T2{ @ca#U-:g int foo( int x, int y) { return x - y;}
W6)dUi
:" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C5BzWgK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
t
CkoYrvT 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。
kqQphKkL 我们来写个简单的。
B#;s(O 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
xh=FkY&d 对于函数对象类的版本:
S$Qr@5 4RlnnXY template < typename Func >
_, 11EeW@ struct functor_trait
_!|=AIX {
<XU8a:w'T typedef typename Func::result_type result_type;
h5<T.vV } ;
h 3eGq:!9 对于无参数函数的版本:
q#l.A?rK\ =ZFcxGo template < typename Ret >
X+/{%P!w struct functor_trait < Ret ( * )() >
Jii?r*"d {
-WQ_[t9l typedef Ret result_type;
uPM8GIvZX. } ;
Wdei`u[ 对于单参数函数的版本:
iH($rSE K]*g, s+ template < typename Ret, typename V1 >
bCH*8,Bmh struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
F+lm [4n {
)i},@T8[ typedef Ret result_type;
f_^ix } ;
^A:!ni@3 对于双参数函数的版本:
[_B+DD=} 8L%%eM_O template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2nG{>,#C:O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Sn_z {
e5]&1^+ typedef Ret result_type;
4W[AXDS } ;
C}t+t 等等。。。
*>?):-9"6N 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
B:.;,@r] ]C9%]` template < typename Func >
<K|3Q'(S struct func_return
ex0
kb {
oHYD_8'f template < typename T >
6R3"L]J struct result_1
WO.}DUfG+ {
'YBLU )v[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Lf$Q
%eM0 } ;
<=B1"'\ IM l9\U template < typename T1, typename T2 >
b(+w.R(+Ti struct result_2
w0q?\qEX {
KZ367&>b7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I{i:B } ;
D5o+0R } ;
9q@z[+X X}n&`y{/ 1]a*Oer} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_OyP>|L' +9=@E template < typename Func, typename aPicker >
nR=2eBNf class binder_1
B}l}Aq8 {
S,d ngb{ Func fn;
CuV=C
Ay> aPicker pk;
~;!i)[- public :
="'rH.n # $9j>VGf= template < typename T >
~Q.8 U3" struct result_1
H|UV+Q0, {
sWojQ-8} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Wo1V$[`Dy } ;
F3H:I"4 _oMs
`"4K template < typename T1, typename T2 >
:N+K^gI) struct result_2
p``;!3~~ {
SopNtcu! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Vsm%h^]d } ;
"63zc1 gMoyy binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'Wx\"]: 5VoOJ_hq template < typename T >
{Q#Fen
;y| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eEg1- {
\(
Gf+ return fn(pk(t));
],fwZd[t }
~#N.!e4 template < typename T1, typename T2 >
%~8](]p typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
taD T;t {
$2 +$,: return fn(pk(t1, t2));
&t9XK 8S }
/ ut~jf` } ;
UG^?a 5Xy^I^J K{r1&O>W 一目了然不是么?
[][:/~q! 最后实现bind
(c*7VO; O>o}<t7 |GVGny< template < typename Func, typename aPicker >
&EbD.>Ci picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;s!ns N {
TGt1d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.SKNIct
M }
; ei<Q =[ !lt\2Ae 2个以上参数的bind可以同理实现。
`|ck5DZT5L 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。
6S+K*/w oE|u;o 十一. phoenix
X{9JSq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4E>/*F! C^8)IN=$ for_each(v.begin(), v.end(),
v|,[5IY (
"k_n+cH% do_
^S;RX* [
J}Z_.:JO(w cout << _1 << " , "
DbNi;m ]
J*q=C%}. .while_( -- _1),
nV,{w4t+ cout << var( " \n " )
HLyFyv\ )
,N@Icl );
}TAGr 0 )2^/?jK 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:
8ZDqqz^C0 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
0u&?Zy9& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3Mh,NQB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/PB3^d>Q2 61Iy{-/ZV >I8hFtAM template < typename Cond, typename Actor >
}5Tyz i( class do_while
mSfkyw. {
]9yA0,z/ Cond cd;
_.J[w6 Actor act;
,j(p}t public :
luxKgcU template < typename T >
&L~31Ayj& struct result_1
)(|0KarF {
/NN[gz typedef int result_type;
,h(f\h(9 } ;
JXy667_ /K<GN7vN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
v BeU C$re$9U template < typename T >
yM#trqv5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qig!NgOM {
{'K;aJ'\ do
=R24h {
w2C!>fJ]1 act(t);
Mpl,}Q!c }
vdFQf ^l while (cd(t));
J-%PyvK$? return 0 ;
VOF:+o@. }
YQ8x6AJ } ;
(!&O4C5 XX5(/# +n.j.JP"X 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4[V6so 0 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。
CO)b'V, 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。
]v,y(yl 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。
]!Aze^7; 下面就是产生这个functor的类:
OD@A+" bHo?Rw!. RKJWLofX& template < typename Actor >
&= yqWW? class do_while_actor
eiSO7cGy {
d8q$&(]< Actor act;
fjZveH0
public :
zvs 2j"lb do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wb
Tg @LMV ? template < typename Cond >
nF[eb{GR` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z
a
y'/b } ;
qA_DQ): /:L&uqA Kmf-l*7} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WxP4{T* < 最后,是那个do_
$6?KH7lA m4.V$U,H] /s0VyUV= class do_while_invoker
1sJJ"dC.w {
?(L?X&)v public :
Dlsa( template < typename Actor >
e$+? v2. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n\)f.}YD8d {
zm S-s\$, return do_while_actor < Actor > (act);
Mn{Rg>X }
j9fL0$+FI } do_;
zs^\zCb8 8lb
`
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
::b;4QL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E2/U']R 最后来说说怎么处理break和continue
s#Y7*?Sm 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。
KUn5S&eB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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