一. 什么是Lambda
OK\]*r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
# U`&jBU 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,
>4'21,q VRhRwdC 8|<f8Z65! P%!q1`Eke( class filler
Mcb<[~m {
\>[gl!B_Rr public :
M9g1d7% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
AIfk"2 } ;
w:R]!e_6\9 V'yxqI? h.LSMU (O 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:
B}5XRgq ,CW%JIM L&HzN{K j&}B<f _6J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~y%7w5%Un q_58Lw 3mA/Nu_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ib(,P3 -9Xw]I#QR p,^>*/O> dh,7iQ
s 二. 战前分析
~$ WQ"~z 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。
|
VRq$^g 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
*EE|?vn bgXc_>T6_y KqY>4tb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|Kn^w4mN /* --------------------------------------------- */
cFxSDTR vector < int *> vp( 10 );
[r~~=b7*[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
RA~_]Hk /* --------------------------------------------- */
Faw. GU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q
}8C /* --------------------------------------------- */
nTQ (JDf int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&`5 :GLV /* --------------------------------------------- */
lc-*8eS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+{bh /* --------------------------------------------- */
v_.j/2U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
C$0ITw .?7So3 2X +7bM <sF!]R&4 看了之后,我们可以思考一些问题:
lZ+/\s,]| 1._1, _2是什么?
_4S7wOq5 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
BC&^]M 2._1 = 1是在做什么?
ix+x3OCip 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
33S`aJ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
@) ]t8( ~l@%=/m {.%0@{Y 三. 动工
B)(w%\M4^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"URVX1#(r yO%VzjJhg n/:Z{ :'TX"E! template < typename T >
@~Rk^/0 class assignment
?##y`.+O {
J]_)gb'1BR T value;
_2x uzmz0 public :
<C2c"=b assignment( const T & v) : value(v) {}
Xek E#?. template < typename T2 >
m./*LXU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!FO:^P } ;
(jt*u (C&Y O/'f$ Zj36 Zr~"\llk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fG^7@Jw:G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
72%
{Wh/ ROcY'- VdYOm :K5V/-[|V1 class holder
f2 VpeJ<p {
FxMMxY,*% public :
S:DcfR=a template < typename T >
+ 4++Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
d
u_O} x {
vHoT@E#}' return assignment < T > (t);
!k ;[^> }
',<{X(#( } ;
P[r}(@0rJ A89Y;_4y "4k"U1 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:
oTZo[T@zRx %YsRm%q static holder _1;
B&to&|jf Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qsQ]M^@> F\I5fNs@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$XtV8 而不用手动写一个函数对象。
|2tSUOZ =/)Mc@Hb *(>F'>F1" 8yNRxiW: 四. 问题分析
Z{j!s6Y@{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
IhtmD@H} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
4"`=hu Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
GA}hp% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
kjQIagw 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/6?tgr eU<]h>2 五. 问题1:一致性
w/)e2CH 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
|rG8E;> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UzP@{? sf=%l10Fk# struct holder
.CB"@.7 {
LD7? . //
G=+!d&mbg template < typename T >
R|d^M&K, T & operator ()( const T & r) const
hA$c.jJr.Z {
Vw6>:l<+< return (T & )r;
W`
6"!V }
y81#UD9[ } ;
:K
a^ `"-`D!U?$ 这样的话assignment也必须相应改动:
qhv4R| ) O#<|[Dzw template < typename Left, typename Right >
_oYA;O class assignment
bUEt0wRR {
U:C-\ M Left l;
fbW,0 Right r;
W,L>'$#pM public :
U/v"?pg[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Lk$Je
O template < typename T2 >
S.?\>iH[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|>m# m*{S } ;
!ds"88:5^ 1VPfa 同时,holder的operator=也需要改动:
:d:|7hlNQ Y:#kel< template < typename T >
~`W6O> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2xz%'X% {
'2i)#~YO< return assignment < holder, T > ( * this , t);
s0`]!7D< }
Q*oA{eZY g6k&c"%IQ( 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。
'=@H2T6= 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!nqm ;96 Gh chfI. return l(rhs) = r;
D| 8sjp4 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。
uH~ TugQ~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+A.a~Stt @8x6#|D template < typename Tp >
3e!a>Gl* class constant_t
UlLM<33_) {
JXD?a.vy^q const Tp t;
0|*UeM public :
,AFC 1t[0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~ L i% template < typename T >
: Oz7R: const Tp & operator ()( const T & r) const
Sj=69>m]5 {
?Sd~u1w8K return t;
!Sr0Im0 }
, L AJ } ;
&d &oP
{O3oUE+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
bl+@}+A 下面就可以修改holder的operator=了
GXAk*vS=G ,EGD8$RA] template < typename T >
d
>wmg*J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ke;X3j ]` {
5;i!PuL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UHsrZgIRYT }
o )}< ytcG6WN3 同时也要修改assignment的operator()
el*pYI W>
-E.#!_ template < typename T2 >
6@Z'fT4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s5Bmv\e.i5 现在代码看起来就很一致了。
4jyr\=42F' wshp{ y 六. 问题2:链式操作
E]U3O>hf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+H m+#o 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
M&BM,~ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
~jCpL@rS 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
8BoT%kVeJv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b&V]|Z( &j~|3 template < typename T >
.]sIoB-54 struct result_1
\i;~~;D {
7AFS)_w typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[C~)&2wh> } ;
^Hhw(@`qf %JA&O 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>[P7Zlwv4 ws=9u- template < typename T >
GVHfN5bTqn struct ref
+68K[s,FD {
+h vIJv ? typedef T & reference;
"!_
4%z- } ;
94k)a8-! template < typename T >
{-7yZ]OO$ struct ref < T &>
EX_sJ c {
;
K
6Fe) typedef T & reference;
Z!=Pc$? } ;
D A)0Y_ bCx1g/
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+]~w ?^h UC
LjR<} template < typename T >
H*
L2gw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+K?N:w {
H6 f; BS return l(t) = r(t);
_2Xu1q.6~5 }
_=^hnv 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
m-KK
{{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LkZo/K~ He_(JXTP 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
';CuJXAj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[+cnx21{ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'LLQ[JJ=O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-$MC 最后的布局是:
?`*-QG} Add
s2v#evI`+ / \
sq(063l Divide 5
en#g<on / \
)PoI~km _1 3
U.j\u>a 似乎一切都解决了?不。
,m'#>d&zO 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。
/B?SaKh 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。
Jc#)T;#6 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:
*Wo$$T t~W4o8<w template < typename Right >
%oL&~6l$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
SoGLsO+R Right & rt) const
f]6`GsE {
[W|7r
n,q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bz@=zLBt }
7'/2 :" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
WUK.>eM0 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。
=O:ek#Bp 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。
4Z
p5o`*g2 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。
88=FPEU 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。
8cPf0p: 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%b:Z 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:
.dLX'84fY kkBV;v%a template < class Action >
=28H^rK{ class picker : public Action
1eyyu! {
BG? 2PO{ public :
h
_7;UQH picker( const Action & act) : Action(act) {}
KA{DN! // all the operator overloaded
GvtI-\h] } ;
?$&rC0t <l
s/3! Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>W]"a3E 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
-:p1gg& S^`9[$KH0 template < typename Right >
-V_S4|>
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h)RM9813< {
H_f2:Za return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<WKz,jh }
dv}R]f' O|TwG:! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^F0jI5j ). 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。
$>s@T( 7MJ)p$& template < typename T > struct picker_maker
Z q>.;> {
QM=436fq typedef picker < constant_t < T > > result;
kc']g:*]Y } ;
z>g& ?vo2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ywk[VD+. {
5*za] typedef picker < T > result;
c(g^*8Pb } ;
@O0vh$3t0 dQ~"b= 下面总的结构就有了:
]Tw6Fg1o> functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ZO6bG$y64 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。
@z JZoJL]J picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#_sVB~sn@ 至此链式操作完美实现。
E_uH'E jy|xDQ e[&3K< 七. 问题3
MW@b;=( 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。
>b](v) =0fx6V template < typename T1, typename T2 >
OL"5A18;M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<l/Qf[V {
s/0FSv
x return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>:nJTr }
}'v?Qq F9J9pgVP 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:
N ^`Efpvg ,lYU#Hx* template < typename T1, typename T2 >
&L`p4AZ struct result_2
zvC,([ {
"A`'~]/hE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:%]R x&08 } ;
TBfl9Q ?\VN`8Yb 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?
rGL{g&_ 这个差事就留给了holder自己。
^S2}0Nf \)kAhKtG ?|YQtY template < int Order >
gy`qEY~B& class holder;
HW,55#yG template <>
JY8pV+q @= class holder < 1 >
]J]p:Y>NL {
j=QjvWD public :
&c ~)z\$ template < typename T >
w.-i !Ls struct result_1
/UyE- "S {
wIHz TL typedef T & result;
%d\+(:uu/ } ;
iPYlTV template < typename T1, typename T2 >
wf$ JuHPt struct result_2
L<]PK4 {
e2ZUl` {g typedef T1 & result;
D|#(zjl@ } ;
&g>+tkC template < typename T >
hG3Lj7)UH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F4gc_>{| {
V7i`vo3Cc return (T & )r;
YWF<2l. }
v]S8!wU template < typename T1, typename T2 >
bZfJG^3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%,RU)} {
eA^|B zU return (T1 & )r1;
@eU/g![u }
UbH=W(% } ;
$ayD55W4 D8XXm lo template <>
?C\9lLX class holder < 2 >
B6&Mtm1 {
sg\jC# public :
nK=V` template < typename T >
8#B;nyGD1I struct result_1
p4_uY7^6 {
`"4EE}eQc typedef T & result;
AOUO',v } ;
"ET"dMxU template < typename T1, typename T2 >
#JM*QVzv struct result_2
.JjuY'-Q {
^[akB|#\9 typedef T2 & result;
NebZGD2K } ;
v0H#\p template < typename T >
bc-}Qn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D~>P/b)v{j {
an~Kc!Oki return (T & )r;
!1R }
<{uIB;P template < typename T1, typename T2 >
YdaJ& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Vtri"G8 aB {
(#k#0T kE return (T2 & )r2;
Pw{+7b$ }
nfB9M1Svn } ;
aH~"hB^e R 5zV=N f;a6ux# 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> >。
U5=J;[w}N 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ccmbdw,Z5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[*v\X %+ x #g,l2_! return l(i, j) = r(i, j);
Q5JeL6t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2[eY q1f! :{2$X|f
3 return ( int & )i;
x]T;W&s return ( int & )j;
u{ /gjv 最后执行i = j;
SYx)!n6U 可见,参数被正确的选择了。
Mk;j"ZDF 0}N^l=jQ Fsh-a7Qp plAt
+*& cPSu!u}D 八. 中期总结
EbHeP 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2$ =HDwv 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3WS %H17 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C54)eT6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_u;
UU$~
B%/Pn
2 \Qn8"I83AV P2kZi=0 huIr*)r&p lvlH5Fc 九. 简化
%iv'/B8 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
wd *Jq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E3qX$|.$/ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
~MX@-Ff 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
q[lqEc +-*/&|^等
3ssio-X 2. 返回引用。
sEa:p:! =,各种复合赋值等
T}* '9TB 3. 返回固定类型。
hV)I
C9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
MRc^lYj{
4. 原样返回。
19 _F\32 operator,
5YasD6l 5. 返回解引用的类型。
zD'gGxM1 operator*(单目)
Jo ^o`9 6. 返回地址。
[nrP;
_ operator&(单目)
L~~aW0, 7. 下表访问返回类型。
Df9}YI;? operator[]
;DTNw= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<Jx{Uv operator<<和operator>>
"O`;zC c=gUY~Rl OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
pFuQ!7Uk 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y~6pJNR gE&f}M- template < typename Left >
E:ytdaiT struct value_return
7blZAA?- {
='FEC-f95 template < typename T >
<~3 aaO struct result_1
[Zf<r1m {
Jc+U$h4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3^\y> } ;
Y'P8 `$ g6farLBF template < typename T1, typename T2 >
O>3'ylBQ struct result_2
q%"nk {
m:t$& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1Sy#* } ;
,rKN/{M! } ;
DCm;dh Z7v~;JzC# }y1M0^M-$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'coqm8V[% yQ}~ aA#h 下面我们来剥离functor中的operator()
vlD]!]V:h 首先operator里面的代码全是下面的形式:
TsD
>m v7-'H/d. return l(t) op r(t)
qrdI" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
aj\'qRrU$ return op l(t)
1L0ku@%t9Y return op l(t1, t2)
L%DL
n return l(t) op
]1K
&U5p return l(t1, t2) op
}fA3{Ro return l(t)[r(t)]
CY:pYke= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cA*%K[9 {MS&t09Wh 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:
P+/L,u 单目: return f(l(t), r(t));
/X?Nv^Hy return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Wi[Y@ 双目: return f(l(t));
ru&RL
HFV return f(l(t1, t2));
!"kvXxp^ 下面就是f的实现,以operator/为例
Fri5_rxLl 75F&s,4+ struct meta_divide
3"".kf,O5e {
zR4huo template < typename T1, typename T2 >
e#seqx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~ 0[K%]] {
8WH> return t1 / t2;
KQqlM }
Zj JD@,j } ;
%F7aFvl* ^ey\ c1K 这个工作可以让宏来做:
WM#!X!Vo AIeYy-f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@.0,ka,X template < typename T1, typename T2 > \
" n\!y~: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&.}zZ/ 以后可以直接用
23>?3-q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
B[$e;h*Aw[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
g
(~& (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
M_e!s}F pxN'E;P- P$Dr6; 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
qHj4`& Ut%ie=c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WRgz]=W3w class unary_op : public Rettype
f9$98SI {
VS`S@+p Left l;
dU\fC{1Z public :
T|m+ULp~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~$@I <=L qUo(hbp template < typename T >
@f$P*_G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B4b UcYk {
czp5MU_^ return FuncType::execute(l(t));
D,7! /u' }
#8`G&S* R'F|z{8 template < typename T1, typename T2 >
cr!I"kTgD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%H@fVWe2wT {
}X$>84s>[P return FuncType::execute(l(t1, t2));
5ZSw0A(w }
5t PmrWZ } ;
$&4Z w6"= 5!Guf?i s)C.e# xl 同样还可以申明一个binary_op
=m40{ Pg:Nz@CQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
eY-$hnUe class binary_op : public Rettype
u0x\5!?2 {
i"b*U5k Left l;
>?kt3.IQ!X Right r;
YONg1.^!( public :
JmBYD[h, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|k)u..k{> CkP!4^J qQ template < typename T >
xS.0u"[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u/MIB`@, {
?gkK*\x2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
-,rl[1ZYZ }
BYGLYT;Z X0lIeGwrQ template < typename T1, typename T2 >
WgjaMmht typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8FMP)N4+ {
C>;}CH|X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iU3co|q7 }
NO<myN+N } ;
vb%\q sf tpVtbh1)u ]6nF>C-C 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
VTF),e! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)j$Bo{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-H]svOX 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
[Nq4<NK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H 95VU" 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
hIdGQKr>V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9KP+ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
1rN&Y,61\ 下面是修改过的unary_op
mX#T<_=d <l\FHJhjq template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K<t(HK#[ class unary_op
> {:8c-\2} {
YRwS{e*u Left l;
]s<Q-/X aH:eu<s public :
Ji7A9Hk ;[|x5o/< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SVR AkP- ;zGGT^Dn template < typename T >
5Ph"*Rz% struct result_1
ljk-xC p/ {
_Q7)FK typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@P8q=j}l9 } ;
3U}z?gP[ CfVz' template < typename T1, typename T2 >
{d3r>Ub)7d struct result_2
=\q3;5[ {
rsIjpPa typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^RY_j>i } ;
UgUW4x'+ jW6@U%[!b template < typename T1, typename T2 >
co;2s-X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\=QG6&_ {
SY)o<MD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;mMn-+ 3< }
m.2 u!F3Rh8D template < typename T >
wwF 20 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FNZnz7 {
Wima=xYe\5 return OpClass::execute(lt(t));
JY /Cd6\ }
u2DsjaL MF& +4$q } ;
M+ H$Jjcs {}.c.W+ Z{e5 OJ 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
'SuYNA) 好啦,现在才真正完美了。
1sgoT f% 现在在picker里面就可以这么添加了:
&)wQ|{P~k v7g-M template < typename Right >
QN0Ik 2L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#$8tBo {
+tuC845 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l jNd!RaB }
a
ZfX | 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
D7=gUm> 04,]upC${W R=E )j^<F 9'T(Fc )2R:P`U 十. bind
Kyv$yf9 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。
rMI:zFS 先来分析一下一段例子
GSMP)8W LNr2YRpyz 8I@_X~R int foo( int x, int y) { return x - y;}
`OBDx ^6F bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$#0%gs/x bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=LuA[g 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。
$ccI(J`zux 我们来写个简单的。
V{(ve#y7`{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ao0F? 2| 对于函数对象类的版本:
~
Iv[ u[cbRn,W template < typename Func >
a1s=t_wT struct functor_trait
ne;,TJ\ {
&oAuh?kTq typedef typename Func::result_type result_type;
jtd{=[STU } ;
i8dv|oa 对于无参数函数的版本:
[t0gX dU6 5~ jGF template < typename Ret >
^D\#*pIO struct functor_trait < Ret ( * )() >
~(FyGB} {
]0\8g=KK typedef Ret result_type;
{At1]> } ;
]2v31' 对于单参数函数的版本:
W~gFY#w sYeZ.MacU template < typename Ret, typename V1 >
vZ|m3;X struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`m3C\\9; {
-N9U lW2S typedef Ret result_type;
lPx4I } ;
2&P'rmFm 对于双参数函数的版本:
fLPB *y6 n|{x\@VeF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|3vQmd !2} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;o#dmG {
YsLEbue typedef Ret result_type;
{GZHD^Ce } ;
)=8X[<^i 等等。。。
_4.fT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j#o0y5S Y]ZOvA5W template < typename Func >
t R*JM$T struct func_return
Z~$fTW6g {
zX|CW; template < typename T >
F!N;4J5u struct result_1
e PlEd'Z {
)(y&U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bp;)* } ;
N!$y`nwiw' IaN|S|n~ template < typename T1, typename T2 >
,p0R4gi struct result_2
/G\-v2i D {
% &{>oEQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:Iw)xd1d}\ } ;
YQ2ie>C8 } ;
YS/{q~$t evZ{~v&/ fM d]P:B 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dxxD%lHCF G{YLyl/9 template < typename Func, typename aPicker >
{b} ?I4) class binder_1
+d]} {
u|B\@"0 Func fn;
?GX5Pvg aPicker pk;
|Q.t]TR'P public :
6]7iiQz"H .#Z}}W# template < typename T >
)}vQ?n[:' struct result_1
mJ[LmQ<: {
'V .4Nhd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Spt[b.4m F } ;
^[lg1uMW _qM'm^z5 template < typename T1, typename T2 >
N%n#mV; struct result_2
if
r!ha+8! {
Nmns3D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}8 fG+H. } ;
lB.P
U*1rA/"n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
rB)m{) 'GS1"rkW<5 template < typename T >
A\k@9w\Ll; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"\]kK@, {
`)!)}PXl return fn(pk(t));
Hk(w\
}
&EV|knW template < typename T1, typename T2 >
*ofK|r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qqLmjDv {
ok2$ p return fn(pk(t1, t2));
9^)ochY3 }
(Sv 7^}j } ;
|l`X]dsfQ R84g< 2-. g>'W 一目了然不是么?
D3vd O2H 最后实现bind
,m9Nd "6\ A:0 L*Xn!d% template < typename Func, typename aPicker >
n!A')]y" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v6;XxBR6 {
e#)}.
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
dGrOw) }
5d<-y2!M {> pB 2个以上参数的bind可以同理实现。
O=G2bdY{, 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。
v5RS <?o _LxV) 十一. phoenix
v93+<@Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-|:7<$2#I <~<I K=n for_each(v.begin(), v.end(),
aG?'F`UQ (
0&$e:O'v do_
&7XB$ [
yIh>j.P cout << _1 << " , "
0+m"eGwTm ]
(<=qW_iW .while_( -- _1),
lD _
u cout << var( " \n " )
gU0}.b )
p%G4Js. );
;XZ5r|V} t>
-cTQm 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:
HRC5z<k% 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
rbqH9 S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gh['T, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g*AnrQ}P *B#<5<T 5MO:hE5sm template < typename Cond, typename Actor >
BAx)R6kS; class do_while
JOx75} {
^Qs-@]E- Cond cd;
s"=e(ob Actor act;
\b1I<4( public :
;yx+BaG~? template < typename T >
cJGA5m/{I struct result_1
\"<&8 {
P (_:8|E typedef int result_type;
Z"mpE+U* } ;
h,\^Sb5AP VQ$=F8ivG do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I,l%6oPa \4bma<~a template < typename T >
0 jVuFl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?k<wI)JR {
"mSDL:$ do
O_FT@bo\ {
.KIAeCvl\ act(t);
Q4Hf!v]r }
pz:$n_XC} while (cd(t));
0v,DQJ?w8 return 0 ;
44
o5I: }
I`5F&8J{ } ;
m32OE`s L>).o%(R KQNSYI7a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$xvEYK 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pr>K#@^ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
n,9 *!1y 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Z>7Oez> 下面就是产生这个functor的类:
OV;Ho GLv}|>W tV[?WA[xt template < typename Actor >
tkR^dC class do_while_actor
FJ!N)`[ {
&bRmr/D Actor act;
^8
AV #a public :
'i%Azzv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_g0
qpa wpb6F ' template < typename Cond >
ePrbG4xv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.Xg%><{~ } ;
OE}L})" s<sqO,! a^)7&|$ E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L&Qdb xn 最后,是那个do_
UY+~,a +VAfT\G2 "Y7RvL!U class do_while_invoker
oYup*@t {
%_@8f|# ,M public :
Y=vA;BE]R template < typename Actor >
jSa EwN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
MztT/31S {
sFx$ return do_while_actor < Actor > (act);
Zdr
+{- }
Q^Y>T&Q } do_;
X`.4byqdK '355Pce/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_0oZgt) 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q^n6"&;* 最后来说说怎么处理break和continue
$_S^Aw? 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。
4Qz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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