一. 什么是Lambda
Iz#h:O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S/
Y1NH 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,
5[|MO.CB$ 8L?35[]e ;ml;{<jI )up!W4h6o class filler
Z=Oo%lM6B {
2EOt.4cP public :
4V7{5:oa void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\DE`tkV8 } ;
m3k}Q3&6Z \7}X^]UV x bqMoO7&c 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:
TWC^M{e ^zv28Wq> TCSm#?[B a"{tq Nc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$ #C$V> ) tGC&l+?/ o(.
PxcD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
JeJc(e 7K`A2 L44-: 3 1_7}B4 二. 战前分析
<8Qa"<4f; 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。
_AQ :<0/# 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
0j1I FxC@KZG qPpC )6-Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j0k"iv /* --------------------------------------------- */
>Z?3dM~ [ vector < int *> vp( 10 );
AO9F.A<T5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X.,1SYG[ /* --------------------------------------------- */
L!-@dz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4b8!LzKS /* --------------------------------------------- */
,2)LH'Xx int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EM*YN=S o /* --------------------------------------------- */
Ftm%@S ? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
YXJjqH3 /* --------------------------------------------- */
'hL\xf{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
p3*}! ez4 gJ>?<F; O1@xF9< X+{4,?04+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
cT8jG,+"} 1._1, _2是什么?
=F
ZvtcCa 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。
N`/6
By 2._1 = 1是在做什么?
W:P4XwR{ 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。
Cl]E rg 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。
~?dPF;.6_ aU2O5 z& {vAq08 三. 动工
EpeTfD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"j9,3yJT JLRw`V,o7 NrTQ}_3) :?{ **&= template < typename T >
VuFH
>8n class assignment
e.i5j^5u {
UR?[ba_h T value;
iwL\H a public :
8@qYzSx[ assignment( const T & v) : value(v) {}
8J%^gy>m] template < typename T2 >
;t@zH+*} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
. #;ZM[v } ;
0vUX^< &?*M+q34 AFl]w'= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
iy8UrgG;l 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ekfD+X u9e A"\s cp2e,%o zHr1FxD class holder
6d,jR[JP {
bxO8q57 public :
Tm@mk template < typename T >
y&A*/J4P assignment < T > operator = ( const T & t) const
0,nDyTS^ {
]xA;*b;|h return assignment < T > (t);
uU6+cDp }
7[:9vY } ;
c0u!V+V% f>5{SoM qr(SAIX" 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>r e3s Se*GR"Z+ static holder _1;
sW#6B+5_k Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W=o90TwbN }V?SedsY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6.2_UN^< 而不用手动写一个函数对象。
d)(61 :Cw|BX@??U I*
\o '6fMF#X4F 四. 问题分析
Q,Hw@w<1 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。
{Os$Uui37\ 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。
h{yqNl 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
goeWZ O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z![RC59S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
BM1uZJ0 Ta%{Wa\U9z 五. 问题1:一致性
uE-~7Q(@ 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?|
J-ACV(z=q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Tl %#N" 'i{kuTv struct holder
_UYt {
"MKgU[t //
"o`N6@[w^ template < typename T >
@X"p"3V T & operator ()( const T & r) const
a84^"GH7 {
l[l('-f return (T & )r;
SPeSe/ }
S-npJh
6 } ;
sE-E\+ [(5;jUmF@ 这样的话assignment也必须相应改动:
~9p*zC3M Ytc template < typename Left, typename Right >
%:N6#;l M class assignment
vN-#Ej.
u {
iQZgs@ Left l;
Lc f =)GL Right r;
Xp{+){Iu public :
,Zb]3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0ho+Y@8 template < typename T2 >
+%=Ao6/# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"CB* } ;
@/ wJW``; ( N~[sf?& 同时,holder的operator=也需要改动:
+y>D3I
|%g^6RN template < typename T >
Ti!j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
QSW62]=vV {
p V(b>O return assignment < holder, T > ( * this , t);
C+cSy'VIK! }
DHW;*A- DT8|2"H 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。
KO<Yc`Fs 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
H ZIJKk( 3lqR(Hh3 return l(rhs) = r;
Fa,a)JY> 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。
9Y- Sqk+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
mrX3/e bg*4Z?[dd template < typename Tp >
G?{BVWtl} class constant_t
@3K)VjY7 {
5u
MP31 const Tp t;
(!&cfabL public :
_y#t[|}w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
h-=3b template < typename T >
=da_zy const Tp & operator ()( const T & r) const
WQ<J<$$uu {
{ ,/mQ3 return t;
!iWPldn&] }
iJk`{P _ } ;
t(-noy) GN /]^{D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YBN@{P$ 下面就可以修改holder的operator=了
_p\ FRQ0tIp template < typename T >
G,e>dp_cPu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
EkgS*q_ {
lplEQ]J| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WLQm|C, }
r
ioNP( .dt7b4.kd 同时也要修改assignment的operator()
7JD
jJQy [nJ),9$z_ template < typename T2 >
z/)HJo2# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(GJ)FWen0" 现在代码看起来就很一致了。
fD YQvN;W 六. 问题2:链式操作
$*V:;-H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<->Nex 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。
~&4Hc%*IB 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。
qYBoo]}a 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。
lOt3^` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%g{m12 o"->RC template < typename T >
6e(|t2^ struct result_1
1hw1AJ}(F {
aB;syl{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Q>] iRx>MZ } ;
\Y_2Z/ WLd{+y5# 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:
/L'r
L dFFJw[$8w template < typename T >
t&T0E.kh*X struct ref
$NC1>83 {
~^cx a% typedef T & reference;
,
\|S BS } ;
s]Nh9h template < typename T >
4d#w} struct ref < T &>
NJ^`vWi {
9E4H`[EQ typedef T & reference;
`=g9Rg/< } ;
3zo]*6p0 Gkv<)}G 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n#[-1(P sy=M#WGS template < typename T >
2F[smUL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
uo;aC$US {
:'9%~q.D4 return l(t) = r(t);
HpSmB[WF }
~CgKU8 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。
{L5!_]6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y.AVH`_u N=^{FZ 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
r63_|~JVB< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
55MrsiW _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[`nY/g: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
")'o5V 最后的布局是:
YhYcqE8 Add
17AJT / \
Dj}n!M`2I Divide 5
.[%em9u / \
+b"RZ:tKp _1 3
bwR_ uF 似乎一切都解决了?不。
Q?-HU,RBO 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。
+ntrp='7O7 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。
P9=L?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:
7p%W)=v knrR%e; template < typename Right >
6FNs4|(d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
++d(}^C; Right & rt) const
dznHR6x {
-Zx
hh return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?K%&N99c! }
/fC@T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=+9.X8SP 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。
]#=43 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。
H=Rqr 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。
PPSf8-MLW 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。
9v>BP`Mg 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?
@ c,KK~{ 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:
B f33%I~ '2mR;APz template < class Action >
WBD e` class picker : public Action
Rp$t;=SMD {
MF:]J public :
VN`T:!& picker( const Action & act) : Action(act) {}
=!u9]3) // all the operator overloaded
Rj 2N+59rg } ;
4lhoA [lZo'o Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
d MQ]= 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
B7r={P!0 5[l9`Cn&A template < typename Right >
5ws|4V picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4+%;eY.A {
8}9|hT;
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#-$\f(+< }
S-V)!6\cK 3Z=OUhn9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[SGt ~bRJ 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。
Ylbh_ d~BU RU&,z3LEb template < typename T > struct picker_maker
Gh}k9-L {
?&$??r^i typedef picker < constant_t < T > > result;
V?AHj< } ;
>^}nk04 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WM$)T6M {
,FRFH8p typedef picker < T > result;
l9"4"+?j< } ;
"8MG[$Y ^2Sa_. 下面总的结构就有了:
qj*IKS functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
.BN~9w picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
N!Dc\d=8q] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
BzBij^h 至此链式操作完美实现。
%\6ns P'f0KZL; ~XAtt\WS
七. 问题3
F7$x5h@ 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。
cpz'upVOZ :Awnj!KNCc template < typename T1, typename T2 >
}YUUCq& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5sJi- ^ {
'}\{4Qst return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sute%6yM }
O%? TxzX; + E8\g 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:
G8xM]'y ;%"YA template < typename T1, typename T2 >
i!8 o(!I struct result_2
*zoAD|0N {
iC-WQkQY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U 7mA~t2E } ;
m NkS!(L6 L B`=+FD 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?
]jo^P5\h> 这个差事就留给了holder自己。
bg.f';C XE8~R5 L~e\uP template < int Order >
2q}M1-^ class holder;
_4qP0LCa template <>
|lH~nU.* class holder < 1 >
;0*T7l {
9y=$|"<( public :
K07SbL7g!p template < typename T >
_nw=^zS struct result_1
{SH+lX0]{ {
Z9-HQ5> typedef T & result;
Abr:UEG } ;
GE4d=;5 template < typename T1, typename T2 >
-$Bom struct result_2
tBEZ4 W>67 {
A:Y]<jt typedef T1 & result;
\+OP!` } ;
\m @8$MK template < typename T >
O8BxXa@5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:x e/7 - {
$47cKit|k: return (T & )r;
\(UEjlo }
fdr.'aMf% template < typename T1, typename T2 >
#PYTFB% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BNU]NcA#*, {
'Y23U7 n0B return (T1 & )r1;
hpJ[VKe }
HfN-WYiR } ;
9/Q_Jv-Q Bkg/A;H template <>
U" eP>HHp class holder < 2 >
(QQ /I; {
@l3L_;6a public :
4>]^1J7Wz template < typename T >
lhZWL}l struct result_1
1B~H *=t4h {
[
bv>(a_, typedef T & result;
|a@$KF$ } ;
(Bs0/C template < typename T1, typename T2 >
W]|;ZzZ=m struct result_2
77/&M^0 {
) *:<3g!
typedef T2 & result;
a&YD4DQ05 } ;
xR5jy|2JJ template < typename T >
$-""=O|" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~7PPB|XY {
w-Zb($_ return (T & )r;
/7Z0|Zw] }
#5HJW[9 template < typename T1, typename T2 >
5A]IiX4Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?8wFT!J {
z,XM|-"#<K return (T2 & )r2;
1G/bqIMg63 }
Ve>*KHDSt } ;
S3nA}1R =L~,HS(l, @]lKQZ^2& 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> >。
.E:QZH' M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?! dp0< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@Tmqw(n{ ` c~:3^?9d return l(i, j) = r(i, j);
*LJN2; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
BBw]>* 'qBg^c return ( int & )i;
:HhLc'1Jw return ( int & )j;
oD_'8G} 最后执行i = j;
,X6.p 可见,参数被正确的选择了。
DmAMr=p _$/(l4\T[ k^I4z^O=-; Q1V 4bmM =g'7 xA 八. 中期总结
@=x=dL( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N(mhgC<O 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3$+|nP:U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?b, eZ+t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'/
3..3k #9z\Wblr Vea>T^ h$|K vS 0+IJ, ;Wx ~]?Q'ER 九. 简化
@TC_XU)& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
SiHZco
I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C$ cX{hV 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:
kV"';a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
dUeM+(s1 +-*/&|^等
q.i@Lvu# 2. 返回引用。
7~TE=t =,各种复合赋值等
esmQ\QQ^1 3. 返回固定类型。
1g{`1[.QO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0rY<CV;fZ 4. 原样返回。
9ZUG~d7_ operator,
q{Hk27kt 5. 返回解引用的类型。
uc~PKU?tO operator*(单目)
D8slSX`6j 6. 返回地址。
O-:#Q(H! operator&(单目)
yJ8WYQQMG 7. 下表访问返回类型。
nab:y(]$/ operator[]
j y{T=Nb 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x,
a[ p\1 operator<<和operator>>
95^w" [}4Q h";G vjy 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。
("o<D{A 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Jis{k$4 YMLo~j4J template < typename Left >
1eI>Yy>} struct value_return
*\m
53mb {
AS`0.RC- template < typename T >
Hk8:7"4Q struct result_1
F6Z l#eL {
KbVV[ * typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7qA);N } ;
K97lP~Hu z.oDH<1 template < typename T1, typename T2 >
?qYw9XQYL struct result_2
Z'<=06 {
Wcn3\v6_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
hJ#U;GL } ;
j(6:
} ;
sIdo(`8$ l*("[?>I N:[m,U9a 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3Gf^IV-
A_T-]YQ 下面我们来剥离functor中的operator()
zMt "ST. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b_cnVlN[ J7t5B}} return l(t) op r(t)
#*#4vMk< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+[`N|x< return op l(t)
)mxY]W+ return op l(t1, t2)
neJNMdv@T return l(t) op
g}|a- return l(t1, t2) op
fGb(=l
return l(t)[r(t)]
IV_uf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-N^}1^gA Qbfm*JP~ 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:
P1=bbMk 单目: return f(l(t), r(t));
6tI7vLmG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6 +^V 双目: return f(l(t));
*RUB`tEL return f(l(t1, t2));
?2OT :/ I, 下面就是f的实现,以operator/为例
##BMh! 1gts=g. struct meta_divide
qqQnL[`)C {
FyJI@PZdI- template < typename T1, typename T2 >
#>O,w0<qM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UP 1Y3 {
_)p@;vGV return t1 / t2;
n99:2r_ }
yEtI5Qk } ;
r^_8y8&l $$<9tqA 这个工作可以让宏来做:
SG
|!wH^ t*zve,?} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BqP:] template < typename T1, typename T2 > \
Hx2UDHF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
KMhoG.$Ra 以后可以直接用
aoz+g,1
// DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~ YO') 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
rIo`n2 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\% !]qv u9"b,].b m LPQ5`_ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
0aSN8 (' /S~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
djqSW9 class unary_op : public Rettype
c%>t(ce`Tl {
heZJ(mR Left l;
KCq qwGM public :
Lg|j0-"N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`x~k} N'Ywn}!js template < typename T >
F0o7XUt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MG[?C2KA/ {
z
4Qz9#*"^ return FuncType::execute(l(t));
99G/(Z} }
Df||#u=n m/=,O_ template < typename T1, typename T2 >
8<0H(lj7_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E,shTh%&~ {
K:z|1V return FuncType::execute(l(t1, t2));
x^8x z5:O }
I?J$";A } ;
#p&iH9c_ 91E!4t}I e%`gD*8 同样还可以申明一个binary_op
ruS/Yh })T}e7>T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]2QZ47 class binary_op : public Rettype
o B_c6]K {
Se*ZQtwE Left l;
ipjl[ Right r;
LT!.M m public :
kGc;j8>." binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K_ Y0;!W H&[ CSc template < typename T >
'|':W6m, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YTL [z:k} {
I"#jSazk return FuncType::execute(l(t), r(t));
[X#bDO<t }
{G&K_~Vj YUfuS3sX} template < typename T1, typename T2 >
,(N&% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
37?%xQ! {
?T7`E q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Lx8^V7X }
L:%ek3SOz } ;
PQWo<Uet Ik>sd@X*| SLSJn))@! 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
rs~RKTv- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,aV89"} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.ZxSJ"Rk 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。
D}HW7Hnu^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d~g 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。。。
[Rs5hO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
j8M}*1 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)
$Etf'. 下面是修改过的unary_op
([_ls8 @,CCwiF'q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Z?oFee!4 class unary_op
4FQU$f {
Q5;Km1( Left l;
r9%4q4D?>9 *^=`HE89S public :
llhJ,wD (nbqL+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6NZ3( W|G(x8 template < typename T >
.oO_x> struct result_1
kFHq QsaG {
/e|`mu% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1FjA } ;
]r$S{< Nj %!N template < typename T1, typename T2 >
w)&] k#r struct result_2
i:&Y{iPQp {
ZUQ1\Iw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~ I]kY% } ;
M< *5Y43 U.crRrN template < typename T1, typename T2 >
1zGEf&rv: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(toGU {
8{6KWqG\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*P$5k1 }
K~+y<z E -/~^S] template < typename T >
3_J9SwtN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|5V#&e\ES {
+"?K00*( return OpClass::execute(lt(t));
jsf=S{^2 }
O#H `/z YCeE?S1gk3 } ;
A*n '"+_ TiCp2Rsz gA2Il8K 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
hDl& K E 好啦,现在才真正完美了。
NjdAfgA 现在在picker里面就可以这么添加了:
-J:](p @H@&B`K d template < typename Right >
?fnJ`^|-r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
k>K23(X {
b^y#.V.|k return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HOsq _)K }
lc>nUhj. 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
67 }y/C]< AQbbIngo [\V]tpl! .J%}ROm b&*^\hY9b 十. bind
NqkRR$O 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。
?qHW"0Tjn 先来分析一下一段例子
gD _tBv :&2RV_$>= .o:Pe2C int foo( int x, int y) { return x - y;}
QP7EP aW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s8WA@)L bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
rP2^D[uM. 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。
MGX,JW>L 我们来写个简单的。
(+@3Dr5o0} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Vhz?9i6|g^ 对于函数对象类的版本:
*B)>5r }f^K}*sK$5 template < typename Func >
;T"}dJel# struct functor_trait
6IPhy.8 {
za<Ja=f9X typedef typename Func::result_type result_type;
pk}*0Y- } ;
T d4 /3k 对于无参数函数的版本:
KVtnz |; $fy- template < typename Ret >
^-4mZXAy1| struct functor_trait < Ret ( * )() >
AcrbR&cvG {
Mq[;: typedef Ret result_type;
6 [a CjW } ;
?j?{}Z 对于单参数函数的版本:
%a8'6^k , j'=sDl template < typename Ret, typename V1 >
b\UQ6V struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fR5
NiH {
?5$\8gZ typedef Ret result_type;
@K4} cP } ;
J0d +q! 对于双参数函数的版本:
,BW^j.7 7xwS
.| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_<pG}fmR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|ng[s6uf {
9C|T/+R typedef Ret result_type;
9 ?MOeOV8 } ;
WB6g i2 等等。。。
gSZNsiH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>kz5azV0 V/"0'H\"1 template < typename Func >
/B|#GJ\\3 struct func_return
#c+N}eX{ {
QMy;?, template < typename T >
YDi_Gl$ struct result_1
v^[tK2&v {
.{5)$w> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g}ciG!0 } ;
xfkG&& : 60PO template < typename T1, typename T2 >
xb8fV*RO8A struct result_2
}YU#}Ip@ {
X2dTV}~i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u-OwL1S+ } ;
"! p#8jR^ } ;
{'"A hiR/ KOhy)h+ h fa\<![8LAU 最后一个单参数binder就很容易写出来了
o$d; Y2K P%'bSx1 template < typename Func, typename aPicker >
"!E(=W? class binder_1
n_$lRX5 {
9VV Func fn;
MukPY2[Am aPicker pk;
Z>o;Yf[ public :
|WXu;uf$.u >9+@oGe(E template < typename T >
~K:#a$!%, struct result_1
b[GZ sXD- {
&oTSff>p} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[%P_
Y/ } ;
MA(\r F=iz\O!6 template < typename T1, typename T2 >
S.t+HwVodO struct result_2
%3fHitCikc {
n@T4z.*~lA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m`nv4 i#o } ;
u\Fq\_ _m3PAD4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
OjJlGEl w (mt,:hX template < typename T >
[g=yuVXNZZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K JPB- {
Ln[R}qD return fn(pk(t));
pA(@gisg }
*Z|!%C template < typename T1, typename T2 >
#OJ^[Zi< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S$BwOx3QF {
2~R"3c+^ return fn(pk(t1, t2));
Z(/jQ=ozQ }
vB/MnEKR } ;
ua`2
&;T= ouVR[w>V kn+`2-0 一目了然不是么?
jl3RE|M\< 最后实现bind
wbd>By(T1 {-Yp~HQF GG(rp]rgl template < typename Func, typename aPicker >
HxU.kcf picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sb4r\[? {
b=K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$Jb+}mlT }
W zy8 NkNw9?:#4 2个以上参数的bind可以同理实现。
Wf0ui1@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
`@?l{ ln9MVF'!& 十一. phoenix
(d4zNYK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^tc@bsUF {r[*}Bv
for_each(v.begin(), v.end(),
[K&O]s<Y (
[g&Q_+,j do_
8*>6+"w [
yK"U:X cout << _1 << " , "
T=;'"S ]
<gf:QX! .while_( -- _1),
?v8RY,Q30 cout << var( " \n " )
\&@Tq-o )
#^!oP$>1 );
RX?Nv4- Zp-
Av8 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:
9e=F 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
$qg5m,1? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d/Zt}{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
lNqXx{!k
S3)JEZi 5T8X2fS: template < typename Cond, typename Actor >
1tQZyHc42; class do_while
#3kR}Amow {
2}~1poyi> Cond cd;
CM9+h;Zm Actor act;
&>L\unS public :
L
G{N template < typename T >
7lR(6ka&/ struct result_1
[gIStKe {
t8]u#bx"? typedef int result_type;
oo-^BG } ;
+;FF0_ "Q2[A]4E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6$fC
R cl:*Q{(Cjk template < typename T >
.?!{. D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gTO% {
C(e!cOG do
P*I\FV {
^row=5]E act(t);
6st(s@> }
hLx*$Z> while (cd(t));
2rPKZ| return 0 ;
<(3Uu() }
OEdp:dW| } ;
LEyn1d 0 I;>du "9kEqz4a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
c?jjY4u 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
VR*5}Qp 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
7dV^35 KP 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
asPD>j c 下面就是产生这个functor的类:
Lm-}W "7 \ E[0KvN;O PCt&66F
template < typename Actor >
8Q#&=]W$ class do_while_actor
sDJ5'ul {
Br\/7F Actor act;
V&h,v%$ public :
eA{,=,v) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6K?+ad Klc &/=xtO/Z{ template < typename Cond >
zx#d_SVi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
//H+S
q66 } ;
_or$^.=' -?LSw _I5p
7X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'
nf"u 最后,是那个do_
>a_K:O|AJ 1;ZEuO ?em )om class do_while_invoker
nez5z:7F {
g.F{yX] public :
F^A1'J template < typename Actor >
$Cc4Sggq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;h/Y9uYn {
_IT,>#ba return do_while_actor < Actor > (act);
2R<1^ }
6D0uLh } do_;
',juZ[]_{ g&_0)(a\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Sq(=Bn6E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~5p
`Kg* 最后来说说怎么处理break和continue
[}P|OCW 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
EMs$~CL4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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