一. 什么是Lambda
?ev G=S4> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eH 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,
T(UYlLe mzxvfXSF iT5SuIv \~t~R q class filler
M5kHD]b {
^3|$wB= public :
bM^A9BxD void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\a2oM$PX } ;
o:DBOpS }8M`2HMFR Gu`Vk/& 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:
**r? k^5Rf |D`b7h Y"kS!!C>[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
u7zB9iQ& !VX_'GyK G=!bM(]R~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{2k<
k(, 'eDgeWt/CQ qj"syO bC>>^?U1m 二. 战前分析
V1nZ M 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。
$ t# ,'M 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
XjZao<?u gpK_0?% jnp6qpY{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bb[e[,ah /* --------------------------------------------- */
gDNTIOV vector < int *> vp( 10 );
y2"S\%7$h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
z!C4>, /* --------------------------------------------- */
*<1x:PR sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`V):V4!j), /* --------------------------------------------- */
uxMy1oy int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"8iiRzt# /* --------------------------------------------- */
O"qa&3t% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VgsCwJ9w /* --------------------------------------------- */
2<o[@w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[G[{l$E it 199hQxib: _2X6bIE [{p?BTs 看了之后,我们可以思考一些问题:
- )a_ub 1._1, _2是什么?
4a.e
,gitf 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。
e4YfTr 2._1 = 1是在做什么?
mGpkM?Y" 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。
'"]>`=R 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。
0?Tk* X o%^k T& }Q r0T 三. 动工
_l!U[{l*d 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)-?uX.E{ w4fJ`, &PBWJ?@O)r D*T$ v
template < typename T >
wdcryejCkr class assignment
S5E,f?l {
OZB}aow T value;
&>zy_) public :
?fa,[r|G assignment( const T & v) : value(v) {}
U~#^ ^ template < typename T2 >
>RL6Jbo| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`k{ ff } ;
o(X90X @@{_[ir 0]eh>ab> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!OoaE* s 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^W[B[Y<k ghobu}wuF oY2?W llaZP(pJ class holder
K!-&Zv {
=Mu'+,dT public :
~0[G/A$] template < typename T >
4&]To@> assignment < T > operator = ( const T & t) const
z)W#&JFF {
^tg6JB;s return assignment < T > (t);
!: EW21m }
Qk~0a?#y5 } ;
$-fj rQ ~Miin {F(-s"1;xO 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
\p3nd!OIG dW{o+9 nw static holder _1;
Xs%R]KOwt Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!|Xl 8lV` :L [YmZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B=q)}aWc 而不用手动写一个函数对象。
Jp.3KA> ."F'5eTT~ >d27[% _!C)r*0( 四. 问题分析
k;K>
,$F 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。
z%}CBTm 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。
/UaNYv/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
C6D=>%uY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
liCCc;&B; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3D$\y~HU 0+n&BkS' 五. 问题1:一致性
v't6
yud 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
c_-" Qo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"S B%02 *fQ?A|l!x struct holder
*2"bG1` {
&3 XFgHo //
<(#xOe template < typename T >
N'eQ>2>O@ T & operator ()( const T & r) const
oA!5dpNhU {
-
5o<Q'( return (T & )r;
k}I5x1>& }
mI?* Z%>g } ;
7}#*3*] '.%iPMM 这样的话assignment也必须相应改动:
W>q*.9}Y" Jv 6nlK` template < typename Left, typename Right >
~ F?G5cN5 class assignment
x ^M5D+o {
0gv3v@QO Left l;
j'#jnP*P Right r;
\'s$ZN$k public :
r3[t<xlFf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r}_Lb.1] template < typename T2 >
;l/}Or2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.y %pGi } ;
M9(ez7Z Xc8= 2n 同时,holder的operator=也需要改动:
JK(`6qB>(6 ^Hz template < typename T >
h\D_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y"|K
|QT {
t`<}UWAH+ return assignment < holder, T > ( * this , t);
teq^xTUF[ }
8m/FKO (r #RR:3ZPZC 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
HsjELbH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
p@cfY]<7 3r~>~ueZ return l(rhs) = r;
PmPyb>HK=P 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
iioct_7,g< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
bxd3
9:9N)cNvfX template < typename Tp >
q9W~7 class constant_t
.q5J^/kr {
Z;j/K const Tp t;
||{T5E-.F public :
p|FlWR'mA constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Eu`2w%qz template < typename T >
2y9:'c| const Tp & operator ()( const T & r) const
cS"f {
iXUWIgr return t;
":UWowJO }
2X qTyf< } ;
Lf,CxZL5 'L>&ZgLy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rQu 下面就可以修改holder的operator=了
F:[7^GQZ{ 71k!k&Im template < typename T >
)CC?vV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5 `4}A%@& {
!p]T6_t]Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%|: ;Ti }
;=5@h!@R Y=P9:unG 同时也要修改assignment的operator()
Mv/IMO0rR
GN:Ru|n template < typename T2 >
88 Fb1!a5Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S+.21, 现在代码看起来就很一致了。
e={k.y}x} yPf?"W 六. 问题2:链式操作
wFK:Dp_^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
MuDFdbtR 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
io1S9a(y 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;yk9(wea}" 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
azao`z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;jRL3gAe) [n!$D(|"!V template < typename T >
l?3vNa FeR struct result_1
/M0l
p {
3[MdUj1y[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@Ufa-h5"( } ;
=3h+=l[ G"G{AS 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:
SL[rn<x| :wQC_; template < typename T >
-rEeKt struct ref
Zij"/gx\ {
7!O^;]+, typedef T & reference;
Nc
G ,0K } ;
KotPV template < typename T >
GwgFi@itN struct ref < T &>
AkxH {
#=X)Jx~ typedef T & reference;
ShC_hi } ;
#^5a\XJb :~\LOKf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n?y'c^ ^c/mj9M#C template < typename T >
F{TC#J}I%' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y<O@rD8iA {
WuBmdjZ return l(t) = r(t);
*<B)Z }
yr
FZ~r@- 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。
*D\0.K,o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]XmQ]Yit whV&qe;sw 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
gsW=3m&` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cDfx)sL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LiiK3!^i +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4st~3,lR$ 最后的布局是:
@)9REA(U Add
Jb(DJ-& / \
f&6w;T= Divide 5
99J+$A1 / \
PPUEkvH
W _1 3
q $t&|{ 似乎一切都解决了?不。
Xy:Gj,@ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
uK$=3[;U/! 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。
dVvZu% DFp 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:
9OPK4- Bx+d3 template < typename Right >
*y)4D[
z- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#0}Ok98P Right & rt) const
#.~ga7Q {
lo"j )Zt return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+c-6#7hh }
2>\b: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pNP_f:A| 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。
N2ni3M5v 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。
%,33gZzf 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。
BqQ] x'AF 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。
||R0U@F, 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?
R78!x*U} 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:
3 t/ R 2M 6hp{,8|D"m template < class Action >
|a%B|CX class picker : public Action
5i|s>pD4z1 {
):/,w!1 public :
XFtOmY picker( const Action & act) : Action(act) {}
OWqrD@ // all the operator overloaded
-UJ?L } ;
Sbp yb69Q#V2 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。
k69kv9v@J 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:
~D*b3K8X /j11,O?72 template < typename Right >
I"B8_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?2/uSG| {
w-r_H!- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<} &7 a s }
Sc$gnUYD{ q1H~
|1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9t#P~>:jY} 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
FQ U\0<5 g`kY]lu template < typename T > struct picker_maker
ZOp^`c9~ {
mU50pM~/i typedef picker < constant_t < T > > result;
]+mjOks~ } ;
r)Or\HL template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WPtMds4 {
J`W-]3S# typedef picker < T > result;
8}bZ[ } ;
-H`\?
R J6DnPaw-G 下面总的结构就有了:
I|Z/`9T functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
10?qjjb& picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
mqdOu{kQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'6O|H 至此链式操作完美实现。
MvBD@`&7 o/WC@!wg K !Ri
r&gF 七. 问题3
Z{} n8b* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
R0vww_fz V>B'+b+< template < typename T1, typename T2 >
m*`cuSU|o ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4\\.n {
W,DZ ;).% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WK*S4c }
o!=WFAi[pX 3B;}j/h2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
IJ0#iA. T 7RD$=?o O' template < typename T1, typename T2 >
RE 9nU%! struct result_2
MA$Xv`6I\ {
fSjs?zd` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l~rb]6E } ;
$6#
lTYN~ Rnr#$C% 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?
c8<xFvYG 这个差事就留给了holder自己。
*!Y-! b_|u< F;pQ \Y template < int Order >
[]"=]f{1}; class holder;
!9DX=? template <>
~\[?wN class holder < 1 >
p'g^Wh {
VRtO; F public :
Z^*NnL.' template < typename T >
)yrAov\z* struct result_1
q4k.f_{ {
{c@G$ typedef T & result;
gM#jA8gz } ;
\-c#jo.$8 template < typename T1, typename T2 >
5KJ%]B(H2 struct result_2
5/ * >v {
VRF6g|0; typedef T1 & result;
t7bqk!6hM\ } ;
` 5#hjLe template < typename T >
~p\n&{P0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{OCJ(^8i {
qU -!7=}7 return (T & )r;
nVXg,Jl }
:Jk33 N4y0 template < typename T1, typename T2 >
tFiR!f) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3{e'YD~hP {
g8l5.Mpx return (T1 & )r1;
> ws!5q }
@cIgxp } ;
LWD#a~ nv)))I\ template <>
w.uK?A>W, class holder < 2 >
hg8Be6G< {
DvYwCgLR public :
Z(;AyTXA template < typename T >
+ubnx{VC struct result_1
jgq{pZ#E {
(sCAR=5v\ typedef T & result;
I+"
lrU } ;
Xk,>l6vc template < typename T1, typename T2 >
ZdH1nX(Yh3 struct result_2
/c#l9&, {
! Mo`^t typedef T2 & result;
LG&5VxT=,< } ;
|` "? template < typename T >
2m" _z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NAJVr}4f {
7Cy<mS return (T & )r;
9B=1Yr[ }
ertBuU template < typename T1, typename T2 >
5un^yRMB- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g<a<*)& {
0hwj\{" return (T2 & )r2;
|dk[cX> }
8W -@N } ;
1
i3k NR3`M?Hjf =9$mbn
r 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> >。
'zxoRc-b@N 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XYAmJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.S7:;%qL6
"SR5wr return l(i, j) = r(i, j);
[PWL<t::c 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6/1$<!WH V`bs&5#Sx return ( int & )i;
si(cOCj/ return ( int & )j;
*
t!r@k 最后执行i = j;
vv+J0f^ 可见,参数被正确的选择了。
+EkW>$ sV2iITFp z"UPyW1? 1bSD,;$sQ `R+,1"5 = 八. 中期总结
x=*L- 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
aWGon]2p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EB,4PEe: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1'O0`Me># 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Im)EDTm$ Uc&iZFid2K C-w5KW $Q/Ya@o -5k2j^r; #SnvV 九. 简化
9 Cvn6{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
X+l'bp]Ry 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:E'P7A
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
O+"ac /r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Vz"u>BP3~ +-*/&|^等
K)N 0,Qwu 2. 返回引用。
%|+E48 =,各种复合赋值等
@cv{rr 3. 返回固定类型。
T)SbHp Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
H?Jm'\~ 4. 原样返回。
Oy_c operator,
j@| `f((4 5. 返回解引用的类型。
Eju~}:Lo operator*(单目)
WG5W0T_ 6. 返回地址。
M_|> kp operator&(单目)
!w2gGy:I> 7. 下表访问返回类型。
f /y` operator[]
DWm SC}{. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n7l%gA* operator<<和operator>>
>]?H`>4( |W7rr1]~S OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_0(7GE13p 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4["&O=:d -JV~[-, template < typename Left >
p]ivf struct value_return
GEe`ZhG,
{
J/ W{/E>; template < typename T >
RU&_j*U struct result_1
Bs!4H2@{(] {
FxRXPt
FK typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r;gP}H ? } ;
y%cO#P@ 2UadV_s+s template < typename T1, typename T2 >
_MfD struct result_2
k
\qiF|B)Z {
e@n!x}t8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L?RF;jf } ;
nE|@IGH } ;
UVEz;<5@\ J4aBPq` q_t4OrLr= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?c#$dc" ,pt%)
c 下面我们来剥离functor中的operator()
8;" *6vHZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
R_kQPP Q@QFV~ return l(t) op r(t)
s;1h-Oq( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;[$n=VX` return op l(t)
-<f;l_( return op l(t1, t2)
Q+$Tt7/ return l(t) op
+j[oE I`e return l(t1, t2) op
Z|*!y]We return l(t)[r(t)]
Ph,-sR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cQUC.TZ_ i7Z=|& 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:
]axh*J3`i 单目: return f(l(t), r(t));
*xs!5|n+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kB
P*K 双目: return f(l(t));
<J{'o`{ return f(l(t1, t2));
I+;-p]~ 下面就是f的实现,以operator/为例
L%cVykWY" vqNsZ 8|` struct meta_divide
aT!;{+ {
hOk00az template < typename T1, typename T2 >
,mFsM!| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
csQfic {
yR71%]*. return t1 / t2;
y,Q5;$w8 }
AuiFbRFi } ;
K%j&/T j1 vO@s$qi 这个工作可以让宏来做:
-kj< 1~YW b~0N^p[&% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r)T[(D'Tm- template < typename T1, typename T2 > \
2eP;[o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d"Q |I 以后可以直接用
xN"Z1n7t DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r':TMhzHq? 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
:@3Wg3N (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。。。)
b1`r!B, Rf"Mr: ^ e}{U7xQm1 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
$t=O: 3f76kl(& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6][1<}8 class unary_op : public Rettype
=XY]x {
-9Ws=r0R Left l;
&h~aChJ public :
MXvXVhCU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;%!m<S|%k [rYT template < typename T >
YJF#)TkF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!?FK We {
1s7^uA$}6 return FuncType::execute(l(t));
2k
-+^}r }
j
tA*pL'/V
>'=MH2; template < typename T1, typename T2 >
%{5n1w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HgRwiIt {
FG-L0X return FuncType::execute(l(t1, t2));
;</Lf=+Vm }
eC`pnE } ;
ljJ>;g+ m
<k!^jp RDQ^dui 同样还可以申明一个binary_op
6f%DpJ:$U RMXzU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@xWdO,# class binary_op : public Rettype
,"?A2n-qO {
w~\%vXla Left l;
9IZu$- Right r;
QLq@u[A public :
8Jr?ZDf` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8<#U9] )NW6?Pu" template < typename T >
]<w:V`( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5\4g>5PD {
=hH.zrI6e return FuncType::execute(l(t), r(t));
5z/Er".P }
)@g;j> 2XSHZ|; template < typename T1, typename T2 >
e$/B_o7( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u\e\'\ {
zA+@FR? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2%UBwSiqR }
i u]&; } ;
tpf7_YP_!- +C{p%`< z01>' 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
(!K_Fy@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Oe]&( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I4_d[O9 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。
lX!`zy{3k 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6j9)/ HP 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。。。
c+' =hR[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}ZOFYu0f 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)
@ GDX7TPV 下面是修改过的unary_op
QB{rVI>mI! }xb=< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%1U`@0 class unary_op
9}tG\0tL* {
C? Zw6M+ Left l;
Sr.;GS5i kJK,6mN public :
yfNX7 y&J@?Hc> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$0Yh!L ?\ 6tjcAsV template < typename T >
:osz struct result_1
!dcwq;Ea {
{U!uVQC' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7S^""*Q^ } ;
c'fSu;1 1&)_(|p[C template < typename T1, typename T2 >
||B;o- struct result_2
A2H4k|8 {
l5t2\Fl typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ss?CfRM } ;
:VA.Q rKW ~%y @Xsot> template < typename T1, typename T2 >
- M5=r>1; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>H|` y@] {
9ptFG]lZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'_0]vupvY }
(&\aA 0-}H 2ef;NC.&n template < typename T >
U HO_Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]gb= {
S[:xqzyDg return OpClass::execute(lt(t));
irBDGT~ }
g^>#^rLU q }C+tn"\ } ;
GR4?BuY, H^%.=kf |FR3w0o 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
Ju` [m 好啦,现在才真正完美了。
kAzd8nJ' 现在在picker里面就可以这么添加了:
T)CzK<LbR ^(x^6d template < typename Right >
`cB_.& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
748CD{KxW {
uZ6d35MJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/'DwfX }
wwd'0P`/ 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。
2h^WYpCm e&It I?!rOU=0
- 0HkT Y uV6g[J 十. bind
,5k-.Md>2* 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。
I0= NaZ7 先来分析一下一段例子
"i)Yvh[y do/)~9[4\ mXWTm%'[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
I=DLPgzO9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|PVt}*0" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M@UVpQwgv 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。
l0]d 我们来写个简单的。
-f(/B9} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x<(b|2qf 对于函数对象类的版本:
$\Lyi#< m@xi0t template < typename Func >
oUDVy_k struct functor_trait
|VH!)vD {
!|wzf+V typedef typename Func::result_type result_type;
eOlKbJU } ;
(il0M=M 对于无参数函数的版本:
tOdT[& /ONV5IkPy template < typename Ret >
:Waox"#=g struct functor_trait < Ret ( * )() >
!3&kQpF {
8|1^|B(l typedef Ret result_type;
Eh8Pwt7C@ } ;
zi]%Zp 对于单参数函数的版本:
jh ez .q`{Dgc~ template < typename Ret, typename V1 >
N"5fmY< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+54aO {
Tt# bg1 typedef Ret result_type;
;I6s-moq_ } ;
A/*%J74v 对于双参数函数的版本:
%"3 )TN4 ~fN%WZ;_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
UV7%4xM5v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"u^EleE! {
m$Y
:0_^- typedef Ret result_type;
X!,@j\L } ;
Qu*1g(el!o 等等。。。
_cI_# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FY0%XW $r.U template < typename Func >
LC69td& struct func_return
w:=V@-S8 {
(-yl|NFBw template < typename T >
[W,|kDK struct result_1
3 pWM~(#>- {
H-t|i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(yrh=6=z } ;
:>3=gex@^0 dz9Y}\2tf template < typename T1, typename T2 >
g$37;d3Tx struct result_2
GY!C|7kN {
~4 #B'Gy[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Wsz0yHD[` } ;
.jg0a } ;
t=wXTK5" D>ef 2OBfHO~D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m9$:9yRm (RL>Hn;. template < typename Func, typename aPicker >
#B}?Zg class binder_1
a=]Wzlz {
LgqGVh3\s Func fn;
D#rrW?-z aPicker pk;
"cUg>a3 public :
i2,U,>. T|4snU2M template < typename T >
Z|6{T struct result_1
qt?*MyfV {
?Hz2-Cn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&_-](w` } ;
L K7Xw3 , |E$' template < typename T1, typename T2 >
HxwlYx,4 struct result_2
-AD2I {C {
|Fln8wB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C".1+Um } ;
NlPS# 2Oc$+St~8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{ISE'GJj 2ypIq template < typename T >
laREjN/\` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o+?@5zw-& {
htJuGfDx1 return fn(pk(t));
4jwu'7Q }
=7/-i template < typename T1, typename T2 >
=
1|"- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~UMOT!4}3 {
t8J/\f= return fn(pk(t1, t2));
RVM&4#E }
PXYE;*d( } ;
}0/a\ F1W+o?B )c<6Sfp^B 一目了然不是么?
aq>?vti1D 最后实现bind
M@7Xp)S" Ej(2w Q h[Tk;h template < typename Func, typename aPicker >
] f7#N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-;c {
6SEltm( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
yY=<'{! }
z/|BH^Vw w9~k]5 2个以上参数的bind可以同理实现。
RI.2F*| 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。
bH9Le 6].:.b\qQc 十一. phoenix
XAic9SNu; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Eu<r$6Q0}o {w5Z7s0 for_each(v.begin(), v.end(),
$[CA&Y. (
l gq=GHW do_
p8>%Mflf [
EA0iYzV cout << _1 << " , "
fEqC] *s ]
KCqqJ}G .while_( -- _1),
)2j:z#'> cout << var( " \n " )
NPU^)B )
S7sb7c'4 k );
\9m*(_Qf 9%,;XQ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
&9 B_/m3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@)0 Y~A ) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
uH{'gd,q8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W
kkxU.xXE mb1IQ & xy^1US,L1 template < typename Cond, typename Actor >
vOT*iax0 class do_while
X0i3 _RVa {
"sbBe73 m Cond cd;
Lo`F Actor act;
4M`Xrfwm'[ public :
`iYc<N` template < typename T >
:t$A8+A+0 struct result_1
'EX4.h
a5 {
tY_5Pz(@ typedef int result_type;
UzQ$B> f } ;
avNLV (_8#YyW# do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
FmT
`Oa> Mtp%co )f template < typename T >
esq<xuZM4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Z c)0I' {
#x)}29%e# do
"'{OIP {
'`o[+. act(t);
19I:%$U3 }
TmP8q
while (cd(t));
x:-`o_Q*i return 0 ;
(V9h2g&8L }
ixI:@#5wY } ;
@YZ
4AC r*d Q5
_ ,U=E[X=H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xqWj|jA 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。
sR79
K1*j 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。
6VR[)T% 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。
u4"r>e6_B 下面就是产生这个functor的类:
<Jwo?[a L8P36]> *zQOJsg"e template < typename Actor >
l,bZG3,6 class do_while_actor
wRbw {
.TN2s\:]jw Actor act;
l2/@<0P public :
`]>on`n? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
VO -784I qZsnd7o{l. template < typename Cond >
VkXn8J picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~CFMIQ et } ;
Bz:0L1@,4a (j N]OE^ Wem?{kx0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3+ asP&n 最后,是那个do_
{3 o%d: /0\QL+^! HD00J]y_ class do_while_invoker
4*8&[b {
4x]NUt public :
h AAU ecx template < typename Actor >
U.Hdbmix do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
fI}c 71b` {
%!wq:~B1 return do_while_actor < Actor > (act);
@_O3&ZK }
.zwVCW,u } do_;
K+> V|zKuk B1,?{Ur 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
R0IF' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
M,G8*HI" 最后来说说怎么处理break和continue
`,-STIh) 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。
x!+Z{ x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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