一. 什么是Lambda
UDJ{iZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w]4=uL6 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,
DNARe!pK Kt(Z&@ :UjF<V ^)r^k8y' class filler
On[:]# {
~Rs_ep'+Q2 public :
rf2+~B{$, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y7K&@Y } ;
hAPWEh^ 8\z5* IPGs K$S:V=y%r7 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:
8Ol#-2>k$ SF$]{
X -P;_j,~U NWuJ&+gcO5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
J&64tQl* iKy_DV;J '$5.{o`s*1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
a?LrSk` byj}36LN62 JGP<'6"L$ NVEjUt/ 二. 战前分析
'=|2, H] 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。
=B}a +0u! 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
#WBlEVx;Z 2OXcP!\Y @a AR99 M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'A0.(a5 /* --------------------------------------------- */
41c]o<!=)j vector < int *> vp( 10 );
Dc,h(2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6mP
s;I /* --------------------------------------------- */
P@gVzx)M sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
a[<'%S#3x /* --------------------------------------------- */
XIM!] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5XSr K /* --------------------------------------------- */
L* k[Vc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zEG6T * /* --------------------------------------------- */
]0`*gKA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R{s&6 Y\7>>? 9:|z^r AlW0GK=N-p 看了之后,我们可以思考一些问题:
m/,.3v 1._1, _2是什么?
@ ;%+Ms 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。
QXXB>gOY5 2._1 = 1是在做什么?
s}MD;V&0 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。
1Sk=;Bic 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。
l(-We.:( C-
Aiv@@<= :]EAlaB4Q 三. 动工
].W)eMC*c( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
up[9L| z6~cm6 j .}.?b e):jQite
template < typename T >
m `"^d # class assignment
ZLsfF
=/G {
%2 A-u T value;
M2K{{pGJ[& public :
E5a1
7ra assignment( const T & v) : value(v) {}
`6`p ~ template < typename T2 >
i/ED_<_Vg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~r<@`[-L } ;
@Q!Jzw#B 8(yZX4OH> =oN(1k^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tDWW
4H 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kq;1Ax0{ P}So>P~2 |Ai/q6u (0L7Ivg< class holder
3NI3b-7 {
pkW }\r public :
NSQ}:m template < typename T >
\Wdl1 =` assignment < T > operator = ( const T & t) const
iD*%' #u {
7Hghn"ol return assignment < T > (t);
"gm[q."n< }
C,*3a`/2M^ } ;
HGuU6@~hu (HNxo{t ?hqHTH:PU 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:
Ttr)e: nz{
;]U1 static holder _1;
T:v.]0l~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"I[a]T}/ ^$8@B]* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bsfYz 而不用手动写一个函数对象。
G.2\Sw B,Pbm|U1 U
GA_^?4 `pMI@"m 四. 问题分析
4?+K:e #F 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a`c#-
je 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
4LG[i}u.N 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
26SXuFJ@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j@N z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
CSKOtqKQ) C`G+b{o 五. 问题1:一致性
L]wWJL 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
9((BOq 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~m/nV81 Xk9mJ]31LC struct holder
A
-C.Bi;/ {
wM$N#K@ //
`ChS$p"A template < typename T >
mf~JolucJ T & operator ()( const T & r) const
noSkKqP {
_&(\>{pm return (T & )r;
xwuGJ }
-cgLEl1 J } ;
#7 )&` 6MCLm.L 这样的话assignment也必须相应改动:
/{)}y 0bG[pp$[ template < typename Left, typename Right >
UB5CvM28 class assignment
NCrNlHIF {
Cz1Q@<) Left l;
BiFU3FlTf Right r;
(/mR
p public :
m:6^yfS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1 X8P v*, template < typename T2 >
4*AkUkP:T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NO)Hi)$X6Y } ;
]=gNA tTjadnX 同时,holder的operator=也需要改动:
fwF&V^Dy \ltbiDP2 template < typename T >
-yP|CZM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~Q+E" " {
;;4>vF#* return assignment < holder, T > ( * this , t);
m|')
A }
O/XG}G.x| d4ga6N3' 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9"W 3t] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Yvi.l6JL "[wkjNf% return l(rhs) = r;
{[|je]3v 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
g~7x+cu0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Arr(rM ?|i
C-7{8L template < typename Tp >
qjBF]3%t% class constant_t
?l> <?i {
MG}rvzn@ const Tp t;
V=i/cI\ public :
D`Cy]j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
GhJ<L3 template < typename T >
1"\^@qRv# const Tp & operator ()( const T & r) const
!:]/MpQ ? {
{4F=].! return t;
QZh#&Qf; }
<)68ol~< } ;
.](~dVp%~ V}Ok>6(~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
U/#X,Bi~ 下面就可以修改holder的operator=了
wsKOafrV 7Dt*++: template < typename T >
^)nIf)9}7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*'-[J 2 {
We`6# \Z X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kC_Kb&Q0 }
7&hhKEA wbpz, 同时也要修改assignment的operator()
W>_K+:t _:1s7EC template < typename T2 >
tLE7s_^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,q K'! 现在代码看起来就很一致了。
On~w` c{"qrwLA 六. 问题2:链式操作
5y~Srb?2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@oNYMQ@)d 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
T5_/*`F 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
17E,Qnf 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Z1~`S!(} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_'mK=`>u EXbaijHQG template < typename T >
!hugn6 struct result_1
f-BPT2U+ {
O}-+o 1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
shZEE2Dr } ;
"$I8EW/1 FyhLMW3 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:
:!QT , 5M&<tj/[a0 template < typename T >
6no&2a|D struct ref
~LF/wx> {
HkQ rij6 typedef T & reference;
K'c[r0Ew } ;
Vr7L9%/wg template < typename T >
oFi_
op struct ref < T &>
D~zk2 {
M:*)l( typedef T & reference;
u.@B-Pf[Eo } ;
x+bC\,q gSk0#Jt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~f6Q O +u?Y template < typename T >
[gIvB<Uv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<{cf'"O7 ) {
c6Z"6-}$ return l(t) = r(t);
xU F5
}
ZA7b;{o [ 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。
W_L;^5Y;m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"rnVPHnQR W|L#Q/
RX 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
r'<!wp@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,UNnz&H+f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
NtG^t}V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`D? &)Y 最后的布局是:
#G]g Add
O%1uBc / \
2dCD.9s9~ Divide 5
EX/{W$
&K / \
sZ>0*S _1 3
3z0%uY[e 似乎一切都解决了?不。
nC}Y+_wo0 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。
blKF78 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。
]64pb;w"$D 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:
=eQ'^3a HE:]zH template < typename Right >
cKB1o0JsYJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@Yw>s9X Right & rt) const
WCP2x.gb5 {
qK)T#sh return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g!;a5p6 }
f2?01PM,Q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
he|.Ow 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。
2-%9k)KH 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。
wW,
n~W 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。
W.c>("gC 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。
48)D%867.; 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?
H}cq|hodn 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:
'd]t@[# .wPI%5D template < class Action >
bl-D{)X class picker : public Action
GE*%I1?] {
EvptGM public :
:j`4nXm picker( const Action & act) : Action(act) {}
X`A+/{ H // all the operator overloaded
@2~;)* } ;
0D/7X9xg9+ L5wR4Ue) 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。
P@0J! 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:
GK[9Cm"v pHKc9VC template < typename Right >
hm0MO,i" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~{ucr#]C {
n^Q-K}!T/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WJ/X`?k }
!8|?0>3) K?Jo"oy7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`(xzCRX 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。
t;}`~B Uka(Vr: template < typename T > struct picker_maker
"}2I0tM {
SNC)cq+{ typedef picker < constant_t < T > > result;
Jo\karpb } ;
8(]q/g"O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q[9W{l+ {
y?UB?2VN typedef picker < T > result;
RBpv40n0 } ;
k54b@U52 h pp+z5 下面总的结构就有了:
}J6 y NoXu 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。
$mxl&Qr>Q; picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
]]T,;|B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_FCg5F2U 至此链式操作完美实现。
2>g!+p Ox MaZVGrcC d
wku6lCk 七. 问题3
kBtzJ#j 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。
Q"K`~QF" IeAi ' template < typename T1, typename T2 >
C3KAQU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l4YTR4D {
y>c Yw! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Qx8O&C?Ti }
H-3*},9 l)f 2T@bHl 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:
bZ}T;!U?I jxZ_-1 template < typename T1, typename T2 >
h#Z~x struct result_2
cvC 7#i[G {
zd=N. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x,c\q$8yH } ;
_opB,,G 2BO"mc<#$ 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?
,L; y>::1 这个差事就留给了holder自己。
nnTiu,2R 7>3+]njw s14ot80) template < int Order >
5}2148 class holder;
J
IE0O` template <>
u179! class holder < 1 >
nq\~`vH|Gd {
xu@+b~C\ public :
vBV_aB1{ template < typename T >
MC1&X' struct result_1
>gDKkeLD {
j2oU1' b typedef T & result;
@&GY5<&b } ;
#e[igxwi template < typename T1, typename T2 >
91UC>]}H struct result_2
e"ClG/M_XS {
j07b!j:"\} typedef T1 & result;
} a!HbH } ;
->W rBO template < typename T >
[f?x,W~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0y%s\,PsT {
S~B{G T\M return (T & )r;
P}vk5o' }
Ki(0s template < typename T1, typename T2 >
IO"q4(&;P4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yY!@FGsA {
o4,9jk$ return (T1 & )r1;
^2nH6,LPS }
%-an\.a. } ;
q*}$1 zb B-wF1!Jv template <>
HBZtg class holder < 2 >
Q
822 # {
4{%-r[C9k public :
#KDN template < typename T >
tdNAR| struct result_1
Vg7BK% {
{*X|)nr typedef T & result;
< fYcON } ;
!3\(
d{ template < typename T1, typename T2 >
q)N^ struct result_2
vAtR\Vh {
Er|j\(jM typedef T2 & result;
>iI_bcqF } ;
eY_BECJ+OO template < typename T >
/EwNMU*6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#yOeL3|b' {
Ll`nO;h return (T & )r;
\F<C$cys\ }
Wv30;7~ template < typename T1, typename T2 >
P%ZU+ET typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=_[Ich,} {
`&J=3x return (T2 & )r2;
r|3<UR% }
3u'@anre } ;
F
7X] h BLb'7`t Ju_(,M-Vgr 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?$=Ml$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MpJ]1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"F?p Y@4 C <H$}f return l(i, j) = r(i, j);
:!fU+2$`^( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
W\O.[7JP *7C l1o return ( int & )i;
6G:7r [ return ( int & )j;
;JX2ebx 最后执行i = j;
P?zL`czWd 可见,参数被正确的选择了。
VW:Voc >|hqt8lY Agwl2AM5k Rc}#4pM8 3#idXc 八. 中期总结
G$jw#a[L 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oSH]TL2@Cd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T8Ye+eP} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
q]v{o8:U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2 '8I/>- 87hU#nVYh Xliw(B'\a4 2`V(w[zTr 1Ch0O__2L 6t4{aa!L|9 九. 简化
aK8X,1g%) 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
'3B7F5uLx" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Lp{/ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
on f7V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]"i^VVw +-*/&|^等
#3YYE5cB 2. 返回引用。
]gVW&3ZW =,各种复合赋值等
i7`/"5I 3. 返回固定类型。
z"Wyf6H0T 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ZU5; w 4. 原样返回。
8[IR;gZf operator,
gO bP 5. 返回解引用的类型。
xsg55` operator*(单目)
kj`h{Wc[) 6. 返回地址。
T>m|C}yy operator&(单目)
1fV\84m^ 7. 下表访问返回类型。
-\g@s@5 operator[]
{QIdeB[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D}?JX5. operator<<和operator>>
wArzMt}[ '^BTa6W}m OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_j]vR 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_+qtH< F/ OmaG|2u template < typename Left >
4x" je struct value_return
J!iKW {
bRx}ih template < typename T >
}SGb`l struct result_1
lv&y<d; {
B{NGrC`5) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
78E<_UgcB } ;
}nWW`:t kx ?8$h%Ov- template < typename T1, typename T2 >
O_Z struct result_2
n ZzGak {
=]0AZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
u@kr;^m } ;
l8d }g } ;
xOc&n0}% M1XzA
`* A )xfO- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*"j3x}
U< BtKbX)R$J 下面我们来剥离functor中的operator()
_8OSDW*D5t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p;LF-R }z_7?dn/ return l(t) op r(t)
nPjN\Es6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&=laZxe return op l(t)
g y1i% return op l(t1, t2)
ljjnqQ% return l(t) op
incUa; return l(t1, t2) op
CDWchY return l(t)[r(t)]
3mXRLx=0> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
oY7 eVu z E=l^&[dIl 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
eed!SmP 单目: return f(l(t), r(t));
G":u::hR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
` MXGEJF 双目: return f(l(t));
<_-8)abK return f(l(t1, t2));
IHj9n>c)[ 下面就是f的实现,以operator/为例
r~T3Ieb CI@qT}Y_ struct meta_divide
?.,2EC=+ {
w(nQ:;oC template < typename T1, typename T2 >
Y !AQ7F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Yx<wYzD {
m/NXifi8l return t1 / t2;
{iVmae }
xu*dPG)v } ;
PA>su)N$ 1'9YY")# 这个工作可以让宏来做:
4z!(!J) q@Sj$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
yx/.4DW1Ua template < typename T1, typename T2 > \
2R`}}4<Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s%t =*+L\ 以后可以直接用
*gN)a%9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
t`vIcCXqyl 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
\m1jV>q (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。。。)
d# q8- &BQ%df<y\ LArfX,x3i 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
Vc|uQ8Mi |&H(skF_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z|i2M8 class unary_op : public Rettype
XB\n4|4 {
.l~g`._ Left l;
/SQ1i}% public :
uzWz+atH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G>0hi1 [USE&_RN template < typename T >
u
YJL^I8M' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[7gwJiK {
oH kjMqju return FuncType::execute(l(t));
qn~:B7f }
=j
S !gFUC<4bu template < typename T1, typename T2 >
kIYV%O
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&p:GB_ {
N!^5<2z@eT return FuncType::execute(l(t1, t2));
kS$m$
D }
a1#
'uS9W } ;
;U$EM+9 Ems0"e 2~2j?\AEd. 同样还可以申明一个binary_op
FK.Qj P: P};GcV- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uM('R;<^ class binary_op : public Rettype
?FwjbG< {
Af7&;8pM Left l;
HU+zzTgI Right r;
=CjN=FM public :
nwPU{4#l< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UvM_~qo dLy-J1h\ template < typename T >
9>HCt*|_8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IRl(H_. {
\t@4)+s/) return FuncType::execute(l(t), r(t));
#[ch?K }
{aq}Q|?/ gVI2{\a template < typename T1, typename T2 >
xl;0&/7e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q!"W)tD {
,7|Wf
%X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]<?7CpP }
WHvU|rJ } ;
p) ea1j>N 1rQKHC:| S K7b]J> 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
w0 0Ba^W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*q |3QHZ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
k?'<f 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。
B[nkE+s 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\]+57^8r 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。。。
N(BCe\FV 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`<^1Ik[g 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)
3WQ"3^G 下面是修改过的unary_op
2rJeON bjYaJtn template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#Do#e
{=+ class unary_op
2OQDG7#Kc {
B!zqvShF Left l;
cJ!C=J CxRhMhvP public :
Y;6%pm $ 7O.{g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dw]wQ\4B l9X\\uG& template < typename T >
lc2RMu struct result_1
FkJX) {
1xE*quhrh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8'6$t@oT9w } ;
Jh)K0>R cPm-)/E)i template < typename T1, typename T2 >
S|?Ht61k struct result_2
&b7i> () {
+Jv*u8T' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C^ hCT } ;
DR w;.it2 Oe[qfsdW template < typename T1, typename T2 >
jJDYl( [ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s55t>t,g6 {
@"E{gM@B return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>hbT'Or@ }
^HasT4M+x Ee?+IZ H7| template < typename T >
'fkaeFzOl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ie%_- {
Jf{
M[ z return OpClass::execute(lt(t));
@*rED6zH }
b[_${in: 5};$>47m } ;
.A2u7*h& \<R.F
3 @7<e~f 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~8
w(M 好啦,现在才真正完美了。
M?fRiOj 现在在picker里面就可以这么添加了:
/K@{(=n +\ O[)\ template < typename Right >
Udh!%QP%[w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
bhb*,iWA {
AZTn!hrU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_p`@/[(| }
s"solPw 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
bG6<=^ +$x;FT& w>W`8P_b@ T|&2!Sh ^sjL@.'m$N 十. bind
L!]~J?) 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
pt!Q%rXm 先来分析一下一段例子
3]9twfF 'J Jqt&TqX@s >`@yh-'r int foo( int x, int y) { return x - y;}
fx783 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k-LT'>CWl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M"t=0[0DM: 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
yU@~UCmja 我们来写个简单的。
?$T39U^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
96.z\[0VZ 对于函数对象类的版本:
qJ|n73yn i;Y@>-[e< template < typename Func >
j_r7oARL struct functor_trait
7q] @Jx9 {
k9^Vw+$m typedef typename Func::result_type result_type;
#Rkld v' } ;
)
-C9W7?I 对于无参数函数的版本:
MK<VjpP0( T"GuE[?a template < typename Ret >
/@.c
59r struct functor_trait < Ret ( * )() >
weOzs]uc {
&z\]A,=Tc typedef Ret result_type;
;|hEXd?b } ;
B!(t<W8cu 对于单参数函数的版本:
ffQ%GV_ BU="BB/[ template < typename Ret, typename V1 >
yq?_#r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_0rHxh7}q {
$VrKoL\ScA typedef Ret result_type;
P9p{j1*; } ;
g1uqsqYt 对于双参数函数的版本:
'1}rQq Z ; YaR|)B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}bv0~}G4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7\
<4LX {
~Lc>~!!t typedef Ret result_type;
wnE
c
} ;
$<UX/a\sH 等等。。。
0)8QOTeT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ItTIU JL9d&7- template < typename Func >
lbES9o5 struct func_return
O^]I>A#d {
X'&$wQ6,K template < typename T >
TgaDzF,j{A struct result_1
/ -=(51}E {
jz[|rwAp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lK^Q#td:` } ;
:{9|/a a .5s5g)8 template < typename T1, typename T2 >
T2wn!N?r struct result_2
afEp4(X~ {
W7as=+;X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fJCh } ;
G5Ci"0 } ;
k"SmbFn%N0 bH41#B oPNYCE 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y0qE::/H$ vtFA#})~ template < typename Func, typename aPicker >
oT5xe[{yj class binder_1
Ss u{Lj {
TKc&yAK Func fn;
r2T?LO0N{ aPicker pk;
LoG@(g&) public :
Yi[dS`,d t.pg;# template < typename T >
Uc0AsUu}? struct result_1
Q:~w;I {
@2_s;!K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+k"dN^K]D } ;
Et'C4od s wN)R !6 template < typename T1, typename T2 >
| 4I x2GD struct result_2
04;y%~,}U/ {
S'-<p<;D\B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lkg-l<c\J } ;
F!>K8 q 1A-8,) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YeJ95\jf g]xZ^M+ template < typename T >
x=B+FIJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ke>\.|HT} {
1TQ$(bI return fn(pk(t));
Kc udWW] }
4Sg!NPuu7& template < typename T1, typename T2 >
cM4?Ggn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\| >eG u {
^qbX9.\ return fn(pk(t1, t2));
savz>E& }
:,q3?l6 } ;
Q]xW}5
/ QBsDO].J< w#mnGD 一目了然不是么?
`^J~^Z7Y- 最后实现bind
z% /ww7H 0h shHv- l*Y~h3 template < typename Func, typename aPicker >
H[N&Wiq/| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ql*/{#$ {
0v7;ZxD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
w78Ius, }
?XOeMI Z `\7B e 2个以上参数的bind可以同理实现。
P)ZSxU 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。
9_>4~!x` 8v^i%Gg 十一. phoenix
@I"Aet'XV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ok`U*j Mz++SPG7 for_each(v.begin(), v.end(),
$g$`fR) (
8e\v5K9 do_
UdI>x 4bI [
w|nVK9. cout << _1 << " , "
X3m?zQbhv ]
d}o1 j .while_( -- _1),
&yA<R::o cout << var( " \n " )
g?$9~/h :; )
Lv^ j
l );
!F<?h e<U 8&UuwZ6i- 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:
GC\/B0! 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
kN$70N7I; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F>b6fUtR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`2fuV]FW twu6z5<!-= -mkync3 template < typename Cond, typename Actor >
Np-D:G class do_while
wwAT@=X*} {
;&!dD6N Cond cd;
.-|O "H$ Actor act;
XP` kf]9 public :
Ur-^X(nL template < typename T >
l46F3C| struct result_1
eLYFd,?9 {
>gSerDH8\ typedef int result_type;
P&tK}Se^V } ;
O+8`. y%,BDyK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1%@~J\qF Zb}PP;O template < typename T >
0&\Aw'21 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"XY?v8*c {
+n, BD C; do
w?tKL0c {
o/zCXZnw# act(t);
X2uX+}h*tA }
[dJ\|= while (cd(t));
EC~t'v return 0 ;
;9PM?Iy[ }
vRq xZN } ;
DsX>xzM ZH(.|NaH 1;P\mff3Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
eI}VH BAz 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。
HIq1/) 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。
]2(c$R
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
eFio, 下面就是产生这个functor的类:
4PWr;& -"zu"H~t4 8[C6LG template < typename Actor >
`g1Oon_ class do_while_actor
wF uh6!J {
I5L7BTe Actor act;
Vi#im`@ public :
>>$|,Q-. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[tzSr=,Cg {K9E% ,w template < typename Cond >
c Vn+~m_% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V)2_T!e%* } ;
=b7&(x dNQSbp vy@Lu
cB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pD# "8h 最后,是那个do_
doc XX-T", q&E5[/VK: class do_while_invoker
fqb$_>3Ol {
C.E>) public :
A7C+&I!L template < typename Actor >
Fw9``{4w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
nEm7&Gb {
3@] a#> return do_while_actor < Actor > (act);
\=7=>x_ }
1[l>D1F? } do_;
IBkH+j HzV+g/8>A 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y.:- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$-]setdY 最后来说说怎么处理break和continue
^,K.)s 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。
8 uxFXQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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