一. 什么是Lambda
`
,SiA-3* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+v=C@2T 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,
")d`dj\o d_IAs Djg,Lvhm Na:w]r:y class filler
,7<f9 EVY {
"'D=,* public :
+HBd
%1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+E{|63~q } ;
s&RVJX>Rt vM5k_D y3fGWa*7e 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:
U&?v:&c#&n w@{= nD4p EOCN&_Z; 6oGYnu;UZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
BocSwf;v. )ubiB^g'm V,%=AR5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S:OO0<W 6_FE 4RR[ r,h%[JKM DQr Y*nH 二. 战前分析
\--8lH -K 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。
3.*8)NW 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
lhqg$lb ;C2K~8, U|IzXQX( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[Al& /* --------------------------------------------- */
iKT [=c vector < int *> vp( 10 );
cLLbZ=` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
NxsBX:XDn /* --------------------------------------------- */
!wNr3LG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
c-(UhN3WG /* --------------------------------------------- */
]7RD"} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oM>Z;QVRC: /* --------------------------------------------- */
G|!on<l& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?.Ca|H< /* --------------------------------------------- */
<$IM8Y5p+w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.=s&EEF EwvoQ$#jv ]?!mS[X a ?)NC 看了之后,我们可以思考一些问题:
>s<^M|S07 1._1, _2是什么?
#T'{ n1AI 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
++`0rY% 2._1 = 1是在做什么?
LGw$v[wb 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。
$7^o#2
B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
pe1R(|H
Pu" P9 1pgU}sRk 三. 动工
QC}CRkp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'Wmx)0) T7hcnF$ y.< m#Zzt @U& QI* template < typename T >
q1d}{DU class assignment
9,:l8 {
-C(crn T value;
v0H@Eg_ public :
SC)g^E# assignment( const T & v) : value(v) {}
6[ j.@[t template < typename T2 >
~E2KZm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lww!-(<ww } ;
Ng~FEl 7%x[q} ',JinE95 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ws|j#X< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2{H@(Vgpbr Dv5D~on{ i#vYyVr[ gc-@"wI? class holder
G}b]w~ML~ {
#Y
a4ps_ public :
YUtC.TR1 template < typename T >
RC7]'4o assignment < T > operator = ( const T & t) const
4NheWM6 {
UCB/=k^m return assignment < T > (t);
Ku5\] }
3KlbP } ;
128EPK i:Y^{\Z?V ) l:[^$=, 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:
iJ1"at g| I6'K!< static holder _1;
O;:mCt _H Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
z[L8$7L !Prg_6
` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0" 而不用手动写一个函数对象。
Nfrw0b 7q?,
? 3Q.#c,`jV FWrX3i 四. 问题分析
SB H(y) 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
f!Y?S 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
5YE'L. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
DgId_\Ze 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R3gdLa. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ezc?#<+7 Hq:X{)" 五. 问题1:一致性
qr"3y 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
5Ha9lM2gh 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5q3JI R O+GK`J struct holder
Lo{
E:5q {
S&Zm0Ku //
vlmB`T template < typename T >
@E7DyU| T & operator ()( const T & r) const
Z'`<5A%; {
0l )~i'' return (T & )r;
jnO9j_CY }
[1g8*j~L } ;
zy/@
WFPE A5c%SCq; 这样的话assignment也必须相应改动:
KX ,S +Vb.lH[av template < typename Left, typename Right >
LDgrR[ class assignment
Rr&h!YMb {
JjtNP)We Left l;
,<(}|go Right r;
} gyj0 public :
z+0I#kM"1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bh,[ 3X% template < typename T2 >
4tRYw0f47 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
nLbFg0?+t } ;
h\fjBDU^ DE}K~}sbd 同时,holder的operator=也需要改动:
+\d56j+D t<.)Z-Ii template < typename T >
n{n52][J] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
dk[!V1x4\ {
o4G ?nvK- return assignment < holder, T > ( * this , t);
CGW.I$u }
lA|
5E? oK6tTK 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。
(-UYB9s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[+2[`K
c] KKja/p return l(rhs) = r;
aL+
o / 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。
T0wW<_jh 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n\Z!ff/ _<n~n]% template < typename Tp >
ZCMw3]* class constant_t
W,V:R {
c69C const Tp t;
#^u$ public :
?8npG]L) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u_w#gjiC template < typename T >
@K &GJ const Tp & operator ()( const T & r) const
B3pCy~*5 {
Si2k"<5U return t;
@>r._~ }
>c1qpk/ } ;
q<xCb%#Jl [%"|G9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}"nItcp.1 下面就可以修改holder的operator=了
YqhAZp< 'nzg6^I7g template < typename T >
>N^Jj:~l assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$Xv* ,Bq {
nsu@h return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
k3lS8d7 }
bn|I>e F&4rO\aC"/ 同时也要修改assignment的operator()
L*Tj^q!t+ [owWiN4`s template < typename T2 >
Ci@o|Y }tP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jD$,.AVvz 现在代码看起来就很一致了。
"@e3EX7h ?&8^&brwG 六. 问题2:链式操作
{f Py=,>Nb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C)[,4wt, 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。
@E&J_un 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。
b1(T4w6 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。
>!eAM ) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,`'Qi%O Fco`^kql.D template < typename T >
%f&/E"M struct result_1
K0u|U` {
,;EIh} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
: |>h7v } ;
v,FU^f-' 0M_ DB= 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:
3]5^r} #3i3G(mQ template < typename T >
29;?I3<
* struct ref
G?L HmTHg {
Lu?C-$a C typedef T & reference;
.p<:II:6 } ;
nD_GL template < typename T >
|U:k,YH struct ref < T &>
r<9Iof4 {
j@n)kPo,1 typedef T & reference;
L O}@dL } ;
f}o\*|k_| ?h$NAL? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ef8s<5"4 AHD=<7Rs template < typename T >
\T4v|Pw\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y_*
!6Xr {
T;Lkaxsn return l(t) = r(t);
w#ZoZZ wh }
H9'$C/w 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
&W|[r( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
I,E?h?6Y }5ret 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
+5w))9@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
D>`xzt '.6 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/j#n +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Gj1&tjK 最后的布局是:
0\X\izQ5 Add
!S$:*5=& / \
8v:T.o;< Divide 5
%"q9:{m / \
e),q0%5 _1 3
ahJ`T*)HY 似乎一切都解决了?不。
!8TlD-ZT/ 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。
MUaq7B_> 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。
prWk2_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:
K?6jXJseb qrb[-|ie& template < typename Right >
!]"@kl% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)MtF23k)g Right & rt) const
w^\52 {
4-l8,@9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.N,bIQnj }
p\ Q5,eg 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W/=.@JjI 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。
ayn) 5q/z 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。
:">!r.Q 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。
Uf1!qP/H? 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。
T(#J_Y 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?
R}-(cc%5 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:
IB(6+n,6s d?y4GkK template < class Action >
zG }@0 class picker : public Action
?qmRbDI {
us1Hu) public :
NG=@ -eu picker( const Action & act) : Action(act) {}
a4mn*, // all the operator overloaded
JYMiLph< } ;
I5X|(0es ny]?I 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。
RF`.xQ26= 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:
OTvPU kp* (9tX5$e6N template < typename Right >
EGGWrl}1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~IY% {
.8 2P(}h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O\
GEay2
}
l3{-z4mw
"0V.V>-p Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
?1*cO:O 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
[meO[otb ;o
6lf_ template < typename T > struct picker_maker
7LfAaj {
;@0;pY typedef picker < constant_t < T > > result;
sZ3KT& } ;
hXcyoZ8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OyU5DoDz1 {
?so=;gh typedef picker < T > result;
mu\6z_e } ;
]V[q(-Jk WEw6He; 下面总的结构就有了:
,cXD.y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
e+=y*OmQ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
%@<8<6&q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fnpYT:%fG
至此链式操作完美实现。
EH-sZAv `jDTzhO~ DRSr%d 七. 问题3
R a O-H 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
MOQ6: ZFA`s
qT template < typename T1, typename T2 >
*2ZjE!A ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZAW^/bo< {
9#23FK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1Rt33\1J0 }
hnffz95 +xRK5+}9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
+Te\H TeMHm?1^ template < typename T1, typename T2 >
<!&[4-;fU struct result_2
HNb/-e ," {
ud63f`W]4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
JL`-0P<M } ;
z$&{:\hj ~jWn4
\ 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?
@CNi{. RX 这个差事就留给了holder自己。
#{6{TFx\ l?\jB\, rbul8(1h template < int Order >
Z@yW bjE7Z class holder;
]dF
,:8 template <>
9G9t" { class holder < 1 >
UgRhWV~f0 {
|{&{ public :
ww)<E`eGi template < typename T >
-r!. 9q struct result_1
V~UN {
"0$a)4] typedef T & result;
>;jZa } ;
3(``#7 template < typename T1, typename T2 >
?'IP4z;y struct result_2
M5i%jZk {
@hl.lq typedef T1 & result;
/~DI 6g } ;
fPU`/6 template < typename T >
O5!7'RZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_;W.q7b] {
i9rN9Mq?O return (T & )r;
@g|v;B|{ }
W4t;{b template < typename T1, typename T2 >
2_)\a(.Qu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{WJ m {
?)/#+[xa return (T1 & )r1;
W= ig.- }
<'}YyU= } ;
*HU &4E\a l(yZO$ template <>
pLl(iNf] class holder < 2 >
I"xo*} {
BIH-"vTy public :
O6@j &*jS template < typename T >
,1hxw<sNR struct result_1
f@6QvkIa {
e*sfPHt typedef T & result;
HsxVZ.dS } ;
sZ'nYo template < typename T1, typename T2 >
C:GK,?!Jn' struct result_2
XYQ/^SI!: {
wDw[RW3 typedef T2 & result;
N[?N5~jG } ;
OwuE~K7b{ template < typename T >
Fzm*Pz3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FOb0uj=(v {
c7 ?_46J return (T & )r;
-Mip,EO }
,yC-+VL template < typename T1, typename T2 >
#OZ>V3k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CZ8KEBl {
rDl*d`He! return (T2 & )r2;
]{!U@b }
eFipIn)b } ;
bT</3>+C /Jta^Bj Y&`=jDI 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> >。
\-L&5x"x 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
u^&A W$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vjLJinJ/ vp1941P return l(i, j) = r(i, j);
XWDL5K 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ltv]pH}YN \Bz_p'[G return ( int & )i;
Y21g{$~Q{ return ( int & )j;
AW%50V 最后执行i = j;
&)2i[X 可见,参数被正确的选择了。
0mpX)S #akpXdXs "33Fv9C#bK 0Vj4+2?L5; D{!6Y*d6&s 八. 中期总结
'QJ:`)z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
90Pl$#cb2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dMPc:tJT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c>,KZ! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{SOr#{1z* X1,I GC<l#3+ XND|h#i8 SII;n2[Ze r`=+ L-! 九. 简化
s kvGU(G} 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。
E{`kaWmC&~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i6R~`0>Q 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:
vNVox0V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?fiIwF) +-*/&|^等
=MSr/ O2 2. 返回引用。
y?rPlA_ =,各种复合赋值等
\j+1V1t9 3. 返回固定类型。
iM AfJ-oN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)5rb&M} 4. 原样返回。
wYdb*"R operator,
QFE:tBHe 5. 返回解引用的类型。
6O|@xvg operator*(单目)
oOnop-z7 6. 返回地址。
7z/|\D_{ operator&(单目)
w+C7BPV& 7. 下表访问返回类型。
t\?ik6 operator[]
rr+|Zt
Y 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
V n7*JS operator<<和operator>>
NYt&@Z}] Sw:7pByjI 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。
&[_g6OL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Jk&3%^P{m neB\q[k template < typename Left >
6q*9[<8 struct value_return
eS{!)j_^ {
k\wW##=v template < typename T >
"76]u) struct result_1
bG 7O {
cq5jP Z} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1G"z<v
B } ;
;}7Rjl# E08klC0 template < typename T1, typename T2 >
"K ~ struct result_2
k;2GEa]w {
wZG\>9~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
l-fi%Z7C } ;
5k!g%sZ } ;
lun#^ J 1uG"f<TsR "&%I)e^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0+iu(VbF <
nXL 下面我们来剥离functor中的operator()
ht7l- AK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
00'%EYO :X0k]p return l(t) op r(t)
;QWIsVz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yaD~1"GA'O return op l(t)
VE#Wb7 return op l(t1, t2)
c(J!~7 return l(t) op
0QFS return l(t1, t2) op
c$ao:nP)D return l(t)[r(t)]
dUsYZdQs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?u-|>N> ;P;-}u 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
7/!8e.M\ 单目: return f(l(t), r(t));
'r4/e-`pK return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5)FJ:1- 双目: return f(l(t));
i;]"n;>+/ return f(l(t1, t2));
{,3>" 下面就是f的实现,以operator/为例
T3~k>"W Qr1 "Tk7s struct meta_divide
~Am,%"%\ {
Cf TfL3(J template < typename T1, typename T2 >
~KHVY)@P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*$yR*}A {
_/F7?^j return t1 / t2;
M}d_I+ }
%Qc La// } ;
Hcl(3>Jn2 K$>%e36Cc 这个工作可以让宏来做:
->sm+H-* ?sab*$wG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4
K!JQ|9 template < typename T1, typename T2 > \
,.rs(5.z8/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!HrKXy0{ 以后可以直接用
'L
8n-TyL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}&/o'w2wY 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
t5[#x4
p (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。。。)
;fsZ7k4]do GO8GJ;B-U $AfM>+GQ`n 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
RLw;(*(g h^?\xm| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{ WIJC',Y class unary_op : public Rettype
g>Y|9Y {
UADFnwR[R Left l;
kB3H="3[[ public :
m4aB*6<lq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZZk=E4aae >{N9kWY template < typename T >
Kh,V.+7k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J]v%q," {
aIJt0; return FuncType::execute(l(t));
~5_Ad\n9 }
pv*,gSS Y'yH;Mz template < typename T1, typename T2 >
DKne'3pH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TFH \K{DM {
mk1bcK9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
DSC$i| }
:e]a$ } ;
QcgRAo+u *i]=f6G 1xD=ffM>8N 同样还可以申明一个binary_op
b6}H$Sx~ mFg<dTx0c8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`!XY]PI+e class binary_op : public Rettype
iJ~Zkd {
V"*O=h Left l;
.l>77zM6 Right r;
#z&&M"*a| public :
X*M#FT- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|kw)KEi}H M*z~gOZ template < typename T >
U@gn;@\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>xF/Pl {
#N#'5w-G return FuncType::execute(l(t), r(t));
FuVnk~gq }
.$Ik`[+Z (&}i`}v_ template < typename T1, typename T2 >
\]%6|V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qDv93 {
9F4Dm*_< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<\Eh1[F }
'ixwD^x } ;
E}Y!O"CAV )f}YW/' R<[qGt|L 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
:A1{ d?B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Qy.w=80kf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
q<\, 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。
E_k$W5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#bMuvaP~ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
|UK} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7[I}*3Q' 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4kG,*3&2 下面是修改过的unary_op
S/^"@?z,vE y=`2\L" O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N$h{Yvbn class unary_op
&0NFb^8+ {
.z
6fv Left l;
GqWB{$J;" 2W/?q!t public :
\]=7!RQ\ ])L
A42| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CZ(/=3,3n & @s!<9$W template < typename T >
KHgBo}6 struct result_1
4G$|Rx[{, {
l7W 6qNB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pdt6nzfr } ;
ZkA U17f D[^m{ 9_ template < typename T1, typename T2 >
5!l0zLQPo struct result_2
_{r=.W+w {
RT)d ]u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<z]cyXv/ } ;
J13>i7]L% aemc2b* template < typename T1, typename T2 >
<4_X P.N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5#> 8MU?& {
LM}Ib. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`|,`QqDQ }
}*lUah,@ aCQ?fq template < typename T >
>Y
#t`6,! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3T"j)R_=l {
> `n,S return OpClass::execute(lt(t));
/h*>P:i]. }
P^w#S v1%uxthW } ;
kB'Fkqwm Eve.QAl| mMb'@ 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
^;/b+ /B0 好啦,现在才真正完美了。
sB^<6W!`( 现在在picker里面就可以这么添加了:
TYJ:! 3~}uqaGt template < typename Right >
2'_:S@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Z$0uH* h {
gA:5M return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ZHGC6a!a }
)=AHf?hn 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
b!sRk@LGZ fRtUvC-#H O)ME"@r@: 'h^0HE\~p ,!dh2xNH^ 十. bind
j:E<p_T 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
KnsT\>[K 先来分析一下一段例子
qW!]co YN`H
BFH A-4h int foo( int x, int y) { return x - y;}
J.ck~;3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_Y8hb!#( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^@qvl%j 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Y}uCP1v 我们来写个简单的。
\|E^v6E%0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
TiYnc3Bz}J 对于函数对象类的版本:
7b<je=G6PA ai
nG6Y<O` template < typename Func >
=|I>G?g- struct functor_trait
|lJX 3 {
q o\?o typedef typename Func::result_type result_type;
_io+YzS } ;
d!:6[7X6 对于无参数函数的版本:
[ {
bV4 ADpmvW f? template < typename Ret >
du)~kU>l struct functor_trait < Ret ( * )() >
.G+Pe'4a {
M@?xa/E64 typedef Ret result_type;
p;W.lcO`0 } ;
w:?oTuw 对于单参数函数的版本:
:,J}z~I,lB agjv{ template < typename Ret, typename V1 >
|!"2fI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Iz
;G*W18 {
Yc,7tUz# typedef Ret result_type;
Y7vA`kjD-C } ;
91$]Qg,lB 对于双参数函数的版本:
%,Ap7X3:QT Sqo
:- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(;q\}u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
P#fM:z@[ {
qUxRM_7U typedef Ret result_type;
=:/BV=tv } ;
J41G&$j( 等等。。。
9nH?l{As 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
GKoK7qH\J Hd,p!_ template < typename Func >
!zPa_`P struct func_return
Db6om7N {
|\U5),m template < typename T >
)l!3( struct result_1
DqX{'jj {
h=(DX5:A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F0:A]`| } ;
'k4E4OB cOPB2\, template < typename T1, typename T2 >
"dI; struct result_2
ap{2$k , {
aBNZdX]vzO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PJ2qfYsH=> } ;
Pv<24:ao } ;
t
0-(U\ F$^Su<w5l $6CwkM: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(s{RnD CE"JS-S? template < typename Func, typename aPicker >
X`fn8~5
class binder_1
C&6IU8l\ {
XK: 9r{r{ Func fn;
_L@2_#h! aPicker pk;
,2j.<g&
public :
5vw{b? ^|TG$`M(w template < typename T >
jq+A-T}@ struct result_1
$d,0=Ci {
lhtZaU~V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c wOJy> } ;
(sQr X{~ I(9R~q template < typename T1, typename T2 >
"h|'}7p struct result_2
9Ffp2NW`; {
;q:jl~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?gwUwOV" } ;
!vk|<P1 \TF!S"V binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%~jkB.\* ) <D::9c j template < typename T >
0
s70r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2hee./F` {
wN2QK6Oc return fn(pk(t));
O)Y?=G)
}
3;8!rNN template < typename T1, typename T2 >
ZvUCI8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y&
F=t/U2 {
HU9Sl*/ return fn(pk(t1, t2));
4[BG# }
QjC22lW- } ;
gl]E_%tH cetvQAGXY #^4,GLIM 一目了然不是么?
JMVNmq&0 最后实现bind
NHl|x4Zpw 8@PX7!9 TARXx> template < typename Func, typename aPicker >
(%U@3._ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E"L2&. {
6:]*c[7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
06Gt&_Q }
JKX_q&bUw cW{1
Pz^_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
iR\Hv'| 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。
D)@YI.T 0jzbG]pc:E 十一. phoenix
@o-B{EH8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LC})ciWa VL[kJi
for_each(v.begin(), v.end(),
vAX|hwn; (
vBsP+K do_
#BQ.R, [
$z$u{ cout << _1 << " , "
4]/7 )x?R ]
jr)7kP@ .while_( -- _1),
Ed:eGm } cout << var( " \n " )
0x9x@gF )
?\#N9+{W );
<BW[1h1k5_ ncSFj.}w] 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:
u-1;'a 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
E( h<$w8s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|TE}`?y[g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gh>>Ibf 1lsLJ4P C_ \q?> template < typename Cond, typename Actor >
3&x-}y~sg class do_while
af|5n><~A {
ex<O]kPFE Cond cd;
suH&jE$ x Actor act;
Nk[2nyeO> public :
St<mDTi template < typename T >
.@"q$\ struct result_1
Q.Aw2 {
<jS~ WI@ typedef int result_type;
5~.ZlGd } ;
unJ R=~E 0A:n0[V:] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fGv#s
X zFQ&5@43 template < typename T >
#XnPsU<J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$o +5/c?| {
!;Jmg do
BI:k#jO! {
*0_yT$ act(t);
9=,uq; }
zyg:nKQW while (cd(t));
m>}8'N) return 0 ;
nr)c!8 }
63!rUB!
} ;
?+c`]gO7N ~O 3D[PNW~ UA~RK2k? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{"vkji> 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。
W-
$a
Y2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
5/QRL\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
NWfAxkz{/ 下面就是产生这个functor的类:
?k[p<Uo 3M0+"l(X ez3Z3t` template < typename Actor >
Ke-)vPc class do_while_actor
Wy]^Ub gW {
,&Wn [G<2 Actor act;
rtQHWRUn public :
J4=_w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
81%8{yn!$" =V97;kq+v template < typename Cond >
dJ:MjQG`W picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
WhBpv(q}. } ;
^2odr \ H +bdsk O g%U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fnCItK~y 最后,是那个do_
<e%F^#y_
J!ntXF |KY EK| class do_while_invoker
"&Qctk`<P {
L5IbExjV public :
<As9>5|% template < typename Actor >
g`k?AM\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a4gi,pz$] {
]ALc;lb-} return do_while_actor < Actor > (act);
rs=q!
P"u[ }
QHBtWQgS } do_;
7{oe ->r fWGOP~0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3E^M?N2oc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T88Y
qI 最后来说说怎么处理break和continue
x\s,= n3z 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。
pWE `x|J 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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