一. 什么是Lambda
~JT`q:l-q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p<
7rF_?W0 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,
Pvc)-A gD9CA* -TF},V~ I{89chi class filler
q`1tUd 4G {
#kv9$ public :
}_nBegv void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rRRh-%.RU } ;
.V
hU:_u t`8Jz~G` JKZVd`fF 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:
G`!,>n 3 a51(ySC}<s v
WXo# th{f|fm62 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G3_7e A#;
=`3r'c l ms^|? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
i{fw?))+ =MqEbQn{C3 D`p2a eI RnkV)ed( 二. 战前分析
zIF1A*UH 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。
%@PcQJg U< 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
N/o?\q8 dHY@V>D'- PA^*|^;Xh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>
SZ95@Oh /* --------------------------------------------- */
<9]"p2 vector < int *> vp( 10 );
E<yQB39 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(d&" @ /* --------------------------------------------- */
4BMu0["6|s sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f/sz/KC]~ /* --------------------------------------------- */
&MX&5@
Vu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
U<=TAWZ@ /* --------------------------------------------- */
gv eGBi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|B(,53 /* --------------------------------------------- */
aG7Lm2{c" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
OAkqPG&w GG#-x$jK vE[d& b[ vu.ug$T 看了之后,我们可以思考一些问题:
Aa9l-:R 1._1, _2是什么?
`lY-/Ty 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。
r.?dT |A 2._1 = 1是在做什么?
a0ms9%Y;Q[ 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。
pss')YP. 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。
UT@Qo}: tXzuP_0 <IZr..|O 三. 动工
t 9(,JC0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q,sO<1wAT\ D!* SA CRo@+p10 QO$18MBcc template < typename T >
<@M5 C-hH class assignment
^h_rE
|c {
KYTXf+ oh T value;
Zdrniae
ah public :
e[fld,s assignment( const T & v) : value(v) {}
i`i`Hu> template < typename T2 >
htYfIy{5w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=4)8a"7#. } ;
w%wVB/( [ (Y@ %Ok#~>c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7 :\J2$P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pp|$y\ZzB 6U).vg< MZ)lNU l |3k r*# class holder
.P8m%$'N {
k'X"jon public :
xRZ K&vkKE template < typename T >
"X<V>q$0~c assignment < T > operator = ( const T & t) const
p+Yy"wH:h{ {
iu=@h>C return assignment < T > (t);
=glG | }
+ $M<ck?Bo } ;
XFFm'W6@ +v%+E{F$+ .5HD i- 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:
Zp/P/97p UaG&HGg]! static holder _1;
"wVisL2+. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
yTc&C)Jba HZ(giAyjq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FS7D 而不用手动写一个函数对象。
>uJu!+# UJS
vtD{g F`;q9<NYRW WG3_(mM 四. 问题分析
[g==#[ 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。
:EPe,v RT 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。
7LaRFL.,kO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M3eSj`c3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BD$Lf,_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J^WX^".E dR s\e(H' 五. 问题1:一致性
#- L < 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?|
;Zf7|i`R3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
./tZ*sP: 9AWP`~l` struct holder
']!wc8m1" {
[$6YPM>Ee //
;Gp9
? 0 template < typename T >
}w=|"a|, T & operator ()( const T & r) const
a'q&[08 {
{h|kx/4{m return (T & )r;
CT\rx>[J.6 }
s4Jy96< } ;
W T @XHwt Vf(..8 这样的话assignment也必须相应改动:
OHY|< &* \"I418T K template < typename Left, typename Right >
9qq6P! class assignment
ra
,.vJuT {
K6F05h 5S Left l;
t[HsqnP Right r;
pgUjje># public :
*>GRU8_} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%U[H`E template < typename T2 >
B<|Vm.D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5IgO4 <B } ;
6!6R3Za$ 5rtE/{A 同时,holder的operator=也需要改动:
XB[EJGaX =OrVaZ0 template < typename T >
DLq'V.M: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.5~3D97X& {
-Zg.o$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Lm^vS u }
| @B|o- V2yX;u 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。
G[d]t$f= 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T7Y+ WfYh $|@-u0sv return l(rhs) = r;
;iN[du 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1yS:` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R-k~\vCW *\0h^^|@ template < typename Tp >
x9]vhR/av class constant_t
A0ZU #"'/ {
ASSe;+yp const Tp t;
X=jD^"- public :
;wHyX)&X$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ey:%Zy
[~ template < typename T >
##"
Hui const Tp & operator ()( const T & r) const
h5n@SE>G {
$F/xv&t return t;
PmE8O }
<pFbm } ;
xjYH[PgfX O^~nf% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a0k/R<4 下面就可以修改holder的operator=了
$}H,g}@0 nbv}Q-C template < typename T >
z
wn#E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:@Ml-ZE {
t#!AfTY$w return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
LmKY$~5P }
4`sW_
ks kb\\F:w(W 同时也要修改assignment的operator()
Eb&=$4c= Q ~eh_>" template < typename T2 >
RRpCWcIv" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yx<-M 现在代码看起来就很一致了。
/W{^hVkvC jU{~3Gn? 六. 问题2:链式操作
94lz?-j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~'Korxa 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
US<l4 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
_Q*,~ z~ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
OL.{lKJ3DV 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
cVaGgP}\ 0c&DSL}6 template < typename T >
,y)V5
c1 struct result_1
T|--ZRYn {
i@=(Y~tD` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Xk :_aJ } ;
a!&<jM DU@SXb 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
~qE:Nz0@ !#4b#l(e6 template < typename T >
1#XZVp;M struct ref
ddlF4L_ {
-c[fg+L9 typedef T & reference;
2FM}"g<8 } ;
ZQsVSz( 1 template < typename T >
Bl+PJ
0 struct ref < T &>
m*14n_m' {
o#-^Lg& typedef T & reference;
^HWa owy= } ;
.p78
\T Hr(%y&0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Dyj>dh- +@+*sVb template < typename T >
O}z-g&e.U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
AZ.
j>+0xx {
F{eI[A return l(t) = r(t);
iG{xDj{CKv }
wYd{X 8$ 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。
xeRoif\4c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SM.KM_%K L}tP_ * 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
I9sQPa _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.bNG:y> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
we33GMxHl` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u"U7aYGkY 最后的布局是:
cE*d(g Add
'Z6x\p / \
gAK"ShOhG= Divide 5
]&"01M~+K / \
C|S~>4` _1 3
N LSJ
D 似乎一切都解决了?不。
kq>I?wg 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。
&iaS3x 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。
Pu,2a+0N 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:
3
t+1M V?n=yg template < typename Right >
]4,eCT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
YN7JJJ/~T Right & rt) const
.|KBQMI {
/Uni6O)oc return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OyIIJ!( }
dlioa Yc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
d*LW32B@ 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。
zCmx 1Djz 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。
.i3_D?? 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。
xC 4L`\ 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。
m(^nG_eX 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?
2I_~]X53[ 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:
3yLJWHO%W U<6+2y P template < class Action >
9[:TWvd class picker : public Action
#1p\\Av {
3qy4nPg public :
;eW\41 w picker( const Action & act) : Action(act) {}
|Zdl[|kX // all the operator overloaded
}qBmt># } ;
5I/lF oy7 fN6n2*wr( 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。
"Ve9\$_s 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:
$-paYQ4 a[E}o<{ template < typename Right >
1/J6<FVq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f8)fm2^09 {
L fZF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;]W@W1)$ }
=OFx4#6a <sls1, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0CK3jdZ+X 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。
k\-h-0[| -]Q\G template < typename T > struct picker_maker
&W{v(@ {
^p3W}D typedef picker < constant_t < T > > result;
Sv!JA#Ag } ;
22 feYm| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
E[<*Al+N {
mB"1QtD typedef picker < T > result;
d-TpY*v } ;
>+):eBL T@a|*.V 下面总的结构就有了:
z#2n+hwE 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。
|^"0bu" 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。
S:1g(f*85 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,(NN)Oj 至此链式操作完美实现。
h=B=
J >~_)2_j eg24.W9c 七. 问题3
N! I$Qtr, 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
;3o7>yEv L[!||5y template < typename T1, typename T2 >
.AZwVP< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w1eFm:' {
n/S+0uT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8#/y`ul }
-F MonM .h(iyCxP 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
<LN7+7} %*#+(A"V template < typename T1, typename T2 >
`@#rAW D struct result_2
b7B|$T, {
nlA:C>= typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(p<pF]. } ;
}b/P\1#z $=) Pky-~ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
{(I":rt# 这个差事就留给了holder自己。
(%mV,2|:20
Z58{YC Y PbsxjP template < int Order >
n]i#&[*A( class holder;
mi[8O$^iJ template <>
l]OzE-*$b class holder < 1 >
c=X+uO- {
mhB2l/ public :
ij;P5OA template < typename T >
8|zOgn{ struct result_1
?wFL\C {
ZB`d&!W> typedef T & result;
6@eF|GoP } ;
:>U+HQll template < typename T1, typename T2 >
E;[Uhh|78! struct result_2
GP^.h kVs {
'by+hXk typedef T1 & result;
4u+0 )< } ;
uqLP$At template < typename T >
dCeLW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Nd&UWk^ {
qG ? :Q return (T & )r;
8:>V'j }
P^tTg template < typename T1, typename T2 >
V1~@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DTSf[zP/ {
#'0Yzh]qc return (T1 & )r1;
" m13HS }
keFH
CC } ;
2t
PfIg {Ay dt8 template <>
~9E_L?TW* class holder < 2 >
D~#%^a+Aq_ {
[:cvy[}v@ public :
=E<H_cUS template < typename T >
Rc
&m4|cw7 struct result_1
C511hbF {
aYDo0?kF' typedef T & result;
?)186dp } ;
T6QRr}8`/J template < typename T1, typename T2 >
M&/%qF15 struct result_2
?{e}ouKYX1 {
5OzEY7K) typedef T2 & result;
!&9(D^ } ;
}}i'8 template < typename T >
Y~e)3e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<f M}Kk {
Fm,` ]CO return (T & )r;
0Qq<h;8xEc }
=*"8N-FU template < typename T1, typename T2 >
]Yw$A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ts9wSx~[+ {
a[ayr$Hk? return (T2 & )r2;
^
nI2<P }
"r*`*1 } ;
QXN_ ?E,g/ *BdH
&U y.c6r> } 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> >。
RB4 +"QUh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_+'!l'` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-Ep#q&\ %,~?;JAj return l(i, j) = r(i, j);
28`s+sH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3%5a&b p @nj6N.-- return ( int & )i;
{:|3V 7X return ( int & )j;
f:ObI 最后执行i = j;
/s}
"0/Y\ 可见,参数被正确的选择了。
{(!JYz~P 1l"2 ~k rM"27ud[`_ d?T!)w b5LToy: 八. 中期总结
`Y5LAt: 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:
-(]CFnD_N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
f!`?_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*LU/3H|} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.<F46?HS `SsoRPW&$ Dws)
4hH yV )fJ_ 0hV#]`9`gN {;u,04OVK 九. 简化
PPr Pj^%z= 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。
M{{kO@P"9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Z)M
"`2Ur 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:
_eOC,J<-~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;=jF9mV. +-*/&|^等
V<W;[#" 2. 返回引用。
]JYE#F =,各种复合赋值等
,>h"~X 3. 返回固定类型。
o+'|j#P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5P%#5Yr2 4. 原样返回。
+tT" operator,
} &B6 5. 返回解引用的类型。
M|mfkIk0MB operator*(单目)
{tUe( 6. 返回地址。
E|"SMA, operator&(单目)
9hfg/3t(' 7. 下表访问返回类型。
z3K$gEve operator[]
R~kO5jpW 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(.cA'f?h operator<<和operator>>
:J]'c} $jg[6`L$ 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。
Ee2P]4_d 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
u,So+% B[GC@]HE template < typename Left >
~p?ArZb struct value_return
@6>Q&GYqt {
qqf`z,u template < typename T >
EGUlLqP6e struct result_1
.EL3}6"A {
N7_eLhPt*8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
k77 3h`; } ;
ly17FLJ]. .cHgYHa template < typename T1, typename T2 >
|VWT4*K struct result_2
at_*Zh( {
YQG<Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6MT
(k: } ;
z}!g2d } ;
wS*r<zj ^[xcfTN #y:D{%Wp 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&L+uu',M0c <#C,66k 下面我们来剥离functor中的operator()
H~+A6g]T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"#r)NYq`"| ~V8z%s@ return l(t) op r(t)
U"k$qZ[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8Agg%*Qs} return op l(t)
Ik0g(-d return op l(t1, t2)
0hemXvv1 return l(t) op
P }sr return l(t1, t2) op
?uq`| 1` return l(t)[r(t)]
-eG~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
N; g@lyo 6eV#x%z@v' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.HS6DOQ 单目: return f(l(t), r(t));
N y'\Q"Y] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5daq}hsQs 双目: return f(l(t));
'I]XX==_ return f(l(t1, t2));
t WI- 下面就是f的实现,以operator/为例
Q1,sjLO-a U
g "W6` struct meta_divide
xqG<R5k>> {
m-Eh0Zl>Z template < typename T1, typename T2 >
JXB)'d0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%\m"Yi] {
p~$cwbQ! return t1 / t2;
&jP1Q3 }
_%nz-I } ;
N[e,){v |\,OlX, 这个工作可以让宏来做:
.{V"Gn9! p%Z:SZZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3Qy@^" template < typename T1, typename T2 > \
n=.P46| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xa~]t<2 以后可以直接用
4ijtx)SA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
oW3"J6,S 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
'UX.Q7W (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。。。)
{X!OK3e ;k <dp7^ ^D+J
k8 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
I!sT=w8V 9kL,69d2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y{ur'**l class unary_op : public Rettype
b,xZY1a {
:X0L6y)u Left l;
p`"k=tZ{ public :
@aIgif+v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@5>#<LV=E# cLtVj2Wb template < typename T >
/LD3Bb)O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t3;Zx+Br {
lzEynMO+ return FuncType::execute(l(t));
qe0 D[L }
M8/a laoT 76nH)^%l< template < typename T1, typename T2 >
GK@OdurAR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6r)P&J {
w#"\*SKK return FuncType::execute(l(t1, t2));
^tB1Nu% }
M+/G>U } ;
Vj*-E
^CkMk 1 H1bR+2s 同样还可以申明一个binary_op
y9:4n1fg (S[z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d][
Wm class binary_op : public Rettype
oZ'a}kF {
N^L@MR- Left l;
p+d-7'?I Right r;
x?h/e; public :
9K+>;` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2\xw2VQ@P ~7]V^tG template < typename T >
*8}b&4O~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t-\+t<; {
Q0U~s\< return FuncType::execute(l(t), r(t));
wI%M3XaBws }
\[MAa:/ I
]m template < typename T1, typename T2 >
y'R} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fUT[tkb/! {
?UXFz' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!_Lmrs }
Sc<dxY@w7- } ;
}icCp)b>v '/d51 pj>R9zpn_ 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
qmrT dG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_#8hgwf> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aacy5E 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。
}`tSRB7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;+Jx,{) 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。。。
0Hnj<| HL 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8D*7{Q 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)
? x)^f+:9| 下面是修改过的unary_op
! ]4u"e zoq;3a5cqB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
E]V,
@ class unary_op
vW+6_41ZM {
oRV}Nz7hr Left l;
Rh="<'d e5L+NPeM6v public :
l<=;IMWd 59E9K)c3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I7ao2aS 1By tu >2 template < typename T >
A
6(` struct result_1
z:QDWH {
bZu'5+(@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R"nB4R0Uh } ;
g4?2'G5m? Oa[ template < typename T1, typename T2 >
%|-N{> wKy struct result_2
|XyX%5p* {
QPlU+5Cx typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i<QDV
W9 } ;
"[)G{VzT egoR])2> template < typename T1, typename T2 >
"{0G,tdA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ot=>~(u0 {
.3
EZk86 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;n&95t1$ }
o[C^z7WG0 r%,?uim# template < typename T >
N ,~O+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{cK<iQJ {
u0C:q`;z return OpClass::execute(lt(t));
EC+t-:a] }
CK_dEh2c j7I=2xnTWu } ;
R7::f\I >* -IIo 9b.
kso9. 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
Ob0sB@ 好啦,现在才真正完美了。
M.}9)ho 现在在picker里面就可以这么添加了:
=G-OIu+H!U .:S/x{~ template < typename Right >
l}nV WuD picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(i&+= +"wn {
"x,lL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8ro`lX*F@2 }
8Km&3nCv$Q 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
G ek?+|m q"d9C)Md 8hGyh# y_X6{}Ke oz!)x\m*H 十. bind
`z!AjAT-G 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
iI GK"} 先来分析一下一段例子
*|rdR2R! .UK0bxoa O& Y;/$w int foo( int x, int y) { return x - y;}
%ZVYgtk;* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h+km? j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}k-V( 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。
axQ>~vWN/ 我们来写个简单的。
'6N)sqTR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j >k
;Zj 对于函数对象类的版本:
z{XB_j6\= /@LkH$ template < typename Func >
ing'' _ struct functor_trait
o "z()w~ {
u>>|ZPe typedef typename Func::result_type result_type;
;*%rFt9FK } ;
%\'=Y/yP 对于无参数函数的版本:
;c 7I "?@z prJd' template < typename Ret >
ne#dEUD struct functor_trait < Ret ( * )() >
'|C%X7 {
!Dd'*ee-; typedef Ret result_type;
. ,|C>^ } ;
e@3SF 对于单参数函数的版本:
!LKxZ" := V?; template < typename Ret, typename V1 >
k+J3Kl09hM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
geQ!}zXWi {
l*ltS(? typedef Ret result_type;
,TBOEu."4 } ;
_c>iux; 对于双参数函数的版本:
BM :x`JY N* gJu template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I~7iIUD struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'FW?
{
f 3UCELJ typedef Ret result_type;
KhjC'CU, } ;
`Vvi]>,cg` 等等。。。
^G4YvS( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4"&-a1N (\:Rnl template < typename Func >
4Kj.o struct func_return
c=sV"r? {
*Y> w0k template < typename T >
,_V V;P struct result_1
&}DfIP< {
#:6-O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7Ae`>5B# } ;
X,Ql6uO D||0c"E template < typename T1, typename T2 >
s&73g0$$ struct result_2
(~~m 8VJ> {
w:\} B'u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!5,C"r } ;
~RR!~q } ;
':.Hz]]/A :1 +Aj
( @.;+WQE 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}geb959 ,dRaV</2 template < typename Func, typename aPicker >
93*csO?Db class binder_1
\[9VeqMU {
)^:H{1' Func fn;
m]qw8BoU`F aPicker pk;
A-Ba%Fv public :
:jTSOd[r O84]J:b template < typename T >
hQ#e;1uD struct result_1
l>6tEOXt {
#*h\U]=VS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R3B+vLGX } ;
oN032o?S TgkVd]4% template < typename T1, typename T2 >
6]7csOE struct result_2
.SC*! , {
xs= ~N typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7I3_$uF } ;
<Km9Mq 4 OPY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*'((_NZ> '#6eUb template < typename T >
DI\=udN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eiK_JPF A- {
*PF<J/Pr return fn(pk(t));
.n<vhLDQn }
$zP5Hzx template < typename T1, typename T2 >
)Do 0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s#?ZwD,= {
sK2N3B&6 return fn(pk(t1, t2));
UhH#>2r_ }
HA'~1$#z } ;
&y!?R$?b z0[@O)Sj ggDT5hb 一目了然不是么?
bRvGetX 最后实现bind
@&\Y:aRO%i K<P d.: QFP9"FM5F template < typename Func, typename aPicker >
H )ej]DXy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ACyK#5E {
Mj@2=c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7
$y;-[E[ }
'AA9F$Dz atyvo0fNd 2个以上参数的bind可以同理实现。
4!dc/K 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。
XPd mz !,b kqBZsfF 十一. phoenix
U3_${ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
xF8r+{_J) &M13F>! for_each(v.begin(), v.end(),
V\`Z|'WIQD (
W,4!"*+ do_
vT?^# [
(=j;rfvP cout << _1 << " , "
b~aM=71 ]
](Fey0@ .while_( -- _1),
/DAR'9@h cout << var( " \n " )
,@ '^3u )
G*9(O: );
2+9VDf2 jR%*,IeB 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
gG?@_ie 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
E@GYl85fI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1_+ h"LE 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V,-we|" | N/d} M@ U>@x; template < typename Cond, typename Actor >
\0)jWCK class do_while
c5ij2X|I {
D0Q9A]bD; Cond cd;
[lzd' Actor act;
B%tF|KKj public :
5m1J&TZ0 template < typename T >
hhU_kI struct result_1
4Fg2/O_3 {
|Y
uf/G%/ typedef int result_type;
AYn65Ly } ;
DP{nvsF +[G9PP6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T8+[R2_ %axr@o[ template < typename T >
<D a-rv8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iwF_'I$#N {
d6MWgg do
FI^Wh7J {
AlQhKL}|s act(t);
_V"0g=&Hc }
j!4{+&Laq while (cd(t));
-lo?16w return 0 ;
uU^DYgs }
x17:~[c'] } ;
w;,34qbf |S!RQ-CF Wep^He\: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{4S UGo> 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。
MG=E
6: 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。
*H/>96 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。
uZld9u 下面就是产生这个functor的类:
FtTq*[a S/E&&{`ls 3H,x4L5j template < typename Actor >
>
'R{,1# U class do_while_actor
{]\7
M|9\
{
)^(gwE Actor act;
Ll
KO(Q{" public :
:A8r{`R'N do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2G8w&dtu @ZISv'F template < typename Cond >
Ae7FtJO picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
lc
<V_8 } ;
<6(0ZO%,C! [l-o*@ N[cIr{XBGN 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+mrLMbBiD 最后,是那个do_
J|I*n N}5 d}O\:\}y class do_while_invoker
2WS*c7Ct {
&h/r]KrZ public :
{z>!Fw template < typename Actor >
$6n
J+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wNUT0 + {
_WNbuk0 return do_while_actor < Actor > (act);
S]@;`_?m{ }
@K <Onh` } do_;
OP\jO DX \lg
^rfj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7I
~O|Mw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$ 5" 最后来说说怎么处理break和continue
WD%(RC"Q 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。
&-*l{"7p+% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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