一. 什么是Lambda
s! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
GnUD<P=I 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,
,H,[)8
f+!J1 Y?7GFkIP$ ~av#r=x class filler
LAnC8O {
!OQ5AF$
public :
4)k-gKS* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q5hE S } ;
mSYm18
?Js4\X!uJ gq 3|vzNZ 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:
B8"c+<b V*fv>f:Yv .w@B )f* +Ek1~i. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RSbq<f>BFo |<,0*2 ti6X=@ P: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
koS?UYF` )u28:+8 &4} =@'G@ ot2zY
dWAz 二. 战前分析
42tZBz& 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。
vqQ)Pu?T 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
:[(%4se !l0"nPM= .{ljhE: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,ayJgAD /* --------------------------------------------- */
Ab/JCZNn vector < int *> vp( 10 );
dI%ho<zm] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H~vrCi~t" /* --------------------------------------------- */
+
jeOZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4%8den,| /* --------------------------------------------- */
?E+f<jol int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
u kZK*Y9P /* --------------------------------------------- */
CadIux^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
eD2eDxN2 /* --------------------------------------------- */
nh5=0{va|L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_izjvg g] }! bHx@ tJ6Q7
J;n 看了之后,我们可以思考一些问题:
{47l1wV] 1._1, _2是什么?
EK[J!~ 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。
`[#id@Z1 2._1 = 1是在做什么?
%`T}%B 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。
chUYLX}45 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。
!03JA 9lo ENr#3+m$; #\}FQl6 三. 动工
Ug546Bz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
PH:5 #X%!7tU6 NyRa.hgZ; t$Ff$( template < typename T >
qwJp&6 class assignment
UjoA$A!Od; {
3<M yb T value;
(7b9irL&cn public :
{'h&[f>zcQ assignment( const T & v) : value(v) {}
dL'oKh, template < typename T2 >
|?{V-L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+y'2 h%>h[ } ;
.*9u_2< ,"gPd!HD( u=W[ S)w 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>lQa"F= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D]*|Zmr+} }i^|.VZZ VY8cy2 ^t7u4w! class holder
]>Z9K@ {
i.Y2]1 public :
BLaNS4e template < typename T >
zng.(]U/?H assignment < T > operator = ( const T & t) const
ovM;6o {
/J_],KdU return assignment < T > (t);
(.@pe Hu)# }
=M*pym]QSY } ;
-2[4 @ BgT ^ et)n`NlcK 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:
TB.>?*<n] *'A*!=5( static holder _1;
'SlZ-SdR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1 /{~t[*. h6O'" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=Hd#"9- 而不用手动写一个函数对象。
0KgP'oWvY V?G%-+^ T!y 9v5 EwV$2AK 四. 问题分析
H,GjPIG 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。
9d/-+j' 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。
\a|~#N3? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
lGR0-Gh2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
EZI#CLT[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$<2d|;7r SZ[?2z 五. 问题1:一致性
2 G*uv+= 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
aAGV\o{^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
C^4,L
\E 3fQ`}OcNr struct holder
}cCIYt\RK {
YU[#4f~ //
0wVM%Dng template < typename T >
tl!dRV92 T & operator ()( const T & r) const
AQQa6Ce*
{
gM;m{gXYK return (T & )r;
DMch88W }
\SQ4yc } ;
g3[-[G^5 ([rn.b] 这样的话assignment也必须相应改动:
VPT?z wS9V@ template < typename Left, typename Right >
^ }5KM87 class assignment
fu~iF {
f9>pMfi:@ Left l;
K.wRz/M&g Right r;
Fs4shrt public :
)mOM!I7D@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:ZB.I(v template < typename T2 >
`{>/'o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`|AH3v1 } ;
3]JJCaf ."BXA8c;A 同时,holder的operator=也需要改动:
;4b=/1M' ^ /G ; template < typename T >
d-Z2-89K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0<@['W}G {
qQDe'f~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
y_n4Y[4g }
svEe@Kt` ?32~%?m 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
N]iarYc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q) aZ0 Pt ,|VLOY^ return l(rhs) = r;
EU:N9oT 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
ub>:dNBN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Qu'#~#L` ,ps?@lD template < typename Tp >
OZf@cOTWK class constant_t
.EHq.cde {
FT6C KsM" const Tp t;
EHf,VIC8 public :
V~/@KU8cH constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~:Z|\a58j template < typename T >
NV/paoyx:* const Tp & operator ()( const T & r) const
iOv>g-t: {
_MIheCvV return t;
:'<;]~f }
/P9fcNP{y } ;
Q~wS2f`) J`[jub 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9QHj$)?k, 下面就可以修改holder的operator=了
yZp/P %y MLTS<pW/ template < typename T >
gS[B;+d assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;g#nGs> {
]5a3e+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/2=9i84 }
`.~S/$a.& '#=n> 同时也要修改assignment的operator()
\ Qx%76 (fl$$$ template < typename T2 >
)mN/e+/Lu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+(:Qf+: 现在代码看起来就很一致了。
=EYgck;) [75?cQD 六. 问题2:链式操作
7n84`|= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4,:I{P_>6B 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。
Y&,}q_Z: 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。
1CZO+MB&"$ 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。
cjGN=|`u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%4M,f.[e DS%]7,g] template < typename T >
O[U`(A: struct result_1
5({_2meJ: {
@IbZci)1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H6nH } ;
.6rbn8h F%lC%~-qh 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:
^vSSG5 : X)RgXl{ template < typename T >
5K?/-0yG struct ref
q!U$\Q& {
.UX4p
= typedef T & reference;
kUGFg{" } ;
v]Pyz<+ template < typename T >
H-e$~vEbP struct ref < T &>
)n9,?F#l {
K^"l.V#J typedef T & reference;
(
6zu*H) } ;
DEkv,e 38X{>* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=w!9:I&a0 "v0bdaQH3 template < typename T >
vc3r [mT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"R)n1,0 {
9L-jlAo< return l(t) = r(t);
VR"le&'z" }
\X(*JNQ 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。
K@[Hej6d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}JQy&V% b[:m[^ 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
7p!f+\kM _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?771e:>S- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1D[>oK\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&CXk=Wj 最后的布局是:
t&x\@p9 Add
3jW&S / \
4|cRYZj5 Divide 5
g#6R( / \
M(\{U"%@? _1 3
|XQ_4{ 似乎一切都解决了?不。
s}UJv\* 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。
LTA0WgzR) 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。
u~FVI 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:
Oop6o$k wmR~e template < typename Right >
^ @=4HtA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Fo;J3<U) Right & rt) const
yoe@]c= {
=5^1Bl return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2-UD^;0 }
wXnVQ-6H 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=tA;JB XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
H~fF;
I 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
'ks .TS& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
6q`)%"4k 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
8n2;47 a 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
<f.Eog 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
.dxELSV >e-0A template < class Action >
w9"~NK8xzM class picker : public Action
G9jf]Ye; {
|9FrVO$M public :
?A .ah picker( const Action & act) : Action(act) {}
%c]N- // all the operator overloaded
!L9]nO 'BL } ;
}Cfl|t<5f |-*50j l 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。
Us#/#-hJ 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:
U%BtBPL E|RC|Sz=u template < typename Right >
"+&pd!\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;[P> {
5f0g7w =- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xbcmvJrG }
U6H3T0# !vK0|eV3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L"S2+F)n 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。
B2LXF3#/ y|0/;SjV template < typename T > struct picker_maker
Q3bU"f {
WL,2<[)Ew typedef picker < constant_t < T > > result;
c8Q2H } ;
w<]-~`K template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sc# EL~ {
!z2xm3s{]p typedef picker < T > result;
.tHc*Eh } ;
}?6;;d# `0_
Y| 4KB 下面总的结构就有了:
>mMfZvxl% 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。
Vom,^`} 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。
VhMVoW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#
&5. 至此链式操作完美实现。
~d\V> 1BEc" C+`V?rp=s 七. 问题3
Ets6tM` 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。
g6.I~oQj 't*]6^ template < typename T1, typename T2 >
?-9uf\2_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ku}`PS0UGd {
o>yXEg return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
MwQt/Qv= }
d,
?GW fTK84v"7_ 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:
4eSFpy1 DaGny0|BB template < typename T1, typename T2 >
&{qKoI] struct result_2
>RJ&b {
rADzJ#CU\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yQ<h>J> } ;
B *6ncj (@^ySiU 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?
H;tE= 这个差事就留给了holder自己。
(w(k*b/ AkO);4A;Jd J
48$l(l3 template < int Order >
9Nv?j=*$ class holder;
-lv(@7o~ template <>
/yY} .S class holder < 1 >
+NvpYz {
jr#*;go public :
x`I Wo:j template < typename T >
5~2_wWjX struct result_1
3a ZS1]/ {
mtE+}b@(!& typedef T & result;
CS-jDok } ;
Ar?ZU ASJ template < typename T1, typename T2 >
_T8S4s8q struct result_2
9^Web~yi# {
MI:%Eq typedef T1 & result;
nr}Ols } ;
YvP62c \ template < typename T >
9~a 5R]x2
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P-8QXDdr {
&u6n5-!v return (T & )r;
^rjUye%EK }
7ju38@+ template < typename T1, typename T2 >
jk\V2x@DR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XsFzSm {
WT1y7+_g(d return (T1 & )r1;
T
7qHw!) }
gLZJQubz
6 } ;
4UzXTsjM7 E:A!tu$B template <>
N{@~(>ee^ class holder < 2 >
B/n~ $ {
e0Gs|c+6 public :
oZl%0Uy?9I template < typename T >
15aPoxo> struct result_1
7kT X {
BTG_c_?]e typedef T & result;
Hfo<EB2Y9N } ;
`f~$h?}3-@ template < typename T1, typename T2 >
Lz:FR* struct result_2
%4YSuZg {
Vw`Q:qo0:b typedef T2 & result;
-XwS?*O } ;
%,ScGQE template < typename T >
u3wd~. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Rxlv: {
V U5</si+ return (T & )r;
zx.SRs$ }
"sY}@Q7 template < typename T1, typename T2 >
y>gw@+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r{SDJa {
87!m l return (T2 & )r2;
,]]IJ;:w }
T*8K.yw2 } ;
8HIX$OX>2 y+{)4ptg$< h5-yhG 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> >。
p
Tz]8[^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
fy|I3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m@w469&<(q RQ^
\|+_ return l(i, j) = r(i, j);
W@'*G*f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b^ [ z' mh SknyqT return ( int & )i;
?<8c return ( int & )j;
\ n^[!e"` 最后执行i = j;
pFwJ: 可见,参数被正确的选择了。
u!F\`Gfm_ r_
B.bK C=cn.CX ]?oJxW. e-\/1N84 八. 中期总结
3MKu! 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:
ucU7
@j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7^LCP* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CQrP%}`r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*W>, 98 Q1|zX@, PDCb(5 Ze#DFe$ Y>
}\'$\b EIyFGCw|U 九. 简化
uZ>q$
F 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。
*">CEQ[MT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k#8`996P 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:
bw7g L\* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
u7Ix7`V +-*/&|^等
VEn3b 2. 返回引用。
vX}w_Jj> =,各种复合赋值等
IXR'JZ?fH 3. 返回固定类型。
d~h;|Bl[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
u=vBjaN2_w 4. 原样返回。
gG}H5uN operator,
8ZM#.yBB 5. 返回解引用的类型。
aIrM-c8.O operator*(单目)
b0f6p>~q^ 6. 返回地址。
C8|# operator&(单目)
:eJJL,v 7. 下表访问返回类型。
[/VpvQ' operator[]
X-,oL.:c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
RO%M9LISI operator<<和operator>>
!y'>sAf Ht\2 IP 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。
"Jg.)1Jw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lQvgq T:H~Y+qnt template < typename Left >
9&`";dg struct value_return
>7~*j4g {
4m"0R\ template < typename T >
zH9*w:"4<_ struct result_1
.cw)Y#;IG {
M* Ej*# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"+wkruC } ;
S?C.: iF837ng5 template < typename T1, typename T2 >
op9vz[o#4 struct result_2
OJJ [Er1 {
H{S+^'5Y. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kS9;Tj cx } ;
Fu5Y<*x } ;
T]zD+/= 4 dLnX3 v 7DoU7I\u 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
llWY7u" g7*Uuh# 下面我们来剥离functor中的operator()
A*81}P_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@o^$/AE? n ]D io return l(t) op r(t)
'd&d"E[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
CV\y60n return op l(t)
vTK8t:JQ~ return op l(t1, t2)
\b8#xT} return l(t) op
H^@Hco>| return l(t1, t2) op
4\ *:Lc,- return l(t)[r(t)]
w\eC{,00: return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/4c`[ dJJq]^| 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
L=EkY O%\" 单目: return f(l(t), r(t));
,Tegrz&G return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y"'p#j 双目: return f(l(t));
KF1iYo>p return f(l(t1, t2));
1IS1P)4_0 下面就是f的实现,以operator/为例
#\QW <I#/ <g;,or#$ struct meta_divide
e!gNd>b { {
5dN>Xjpu template < typename T1, typename T2 >
dg|x(p# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
SOM? 0. {
T#E$sZ return t1 / t2;
YGLq~A }
<HN+pi } ;
yI#qkl- jl(D;JnF 这个工作可以让宏来做:
HQ"
trV }zsIp, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
.
_|=Btoo template < typename T1, typename T2 > \
L8f+uI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-s`Wd4AP 以后可以直接用
a3\~AO H% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,IqE<i!U 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
ly0L)L]\ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
&oB*gGRw=7 xR&:]M[Vg 26nwUNak 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
N0kCdJv )j~{P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K{/i2^4 class unary_op : public Rettype
3'` &D/n {
Y$n+\K Left l;
eF.nNu public :
24? _k]Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FZ+2{wIV^ W,Q>3y* template < typename T >
RMT9tXe*5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SM
RKEPwp& {
V*Fy@ return FuncType::execute(l(t));
5YNAb/!!F }
"N=$=Dy> ]wEI*c( template < typename T1, typename T2 >
C=q&S6/+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h'=)dFw7 {
{ >izfG,\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
\i//Aq }
y'odn ; } ;
mhhc}dS(H 8~-TN1H |^UQVNJ 同样还可以申明一个binary_op
)^s>2 1 ;7?oJH; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H,w8+vZ4\ class binary_op : public Rettype
wZ\93W-} {
&ZC{ _t Left l;
1R~$m Right r;
L%5y@b{AR public :
OF']- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wUr(i * (UjaL@G template < typename T >
yGt[Qvx# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sGtxqnX:J {
?;`GCE return FuncType::execute(l(t), r(t));
JcmMbd&B }
36+/MvIT juWXB+d2Y template < typename T1, typename T2 >
p qpsa' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?#: ']q {
*f;$5B#^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dO1m }
PDA9.b<q0 } ;
E.NfVeq l{C]0^6>i XfVdYmii 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
UMd.=HC L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hN=kU9@knC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C za}cF 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
k`N*_/(|n 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
">1wPq& 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
M*3G 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%pOz%v~ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
SWI\;:k 下面是修改过的unary_op
dazML|1ow
gvo98Id template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
NR_3nt^h class unary_op
GiuE\J9i {
(EWGX |QA Left l;
iz/CC V L |&MoQxw@ public :
TK'
5NM+4 ll$mRC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uuFQTx)) WeH_1$n5 template < typename T >
W[)HFh(# struct result_1
7ixG{yu {
kDmuj>D typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vqf}(/.D } ;
$+44US [3-u7Fx! template < typename T1, typename T2 >
.Er+*j;&w struct result_2
1/:vFX {
6-"tQ,AZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P8dMfD*"E } ;
s,[I_IiPf -nC&t~sD template < typename T1, typename T2 >
LA\3 ,Uv typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V(ww
F {
l6WEx
-d return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"OI$PLK }
cW0\f5[/ VM<0_R24z template < typename T >
F{ vT^/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UQh.o {
8h|} Q _ return OpClass::execute(lt(t));
sRcd{)|Cq }
EmUn&p%hI [&&#~gz } ;
}15&<s ~$4(|Fq/ UYZC% $5x 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
UIf#Gy|l 好啦,现在才真正完美了。
~s'}_5;VY 现在在picker里面就可以这么添加了:
aDX&j2/ dPpQCxf template < typename Right >
oO?+2pTQV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8NNh8k#6 {
cOpe6H6,bz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~1*37 w~ }
|*zgX]-+; 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
HX| p4-L R -ek O7z )^qXjF
P6> C+T1 qlPIxd 十. bind
cL4Go,)w 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
S m=ln)G= 先来分析一下一段例子
\^y~w~g? X}3?k<m v:74iB$i/C int foo( int x, int y) { return x - y;}
RLQ*&[A} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s1W n.OGR4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hC<E4+5., 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。
R|qNyNXo[ 我们来写个简单的。
z@19gD#8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4|\M`T 对于函数对象类的版本:
u|$HA>F[ [Pp#r&4H template < typename Func >
*!`&+w struct functor_trait
X{!,j} {
R'B_YKHBY typedef typename Func::result_type result_type;
0k\,z(e } ;
CHqi5Z/+ 对于无参数函数的版本:
ak:f4dEd b9?Vpu`? template < typename Ret >
lAA6tlc#C struct functor_trait < Ret ( * )() >
=<9Mv+Ry8 {
#huh!Mn typedef Ret result_type;
p%bMfi*T } ;
`]GL3cIh: 对于单参数函数的版本:
ti1R6oSn 67T.qX2I$ template < typename Ret, typename V1 >
oM@%2M_O( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.7Qqs=Au {
pQ7elv] typedef Ret result_type;
_hJ+8B^` } ;
kl1Q: 对于双参数函数的版本:
Z)(#D($- jYAm}_?No template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ZWuNl!l> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
INk|NEX {
o%lxEd r typedef Ret result_type;
# 7dvT= } ;
;IPk+,hpmi 等等。。。
]QHZ[C 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
CcV@YST? #!TlalV template < typename Func >
h1 "# struct func_return
oIj/V|ByK {
>^#Liwm template < typename T >
bY,dWNS: struct result_1
UHfE.mTjM {
G;/>
N'# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+[i r7?Y. } ;
5HbJE' +B+cN[d template < typename T1, typename T2 >
O<>+l*bk struct result_2
.pl,ujv {
s`,g4ce` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{s6#h #U } ;
rW O#h{ } ;
gV:0&g\v x=W s)&H_Y <]oPr1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0?I Xooh00 template < typename Func, typename aPicker >
#
E8?2] class binder_1
+W-b3R:1> {
jL3
*m Func fn;
' _K`1U aPicker pk;
_E-{*,7bZS public :
6b` Jq>v 6+s&%io4 template < typename T >
$j(4FyH\ struct result_1
X9" T(` {
fD_3lbiL( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=/ !A } ;
0@u{(m ~_ovQ4@ template < typename T1, typename T2 >
}p)a7xn} struct result_2
yVPFH~1@\ {
T# tFzbr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nddCp~NX } ;
Rdd9JJsVd [%Dh0hOg binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Bz:Hp{7& l:#'i`; template < typename T >
slr>6o%W` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[5b[ztN% {
j~;y~Cx? return fn(pk(t));
l<"B[ }
G[zy sxd template < typename T1, typename T2 >
mkBQTQGT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Cf<TDjU`| {
xw1,Wbu] return fn(pk(t1, t2));
EW)r/Av:, }
kAxJ#RG } ;
t[ b(erO' B(-F|q\ ~g~`,:Qc 一目了然不是么?
0r&FH$ 最后实现bind
q7rX4-G$ -/7@ A \IR$~ template < typename Func, typename aPicker >
fv>Jn` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
pFo,@M {
$K|2k7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A>:31C }
zFwO( eo"XHP7ja 2个以上参数的bind可以同理实现。
&Fmen;( 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。
QX(t@VP k.Z?BNP 十一. phoenix
!) d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*9r 32]i; G%%F6)W for_each(v.begin(), v.end(),
,zBc-Cm (
d _=44( - do_
ydzvjp= [
Y$3liDeL= cout << _1 << " , "
" M&zW& ]
{N-*eV9# .while_( -- _1),
:3}K$ cout << var( " \n " )
R*vfp?x )
>4T7DMy );
MF::At[4 g87M"kQKA 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:
<2+FE/3L 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
`
-<S13 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z`8>$9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
f5nAD &v r0{]V^ rN {5^+w template < typename Cond, typename Actor >
`zcpaE.@ class do_while
6y@o[=m {
DsiyN:o'+ Cond cd;
Yd~Tzh Actor act;
YE@!`!`d: public :
%U97{y template < typename T >
Fi+,omB& struct result_1
E{}eYU {
gLg\W3TOi typedef int result_type;
d[ce3':z } ;
>P ygUY
d UWBR5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j0e1CSE 6rAenK-% template < typename T >
Y3luU&' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w6k^|." {
mw=keY9] do
-.vNb!= {
-EU~
%/=m+ act(t);
nyd'79~>G }
V ;M'd@ while (cd(t));
{Hxziyv~Y( return 0 ;
MCfDR#a }
M5LqZyY } ;
55x.Q k%cT 38V* FBI^}^#_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\OF"hPq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2 wZyUB; 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
!2]G.|5/A 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5CM]-qbf@ 下面就是产生这个functor的类:
t*!Q9GC_ X]%n#\t,] %|?PG i@5 template < typename Actor >
W#<ZaGsq class do_while_actor
Pexg"328 {
)G9,5[ Actor act;
Ob7F39):N public :
WAh{*$Rpl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*s"{JrG`O "V7 &@3 template < typename Cond >
0-A@X>6bs picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
pd}af iF } ;
0GiL(e| +t;j5\HS ?-PW$p 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|Ns[{/ 最后,是那个do_
>c8EgSZJ >1d`G%KfG ,7|2K &C5 class do_while_invoker
c5tCw3$t {
B976{;QvXV public :
ucC'SS template < typename Actor >
Ps7Bt(/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
t{ScK%S6 {
]1n
=O"vE return do_while_actor < Actor > (act);
mE_?E&T`| }
rM(2RI4O`0 } do_;
w#`E;fN'
{3=]cLtt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
IH'&W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
FFqqAT5 最后来说说怎么处理break和continue
\*$''`b)j 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。
M&K'5G)7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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