一. 什么是Lambda
Gb2L } 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
WO X}Sw" 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,
&|9.}Z8U h2~4G)J 9b"MQ[B4#a UDEj[12S class filler
tfYB _N {
_=EKXE)&} public :
C ^w)|2o} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=\};it{u } ;
NHm]`R, ""% A'TZ 4)kG-[# 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:
.Z\Q4x#!Z YoKs:e2/: $q_R?Eay %m&@o~+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&~~wX,6+ 8wK ~
i }%TPYc 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Lrd[O v /<Ld'J i47j lyH =0qpVFvU 二. 战前分析
{"S6\%= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
H8{ol6wc)6 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
]:ZdV9` ["3\eFg i7*EbaYzUO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4J0Rvod_ /* --------------------------------------------- */
LWnR?Qve< vector < int *> vp( 10 );
VT%:zf transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4x;_AN /* --------------------------------------------- */
k@dN$O%p sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7f{=w,
U /* --------------------------------------------- */
\ZI'|Ad int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;# uZhd /* --------------------------------------------- */
5!X1G8h)uy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O|kOI?f /* --------------------------------------------- */
9?<{_' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aUU7{o_Z fCWGAO2 )h{ ]k= QDx$==Fo 看了之后,我们可以思考一些问题:
, %9df+5k 1._1, _2是什么?
uXjP`/R| 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
em{(4!W> 2._1 = 1是在做什么?
P{Lf5V9# < 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2c5-)Dt)T Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&;&ho+qD n>>Qn&ym 9$qm>,o 三. 动工
?9{~> 4@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
QXgE
dsw )wvHGecp* Ho;X4lo[j yQ,{p@#X8 template < typename T >
V[o`\|< class assignment
,Wbwg {
*)M49a*UD T value;
Gh.[dF? public :
6( CDNMzj assignment( const T & v) : value(v) {}
6!'3oN{ template < typename T2 >
BZ!v%4^9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;!!n{l$r' } ;
9H-|FNz?c @a:>$t wMqX)}> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?iI4x%y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
eqw0]U\pv a`[uNgDO a2'^8;U*_ VXLT^iX class holder
d?`ny#,GB {
aE;le{|!({ public :
scLn= template < typename T >
fC,:{} assignment < T > operator = ( const T & t) const
t3(]YgF {
'(bgs return assignment < T > (t);
?T9(Vw }
.sC?7O= } ;
(8.Z..PH .qMOGbd? 3b' QLfU 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:
m< _S_c 3 @ak<9& static holder _1;
F
*FwRj
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3RLFp\i"s ^?7`;/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;r_F[E2z 而不用手动写一个函数对象。
Dn&D!B #]nx!*JNZ 0U%f)mG QUU;g 2k 四. 问题分析
vVE2m=!v 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。
1N7Kv4, 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。
]QzGE8jp* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%?e& WLS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N(I& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%3NqSiMs <B9C*M"4% 五. 问题1:一致性
*s9C!wYMZ 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?|
8!Vl
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BZzrRC ~HOy:1QhE= struct holder
oE#d,Z {
GrUCZ<S //
`c<;DhNO template < typename T >
_%5Ro6 T & operator ()( const T & r) const
]]Cb$$Td {
GB$;n? return (T & )r;
GGnpjwXeH }
\"X!2 } ;
bGc~Wr| C:PMewn 这样的话assignment也必须相应改动:
O3I8k\` :<}=e@/~| template < typename Left, typename Right >
>-H{Z{VDd class assignment
:xtXQza"- {
?VP8ycm Left l;
N5a*7EJv+ Right r;
?OkWe<:4 public :
a)wJT`xu assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,%uo6% template < typename T2 >
ee yHy"@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1oc3$A } ;
|&RU/ a N<~t3/Nm 同时,holder的operator=也需要改动:
Ney/[3 A 8C*c{(4 template < typename T >
SHe49!RA'{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
z^'gx@YD*v {
S:h{2{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
xai*CY@cQ }
_f$^%?^ YB-h.1T- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
d3D] k, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\ExMk<y_& r"P|dlV- return l(rhs) = r;
KET2Ws[w 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
7S}_F^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0*f)=Q' [ucpd template < typename Tp >
'.:z&gSqx0 class constant_t
6}d.5^7lr {
wne,e's} const Tp t;
LDPUD' public :
`aciXlqIF constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Lm%:K]X template < typename T >
Tf'hc]`vS const Tp & operator ()( const T & r) const
G3Z)Z)N {
%J+E/ return t;
KrQ1GepJ }
P)P*Xqr#: } ;
&litXIvT> y*qVc E 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#d6)#:uss 下面就可以修改holder的operator=了
hb}+A=A=+ ynthDEo template < typename T >
;lE%M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?8'*,bK {
F(>Np2oi6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.+$Q<L }
<3LbNFP 3 2&;`]C 同时也要修改assignment的operator()
M/b Sud?@% a<^ v(r template < typename T2 >
~E17L]ete T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6 (]Dh;gC 现在代码看起来就很一致了。
_852H$H\ p {T*k' 六. 问题2:链式操作
y3@H/U{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'=b/6@& 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。
;r<^a6B 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。
F1*>y 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。
IxY|>5z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d3\qKL!~ p M4 :#%V template < typename T >
Mk"^?%PxT struct result_1
H?yK~bGQ {
l9{hq/V typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"\w 7q } ;
g6j?,c|y 9jM}~XvV 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:
H\ F:95 KcWN,!G template < typename T >
m|n struct ref
| )K8N<n {
V%rzk*LA typedef T & reference;
TM%|'^) } ;
]cHgleHQ template < typename T >
+r2+X:#~T struct ref < T &>
]d$8f {
"@V Y typedef T & reference;
j()7_ } ;
(ZUHvvL oB(?_No7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,Vc6Gwm wr$("A( template < typename T >
6m}Ev95 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
rV ` #[d {
J,'M4O\S return l(t) = r(t);
'j#*6xD }
C0T;![/4A 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。
(KjoSN(
K 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
igCZ|Ru\ W=N+VqK 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
5-:?&|JK; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rBQ _iB_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3dg1DR; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^O?/yV?4c 最后的布局是:
n@<YI Add
1+_`^|eK / \
t%d Z-Ym Divide 5
P78g/p T / \
Ytn9B}%o _1 3
NVkV7y X] 似乎一切都解决了?不。
~[t[y~Hup 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。
g|o,uD 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。
E>6MeO 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:
KjD/o?JUr pC#E_*49 template < typename Right >
; 5*&xz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\j$&DCv Right & rt) const
=/@D8{pU {
zYH&i6nj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x+\`gK5 }
/2&c$9=1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)v'WWwXY> 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。
)HEa<P^kJl 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。
Akq2 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。
0Um2DjTCG 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。
on4HKeO 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?
_P!m%34| 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
3/P1!:g9 = }~hWL template < class Action >
Na<pwC class picker : public Action
f[]dfLS"W {
C"y(5U)d public :
1y:-N6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
FnwJ+GTu // all the operator overloaded
0j^Kgx } ;
n*h)'8`Ut n'"/KS+_ 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。
kXViWOXU^ 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:
0Fq}
N ~]sc^[ template < typename Right >
`~cqAs}6]Q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9[#pIPxNK {
W<'m:dq return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[|v][Hwv }
Xu{1".\ t^&Cxh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r-,%2y? 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。
59LG{R2 ~-k9%v` template < typename T > struct picker_maker
BT !^~S%w {
<|HV. O/! typedef picker < constant_t < T > > result;
e+EQ]<M } ;
F~-(:7j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IW5,7. {
0S"mVZ*P typedef picker < T > result;
*;W+>W } ;
Q3'llOx poE0{HOU 下面总的结构就有了:
RbB.q p 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。
aj='b.2) 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。
cZ,b?I"Q% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
./Xz}<($8 至此链式操作完美实现。
3l~^06D
1~gnc|? RHW]Z
Pr< 七. 问题3
)D
O?VRI 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
=IZT(8 '@v\{ l template < typename T1, typename T2 >
@?sRj&w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E: 68?IJ {
@mCEHI{P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!)f\%lb }
.^`{1% ~12EQacOT 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
9cbd~mM{ "Fr.fhh'~ template < typename T1, typename T2 >
gjyYCjF struct result_2
B`)BZ,#p {
>58YjLXb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[>I<#_^~ } ;
+fB5w?Rg LH.]DVj 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
uh0VFL*@ 这个差事就留给了holder自己。
;?Tbnn Wn LVM%"sd? n`_{9R template < int Order >
,&A7iO class holder;
,_ H:J.ik template <>
mthA4sz class holder < 1 >
n&4N[Qlv, {
C}j"Qi` public :
N{!i=A template < typename T >
5{WE~8$ struct result_1
UW={[h{.|@ {
KfEx"94 typedef T & result;
Y1\ }5k{> } ;
`,(4]tlL template < typename T1, typename T2 >
B:Oa}/H
struct result_2
QO:!p5^: {
/{J4:N'B> typedef T1 & result;
d'gfQlDny } ;
F~vuM$+d template < typename T >
R_cA:3qc~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x;KOqfawv {
! I:%0D return (T & )r;
Tk[ $5u*, }
p$c6<'UqH template < typename T1, typename T2 >
EWhK0Vej= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}-{H Y {
8NJqV+jn)t return (T1 & )r1;
oCv.Ln1;Z }
a5"D @E } ;
C==hox7b net@j#}j- template <>
&m7]v,& class holder < 2 >
Xu'&ynID {
8FK/~,I public :
P`+{@@ template < typename T >
H2 {+) struct result_1
u~:y\/Y6 {
05#1w#i typedef T & result;
PdFKs+Z` } ;
F,F4nw<W template < typename T1, typename T2 >
m9WDT struct result_2
&ywPuTt {
~Ffo-Nd- typedef T2 & result;
:RTC!spy } ;
4Z=_,#h4. template < typename T >
>2)OiQ`zg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DPxM'7 {
r,3DTBe return (T & )r;
?3,:-"(@p }
jOunWv| template < typename T1, typename T2 >
CsR$c,8X. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZU4nc3__ {
L#{S!P," return (T2 & )r2;
re?,Wext\ }
IPKbMlV#d } ;
f*% D$Mqg SM#]H-3 i>A s;* 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> >。
I*{nP)^9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dL 1tl 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4[r0G+ uBKgcpvTs return l(i, j) = r(i, j);
5lmHotj# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kCF>nt@ dq6m>;` return ( int & )i;
_/$Bpr{R return ( int & )j;
(N6i4
g6 最后执行i = j;
kZ
.gO 可见,参数被正确的选择了。
}'V5/>m[ [PM2\#K (Z q/ %nZo4hnr$r 6I4\q.^qw 八. 中期总结
]@c+]{ 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:
^ogt+6c 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
GW@;}m( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YUD`!C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
BO;tCEV? D,*3w'X!K S~bOUdV
Z _ QI\ l`{\"#4 $y &E(J 九. 简化
'~<m~UXvD# 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
B\=8_z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
X1|njJGO1 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
DB|Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
KnQ*vM*VM +-*/&|^等
.Wj;%| 2. 返回引用。
B$ PP&/ =,各种复合赋值等
J.b9F:&} 3. 返回固定类型。
~d4 )/y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)gIKH{JYL 4. 原样返回。
0B/,/KX operator,
Su7?;Oh/yI 5. 返回解引用的类型。
;>yxNGV` operator*(单目)
&*,#5. 6. 返回地址。
]EBxl=C}D operator&(单目)
.-c4wm} 7. 下表访问返回类型。
=E4LRKn operator[]
u#$]?($}d 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y|f[bw operator<<和operator>>
mt{nm[D!Xp 0/MtYIYk 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。
pfD c9PMj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-t'jNR' Y'S%O/$ template < typename Left >
-q1??u struct value_return
5h-SCB>P {
Tod&&T'UW template < typename T >
&\WSQmtto struct result_1
BC#C9|n {
uAJx.>$b typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
NZLxHD]mp } ;
I<mV+ex :D6
ON"6 template < typename T1, typename T2 >
m)t;9J5 struct result_2
b9J_1Gl] {
]"hFC<w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
OJuG~euy } ;
wj^3N7_:w } ;
V)HG(k kR-SE5`Jk O7m(o:t x3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
mbTEp*H i{NzV 下面我们来剥离functor中的operator()
}<v@01 首先operator里面的代码全是下面的形式:
36Zf^cFJ 9@(PWz=`? return l(t) op r(t)
/sx&=[
D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
JN-y)L/> return op l(t)
%KlrSo return op l(t1, t2)
]Kt6^|S$a return l(t) op
C=L>zOZ return l(t1, t2) op
v\gLWq' return l(t)[r(t)]
Bi 3<7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
rNWw?_H-H( $oID(P 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
| `2RShu 单目: return f(l(t), r(t));
!}#8)?p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
WUe{vV#S'0 双目: return f(l(t));
q s6]- return f(l(t1, t2));
p
Z|V
3 下面就是f的实现,以operator/为例
x_N'TjS^{ x;P_1J%Q struct meta_divide
.\ULbN3Z {
2ozax)GY template < typename T1, typename T2 >
XFHYQ2ME2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yiXSYD {
S]e|"n~@ return t1 / t2;
mP~QWx![N }
; ; OAQ` } ;
eCU:Q "Y
=;.:qe 这个工作可以让宏来做:
.PIL
+x*]N BDW^7[n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X8a/ `Y, template < typename T1, typename T2 > \
s^G.]%iU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
A@!qv#' 以后可以直接用
45@ I *` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
n?!">G 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
u^+7hkk (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
VGy<")8D/ N]Yd9tn{ ,Bi.1
%$ 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
dC3o9 Z*]9E^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vAF
"n class unary_op : public Rettype
,F8 Yn5h {
K( c\wr\6 Left l;
,i?nWlh+ public :
D[[|")Fn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r"gJX ^B.5GK)! template < typename T >
p?%y82E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c \J:![x {
Y1W1=Uc uk return FuncType::execute(l(t));
K,;E5 }
~tS Z%q J9--tJ?[>o template < typename T1, typename T2 >
G#q@v(_b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TTX5EDCrC {
i4Q@K,$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
O'p9u@kc }
5,lEx1{_ } ;
hP%M?MKC y{B=-\O] e\`&p 同样还可以申明一个binary_op
MC&` oX[ Tj`,Z5vy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5K1)1E/Fu class binary_op : public Rettype
bivuqKA {
.,|G7DGH] Left l;
m/@wh a Right r;
k<nZ+! M public :
,GhS[VJjR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,h m\
YlJ@XpKM template < typename T >
lV3x *4O= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e{'BAj {
Fc)@,/R"v return FuncType::execute(l(t), r(t));
\g`\`e53? }
d`=MgHz FJGlP&v< template < typename T1, typename T2 >
`!3SF|x& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@|Cz-J;D {
hn7#
L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
>W=,j)MA }
;LKkbT
5 } ;
64
wv<r]5j IYE~t ,B*EVN 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
[:
n'k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+5g_KS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
a_^\=&?' 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。
xC?6v' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]Grek< 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。。。
B-Ll{k^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
s0TORl6Z| 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)
: %_LpZ 下面是修改过的unary_op
7JD' ) WH#1zv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/Iu1L# class unary_op
P[G)sA_" {
kf\PioD8 Left l;
q<x/Hat) R^8o^z['6u public :
+B,}Q r G=s}12/Z"{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Pf")e,u$ M!siK2 template < typename T >
58}U^IW struct result_1
6IN
e@ {
hIYNhZv typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y1jCg%'H } ;
)W,aN)1) 5zK4Fraf template < typename T1, typename T2 >
K(e$esLs- struct result_2
1SQ3-WUs {
Ljm[?*H# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V@.Ior}w } ;
ih-#5M@ gMi0FO' template < typename T1, typename T2 >
//up5R_nx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kYE9M8s; {
>4x(e\B return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{ T/[cu< }
Pa>AWOG' \i>?q template < typename T >
Fk&c=V;SU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\Gef \ {
/*(Kr'c return OpClass::execute(lt(t));
5ORo3T% }
} ?$F}s- E<rp7~# } ;
;}I:\P 2"v6
>b% rET\n(AJ 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
6$hQ35 好啦,现在才真正完美了。
M5LfRBO 现在在picker里面就可以这么添加了:
~gJwW+ LRxZcxmy template < typename Right >
MVpGWTH@F picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~p6 V,Q {
u4cnE" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dM.f]-g }
( ' (K9@} 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
GhAlx/K N@4w!
HpJ B&M%I:i SBu"3ym 4!{KWL`A 十. bind
RXMISt3+{y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
/aCc17>2V{ 先来分析一下一段例子
8L=HW G!1 YR\fa Vk @-07F,'W, int foo( int x, int y) { return x - y;}
@(w@e\Bq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{f_={k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7DogM".}~Q 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
5+4IN5o]= 我们来写个简单的。
>a<.mU|# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
b}$+H/V 对于函数对象类的版本:
oi7@s0@ E:_ZA template < typename Func >
nt;m+by struct functor_trait
3)wN))VBX {
b<[Or^X
] typedef typename Func::result_type result_type;
f].h^~.q } ;
PA{PD.4Du 对于无参数函数的版本:
dw>C@c#" 4&lv6`G ` template < typename Ret >
(*9$`!wS struct functor_trait < Ret ( * )() >
C\3rJy(VJ {
FW;?s+Uyx typedef Ret result_type;
'T;P;:!\ } ;
_IHV7*u{; 对于单参数函数的版本:
:1Xz4wkWS* >0y'Rgfe template < typename Ret, typename V1 >
;3coP{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
wYXQlxd y {
:wyno#8`- typedef Ret result_type;
Vi$~-6n& } ;
bTNgjc 对于双参数函数的版本:
|fJ};RLI" yf.~XUk^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
sRR(`0Zp struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8P\G} {
9
RgVK{F typedef Ret result_type;
6dr%;Wp } ;
PcMD])Z{G 等等。。。
y3Qsv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ha<[bu e 1Faf$J~7| template < typename Func >
@Ns Qd_e struct func_return
J7$5s {
@Sn(lnlB template < typename T >
mfn,Gjt3O struct result_1
%)8}X>xq {
./Zk`-OBT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Lnl(2xD } ;
KhR8 1\ @l5"nBs<_: template < typename T1, typename T2 >
(UD@q>c struct result_2
k/_ 59@) {
H [\o RId typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oG?Xk%7&\ } ;
_Kf% \xg } ;
3AtGy'NTp q-2Bt,Y ]IQ&>z}< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
YQvD|x V#$RR!X' template < typename Func, typename aPicker >
A2Ed0|B y class binder_1
',@3>T** {
`:KY\ Func fn;
M#6W(|V/ aPicker pk;
7hcYD!DS public :
<oV(7 7M~K,E(7~ template < typename T >
s
WvBv struct result_1
,AFu C< {
lIS-4QX1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e{K 215 } ;
;7V%#- L|7R9+ZG template < typename T1, typename T2 >
c
( C%Hld struct result_2
C`9+6T {
'@KEi%-^> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#&aqKVY } ;
3z?> j] B%b4v binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
u'DRN,h+ E7UU template < typename T >
J/aC}}5D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8qTys8 {
I"<\<^B< return fn(pk(t));
_7L-< }
?Ep [M:,q template < typename T1, typename T2 >
K=k"a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n
M*%o- {
}2.`N%[ return fn(pk(t1, t2));
WX?IYQ+ }
k$R-#f; } ;
KwSqKI7]0 HCs?iJ $a"Oc 一目了然不是么?
%T%sGDCV 最后实现bind
IfAZn_ 9}<ile7^ <0&*9ZeD template < typename Func, typename aPicker >
xF'EiX ~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q
dBrQC {
zKJ#`OhT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d#4**BM }
0@iY:aF IY\5@PVZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
b9HtR -iR; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
6j]0R*B7`Q ]MitOkX 十一. phoenix
kfY}S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DU/] )_S(UVI5 for_each(v.begin(), v.end(),
Hk.TM2{w (
;))+>%SGCt do_
c9u`!'g`i [
| rtD.,m cout << _1 << " , "
oIzj,v8$ ]
yI .while_( -- _1),
,f'CD{ E cout << var( " \n " )
}@q`%uzi )
FbFPJ !fb );
37.S\gO] xr Jg\to{i 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:
$>eCqC3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
j-}O0~Jz operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YZ8>OwQz2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P{>!5|k `e&Suyf4B Vv=. -&' template < typename Cond, typename Actor >
y/7\?qfTk class do_while
21l;\W {
#r\4sVg Cond cd;
wE`]7mA Actor act;
"`e{/7I public :
6 V=9M: template < typename T >
!M1"b; struct result_1
qqY"*uJ' {
N5
6g+,w%) typedef int result_type;
Am|%lj+1z } ;
j6 z^Tt12 /7F:T[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xY(*.T9K N S[l/0F& template < typename T >
>KhOz[Zg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bK&+5t& {
T:yE(OBf do
. 3T3EX|G {
hhc,uJ">! act(t);
Pu$Tk| }
y766;
X:J while (cd(t));
Fywv return 0 ;
+VOK%8,p }
yYA$I'Bm\ } ;
1\2no{Vh j'"J%e] #c.K/&Gc7j 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Bn&ze.F 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。
; )@~ 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。
I:1C8*/ 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。
.|i.Cq8 下面就是产生这个functor的类:
[5Mr@f4I =W!/Z%^*8 Cjlk template < typename Actor >
;+hH class do_while_actor
JOeeU8C {
M&9+6e'-F Actor act;
')<hON44EX public :
MeZf*'
J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
FP4P|kl/9' z[qDkL template < typename Cond >
{8bSB.?R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V/9!K%y } ;
&7tbI5na@ w@w(-F!%l ,UF_`| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<bEbweQrgm 最后,是那个do_
k!'a,R: P.9>z7l{ hf&9uHN%7m class do_while_invoker
Em~>9f
?Q( {
_L=h0H l public :
q9s=~d7 template < typename Actor >
hZt!/?dc do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Qj3EXb {
)MTOU47U return do_while_actor < Actor > (act);
ds[| }
cTT L1SW } do_;
m^;f(IK5 i?^L/b`H 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
R~q]JSIC@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g{&ui.ml& 最后来说说怎么处理break和continue
u;2[AQ. 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。
0oIe>r 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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