一. 什么是Lambda
paUlp7x 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}U=|{@% 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,
q$$:<*Uy e>-a\g fX,L;Se" 6B)3SC class filler
7gR8Wr ^ {
=(f+geA"hm public :
J`T1 88 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(~~*PT- } ;
=X(8[ e
=v4;t'_^ qW57h8M 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:
K|-?1)Um pSQ)DqW biCX:m+_? 3Zm'09A-. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-_bHLoI h&3*O[` Ex'6 WN~kD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gO*:<B g v$R+5_@[l FhZ^/= As as1ZLfN. 二. 战前分析
(nk)'ur. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
D-7PO3F:F 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
*x EcX6ZHX SbNs# 6&o9mc\I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"HRoS#|\ /* --------------------------------------------- */
uqy b vector < int *> vp( 10 );
OW(45 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ih*}1D)7 /* --------------------------------------------- */
;$|[z<1RdW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
wN [mU /* --------------------------------------------- */
;2||g8' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-c-#1_X5 /* --------------------------------------------- */
'-sAi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
En:.U9?X /* --------------------------------------------- */
gC81ICM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\ltA&}! ~$1Zw&X {shf\pm!o X<\y%2B|l 看了之后,我们可以思考一些问题:
4\)"Ih 1._1, _2是什么?
`T H0*:aI 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。
Wq_#46P- 2._1 = 1是在做什么?
Y6T1_XG 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。
yUb$EMo\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?@U7tNI MHN?ZHC) XeD9RMT 三. 动工
q2* G86 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^qL2Q* jseyT#2 ! 6kLL :DP%>H| template < typename T >
B3V:? # class assignment
<qD/ #$ {
J: T value;
0GR\iw$[J public :
o9dqHm assignment( const T & v) : value(v) {}
(?SK< 4! template < typename T2 >
!r:X`~\a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
t.sbfLu } ;
=`f6@4H jk-hIl& ]C|Zs=5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ng]jpdeA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
MWv_BXQ 6LUO ueO&% {C>.fg%t class holder
7Y$#*
7 {
W2L: public :
w%=GdA= template < typename T >
TrxZS_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
<3dmY= {
i6R2R8 return assignment < T > (t);
e0O2>w }
Z%3] } ;
Ekx3GM_] J /3qJst ZMmaM "9 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:
l[=7<F K31G>k@ static holder _1;
FLI\SF< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L,*KgLG z;:c_y!f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}q1@[
aE 而不用手动写一个函数对象。
3L$_OXx -%]O-' %(a<(3r
%{\|/#>: 四. 问题分析
k0IW,z% 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
l6Hu(.Ls;j 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+g_+JLQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;D^%)v/i 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
V5y8VT=I
下面我们可以对这几个问题进行分析。
hC ^| 1iq,Gd-G. 五. 问题1:一致性
o:ki IZ] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
~F8M_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`IQ01FuP -"qw5Y_oF? struct holder
{6%vmMbJ {
Fj\}&H*+ //
YUo{e=m| template < typename T >
7a_pO1MBL T & operator ()( const T & r) const
uP<w rlW {
5urM,1SQ@ return (T & )r;
wjk-$p }
(4_7ICFI } ;
)3<|<jwcx !'>(r K$ 这样的话assignment也必须相应改动:
4`lt 4L &V7@ TZ template < typename Left, typename Right >
}} cz95 class assignment
&V5[Zj|] {
f}q4~NPn- Left l;
,]?Xf> Right r;
=[%ge{ ,t public :
:USN`" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1@Dp<Q template < typename T2 >
3V:{_~~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4 4bTx y } ;
j.Ro(0% OjxaA[$ 同时,holder的operator=也需要改动:
2XhtK (9:MIP template < typename T >
6@pPaq6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Rd6? , {
J2cqnwUV return assignment < holder, T > ( * this , t);
8hWBTUN }
}
DY{> D> USz|Rh 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。
;xFx%^M}br 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n>]`8+a~%X "&jA
CI return l(rhs) = r;
~l$u~:4Ob 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1e`/N+6u 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x`8rR;N! L/Cp\|~ O template < typename Tp >
g_lj/u]P class constant_t
n1OxT"tD {
PI{;3X}9$, const Tp t;
6<sd6SM public :
PW(4-H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
1iWo*+5 template < typename T >
W7I.S5 const Tp & operator ()( const T & r) const
o>rsk
6lNi {
:3`6P:^
return t;
q$)$?" }
+We_[Re`< } ;
0TA{E-A DBDHe-1[+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*0>![v 下面就可以修改holder的operator=了
^Rr0)4ns Pw`26mB template < typename T >
+_Nr a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,ra!O=d~0 {
Sa5+_TW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4yhan/zA }
^LfN6{ O~t]:p9_ 同时也要修改assignment的operator()
4]L5%=atn N@D]Q&;+(T template < typename T2 >
d-e6hI4b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
b-pZrnZ! 现在代码看起来就很一致了。
'6l4MR$j&m R=uzm=&nR 六. 问题2:链式操作
$4K(AEt[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/Qh 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
C9^[A4O@X! 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
#+)AIf 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
I&9_F%rX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"YU<CO;4VV 8bQ\7jb template < typename T >
"`P/j+-rt struct result_1
`#O%ZZ+ {
ML6Y_|6
| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O$QtZE61 } ;
U5 X\RXy~ *1FDK{ 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:
j`JY3RDD W;~ f865 template < typename T >
(S1c6~ struct ref
%@/"BF;r {
v&t~0jX, typedef T & reference;
Hc?8Q\O: } ;
RbPD3&. template < typename T >
Q]j[+e struct ref < T &>
f4A;v|5_ {
=l6aSr typedef T & reference;
cj
?aCVa } ;
V<X[>C' l-;u*JA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eqvbDva^ 8MIn~ template < typename T >
uw'>tb@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
><<(6 {
>*DR>U return l(t) = r(t);
RmF,x9 }
}xZR`xP( 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。
+NML>g#F~z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e/+_tC$@p@ Z>=IP-,> 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
1'.SHY| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
sVdn>$KXk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
MBy0Ky +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L=`QF'Im 最后的布局是:
*nb `DR Add
Ir%L%MuR] / \
|'mwr! Divide 5
UC3&:aQ! / \
,4kly_$BH _1 3
c6v@6jzx0Y 似乎一切都解决了?不。
&(M][Uo{|' 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
tK@|sZ>3\ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
_=,\uIrk OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
,1xX`: =;9
%Q{ template < typename Right >
Hzm<KQ
g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?D 8<}~Do Right & rt) const
3y&N}'R(F {
n7Em
t$Hi> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GnAG'.t-Z }
}XmrfegF 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2o8:[3C5 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。
>"LHr&;m&h 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。
WBb@\|V| 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。
tX'`4!{@+ 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。
a1^CpeG~ 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?
4XL$I*;4 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:
zL8Z8eh"> G
=`-w template < class Action >
k2bjBAT class picker : public Action
n $Nw/Vm {
e"=/zZH3 public :
%"<|u)E picker( const Action & act) : Action(act) {}
E[Xqyp!< // all the operator overloaded
p\;\hHai } ;
++9?LH4S4 DIsK+1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
qV;E%XkkS 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
=sm<B^yj X`/GiYTu template < typename Right >
#@pgB:~lB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&Hz{ {
dh9Qo4-{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*lZ;kW(}p }
^pB}eh.@U [j3-a4Wu Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Za[?CA 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0o2*X|i( "Wz8f template < typename T > struct picker_maker
n>t&l8g%g {
tLH:'"{zx typedef picker < constant_t < T > > result;
m!22tpb } ;
RB\
Hl template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K#"J8h;x {
<K
g=?wb typedef picker < T > result;
<v=$A]K } ;
G3.*fSY$.< `i!BXOOV{ 下面总的结构就有了:
DB~3(r?K 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。
+N6IdDN3 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。
$ol]G`+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_+sb~ 至此链式操作完美实现。
eeVDU$*e= /gX=79 [c^!;YBp) 七. 问题3
0sMNp 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。
RGu`Jk ]!c59%f= template < typename T1, typename T2 >
r5RUgt ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|~K 5] {
"*U0xnI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hqXp>.W }
&nV/XLpG lQS(\}N 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:
|?cL>]t ~mF^t7n] template < typename T1, typename T2 >
3# g"Z7/ struct result_2
D%`O.2T Y| {
!1b}M/Wx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[X9T$7q#
} ;
TdU'L:<4l c>|1%}"? 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?
opXxtYC@ 这个差事就留给了holder自己。
40e(p/Qka bmOK8 f};RtRo2 template < int Order >
o5@d1A class holder;
Z bW!c1s{ template <>
4Wd
H!z class holder < 1 >
JRw<v4pZ {
Ao )\/AR' public :
QkFB\v template < typename T >
sH'IA~7 struct result_1
=ea'G>;[H {
oSf6J:?*e typedef T & result;
N&uRL_X. } ;
BS.5g<E2q template < typename T1, typename T2 >
`<3%`4z/ struct result_2
>]L\B w {
C3K":JB typedef T1 & result;
:'
=le*h } ;
dEhFuNO<2 template < typename T >
.9u0WP95 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n#l~B@ {
Bq5-L}z return (T & )r;
dO1h1yJJ }
SHc?C&^S template < typename T1, typename T2 >
f`s.|99Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aMJW__, {
1gA^Qv~? return (T1 & )r1;
XtZeT~/7RT }
qEvbKy} } ;
|2Y/l~ MpVZL29) template <>
A-eRL` class holder < 2 >
!X5LgMw^ ; {
aBd>.]l? public :
u}">b+{! template < typename T >
H %Dcp#k struct result_1
4Uk\h gT0 {
z j F'CY typedef T & result;
wX4gyr } ;
+h)1NX;o1 template < typename T1, typename T2 >
/u&7!>, struct result_2
0;L.h|R T( {
BMo2t'L typedef T2 & result;
:anR/ } ;
$qR<_6j template < typename T >
Z?<&@YQS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kz"QS.${ {
czLY+I;V3 return (T & )r;
2M>`W5 }
]PlLy:( template < typename T1, typename T2 >
NI:3hfs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
YO9ofT {
FfC\uuRe return (T2 & )r2;
6zp]SPY }
I vX+yU } ;
~_F <"40 eMLcmZJR }0C v J4 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> >。
hRNnj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=3Ohy,5L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-uNM_|MO O9*l6^Scw return l(i, j) = r(i, j);
sE])EwZ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1d!TU=* ".{'h return ( int & )i;
oO^=%Mc( return ( int & )j;
(j-_iOQ]i+ 最后执行i = j;
'-BD.^!! 可见,参数被正确的选择了。
Eq=j+ch7 2@!B;6*8q 48,uO! -cWGF !A:d9 k 八. 中期总结
iOtf7.@ 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:
}OqP`B 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P&h]uNu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q0%s|8Jc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HPXJRQBE I uC7Hx`z cR=o!2O &a+=@Z)kf B"rO !-m 'diE 九. 简化
&
h\!#X0 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。
*mz-g7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(e#f 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:
LMNmG]#! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
PVSz%" +-*/&|^等
b"nD5r 2. 返回引用。
}LY)FT4n =,各种复合赋值等
txiX1o!/L 3. 返回固定类型。
Cw l: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&Z(6i}f,Gp 4. 原样返回。
t[/APm-k~> operator,
RgVnx] IF 5. 返回解引用的类型。
A*{CT> operator*(单目)
+`ug?`_ 6. 返回地址。
hGcu(kAC, operator&(单目)
9TZ 6c 7. 下表访问返回类型。
w8bvqTQ operator[]
r&_e3#]* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(K('@W%\? operator<<和operator>>
/z)Nz2W {(l,Uhxl"" 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。
GHO6$iM)[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<cFj-Ys(T (3 Z;c_N template < typename Left >
!xU[BCbfYV struct value_return
7b7WQ 7u {
!8Y A1 o template < typename T >
>=86*U~ struct result_1
+ (Jh$b_ {
VNs3. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;?y~ h$ } ;
#itZ~tol }tQ^ch; Q template < typename T1, typename T2 >
_:%i6c*" struct result_2
]!uId#OH {
aoBiN_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!AG {`[b } ;
.vie#,la } ;
A6
Rw LX )SJ"IY\P z0UtKE^b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
i]Bu7Fuu F_0@Sh" 下面我们来剥离functor中的operator()
AwZz}J+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ph)>;jU Z FX6iAxd return l(t) op r(t)
e>P>DmlW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*-S?bv,T' return op l(t)
TkVqv v return op l(t1, t2)
$}fY
B/ return l(t) op
mNsd&Rk' return l(t1, t2) op
aMGyV"6(-6 return l(t)[r(t)]
F\jawoO9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0Bk-)z|V viJP6fh 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:
Yy;BJ_ 单目: return f(l(t), r(t));
S%e)br} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m
?*h\NaB 双目: return f(l(t));
xUTTRJ(\ return f(l(t1, t2));
-`NzBuV$2, 下面就是f的实现,以operator/为例
4(,M&NC
&A=c[pc struct meta_divide
P&yB(M-z {
'hFL`F* template < typename T1, typename T2 >
?<T=g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/!N=@z) {
LQR^lD+_= return t1 / t2;
=&<d4'(Qk }
x<7? } ;
Ko)f:=Qo 7EVB|gTp 这个工作可以让宏来做:
s~ou$!| 6
$`l #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ErgWs Aw- template < typename T1, typename T2 > \
s LWVgD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
HA[7)T N1E 以后可以直接用
(/E@.z[1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0\,! 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
4K 8 (H9( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
XM#nb$gl ]^Xj!01~ =MvB9gx@r 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
"xnULQK 2XEE/]^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
li{!Jp5]1b class unary_op : public Rettype
C{+JrHV%h {
Ug384RzHN Left l;
%m|1LI( public :
QMy1!:Z&! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[7 NO !^ :98:U~d1 template < typename T >
6Kw? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xSDTO$U8% {
Xtloyph return FuncType::execute(l(t));
4dm0:,
G }
~,Yd.?.TI IfT: 9
& template < typename T1, typename T2 >
Q3Y(K\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dkqyn"^ {
+DO<M1uE return FuncType::execute(l(t1, t2));
\#IKirf? }
C XNYWx } ;
-wf>N: Z{/GT7 / 8n:N#4Dh^ 同样还可以申明一个binary_op
p/G9P +? 5m;BL+>YE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KUpj.[5qo class binary_op : public Rettype
g9=_^^Tg {
L$rr:^J Left l;
RS@[ +! :t Right r;
$sUn'62JlU public :
F)Z9Qlo binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YQWq*o^: ,6o tm template < typename T >
@sW!g;\T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"rfBYl` {
<;uM/vSi return FuncType::execute(l(t), r(t));
;.b^&h }
&aa3BgxyE {;6a_L@q;| template < typename T1, typename T2 >
;}M&fXFp"| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z[0/x.pp$ {
+n$ruoRJh return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LFr$h`_D5 }
9M;Y$Z } ;
AX{7].)F U9*< dR owI:Qs_/4 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|68u4z K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z@ `u$D$n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
EWY'E;0@5 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。
ZE=
Yn~XM 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
P,(_y8 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。。。
g++-v HD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
EEo I| 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)
%|1s9?h7\ 下面是修改过的unary_op
id" l" M%RH4%NZ0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&pR 8sySu class unary_op
_Vf>>tuW {
#?,"/Btq Left l;
>YsM'.EF D 7\ZSXQy1W public :
g_A#WQyh\' 2m} bddS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I?Z"YR+MQ MOay^{u template < typename T >
NFC/4 struct result_1
x34GRe!! {
B|8|f(tsSa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
HLdHyK/S } ;
nJ/}b/A{ FMhuCl2 template < typename T1, typename T2 >
MmePhHf struct result_2
z-:>[Sn {
&49WfctT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$DtUTh3) } ;
.p?SPR qQ6@43TC template < typename T1, typename T2 >
cSNeWJKA6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4i5b.bU$ {
@1<VvW= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0\s&;@xKk }
|[>yJXxEL@ da_0{;wR template < typename T >
}B!io-} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m(^N8k1K; {
%iJ}H6m return OpClass::execute(lt(t));
ls7P$qq }
%o{IQ4Lz# ^HtB!Xc } ;
Pl-9FLJ "WO0rh` )CmHC3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
]0MuXiR 好啦,现在才真正完美了。
Z",2db 现在在picker里面就可以这么添加了:
DsD? &: 0IP0zil template < typename Right >
?Zk;NL9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@*- 6DG-f {
):}A Quy] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
uPxjW"M+ }
DL,]iJm 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
&\Lu}t7Ru ZLPj1L 8G9( )UF. %+<1X?;,Fq B7YE+ 十. bind
&
9
c^9<F 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
065 =I+Vo 先来分析一下一段例子
x5Fo?E zA:q/i <[K)PI int foo( int x, int y) { return x - y;}
m|t\w|B2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N:S2X+}( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P=\Hi.]% 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
g W9`k,U 我们来写个简单的。
R,=8)OI2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rKd|s7l 对于函数对象类的版本:
mZmEE2h bNiJ"k<pN template < typename Func >
r4fg!]J; struct functor_trait
)0"T?Ivp] {
=6i+K.}e typedef typename Func::result_type result_type;
o^//|]H3Y } ;
F-
u"zox 对于无参数函数的版本:
0vBQzM Q H*P+>j& template < typename Ret >
>l/pwb@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
6A}tA$*s7 {
t)g%9 k^ typedef Ret result_type;
`PvS+>q } ;
n%iL+I 对于单参数函数的版本:
64`l?F |"9vq<` template < typename Ret, typename V1 >
B., BP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s0/m qZ]s {
LU`) typedef Ret result_type;
Fp[49 } ;
]gm3|-EiY 对于双参数函数的版本:
q5@Nd3~h 51H6
W/$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aNQ(xiskb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rKdsVW {
|$ZS26aYw} typedef Ret result_type;
ZM<UiN } ;
qt/6o|V 等等。。。
PMW@xk^<Y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
rO O10g bFlI:R&< template < typename Func >
a|#pl! struct func_return
1
XJZuv,T: {
[7[Qw]J template < typename T >
[KbLEMrPba struct result_1
NWQ7%~#k* {
~ b66
; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qLc&.O.= } ;
BI<9xl]a ko'V8r`V template < typename T1, typename T2 >
!M9mX%UQ struct result_2
w}t}Sh {
mqUDve( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!dcvG9JZ } ;
|ITb1O`_P } ;
@~N"MsF3 -f1}N|hy ;X0uA? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8x7TK2r LTH,a?lD template < typename Func, typename aPicker >
X*d!A
>s class binder_1
Aw4)=-LKO {
x_?K6[G&} Func fn;
oWi#?' aPicker pk;
WX_g public :
S1'?"zAmd
CRrEs
18;# template < typename T >
IB 4L(n1 struct result_1
1p&=tN {
=?wDQ: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QR8]d1+GV } ;
,@f |t& W$J.B!O template < typename T1, typename T2 >
h^`@%g9 S struct result_2
MBKF8b'k {
kApD D[ N typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/Dt:4{aTOC } ;
ui|6ih$+ _4#7 ? p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uGW#z_{(n B>\q!dX3 template < typename T >
eWD!/yr| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]gv3|W {
O*,O]Q return fn(pk(t));
KZ^>_K& }
wc"~8Ah template < typename T1, typename T2 >
qf<o"B|_9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2e3AmR@* {
Qm"~XP return fn(pk(t1, t2));
<@+L^Ps~z }
NE)w$>0M } ;
xCT2FvX6 d/$e#8 sE|8a 一目了然不是么?
Q^l!cL| { 最后实现bind
Ah5o>ZtcO _,UYbD\[J} 6U%d3"T template < typename Func, typename aPicker >
[)I
W9E
v picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
FB>P39u {
cd=H4:<T5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p?P.BU\CR }
m6xbO UCFFF% 2个以上参数的bind可以同理实现。
';D>Z?l 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。
l^}5PHLd K>XZrt 十一. phoenix
J#iuF'%Ds Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EUH9R8) w Bm4~~_ for_each(v.begin(), v.end(),
p}wysVB (
Lk^bzW>f do_
Tkp"mT
v?< [
4mX]JH`UTe cout << _1 << " , "
wnLpf ]
}v_|N"@ .while_( -- _1),
8(S|=c R cout << var( " \n " )
0D `9 )
4Sdj#w );
n%~r^C_ $ >].;y?$ 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:
UX|3LpFX&I 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
t0P_$+w.> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Y( K`3?A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|N
2r?b/g >Kl_948
<&)zT#" template < typename Cond, typename Actor >
Pmr'W\aIR class do_while
'9<8<d7? {
4U'sBaY!K Cond cd;
ATmyoN2@> Actor act;
,5 3`t public :
B/3xV:Gy template < typename T >
]lE5^<<
struct result_1
uOKdb6]r6 {
1UB.2}/: typedef int result_type;
`G*fx=N } ;
MD,BGO?C 9j5Z!Vsy do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5,|{|/ ?"?AH/E D template < typename T >
'C:i5?zh(q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rx.5;2m {
c5i7mx:. do
#X'su`+ {
jr-9KxE act(t);
37M,Os1( }
SVV-zz]3M while (cd(t));
mfDt_Iq return 0 ;
|^F$Ta }
j*1MnP3/8Y } ;
u'Hh||La" X~\O]
N1vA>(2A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^EmePkPI 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。
iT{[zLz>1 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;, n|o 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。
8S[bt@v 下面就是产生这个functor的类:
u`!Dp$P o{mVXidE #D>:'ezm template < typename Actor >
#}tdA(
- class do_while_actor
dWhqu68_ {
hOdU% Actor act;
2G3Hi;q18 public :
^R7X!tOq4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
YXdo&'Q<qX ?D_}',Wx template < typename Cond >
gh^w
!tH3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3 "Qg"\ } ;
?TmVLny tWTC'Gx-J N\CHIsVm> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
E^pn-rB 最后,是那个do_
}R hSt] l$W)Vk<B(T ?1eu9; q\* class do_while_invoker
moMNd(p {
jpMMnEVj6P public :
7+6I~&x!Lz template < typename Actor >
7WmY:g#s do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s]D1s%Mx {
Uqly|FS &n return do_while_actor < Actor > (act);
Ms+SJ5Lg }
fM*aZc*Y } do_;
'I2[}>mj2 TA#pA(k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
h 3 J& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Q,ZV C 最后来说说怎么处理break和continue
KT*"Sbh 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。
Z 2$S'}F 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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