一. 什么是Lambda
u-j$4\' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w{K_+}fAC 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
^b;.zhp8;N 8!me$k& D4n~2] ]Rnr>_>x; class filler
Z'WoChjM {
;{BELv-4 public :
2={`g/WeE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u;~/B[ } ;
sEe^:aSN <J {VTk ~ GIo&zPx 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:
5x4JDaG2 E+>Qpy z{``v|K 6!Ji-'\" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;2)@NH t1g)Y|@d A(Ugam~} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jh M.P9 ~2V|]Y;s `<y2l94tL *"O7ml] 二. 战前分析
./[%%" 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。
cRT@Cu 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
IR(JBB|xNQ GJ
ZT~ QF'N8Kla for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[P)HVFy|l /* --------------------------------------------- */
(tx6U.Oy vector < int *> vp( 10 );
9dJARSUuF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hM/|k0YV /* --------------------------------------------- */
8WZM}3x$f{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E7oL{gU
/* --------------------------------------------- */
d1``}naNw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cm6cW(x6 /* --------------------------------------------- */
y!mjZR,& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Y%|f<C)lx2 /* --------------------------------------------- */
VoWlBH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^l7u^j 4[Hf[. 5Ee%!Pk \@GA;~x.b 看了之后,我们可以思考一些问题:
:=T+sT~ 1._1, _2是什么?
&JtK<g 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
-+#\WB{AI 2._1 = 1是在做什么?
<8+.v6DCd 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
C:0Ra^i ?L Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
DE^{8YX, K.",=\53 HPg@yx"U 三. 动工
80&JEtRh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%W+*)u72( !d&K,k ;6U=fBp7< K82pWpR template < typename T >
EUu"H` E+ class assignment
sZFjkfak {
M@E*_U!U T value;
*(PGLYK public :
l}5@6;} assignment( const T & v) : value(v) {}
yO]Vex5) template < typename T2 >
GFYAg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
k3}|^/bHJ } ;
op/HZa 0}PW<lU- 7^ITedW@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>|/NDF=\s 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7Xw;TA # ~}
26 bezT\F/\ uv/I`[@HK8 class holder
F(Pe@ #)A {
Jj8z ~3XnJ public :
imZi7o template < typename T >
3uZY.H+H assignment < T > operator = ( const T & t) const
^j0Mu.+_ {
~kD/dXt return assignment < T > (t);
(l TM5qC }
0 j:8Ve } ;
wbyY?tH nz3j";d p'0jdb :S 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
\=kH7 ! T\{ on[O static holder _1;
*}-X
'_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
I_6?Q^_uZ <_dyUiT$J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yo/U /dB 而不用手动写一个函数对象。
\|F4@ hJ (Q^Z 5IOOV Yl `|XE B 四. 问题分析
[V|,O'X ~ 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。
rh5R kiF~ 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。
lF2im5nZ? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>8"oO[U5> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/XeDN-{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0k@4;BY u &BY%<h0c 五. 问题1:一致性
V}. uF,>V 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?|
d(3F:dbk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
AE={P*g 8V`NQS$ struct holder
9TIyY`2! {
h3Nwxj~E //
ms{:=L2$$ template < typename T >
Kyt.[" p T & operator ()( const T & r) const
1XSA3;ZEc {
9%S{fd\# return (T & )r;
y<W?hE[ }
5x(`z
} ;
AjKP -[ J;W(}"cFq 这样的话assignment也必须相应改动:
x%pC.0% g{.>nE^Sc5 template < typename Left, typename Right >
:!Wijdq class assignment
I?YTX {
Dd-;;Y1C Left l;
Sf);j0G,D Right r;
w17\ \[ public :
peCmb)>Sa assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<H<5E'm template < typename T2 >
SpPG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
an_qE}P } ;
Jkzt=6WZ0 L$=@j_V2 同时,holder的operator=也需要改动:
]( V+ qj [ R+zzl&Zw template < typename T >
}S<2({GI assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LZch7Xe3 {
jJkM:iR return assignment < holder, T > ( * this , t);
D9zw' RY }
rlT[tOVAY XSyCT0f08 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
lhw]?\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gh=s#DQsFw Z4A
a return l(rhs) = r;
1sl^+)z8 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
J]UlCg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%_0,z`f k_/hgO template < typename Tp >
IT!
a)d class constant_t
&I
Iw>,, {
1 mhX3 const Tp t;
(Z"QHfO' public :
[HI&>dm=$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]wh8m1 template < typename T >
LTj;e[ const Tp & operator ()( const T & r) const
fu?5gzT+b {
nF~</> return t;
,Xs%Cg_Ig }
vo)pT } ;
4!p~Mr[E 7Fw`s@/% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u*B.<GmN 下面就可以修改holder的operator=了
.j:.?v fzO4S^mTo8 template < typename T >
AFcsbw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CP_ ?DyWU {
cTu7U=% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
xT70Rp(2po }
k$UgTZ !4GGq 同时也要修改assignment的operator()
Pk9s~}X }hrLM[ template < typename T2 >
s\i=-` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G;_QE<V~_ 现在代码看起来就很一致了。
iwWy]V m7 AVVL]9b_2 六. 问题2:链式操作
A"x1MjuqLM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gvvl3`S{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
zvf:*Na") 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;F9<Yv 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
b}S}OW2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#mlTN3 Zq=t&$* template < typename T >
Ug_5INK struct result_1
yn<H^c {
FL% GW: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
CnruaN@ } ;
?jbE3fW *(YtO 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:
Yr@_X 2ME"=!&5 template < typename T >
0JQy-hpF struct ref
:_JZn`Cab {
lS]<~ typedef T & reference;
$3S6{" } ;
j89|hG)2 template < typename T >
tRRPNY struct ref < T &>
LuY`mi {
?Y+xuY/t typedef T & reference;
ot]eaad } ;
H1_XEcaM+* s|rlpd4y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(__=*ew K]' 84!l template < typename T >
p8K4^H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hm3,?FMbq {
jIJVl \i] return l(t) = r(t);
0l3v>ty }
9)0AwLlv 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
!Rk1q&U5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*vv<@+gA pA)!40kz 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"}Kvx{L8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
p
2xOjS1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s
(|T@g +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*@o@> 最后的布局是:
!R;P"%PHV Add
n={}=' / \
Jfa=#` Divide 5
i$;GEM}tv / \
ozH7c_ < _1 3
WRU/^g3O@' 似乎一切都解决了?不。
@3KVYv,q 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。
v#&r3ZW0 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。
]#R'hL%f 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:
,!t1( H
B04%4N.g"X template < typename Right >
%41dVnWB^4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6l&m+!i Right & rt) const
&i"33.#] {
jm&?;~>O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I2kqA5>)j }
JbpKstc; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-/|O*oZ 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。
I7TdBe- 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。
2Fi>nJ 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。
0/hX3h 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。
*I%r
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?
jC+>^=J( 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:
SjD, iY"I:1l. template < class Action >
mN+~fuh class picker : public Action
j[NA3Vj1P {
{Uxah public :
!3U1HS-i62 picker( const Action & act) : Action(act) {}
9XWF&6w6yf // all the operator overloaded
h
Vz%{R" } ;
c:I1XC yveyAsN`B 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。
Yf.H$L 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
uW%7X2K ^@l_K +T template < typename Right >
fZ$<'(t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/]%,C {
u^a\02aV[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ya5a7 }
#3u3WTk+ 8+Al+6d|! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.B*Yg<j 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。
hu~02v5 EquNg@25W template < typename T > struct picker_maker
{%D!~,4Ht {
`%AFKmc^; typedef picker < constant_t < T > > result;
|57KTiiNLI } ;
/{ YUM~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>0)E\_ u {
Y M{Q)115 typedef picker < T > result;
;y<)RM } ;
&N1C"Eov? &b,.W;+ 下面总的结构就有了:
C0/s/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。
Ht?
u{\p@ 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。
udtsq"U_% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X5 lB],t"= 至此链式操作完美实现。
SdC505m0* l|O^yNS 8=gr F 七. 问题3
:Q2\3 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。
8~RUYsg ]W<E#^ template < typename T1, typename T2 >
I=D{(%+^d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PN2\:l+` {
fC
xN! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A>+5~u }
dgd&ymRm
: X
+;Q= 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:
Iu|G*~\ ~6U@*Svk template < typename T1, typename T2 >
I@cKiB struct result_2
Rg)\o(J {
9 U1)sPH; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<kn#`w1U' } ;
[UNfft=K3P GiHJr1 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?
J x-^WB 这个差事就留给了holder自己。
(HLy;^#R 1w+OnJI? V'c9DoSRI\ template < int Order >
]@l~z0^|[_ class holder;
H(Mlf template <>
V5KAiG<d class holder < 1 >
hw_7N)} {
eC9~
wc public :
RTA9CR)JP4 template < typename T >
Bx
E1Ky8@A struct result_1
}llzO {
v0X5`VV typedef T & result;
^]'p927 } ;
*-Lnsi^7v template < typename T1, typename T2 >
,qiS;2( struct result_2
r!Eo8C {
)U<4ul typedef T1 & result;
yN{Ybp } ;
y$*?k0=ZX template < typename T >
PNT.9 *d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w|Zq5|[ {
aEXV^5;,pJ return (T & )r;
\#tr4g~u }
qfC9 {gu template < typename T1, typename T2 >
0J$wX yh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4}580mBc {
f:7Y return (T1 & )r1;
++,mM7a }
Ze WHSU
} ;
TuIeaH% x 8i-?\VZD template <>
TW3:Y\ p class holder < 2 >
wgLS9. {
LU?#{dZ public :
CvQ LF9| template < typename T >
z-7F,$ struct result_1
P%Q}R[Q {
kGc)Un?'{U typedef T & result;
}E>2U/wpXY } ;
Km+29 template < typename T1, typename T2 >
fhH* R*4 struct result_2
$
}B"u;:SU {
H/)= typedef T2 & result;
A
,LAA$ } ;
C+5^[V template < typename T >
dUb(C1h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L8bq3Q'p {
"%f>/k;!h. return (T & )r;
OFRzz G@ }
k%In
template < typename T1, typename T2 >
JB%6G|Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ip>dHj
z {
IZAbW return (T2 & )r2;
GmAE!+" }
apY m,_ } ;
u8o7J(aQsR 9\Xl3j! 3M1(an\nW 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> >。
e1<28g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"a,Tc2xk 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@Zq,mPaR$ _LK>3Sqd return l(i, j) = r(i, j);
MIR17%G 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}ZYK3F r4D66tF return ( int & )i;
_R5^4 -Qe return ( int & )j;
;F5B)&/B 最后执行i = j;
,\=u(Y\I[ 可见,参数被正确的选择了。
1>1|>% {'!D2y.7g 2lp.Td`{ HNh=igu ;quGy3 八. 中期总结
3ZZJYf= 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:
sn Ekei|0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D^&! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`J-"S<c?_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'
>\* [dzb{M6_ jNIM1_JjD '6 /uc:zv ~NTpMF aD&10b9` 九. 简化
efbt\j6@%2 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。
CJu;X[6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fA3 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:
yS3x)) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Sl$dXB@ +-*/&|^等
pp{); 2. 返回引用。
U-lN_? =,各种复合赋值等
uq 6T|Zm 3. 返回固定类型。
-y/?w*Cx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[j!0R'T 4. 原样返回。
fptW#_V2 operator,
iww h,( 5. 返回解引用的类型。
S[u<vHy operator*(单目)
)>[(HxvfJU 6. 返回地址。
d>AVUf<o~ operator&(单目)
n]o+KT\ 7. 下表访问返回类型。
5cfzpOqr0 operator[]
C*gSx3OG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lO9>?y8.y operator<<和operator>>
Yd<~]aXM -d[x09 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S`6'~g 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
n `n3[ 72{kig9c template < typename Left >
NK4ven7/ struct value_return
4\$Ze0tv {
/60[T@Mz template < typename T >
;^*^
:L struct result_1
{:oZ&y)Ac {
*508PY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=Q|}7g8o } ;
9
/zz@ NFa
; template < typename T1, typename T2 >
*U8#'Uan struct result_2
+f7?L]wzic {
ivagS\Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zm~~mz A } ;
C>MoR 3] } ;
22*t%{( I|LS_m z$<6;2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{?jdPh 4sJx_Qi 下面我们来剥离functor中的operator()
Y^!40XjrD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9iOlR=-* L;`4" return l(t) op r(t)
H?~u%b@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@qe>ph[UA return op l(t)
43)9iDmJ8< return op l(t1, t2)
)RkU='lB " return l(t) op
yNT2kB' return l(t1, t2) op
_cJ{fYwYU return l(t)[r(t)]
E8j9@BHU[r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
i;tA<-$- 3jn@ [ m 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:
%-*vlNC ) 单目: return f(l(t), r(t));
*K98z ? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
tEEhSG)s% 双目: return f(l(t));
M84LbgGM% return f(l(t1, t2));
a-}%R 下面就是f的实现,以operator/为例
05zHL j ~XxD[T5 struct meta_divide
C=m Y {
D-~Jj&7 template < typename T1, typename T2 >
b:3hKW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
zk/!#5JtK {
$e;!nI;z return t1 / t2;
*.+>ur?t }
0F3>kp4u } ;
Ab"uN h1kPsgzR 这个工作可以让宏来做:
|l?ALP_g C0fA3y72 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=ddx/zN template < typename T1, typename T2 > \
p}.b#{HJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n=SZ8Rj7 以后可以直接用
,G:4H%? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Pz)QOrrG~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
87Uv+((H (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2%<jYm#'z- }?~uAU- O}`01A!u; 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
:aqh8bv \|pAn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k1U~S`>$ class unary_op : public Rettype
c@^:tB {
F@*lR(4C Left l;
?% X9XH/! public :
`%XgGHiE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^kD?0Fm ^VIUXa template < typename T >
G9a%N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^(\Gonf< {
vX/A9Qi,U. return FuncType::execute(l(t));
8k1r|s@d }
ygW@[^g 'f}S,i +q template < typename T1, typename T2 >
]p*)
PpIl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:fYwFD( 9 {
@r]s9~Lx9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
48ma&f; }
=qtoDe } ;
iy#OmI>j YJ^ lM\/< h]MVFn{ 同样还可以申明一个binary_op
-5cH$]1\ bGi_",
8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!bcbzg2d& class binary_op : public Rettype
)ra66E {
,1[??Y Left l;
3.0c/v5Go Right r;
)c '>E4> public :
{e%abr_B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LJ/qF0L!H _tReZ(Vw template < typename T >
!TOi]`vqc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f0`'
i[ {
s4gNS
eA return FuncType::execute(l(t), r(t));
UvZ@"El }
;a3nH ,4Fqvg template < typename T1, typename T2 >
pG( knu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y9L#@ {
Wh Zaq return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B# ?2, }
n2{{S(N } ;
@."o:K IPVzV\o BR^J y<^F' 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|3s&Y`x-D 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k4$q|x7+% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
KY`96~z 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。
xNm32~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_0*>I1F~ 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-~&6D, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-k
<9v.: 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)
y<1$^Y1/) 下面是修改过的unary_op
Z&w^9;30P kNj3!u$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V"H7zx class unary_op
NoO+xLHw8 {
1mJ_I|98 Left l;
uvDoo6' 1bJ]3\ public :
~snF20 PS(j)I3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n+qVT4o &fSc{/ template < typename T >
E)O|16f|> struct result_1
K)`:v|d {
1 j12Qn@] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bez'[Y{ } ;
R5eB,FN -t6R!ZI template < typename T1, typename T2 >
p,iCM?[| struct result_2
q83~j`ZJ$ {
&@HNz6KO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+z=%89GJ } ;
Dsj|~J3 ~y2)&x
template < typename T1, typename T2 >
S[~O') typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cN WcNMm {
=/g$bZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ydh<T F4! }
9J7J/]7f "b>KUzuYT template < typename T >
d%lHa??/h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=*g$#l4 {
l}0V+ return OpClass::execute(lt(t));
l-S'ATZ0p }
T5azYdzJy QG|GXp_q` } ;
U>_IYT
],F}}pv w2d]96*kQe 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
XU_,Z/Yw_ 好啦,现在才真正完美了。
<.WM-Z 现在在picker里面就可以这么添加了:
zNny\Z M7DLs;sD template < typename Right >
P iQkJ[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
S&3X~jD(1 {
Dk`4bYK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
43>9)t }
&'(a$S>v 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Q+d.%qhc [2'm`tZL v1nQs=' Fi'M"^:r{ z]c,}Q 十. bind
Q)Iv_N/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
2]D$|M?$~ 先来分析一下一段例子
/c@*eU >7nV$.5S 5e)6ua , int foo( int x, int y) { return x - y;}
2{e dW+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7-d}pgVK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{OO*iZ.O 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。
OK-sT7But 我们来写个简单的。
E69:bQ94u 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
PZuq'^p 对于函数对象类的版本:
(/U)>%n Jq$_=X& template < typename Func >
l
Io9,Ke struct functor_trait
2f19W#
'0 {
5L-lpT8P typedef typename Func::result_type result_type;
[0u.}c;( } ;
EmX>T>~#D 对于无参数函数的版本:
.?rbny _ }E-~I> template < typename Ret >
%j'G.*TD struct functor_trait < Ret ( * )() >
#2PrGz]
{
*N-;V|{ typedef Ret result_type;
U~:N^Sc } ;
U!&_mD#
c 对于单参数函数的版本:
UzgA26; v/R[?H) template < typename Ret, typename V1 >
b0@>xT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uu}`warW {
JF~1'"_f: typedef Ret result_type;
c62dorDqy } ;
d>%gW* 对于双参数函数的版本:
oX'0o 'c +0XL5('2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=db'#m{$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I@0z/4H`` {
zoZ<)x=; typedef Ret result_type;
ic*->-! } ;
iHAU|`'N) 等等。。。
b7B+eN ?z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:}y9$p
Ap5}5 ewM template < typename Func >
|[S90Gw] struct func_return
hv+|s( {
4q>7OB:e template < typename T >
pOC% oj struct result_1
f64(a\Rw!^ {
M1oPOC\0. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$hkq>i \ } ;
5D,.^a1 A b4>``n template < typename T1, typename T2 >
m\>|C1oRy struct result_2
q0,kDM66 {
NO-k- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LHh5 v"zjG } ;
vQ:wW',i } ;
G'
Blp D.'h?^kA JD6aiI!Su 最后一个单参数binder就很容易写出来了
C5P$&s\ w8O" =}, template < typename Func, typename aPicker >
IY=/`g class binder_1
AXwaVLEBQ {
NS`07 #z^ Func fn;
n( g)UNx aPicker pk;
T~BA)![ public :
YT>KJ z{S:X:X template < typename T >
xfjd5J7' struct result_1
UMV)wy|j {
@;vNX*-J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z{9=1XY } ;
%Y~>Jl dsJm>U) template < typename T1, typename T2 >
N0i!l|G6 struct result_2
w OI^Q~ {
1y
J5l,q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(Uk>?XAr } ;
xc9YM0B& @@I7$* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
s~*}0-lS 9 Ycn0 template < typename T >
xJ{_qP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v??TJ^1 {
3jjMY return fn(pk(t));
r-}-C! }
0}{'C5 template < typename T1, typename T2 >
,7W:fwdR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{(
#zcK {
bu>qsU3 return fn(pk(t1, t2));
$B;_Jo\| }
WJ|:kuF } ;
f`jc#f5+' nVE9^')8V MtS3p>4 一目了然不是么?
v2Bzx/F: 最后实现bind
dBSbu=^$ ) bB!#:j>(v 8)N@qUV template < typename Func, typename aPicker >
.N,&Uv- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"-31'R- {
T .REq4< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j9d!yW }
>I}9LyZt xl(@C*.sC1 2个以上参数的bind可以同理实现。
`s|]"'rX 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*h{'<Bz }Ov
^GYnn 十一. phoenix
>-.e A vD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!v|FT.
T` O~!T3APGU for_each(v.begin(), v.end(),
j%L&jH6@
(
fmfTSN(Q~` do_
VIC0}LT0R [
Z&Y=`GOI cout << _1 << " , "
$<nCXVqL, ]
%@Oma .while_( -- _1),
W3r?7!~ cout << var( " \n " )
Kv37s0|g )
g:7,~}_}^ );
j~E",7Q' K<4Kk3 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
}lP;U$ 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
'OkGReKt operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xe4Oxo 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DZ$`
4;C[ W#'c5:m
4 VA] e template < typename Cond, typename Actor >
1TS0X:TCn class do_while
jCioE {
-`b8T0?oK Cond cd;
(Glr\q]jF\ Actor act;
=w$tvo/ public :
/J3ZL[o?Q template < typename T >
r X'*|] struct result_1
JTU#vq:TY {
vAb^]d typedef int result_type;
FOwnxYGVf } ;
{sVY`}p| 7a4o1;l do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<IJu7t> l[Q:}y template < typename T >
>&,[H:Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$P z`$~ {
izgp*M, do
@%/]Q<<q {
~]HN9R^& act(t);
"{D6J809 }
ritBU:6 while (cd(t));
vb
Y3;+M> return 0 ;
&;i
"P }
7O5`v(<9n> } ;
A#8q2n270* [AU
II*:} t_z,>,BqJ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
e~l#4{w 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。
=U8Ek;Drp 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。
8:=n* 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。
uhyj5u) 下面就是产生这个functor的类:
\u,}vppz t.T
UmJ =m89z}Ot template < typename Actor >
!Ucjax~ class do_while_actor
$+JS&k/'m {
{n#k,b&9B Actor act;
E>b2+;Jv public :
9,uhfb^] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Vj<:GRNQ,d e^p
+1-B template < typename Cond >
N|N3x7=gs picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
fmqb`% } ;
KWAb-yB 7ELMd{CD ">f erhN9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&LO"g0w 最后,是那个do_
aj8A8ma*} +T/FeVQ q<y#pL=k"* class do_while_invoker
W1fW}0
{
~5Pb&+<$ public :
6E(Qx~iL template < typename Actor >
Y8M]Lwj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}En {
!+>v[(OzM return do_while_actor < Actor > (act);
qm/Q65>E }
L86n}+
P\ } do_;
E )Gw0]G O[tvR:Nh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q!-
0xlx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P-F)%T[ 最后来说说怎么处理break和continue
3 LDS
Z1f 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。
--;@2:lg{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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