一. 什么是Lambda
wM_c48|d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
TPhTaKCio 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,
SR*wvQnOx ?|e'Gbb_ (Z5##dS3 @E.k/G!~Nb class filler
1
y}2+Kk {
! Q<>3xZ public :
"7>>I D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f&D]anf33 } ;
P,=+W(s9} q.2(OP>( wM[~2C=vx 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:
bxK(9. E+C5 h
;p& |w}xl'>q _tr<}PnZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U}SXJH&&E wW?,;B'74 XBQ\_2> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#"fJa:IYG7 d2s OYCKe g]UBZ33y q2:K4 二. 战前分析
Q
!qrNa6 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。
B^D(5 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
9z?oB&5 q %A?V_ 1{_A:<VBl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\Ep0J $ #o /* --------------------------------------------- */
#}^-C&~ vector < int *> vp( 10 );
6mH/ m& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
b%f[p/no /* --------------------------------------------- */
kX:tc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
n]+W 3[i /* --------------------------------------------- */
^w~23g. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qz4^{ /* --------------------------------------------- */
CXtU"X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
t?nX=i*~] /* --------------------------------------------- */
%7`f{|. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!QmzrX}h 63?)K s :Sg_tOf p
(FlR?= S 看了之后,我们可以思考一些问题:
(wmBjQ]B< 1._1, _2是什么?
wiX ~D
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。
9{j66 2._1 = 1是在做什么?
c.\O/N
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。
U=sh[W 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。
i~J;G#b YGc^h(d ?t@v&s 三. 动工
h;lirvO| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*b}>cn)<v
avp;*G} (SVWdgb -oz`"&% template < typename T >
^BZkHAp class assignment
9]$8MY {
,D6v4<jh T value;
m\/(w_/? public :
R6 XuA(5 assignment( const T & v) : value(v) {}
}G$]LWgQx template < typename T2 >
yz+, gLY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~#\i!I;RY} } ;
"x'), h x6;YV !S%6Uzsj 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S~$'WA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:PbDU$x Vv$HR 0%s|Zbo!> nRhrWS class holder
q^rl) {
*5$&`&, public :
o-7>eE}+ template < typename T >
!\[+99F# assignment < T > operator = ( const T & t) const
_nT{g {
Hg}I]!B return assignment < T > (t);
+w|9x.&W }
&Y@#g9G } ;
M4Z@O3OIE !}3,B28 P];JKE% 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:
V[pvJ( C-P06Q] static holder _1;
c.H?4j7ga Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PBks`
|+ e`{0d{Nd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|P6EO22p 而不用手动写一个函数对象。
I.}1JJF* _baYn`tFw- z}}]jR\y? ]Gc3Ea;4 四. 问题分析
g(0;[#@ 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。
,$r2gr!_G 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X_; *`,<T 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
B'>*[!A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
dw@E) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]8 U ~Iy ]0c Pml 五. 问题1:一致性
KiLvI,9y 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
z)F#u:t 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`NwdbKX oL/o*^ struct holder
(U.**9b; {
Tc
ZnmN //
E(+T* template < typename T >
)&W|QH=AI T & operator ()( const T & r) const
e/e0d<(1 {
dhRJg"vrQ return (T & )r;
7INk_2 }
a
ib}`l } ;
^[h2% c$ @%i>XAe#0 这样的话assignment也必须相应改动:
(0*v*kYdL+ nYv#4* template < typename Left, typename Right >
]>:^d%n,} class assignment
;np_%?is {
i8V0Ty4~N Left l;
`rWB`q|i<
Right r;
CKARg8o public :
MM#cLw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
` DCU>bt&R template < typename T2 >
0V11# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>?XbU} } ;
o0;7b>Tv eFQQW`J 同时,holder的operator=也需要改动:
[J\DB)V/ +h[e0J|v{ template < typename T >
p?rK`$U+J assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cV$lobqO {
L@|#Bbmx return assignment < holder, T > ( * this , t);
R $b,h }
$"fo^?d/s @vH2Vydu 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
5ouQQ)vA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^/KfH&E
';l fS return l(rhs) = r;
|n P_<9[ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
P!\hnm)%4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
iV)ac\ UC9{m252 template < typename Tp >
!y vJpdsof class constant_t
(:?&G9k
" {
'tWAu I const Tp t;
o<4D=.g7D public :
9G:TW|)L[Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'XfgBJF=
template < typename T >
Md9l+[@ const Tp & operator ()( const T & r) const
Fn,k!q {
vnsSy 33K return t;
(DJvi6\H }
cb+y9wA } ;
' Js?N eOrYa3hQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QP\yaPE 下面就可以修改holder的operator=了
J~J@ ]5/ N_vXYaY template < typename T >
;/Q6i
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\REc8nsLy {
^pcRW44K return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9y+[o }
w??c1) nUqy1( 同时也要修改assignment的operator()
xURw, Xu]h$%W template < typename T2 >
4;\Y?M}g? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`C<F+/q 现在代码看起来就很一致了。
$9i9s4u^ P3$,ca' 六. 问题2:链式操作
G]lvHD 现在让我们来看看如何处理链式操作。
IIP.yyh> 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。
2Guvze_bU 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。
<|JU(B 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。
A70(W{6a9@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S8*> kM' [2H[5<tH template < typename T >
,Oi^ySn struct result_1
$xcv > {
5+FLSk typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
oWD)+5.] } ;
7)PJ:4IqS 1 ;Ju] 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@KJV1t` ?>)yKa# U template < typename T >
/| f[us-w struct ref
EW;1`x {
]^!}*
typedef T & reference;
T&4fBMBp,% } ;
j)Lo'&Y~= template < typename T >
;@!;1KDy struct ref < T &>
VKf6|ae {
BvI 0v: typedef T & reference;
CXa Ld7nMX } ;
Oo/8Y
E@ cKpQr7]ur 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
AY@k-4 5Jd`
^U template < typename T >
;*`_#Rn# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-R74/GBg {
iPkT*Cl8 return l(t) = r(t);
~*kK4]lP }
bZXlJa`'S 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
2$DSBQEx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
BJIFl!w f\=6I3z 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
Cg*kN"8q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
H` Lu"EK _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|YXG(;-BS +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hOn 最后的布局是:
h{H]xe[Q Add
5C65v:Q`N / \
@|'Z@>!/pV Divide 5
wNR=?Z~ / \
`=v@i9cTZ _1 3
iW-t}}Z>B 似乎一切都解决了?不。
dL(4mR8 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。
D0KELAcY 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。
]eD [4Y\#t 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:
y0y+%H- qAbd xd[ template < typename Right >
-rRz@Cr assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+ruj Right & rt) const
v<`$bvv? {
Pd,!& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$4:~*IQ }
? 9qAe 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
65t[vi*C XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Ul9b.`6 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
=3pD:L 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Lm.Ik}Gli 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
fW[_+r] 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?Cc$] 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:
x;*VCs lvG3<ls0K$ template < class Action >
. *Z#cq0 class picker : public Action
F-i&M1\_ {
78gob&p? public :
eNivlJ,K|@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
<%(f9j // all the operator overloaded
7%X+O8 } ;
fA;x{0CAMX m9uUDq#GJ 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。
tPA"lBS ! 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:
HN^w'I'bp :
qr}M template < typename Right >
Km%8Yw0+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?!rU
|D {
z[%[bs2{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B piEAwh }
S[ i$e \:C%>
.VG Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
rC~_:uXtE 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。
,Qga|n8C ^75pV%<% template < typename T > struct picker_maker
.!9Vt# {
"hz>{oe typedef picker < constant_t < T > > result;
i^~sn `o } ;
v)TUg0U=, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_%XbxP6rH {
&C\=!r0j^ typedef picker < T > result;
;%M2x5 } ;
[+yGDMLs ,CN#co 下面总的结构就有了:
?#x'_2 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。
N" 8*FiZ| 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。
Bc5YW-QD picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$]xE$dzJ 至此链式操作完美实现。
g52 1Wdtnn 1fmSk$ y.9 T %$2k> 七. 问题3
@^BS# 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2J1B$.3' `NTM%# w template < typename T1, typename T2 >
Z^6A_:]j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f;&` 9s| 1 {
Au~+Zz|mQ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A3m{jbh }
q|?`Gsr 8|fLe\" 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:
D<lQoO+ Cln^ 1N0 template < typename T1, typename T2 >
<aD'$(N5 struct result_2
jt0H5-x {
pW`ntE#L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xzuPie\ } ;
gF$1wV]e !k4 }v'= 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
AEi WL.*. 这个差事就留给了holder自己。
i/l!Cr2 Pm;x]Aj -9hp+0 < template < int Order >
oNh68ON:c class holder;
7uWJ6Wk template <>
zjZ;xn class holder < 1 >
W*1d
X"S {
#i'C public :
T2;v<( template < typename T >
.~FKyP>[$ struct result_1
#JHy[!4 {
(jD'+ "? typedef T & result;
zZS>+O } ;
k8!hvJ)? template < typename T1, typename T2 >
UUt~W struct result_2
ZJiuj! {
$`-SVC typedef T1 & result;
1jR=h7^= } ;
S.zg& template < typename T >
,<R>Hiwg/s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WRN8#b {
WsG"x>1n return (T & )r;
7-g]A2N }
$%N;d>[U, template < typename T1, typename T2 >
3sd{AkD^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P2A]qX {
5WrIg(l return (T1 & )r1;
\SoYx5lf }
KqT#zj } ;
W)G2Cs?p H5F\-&cq template <>
[a#?}(( class holder < 2 >
?uNTUU, {
4i ~eTb public :
#`fi2K&]j template < typename T >
0:7v/S!: struct result_1
]j%*"V {
DctX9U( typedef T & result;
LS R_x$G+t } ;
ej)BR'* template < typename T1, typename T2 >
FF~on06! struct result_2
OX#eLco {
o(v"?Y 6 typedef T2 & result;
U]`'GM/x } ;
`2
%eDFZ template < typename T >
ox i
a} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gNMKGf\Y {
^?sSsHz return (T & )r;
[RGC!}"mr }
,6y-.m7> template < typename T1, typename T2 >
op.PS{_t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0XBBA0tq {
vu
!j{%GO return (T2 & )r2;
9XJ9~I? }
.P|+oYT&g } ;
7$Z)fkx. T2/v} IL8'{<lM 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> >。
ue^?/{OuT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
42b=z//; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
t?Njw7 U#UVenp@ return l(i, j) = r(i, j);
Kd AR)EU> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)eTnR:= gavQb3EP return ( int & )i;
p3,(*eZ return ( int & )j;
n;S0fg 最后执行i = j;
eY6gb!5u 可见,参数被正确的选择了。
@SF")j| YKs^%GO+ \pBYWf @@&@}IQcR1 j:de}!wc 八. 中期总结
oJ4mxi@|# 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:
';fU.uy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dcrJ,>i} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
sTYuwna~
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
U:etcnb4w> dZ;~b(CA #V(Hk ) dH2j*G Ij gOES2
4$2 g# 9*bF 九. 简化
K\Y6
cj 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。
rH}Dt@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7Dx .; 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:
|RvpEy76 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$fj"* +-*/&|^等
Hjo:;s 2. 返回引用。
RJ`/qXL =,各种复合赋值等
]ukj]m/@ 3. 返回固定类型。
$J;=Ux)$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
W:;` 4. 原样返回。
2\iD;Z#gM operator,
v0H>iKh7 5. 返回解引用的类型。
1VPN#Q! operator*(单目)
>FEQtD~F 6. 返回地址。
u}@%70A operator&(单目)
c-3Y SrY 7. 下表访问返回类型。
-V<=`e operator[]
[w#x5Xsn 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
dTU.XgX)1^ operator<<和operator>>
k{u%p < ](
U%1 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。
A]~i uUHm 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8en#PH } u=ds]XP@ template < typename Left >
+~pc%3* struct value_return
!!D:V`F/d {
ytBxe] template < typename T >
yrK--C8 struct result_1
tKqCy\-q {
Ig?.*j ] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|Z^c#R } ;
)lngef
/D_ WSpg(\Cs template < typename T1, typename T2 >
(>Q9jNW struct result_2
6Kv}2M')+ {
?`[ uh% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"`1of8$X7 } ;
W)Kpnb7 } ;
#9W5 PUFW^"LV U~zN*2- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[0,q7d?" t2-zJJf8 下面我们来剥离functor中的operator()
Lh9>8@ jf
首先operator里面的代码全是下面的形式:
dO4U9{+ c_8 mQ return l(t) op r(t)
;HLMU36q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
E*!zJ,@8 return op l(t)
*IO;`k q,; return op l(t1, t2)
k
@/SeE return l(t) op
Wp9
2sm+ return l(t1, t2) op
L!}j3(I return l(t)[r(t)]
?\p%Mx? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/o06h y :Ro"
0/d 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:
{]_{BcK+ 单目: return f(l(t), r(t));
cI4qgV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z=/L6Zb 双目: return f(l(t));
Drq{)#7 return f(l(t1, t2));
%RD7=Z-z 下面就是f的实现,以operator/为例
BQfAen] J/&*OC struct meta_divide
E,yzy[gl {
O t4+VbB6 template < typename T1, typename T2 >
R;-FZ@u/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IM&7h!
l"| {
'8pPGh9D return t1 / t2;
<n2{+eO }
Z-sN4fr a } ;
v.^
'x $X\`
7`v 这个工作可以让宏来做:
63dtO{:4 2Z9gOd<M~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@.]K6qC template < typename T1, typename T2 > \
",
Rw%_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sT"tS> 以后可以直接用
D!E 9@*Lf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]B.,7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
p 2f
WL (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
=`.5b:e `q{'_\gVt( >D^7v(& 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
_(s|Q {4jSj0W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D30Z9_^%: class unary_op : public Rettype
mM^8YL {
T+`GOFx Left l;
O}iKPY8K public :
{aa,#B]i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k49n9EX 3/|{>7]1 template < typename T >
% |Gzht\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7)It1i- {
&\D<n;3 return FuncType::execute(l(t));
1B]wSvP@ }
d.(]V2X.J =d4',[O template < typename T1, typename T2 >
}6{ )Jv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O09g b[ {
`[u>NEb return FuncType::execute(l(t1, t2));
!";$Zu }
27i<6PAC[A } ;
NTX+7< VqT[ca\ 52R.L9Ai 同样还可以申明一个binary_op
RuEnr7gi *wZV*)} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-EIMh^ class binary_op : public Rettype
?@BaBU:o`F {
^|12~d_.T Left l;
Y%cA2V\#m Right r;
7Z :l;%]K public :
P*=3$-` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Jt^JE{m9% b0CaoSWo template < typename T >
u^.k"46hn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:qKY@-t7H {
00x^zu?N return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q2WrB+/ }
[#fqyg $<DA[
%pv template < typename T1, typename T2 >
FNRE_83 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q6<Uuiw {
%iFIY=W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T{xo_u{Q }
:v ~q } ;
~l(tl[ +GtGyp ^7<m lr 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
&y wY?ox 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
e~[z]GLO% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d33Nx)No 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。
yFtf~8s3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T:5%sN;#O 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。。。
siZ_JJW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L. ?dI82c 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)
gx
R|S
下面是修改过的unary_op
]* Ki7h|B 1MFpuPJk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
| (9FV^_ class unary_op
3sIM7WD? {
jJC((1| Left l;
k(Xv&Zn QRa6*AYm public :
AQU: 0 "lb!m9F{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P&,cCR> V!tBipX% template < typename T >
zgTi Az struct result_1
qnV9TeU) {
>5W"a?( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L 'Rapu } ;
1caod0gor [m&ZAq template < typename T1, typename T2 >
q9]L!V9Rv struct result_2
7u0R=q {
5!p'n#_ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H5t`E^E } ;
@x
]^blq >&z+ih template < typename T1, typename T2 >
,1+_k ="Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6;V1PK>9 {
&h[}5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
p[:%Ck"$7 }
ZJM^P'r.1c Bq`kVfx template < typename T >
k;X1x65uP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zwK;6&(W {
K7Tell\` return OpClass::execute(lt(t));
JPKZU<:+V }
M&-/&>n! "A3xX&9-q } ;
l_EI7mJ A2S9h,t =_3qUcOP 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
vH8%a8V 好啦,现在才真正完美了。
]iX$p~riH 现在在picker里面就可以这么添加了:
Rj=Om DlO;EH template < typename Right >
(LPD picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
S`.-D+.68 {
F\72^,0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IQv>{h} }
F'*4:WD7 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。
- mXr6R? {mGWMv n/D]r 4tTJE<y z|H>jit+ 十. bind
NQ=YTRU 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。
Dw,f~D$+ic 先来分析一下一段例子
kJFHUR E+ 20-> rNp#5[e int foo( int x, int y) { return x - y;}
BT0hx!Ti bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Gjr2]t;E bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2wvDC@ 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。
eQj/)@B:V 我们来写个简单的。
F
tjm@:X 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j]SkBZgik 对于函数对象类的版本:
?yK\L-ad ]aL}&GlHt template < typename Func >
$vz%
struct functor_trait
^Yz05\ {
uD3_'a typedef typename Func::result_type result_type;
e vuP4-[y } ;
=<xbE;,0 对于无参数函数的版本:
k=_@1b- W -&5
v template < typename Ret >
z& jDO ex struct functor_trait < Ret ( * )() >
~V)E:( {
;_\P;s typedef Ret result_type;
p60D{UzU } ;
V;(LeuDH| 对于单参数函数的版本:
#CmBgxg+M pT tX[CE template < typename Ret, typename V1 >
XvY-C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
c-d}E!C: {
w.H+$=aK typedef Ret result_type;
?C3cPt" } ;
<^{: K` 对于双参数函数的版本:
+6atbbe} ~O-8 h0d3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=oJiNM5_u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X3yr6J[ ^ {
gG>>ynn typedef Ret result_type;
AF6'JxG7 } ;
ba13^;fm# 等等。。。
H=C;g)R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P+h&tXZn8 %\0 Y1!Hw template < typename Func >
qzz'v struct func_return
z^.0eP8\j {
y
rk#)@/m template < typename T >
flqTx)xE struct result_1
5@ug1F& {
wn&2-m*a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mZyTo/\0 } ;
wQT'~'kL 6*7&X#gG template < typename T1, typename T2 >
q0wVV struct result_2
(6nw8vQ {
HenJlo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~@lNBF } ;
0J~4
} ;
:F&WlU$L )w-?|2-w5 CCV~nf 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s? Kn,6Y d/1XL[& template < typename Func, typename aPicker >
v&n&i? class binder_1
g%trGW3{- {
3QpTO, Func fn;
tS$Ne7yk e aPicker pk;
/Ny&;Y public :
+Sfv.6~v e=2D^G#qE template < typename T >
F*f)Dv$p struct result_1
]_s]Q_+E {
sXu]k#I^" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lS^0*(Y } ;
@zbXG_J }8HLyK,4 template < typename T1, typename T2 >
i7FEjjGtG struct result_2
:z\STXq {
\+xsJbEV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4"sP= C } ;
!_@%/I6 D_Y;N3E/rS binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
FWg7e3 9\F^\h{ template < typename T >
ry'(mM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!r<7]nwV {
lK-I[i! return fn(pk(t));
PO&`rr }
f@0`, template < typename T1, typename T2 >
c,@6MeKHq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v,;?+Ck {
=R05H2hs return fn(pk(t1, t2));
jKzjTn9{E }
s>5 Z } ;
a|.u; )-(NL!?` {F j`'0Xu; 一目了然不是么?
G;e}z&6<k 最后实现bind
5j]%@]M$Z _bX)fnUu KjadX&JD template < typename Func, typename aPicker >
c\Dv3bF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
utr_fFu {
U^xFqJY6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L$g;^@j }
pfT7 (I$hw"%& 2个以上参数的bind可以同理实现。
AF@C9s 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。
_PIk,!< tVO x 十一. phoenix
.NKN2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4:.M*Dz x-1[2K1"[ for_each(v.begin(), v.end(),
{'1,JwSmb (
<6@Db$- do_
$Ix^Rm9c [
}^H_|;e1p cout << _1 << " , "
*b&| ]
Xy._&&pt .while_( -- _1),
J8jbtL O' cout << var( " \n " )
g0l- n )
9;PtYdJ8 );
xRfX:3 2h=RNU| 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
wNlp4Z'[ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
fRiHs\+ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8L:0Wp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?^dyQhb z8oSh t`+ Px<;-H` template < typename Cond, typename Actor >
%\A~w3 E class do_while
?1YK-T@ {
Q8_d]V=X: Cond cd;
Q-\: u~ Actor act;
#u~8Txt public :
j0J6ySlY template < typename T >
8=d9*lm struct result_1
\|M z'* {
di|l?l^l typedef int result_type;
Cd4G&(= } ;
B#=dz,} rB4]TQ`c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
G]{)yZ'} y0xte& template < typename T >
hQ9VcS6=gD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WaYT\CG7y {
zQ6otDZx do
%NvY~, {
k{; 2*6b0 act(t);
%
74}H8q_z }
k3&Wv while (cd(t));
\n}cx~j return 0 ;
[,VD^\ }
+S$x}b'5q } ;
]c08` v''$qMQ) T!8,R{V]4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*cf#:5Nl 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
SO|$X 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。
p?5zwdX+` 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。
"_lSw3 下面就是产生这个functor的类:
?Pa5skqR I'JFt>] `U(FdT template < typename Actor >
kxh
$R> class do_while_actor
9Z}-%Z[,) {
D ,nF0p Actor act;
LVX.s tN#p public :
C&\#{m_1B do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d;K,2
W+e template < typename Cond >
ikUG`F%W picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8< R#} } ;
W_%Dg]l
6:H@=fEv %5'6^bT 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tks1*I$S< 最后,是那个do_
&4LrV+`$V Uo# Pe@ieQ @,$>H7o class do_while_invoker
wtK+\Qnb {
NO QM:tBO> public :
)KG.:BO< template < typename Actor >
3= PRe do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H8X{!/,^ {
WOh?/F[@u return do_while_actor < Actor > (act);
J%{>I }
Y-v6xUc{F } do_;
(m13
ong `j9 ;9^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A2..gs/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
dj 4:r!5_ 最后来说说怎么处理break和continue
29:] cL(5 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。
o!: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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