一. 什么是Lambda
2%No>w}/2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
',xsUgk 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,
-uY:2 sn T4X =;-ju@d ,`B>} class filler
j2v[-N4 {J {
'/]Aaf@U8 public :
;V(}F!U\z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'Q;?_,` } ;
8"I5v(TV ( ;S]{z% +^% &8< 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:
1'._SMP *Uw# 5]O LV1Xt T>:g
ME for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=v#A&IPA' J$=b&$I( SoON@h/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/3:IE%o YdL1(|EdM ."@a1_F| Y_iF$m/R 二. 战前分析
!6i 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
fw~%^* 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|$*9j""u 6"c!tJc7j ^eT>R,aB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,Z\,IRn /* --------------------------------------------- */
\?]HqPibx vector < int *> vp( 10 );
>j~70 ? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,IX4Zo"a /* --------------------------------------------- */
sT T455h) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{xb%P!o` /* --------------------------------------------- */
LYo7?rp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oDiv9jm /* --------------------------------------------- */
lNp:2P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
a\j\eMC /* --------------------------------------------- */
V?=zuB?' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
dCJR,},\f -<^Q2]PE; ve/6-J!5Y. $ax%K?MBD 看了之后,我们可以思考一些问题:
)k<~}wvQ0 1._1, _2是什么?
=+#RyV 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。
3<Y;mA=hw 2._1 = 1是在做什么?
sn-+F%[ 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。
|^9ig_k` 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。
!urd
$Ta [tw<TV"\ N#-\JlJ) 三. 动工
tf}Q%)`f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:zy'hu; #3ro?w vT<wd# U=1`. Ove template < typename T >
Vy"^]5 class assignment
!(AFT! {
x/q$RcDOm T value;
jc.Uh9Kc public :
dM;WG;8e assignment( const T & v) : value(v) {}
^RDXX+ template < typename T2 >
42[:s: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>qGR^yvb } ;
cO?"
\$Qm2XKrK g.VIe 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#)eJz1~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
tg`!svL! 2Mi;}J1C{ i'LTKj *bC^X' class holder
?'_7#0R_0 {
dM$G)9N)K public :
u5|e9(J template < typename T >
^i k|l= assignment < T > operator = ( const T & t) const
~(E8~)f) {
u:kY4T+Z return assignment < T > (t);
k EDZqUD }
v-aq".XQ } ;
2Ab#uPBn E|#R0n* q`K-T_< 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
?{Z0g+B1 I%WK*AORM static holder _1;
H/I`c>Zn Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
s3%8W==rBW ="eum7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]ZATER)jq 而不用手动写一个函数对象。
L2A#OZZu &H>dE]Hq, _NW OSt cCCplL 四. 问题分析
DLM9o3/*J 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'GoeVq 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
uzA'D ~)P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
uk/+
i`= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0PbIWy' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=5eDT~=2{U 2=
mD 五. 问题1:一致性
p&M'DMj+ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
#a l^Uqd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#9"_|d=l Vb#@o) z struct holder
R?Q-@N>wE {
?LFSR //
G{Q'N04RA template < typename T >
<LZvh8 T & operator ()( const T & r) const
mR@Xt# {
o/
5Fg>d return (T & )r;
ZEJadR }
RN|..zml } ;
VMXXBa& pa73`Ca] 这样的话assignment也必须相应改动:
1uQf} H)+kN'J template < typename Left, typename Right >
Br!&Y9 class assignment
JOq<lb= {
Q^Z}Y~. Left l;
3?(p; Right r;
!AHm+C_=Lg public :
:_zKUv] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.?j8{> template < typename T2 >
wpI4P: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7rg[5hP T } ;
T480w6-@ PyF4uCn"H 同时,holder的operator=也需要改动:
0GVok$r@ f}!26[_9{ template < typename T >
t"Hrn3w assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?@(H.
D6'v {
uK5Px! return assignment < holder, T > ( * this , t);
%Q~Lk]B?t }
::` wx@ ijYLf.R< 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。
v a;wQ~& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qZ}XjL Y'h'8
\ return l(rhs) = r;
0/]vmDr 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。
?O?~|nI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
bm.H0rHR4 FCPRg^=<!~ template < typename Tp >
'b,D;'v class constant_t
c y$$} {
x"80c(i const Tp t;
|i8dI )b public :
Fgk/Ph3r constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%"2B1^o> template < typename T >
PBv43uIL const Tp & operator ()( const T & r) const
VA.1JBQ {
uNg.y$>CX return t;
{jI/9 }
[\yI<^_a } ;
d:''qgz` =1qkoc~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I:"`|eHxv 下面就可以修改holder的operator=了
AK =k@hT 5?MvO]_ template < typename T >
<|iU+.j\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
')V5hKb^ {
!Ua#smZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
u<zDZ{jt) }
KRe=n3 1 }D O# {@af 同时也要修改assignment的operator()
@~ L.m}GF Y."[k&P- template < typename T2 >
|O?Aj1g[c? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&i!] 现在代码看起来就很一致了。
)frtvN7 0oMMJ6"i 六. 问题2:链式操作
TW0^wSm 现在让我们来看看如何处理链式操作。
NU[{oI<a 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。
BoqW;SG$9 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
r%9Sx:F 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
!
N p 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
oH0\6:S )%7A. UO) template < typename T >
enj2xye%Y struct result_1
AtOB'=ph* {
ez>@'yhK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
RT>3\qhZ } ;
!@X#{ o_n.,=/cZ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
yw0uF CmZ?uo+Y template < typename T >
8Bvjj|~ (@ struct ref
ngjbE+ {
RFdN13sJv typedef T & reference;
M~IiJ9{ } ;
.y!Hw{cq template < typename T >
Jd;1dYkH: struct ref < T &>
z4goa2@Z {
G`z48 typedef T & reference;
Su7?-vY } ;
lzuZv$K HChewrUAn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{TNAK%'v ^ytd~iK8 template < typename T >
d?mdw
?| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C&T3vM {
4C:YEX~ return l(t) = r(t);
_xUXt)k }
U PC& O 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
K&*FI (a 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1jyWP#M# r4s R5p]| 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
8z-Td- R6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
83a
Rq&(R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9maw+ c!~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gyK"#-/_d 最后的布局是:
K*<n<;W Add
9=SZL~#CE / \
[xC
(t]S- Divide 5
L{-w9(S`i / \
<5q }j-Q _1 3
PD?H5W3@ 似乎一切都解决了?不。
lV?SvXe 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。
lFcCWy 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。
4$^=1ax OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
K02./ut- 2gGJ:,RC$ template < typename Right >
{e^llfj$# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
U
uysG\ Right & rt) const
;,1i,? {
k|V{jBG"@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
580t@? }
=h)H` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Fmu R(f= XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
<O WPG, 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
R Mm`<:H_ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
T^'i+>F!w 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ziOmmL(r 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
p,+~dn;= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
l>ttxYBa<d O6pjuhMx template < class Action >
H{BjxZ~) class picker : public Action
%lPP1
R {
DM&"oa50 public :
#FcYJH picker( const Action & act) : Action(act) {}
CeQcnJU // all the operator overloaded
!>tXib]: } ;
.^uu*S_ it,%T)2H Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
wKYfqNCH 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
?aCR>AY5X (GV6%l#I template < typename Right >
!EFd-fk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;kbz(:wA {
6$f,DU return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qr@,92_ }
Czp:y8YX - Q3DxjD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8+gn
Wy 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。
r,}Zc W+ Hq9(6w9w template < typename T > struct picker_maker
iT%UfN/q=I {
sxqXR6p{ typedef picker < constant_t < T > > result;
,LW0{(&z } ;
,d7@*>T& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+a|4XyN {
09"~<W8 typedef picker < T > result;
_RmrjDk } ;
c"~TH.,d r oKiSE` 下面总的结构就有了:
y.nw6.`MR 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。
V)]&UbEL| 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。
*+IUGR picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*M*k-Z':.* 至此链式操作完美实现。
^j`
vk k@2gw]y" I#0.72:[ 七. 问题3
Z-Uq89[HZ 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。
^uj+d"a) Jx}5`{\ template < typename T1, typename T2 >
Xy{b(b;9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mVkn~LD:0 {
=4I361oMf return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
b{oNV-<&{ }
Y/+ D4^L
p.%$ 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:
bHP-Z9riv #0R;^#F/ template < typename T1, typename T2 >
xv2;h4{< struct result_2
;V;4# {
?YS`?Rr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J kA~Ol } ;
+bSv-i - n33SWE( 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?
{ys_uS{c* 这个差事就留给了holder自己。
H)p{T@ V>nY? %~h'#S2X( template < int Order >
HwcGbbX) class holder;
eAqQ~)8^ template <>
l YhwV\3 class holder < 1 >
O<Kr6+
- {
gW, ET public :
#RSxo
4 template < typename T >
|\ay^@N struct result_1
NlDM/ {
\)v.dQ! typedef T & result;
]D%[GO//! } ;
!nu['6I% template < typename T1, typename T2 >
i2*nYd`K struct result_2
/L~*FQQK> {
M}c_KFMV typedef T1 & result;
$xl*P# } ;
" JRlj template < typename T >
#?/.LMn{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/Iskjcc60W {
A@#dv2JzP return (T & )r;
?G{fF
H }
b,'./{c0 template < typename T1, typename T2 >
Dn@ n:m typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o ).pF">jh {
U` U/|@6 return (T1 & )r1;
N\0Sq-.
}
OS,$}I[`8 } ;
k >MgrtJI H!A^ MI template <>
V>%%2"&C class holder < 2 >
"Vh(%N`6 {
9qPP{K,Pq2 public :
X6;aF;"5 template < typename T >
Y~C S2%j struct result_1
QQw^c1@ {
vi2xonq^ typedef T & result;
t_N
`e(V } ;
YK- R|z6K template < typename T1, typename T2 >
&sRyM'XI struct result_2
N >z8\y {
/ [19ITZ typedef T2 & result;
1Tl("XV3 } ;
MVCCh+,GI template < typename T >
!6KEW, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}[Y):Yy {
X4TUi8ht!] return (T & )r;
2O
}
itvwmI,m\ template < typename T1, typename T2 >
L`!sV-. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nMnc&8r {
9xz`V1mIL return (T2 & )r2;
OlK2<< }
lojn8uL } ;
{kzM*!g F,W(H@ ~x H^s SHj 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
p$V+IJtO( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S\,{qhd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k"U4E
J{ {/Cd ^CK return l(i, j) = r(i, j);
~)Z`Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
g %Am[fb M}vPWWcl return ( int & )i;
4 A<c@g2 return ( int & )j;
CuGk?i 最后执行i = j;
V+8+ 17^ 可见,参数被正确的选择了。
w;_ Ds WS(c0c &zT~3>2 h;lnc|Hw ?( '%QfT 八. 中期总结
UvI!e4_ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
NX;&V7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:b=0_<G 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bc ZonS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
IIPf5
Z}A %(]rc%ry0 <(^pHv7Q N3?d?+A$ vfm-K;,# #7>CLjI 九. 简化
l gC 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。
|(V3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
IF}r%%'Y$ 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:
I,[EL{fz 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}>w;
+XU +-*/&|^等
d?K8Ygz 2. 返回引用。
..t=Y# =,各种复合赋值等
8a h]D 3. 返回固定类型。
DkIkiw{L 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n&fV3[m`2 4. 原样返回。
g :EU\ operator,
h(L5MZs 5. 返回解引用的类型。
9+:Trc\%N operator*(单目)
"f3>20} 6. 返回地址。
H1]\B: operator&(单目)
$Yka\tS' 7. 下表访问返回类型。
87Kx7CKF" operator[]
d
!H)voX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:NLN xK operator<<和operator>>
twn@~$ tFwlx3 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。
\
C^D2Z6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ka*UyW} ZKvh] template < typename Left >
8M|Q^VeT,1 struct value_return
cG?266{g {
$d"+Njd template < typename T >
N9Ml&*%oX{ struct result_1
[h1{{Nb#ez {
sF$m?/Kt typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
D4\I;M^ } ;
]Oy<zU -O5m@rwt< template < typename T1, typename T2 >
KkY22_{ac struct result_2
R4/@dA0
{
<'-me09C* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
FuKNH~MevQ } ;
a|NU)mgEI } ;
J\V(MN, [OcD#~drO hG^23FiN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,zFN3NLtA xpM~*Gpm 下面我们来剥离functor中的operator()
)N<!3yOz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tTgW^&B if'4MDl return l(t) op r(t)
.tNB07=7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*v+ fkg return op l(t)
#!/Nmd=Nj return op l(t1, t2)
8'_Y=7b0Nw return l(t) op
LPO" K"'w return l(t1, t2) op
S\A[Z&k0
return l(t)[r(t)]
s,Swlo7D! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
c'2ra/?k [7V]=] 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:
AqkK`iJ# 单目: return f(l(t), r(t));
fW
_. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0=B5
=qyw 双目: return f(l(t));
gISs+g return f(l(t1, t2));
A3_9MO
下面就是f的实现,以operator/为例
e?>suIB R 6Em^A/> struct meta_divide
fm0( {
Xhi?b| template < typename T1, typename T2 >
;Y\,2b, xh static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UZra'+Wb {
$w\ , ."y return t1 / t2;
In&vh9Lw }
fsd>4t:"\ } ;
.Q@"];wH B*IDx`^Y 这个工作可以让宏来做:
6K}=K?3Z =HHg:" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_=5ZB_I template < typename T1, typename T2 > \
Kdm5O@tq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&u-Bu;G.e 以后可以直接用
4&D="GA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@:B1 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
<Tf;p8# (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
z7C1&bGe =*jcO119L x3|'jmg 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
DlI5} Jh }c%y0)fL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?C35 class unary_op : public Rettype
T*yveo&j {
sA}R! Left l;
<h9\ A& public :
!$Z"\v'b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\<**SSN <J-Z;r(gQN template < typename T >
QEa=!O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#1@~w}Dh {
VKz<7K\/ return FuncType::execute(l(t));
UmX[=D| }
Oy$BR
<\ avu,o template < typename T1, typename T2 >
;!?K.,N:N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@U@ yIv {
;4$C$r!t return FuncType::execute(l(t1, t2));
b_yXM }
u,:`5*al{ } ;
QaR.8/xV NCt sx /C Xf9%A2 iB 同样还可以申明一个binary_op
RCXSz rrYp^xLa` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)7g_v* class binary_op : public Rettype
!`o:+Gg@ {
&tCtCk%{j Left l;
ZnLk :6' Right r;
g/p9"eBpq public :
9'g{<(R] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2j1v.% 3ohcHQ/a template < typename T >
r:4IKuTR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E2'e}RQ {
ZGhoV#T@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
%+a@|Z }
mX@*2I K- C-+RB template < typename T1, typename T2 >
[[h)4H{T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9X9zIh]JV {
QYXx7h r=$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'hw@l>1\9 }
92VX5?Cyg } ;
`e>F<{
M6@ @n*D>g k=2l9C3Z 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
_PUm
Pom. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Gj`Y2X2r DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
cE5Zxcn 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。
?^ezEpW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`sy &dyM 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。。。
3,I >.3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!r
obau7 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)
/(ju 下面是修改过的unary_op
+WN>9V0H '.
Hp*9R template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
cjC6\.+l3 class unary_op
oV>AFs6 {
zy6(S_j Left l;
a<jE25t ^@L
l(? public :
I7z/GA\x J?quYlS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cN}A rv &d3 '{~: template < typename T >
I@Z*Nu1L struct result_1
np\2sa` {
*M<BPxh0w] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Dh(T)yc } ;
!riMIl1 ivz?-X4] template < typename T1, typename T2 >
w<>6>w@GZ struct result_2
wU)5Evp[ {
S{i@=: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LYg$M@ } ;
J:Y|O-S! emY5xZ@N template < typename T1, typename T2 >
vs)I pV( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GL =XiBt {
s8Ry}{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
V/9"Xmv75 }
ro^6:w3O^ "Xk%3\{P template < typename T >
k.xv+^b9Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,x"yZ {
QC5f:BwM return OpClass::execute(lt(t));
%^?3s5PXD }
uj9tr`Zh
<Z:8~:@ } ;
pebx#}]p- -C-OG}XjI 9#T%bB"J 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
?V)C9@bp 好啦,现在才真正完美了。
1;:t~Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
@23RjoK gLSG:7m@ template < typename Right >
`TD%M`a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?I2k6%a {
?WQd return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q@W|GOH3 }
%f_OP$;fc 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。
UG"6RW @ "ex~LB :7Z\3_D/ opcR~tg@r [mf7>M`p]@ 十. bind
J"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。
iPY vePQ 先来分析一下一段例子
<m/b]| _{*$>1q @6YBK+" int foo( int x, int y) { return x - y;}
Pm#x?1rAj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(o6[4( G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AJ?}Hel[0 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
E/8u' 我们来写个简单的。
/x:(SR2, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[[?[? V , 对于函数对象类的版本:
:
>wQwf T7lj39pJq template < typename Func >
n:*_uc^C struct functor_trait
vJj:9KcP>h {
4)odFq: typedef typename Func::result_type result_type;
*pb:9JKi } ;
N5f0|U& 对于无参数函数的版本:
tf7v5iG e >1a\%G template < typename Ret >
@W1WReK]f struct functor_trait < Ret ( * )() >
tFvgvx\: {
}}``~ typedef Ret result_type;
PJK]t7vp } ;
"ji$@b_\? 对于单参数函数的版本:
jW1YTQ wj#J>C2] template < typename Ret, typename V1 >
Z(LxB$^l[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8yE%X!E {
|z#m typedef Ret result_type;
~~xyFT+{F } ;
4C,kA+P 对于双参数函数的版本:
X"TUe>cM Sqdc1zC template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z{`6# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zJfK4o {
B-\,2rCC Z typedef Ret result_type;
OK
M\"A4 } ;
O$"bd~X 等等。。。
49xp2{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?z5ne?? Hb
A3*2 template < typename Func >
Z{a{H X[Jx struct func_return
![a/kj {
Wkg*J3O template < typename T >
SaR}\Up struct result_1
'0CXHjZN {
L,b|Iq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ws^+7u } ;
Evr2|4|O~ to!mz\F template < typename T1, typename T2 >
e0v9uQ%F5 struct result_2
;Na8_} {
nW$A^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z]x5! } ;
:kME } ;
Y)Znb;`?a ){O1&|z- HUU >hq9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Kf05<J! &*(n<5wt template < typename Func, typename aPicker >
2I]]WBW#: class binder_1
rV8(ia {
#$rf-E5g-K Func fn;
00`bL aPicker pk;
CF3E]dt public :
2!{_/@I\Y 'GV&] template < typename T >
ER~T'-YMS struct result_1
\#\`!L[1 {
F* 3G_V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|`_ <@b } ;
i(M(OR/4 H_%d3 RI template < typename T1, typename T2 >
?G4iOiyt struct result_2
c&Gz>
L {
kF(Ce{;z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K,x$c % } ;
tr}KPdE K[Yc<Q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z3^RUoGU 7XUhJN3n template < typename T >
f![xn2T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_-@ZOhw& {
n\Z^K return fn(pk(t));
tv 4s12& }
-!XrwQyk template < typename T1, typename T2 >
gf:vb*#Wa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?gd'M_-J, {
z6p#fsD return fn(pk(t1, t2));
,3VG.u;U }
(y=dR1p } ;
ltNuLZ DapQ}2'_ I`/]@BdgY 一目了然不是么?
dzgs%qtK 最后实现bind
}Q`/K;yq pGY [f@_x- Y[f,ia template < typename Func, typename aPicker >
b%3Q$wIJ6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\#
7@a74 {
E/:+@'(k return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e.h~[^zg }
a4yOe*Ak,F tW:W&|q 2个以上参数的bind可以同理实现。
@kwLBAK}@ 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。
sEoZ1E N1YgYL 十一. phoenix
)2)Zz +< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
D8k*0ei& NOF?LV for_each(v.begin(), v.end(),
@b]VCv0*f% (
C@ FxB[ do_
x
HY+q; [
B1y<.1k cout << _1 << " , "
6eD(dZ ]
TRSOO} .while_( -- _1),
h^['rmd cout << var( " \n " )
9TqnzD )
W=~id"XtJ );
HMF8;,<_w? =8O}t+U 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:
zXQVUhL6 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
/r>IV`n{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e-~hS6p( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Er`TryN|} grGhN q `f%&<,i template < typename Cond, typename Actor >
A)OdQFet( class do_while
fG<Dh z@ {
9Kc0&?q@D Cond cd;
+VwV5iy[` Actor act;
h{\t*U54' public :
W|lH template < typename T >
+z+F- struct result_1
a4%`" {
)y6QAp typedef int result_type;
:}^Rs9 ' } ;
GNs#oM dI!8S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w"q-#,37j ot^q}fRX template < typename T >
OSU{8. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6e*%\2UA {
jh>N_cp do
37#cx)p^f {
F@g17 aa act(t);
7kdeYr~<1 }
P=2wkzeJj while (cd(t));
w(/7Jt$ return 0 ;
sD{j@WEZ }
bdCykG- } ;
|4=ihB9+ P%iP:16 :*=Ns[Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iM8sX
B 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。
Hyf"iYv+ 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。
3be6p 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。
RZ*<n$#6 下面就是产生这个functor的类:
</,.K`''W cxgE\4_u" 1^S'sWwe template < typename Actor >
l@xWQj9 class do_while_actor
=`JW1dM {
cbfDB^_ Actor act;
;;M"hI3@ public :
]7*kWc2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AHq M7+r9 b)d^ `J template < typename Cond >
B`#*o<eb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2_wvC } ;
su}&".e^ Z A [ ) 00"CC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/\d(c/, 4 最后,是那个do_
rjXnDh]MC *u}'}jC1X 3\1#eK'TK. class do_while_invoker
h
5Hr[E1 {
Sg_O?.r public :
9YAM#LBTWi template < typename Actor >
*-6? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
hzv3F9.x {
N0nj` return do_while_actor < Actor > (act);
"$r1$mBi }
@$oZ|ZkZ } do_;
0iF -}o ndqckT@93 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
w=|py>% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
wE?CvL 最后来说说怎么处理break和continue
7N|
AA^I 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。
B@"J]S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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