一. 什么是Lambda
+.OdrvN4) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*>1^q9M 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,
0/9]TIc ivyaGAF}+o QodWUbi'& YPf? class filler
i'4.w?O Z {
JodD6;P public :
Ks@cwY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;_2+Y^Qb } ;
QR _h#N2h Vzo<ma^ ;BYuNQr 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:
r a>2< -esQyLx Iy&,1CI"] WqF$-rBJG^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0!7p5 ! Dj2/][ Rn]xxa' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qmt9J?$k v(!:HK0oeT YRFz] B?- poB& 二. 战前分析
^$sqU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6bLn8UT 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
32j}ep.* j@D,2B; C4P<GtR9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/jGV[_Q=P /* --------------------------------------------- */
>#k-
~|w vector < int *> vp( 10 );
^YropzHZ4E transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&i.sSqSI5 /* --------------------------------------------- */
h /^bRs`; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f-71`Pyb /* --------------------------------------------- */
Qh(X7B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
RtzSe$O /* --------------------------------------------- */
PP>6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K,$rG%czX /* --------------------------------------------- */
WmN(
( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$(Mz@#% 7.6L1srV ?Ve IlD GNe^~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
Y)+q[MZ R 1._1, _2是什么?
XWyP'\ 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。
_lFw1pa#\ 2._1 = 1是在做什么?
l
$"hhI8 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"\KBF Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
IA({RE _]pu"hZz4 j7k}!j_O{ 三. 动工
+a1iZ bh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>3Q|k{97 ?1a9k@[t ne/JC( Jk6}hUH, template < typename T >
.\glNH1d class assignment
T9H*]LxK {
1{
%y(?` T value;
IhYR4?e public :
``Q6R2[|) assignment( const T & v) : value(v) {}
;'= cNj template < typename T2 >
kMMgY? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}Mt1C~{( } ;
7K:V<vX5 C5,fX-2Q S!.sc 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
I4{xQI 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p2{7+m MA6
Vy \/o$io,kV Cl]?qH*: class holder
@XV&^l- {
2_+>a"8Y public :
]b!n ;{5 template < typename T >
voRry6Q; assignment < T > operator = ( const T & t) const
)J}v.8 {
|uqI}6h. return assignment < T > (t);
,_I
rE }
I/MY4?(T } ;
IrqM_OjC D5D *$IC @we1#Vz. 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:
DylO;+ wG3b{0 static holder _1;
yXJ25Axb Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MMs~f* VNHceH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:~vodh 而不用手动写一个函数对象。
JhFbze> |JxVfX8^ KBmO i u ;-&r'J> 四. 问题分析
]VRa4ZB{u 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。
Qs6Vu)U= 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。
5M0Q'"`F: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
L(VFzPkY% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
bOFzq>k_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
f\]?, <gkE,e9 五. 问题1:一致性
alaL/p{O 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?|
FklR!*oL,) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
xR/CP.dg ctZ,qg*N struct holder
m9DFnk<D {
}kqh[`: //
,PTM'O@aU# template < typename T >
*9^8NY] T & operator ()( const T & r) const
ahg:mlaob {
6]?mjG6 return (T & )r;
3' i6<
}
E1eGZ&&Gd } ;
wtY)(ka sFTAE1| 这样的话assignment也必须相应改动:
tQ|c.`)W
,Vhve'=*2 template < typename Left, typename Right >
N3n] class assignment
OlOOg {
g
X!>ef Left l;
x#D%3v"l_* Right r;
p"ZvA^d\ public :
K381B5_h assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-e/}DGL template < typename T2 >
!C#oZU]P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
hG?y)g\A } ;
]#)(D-i |Vx[ 同时,holder的operator=也需要改动:
'f\9'v g"m'
C6; template < typename T >
Zv;nY7B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fp' '+R[ {
}=[p>3Dd return assignment < holder, T > ( * this , t);
_ ;j1g% }
0K%okq|n N PT-d 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。
DM^0[3XuV5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tYu<(Z(l) 'x*C#mt return l(rhs) = r;
bY" zK',m 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。
xsZG(Tz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x77L"5g 2/&=:,"t,B template < typename Tp >
)QE6X67i class constant_t
r&]XNq'P9 {
Qn*l,Z]US const Tp t;
-V/y~/]J public :
_z@/~M( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NfV|c~?d template < typename T >
MzIDeZ const Tp & operator ()( const T & r) const
EN!C5/M{& {
41X`. return t;
qVC+q8 }
3W?7hh } ;
8RMM97@1Q IVNH.g' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r%U6,7d=) 下面就可以修改holder的operator=了
{r_HcI(h |[?Otv template < typename T >
ieZ$@3#&z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
o[ZjXLJzV {
_J1\c~ke" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
u cpU$+ }
fDy*dp4z e
)0 ]WJ 同时也要修改assignment的operator()
& FhJ%JK N%dY.Fk template < typename T2 >
]-\68b N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4z<c8
E8 现在代码看起来就很一致了。
yB UQ!4e m!FuC=e 六. 问题2:链式操作
RE>Q5#|c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KU|W85ye 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。
%1i:*~g 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。
5?0<.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。
R-Edht|{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
syl7i>P wA5Iz{uQO template < typename T >
w-K A~ struct result_1
*tqD:hiF {
X:i?gRy" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
cW%)C.M } ;
[G}dPXD <m-(B"FX 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:
7Eyi~jes 2IB{FO/ template < typename T >
p1UloG\ struct ref
a=MN:s?Fc0 {
j\ y! typedef T & reference;
xS|9Gk } ;
_.s,gX template < typename T >
Qt.*Z;Gs struct ref < T &>
s5*4<VxQN. {
spa:5]B typedef T & reference;
6e ?xu8| } ;
?|5M'o|9 y0xBNhev 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rH7Cv/Y ~5P9^`KNH template < typename T >
}097[-g7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8jz>^.-o {
qyRN0ZB"A^ return l(t) = r(t);
yj:@Fg-3g }
BM!ZdoKrKt 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。
]9YA~n\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u>
{aF{ :E")Zw&sW3 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
D6VdgU| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
SJiQg-+<Uf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rj=as>6B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
c,1 G+. 最后的布局是:
}b2YX+/e$f Add
0nt@}\j / \
DtANb^ Divide 5
!<];N0nt# / \
%+'Ex]B _1 3
{ "]!zL 似乎一切都解决了?不。
2^'Ec:|f 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。
J1w[gf]J 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。
g
*,O 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:
#L.,aTA< B#g~c<4< template < typename Right >
0qN`-0Yk assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_mm(W=KiL Right & rt) const
f/Y&)#g>k {
R'gd/.[e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
if&bp , }
+?)7l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F3bTFFt 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。
7hk<{gnr 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。
^Laqq%PI 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。
e|k]te 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。
QT c{7& 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?
Wc@
,#v 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.<3/ f"7MYw\ template < class Action >
f\R_a/Us class picker : public Action
PMsb"=Ds {
/si<Fp)z public :
#Vum picker( const Action & act) : Action(act) {}
utmJ>GWSI // all the operator overloaded
GFFwk4n1 } ;
gXI-{R7Me d[6 'w ? 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。
D9+qT<ojN 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:
WaB0?jI ~ky;[ template < typename Right >
G' U_I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`t/j6e] {
_*H Hdd5I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CR$wzjP j }
(?l ]}p^[ X$@`4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
LcGKYl(\K 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
I0x)d` ,yC..aI template < typename T > struct picker_maker
K<^p~'f4P {
g>t1rZ typedef picker < constant_t < T > > result;
bll[E}E|3 } ;
*)RKU),3nL template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:6Z2@9.}w {
+6uf6&.@~ typedef picker < T > result;
)h@PRDI_ } ;
/xUF@%rT Q\4tzb] 下面总的结构就有了:
E3 % ~!ZC functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
brmSJ7 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
\a+Q5g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8-@@QZ\N 至此链式操作完美实现。
YC1Bgz \Vme\Ke*v) +q
pW"0[ 七. 问题3
ymm]+v5S.] 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
dU9;sx _&]7 template < typename T1, typename T2 >
6rnFXZ\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M d4Q.8 {
?EC\.{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;~0q23{+;U }
(9`dLw5 deAV:c 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
}W^@mi
C`r:jA<LC, template < typename T1, typename T2 >
kSV(T'#x struct result_2
_".h( {
{ENd]@N* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:#g.%& } ;
fNLO%\G~2 (nQm9 M( 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
poAJl;T 这个差事就留给了holder自己。
(d#&m+
g] ry|a_3X(I XMS:F]HN template < int Order >
no8\Oees class holder;
"_&ZRcd* template <>
Y$>NsgQn6 class holder < 1 >
<-.@,HQ+ {
sl-wNIQ public :
]r#b:W\ template < typename T >
D9TjjA|zS struct result_1
Ja~8ZrcY {
;=n}61 typedef T & result;
ho$}#o } ;
HWV A5E[`Y template < typename T1, typename T2 >
ogIu\kiZ struct result_2
EmaS/]X[ {
-r,v3n typedef T1 & result;
[s$x"Ex } ;
?;oJ=.T template < typename T >
`xx.,;S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pnuo;r s {
~qZ6I)? return (T & )r;
$e+4Kt
, }
uD(C jHM> template < typename T1, typename T2 >
.nZKy't typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0UJ6>Rj {
yf&_l^! return (T1 & )r1;
f?:=@35 }
S!PG7hK2 } ;
v@]SddP,? Z-lhJ<0/Pa template <>
r^6@Zwox] class holder < 2 >
?#GTD?3d {
Y:/p0o public :
=COQv= GT template < typename T >
]*P9=!x|M struct result_1
gHc1_G] {
;:Z5Ft m typedef T & result;
,y'6vW`%g9 } ;
wlP3 XF? template < typename T1, typename T2 >
gs!'*U) struct result_2
oUn+tu: {
J-/w{T8: typedef T2 & result;
9{4oz<U } ;
8x-19# template < typename T >
/ fUdb=!Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3\4e{3$ {
vv&< 7[ return (T & )r;
2H w7V3q }
A{4,ih"5 template < typename T1, typename T2 >
}j2;B 8j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SW%}S*h {
5 eL
b/,R return (T2 & )r2;
Y2tVq})! }
QuEX|h,F } ;
C9?mxa*z 6O,k! y> #w%-IhP 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> >。
V|@bITJ?7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x-c5iahp' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qCI7)L` \]4EAKJE return l(i, j) = r(i, j);
qpFxl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
QxG^oxU} |pS]zD return ( int & )i;
aV7VbC return ( int & )j;
9[JUJ,#X'0 最后执行i = j;
;=$;h6W0 可见,参数被正确的选择了。
st* sv} !&Q?AS JH "P?O1 1#cTk qE2VUEv5Y 八. 中期总结
pTGGJ, 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
3#$X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R~iv%+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.'A1Eoo0d 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B-_b.4ND) ]B;`Jf OS`jttU@ l'q%bi=f sgP{A}4 W CR23$<FC 九. 简化
@Ol(:{< 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
t O.5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ph]b6 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
NA2={RB; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
qJT/48lf_ +-*/&|^等
fQC{LcS 2. 返回引用。
6QA`u* =,各种复合赋值等
^%zhj3# 3. 返回固定类型。
sgi5dQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
nK03x YA 4. 原样返回。
smfI+Z S" operator,
Nc(CGl: 5. 返回解引用的类型。
mST8+R@S operator*(单目)
C{m%]jKH 6. 返回地址。
[u!n=ev operator&(单目)
?2#'>B 7. 下表访问返回类型。
y>w;'QR&a operator[]
&~+QPnI>Pm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z@dVK`nD operator<<和operator>>
\8$~ i ;PC! 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。
"P#1= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Dfzj/spFV J)n_u) , template < typename Left >
r@C~_LgL) struct value_return
Dq~;h \=' {
1xEOYM) template < typename T >
=q]!"yU[d struct result_1
I ?Dp*u* {
o$</At typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jr0j0$BF } ;
d2Q*1Q@u 8cOft ;|qB template < typename T1, typename T2 >
oDu6W9 + struct result_2
u$^tRz9 {
WN=0s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0D 2I)E72o } ;
Dh8'og)7 } ;
siI%6Gn; `WXlq#:K h-1?c\Qq: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=3(Auchl$Y I[k"I( 下面我们来剥离functor中的operator()
1Zn8CmE V 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;DK%!."% ,\v'%,:C return l(t) op r(t)
u*Xp%vNe return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>-N(o2j3 return op l(t)
M{5AQzvs return op l(t1, t2)
R]X 0D. return l(t) op
vb]kh_ return l(t1, t2) op
uEJ8Lmi return l(t)[r(t)]
xA(z/% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lh'S_p8g y8s!sO 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:
_xv3UzD 单目: return f(l(t), r(t));
exhU!p8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@T\n@M] 双目: return f(l(t));
:K^J bQ return f(l(t1, t2));
V2}\]x'1 下面就是f的实现,以operator/为例
PhC3F4 :CE4<
{V struct meta_divide
KL=<s#
{
U&WEe`XM template < typename T1, typename T2 >
'+_>PBOc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cw!,.o%cD {
=J]WVA,GqA return t1 / t2;
DBHy%i }
3U >-~-DS } ;
B%;MGb o c$V5E t 这个工作可以让宏来做:
[y@*vQw a,vS{434J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
iv$YUM+ template < typename T1, typename T2 > \
ZEI,9`t! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jj[6 oNKE1 以后可以直接用
V#dga5*] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'?9zL* 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
h[]9F.[ (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。。。)
6"Fn$ :l? t>cGfA :Mu*E5 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
swF{}S" t6nRg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P'U2hCif class unary_op : public Rettype
@ye!? % {
Io.RT+slB Left l;
D8Fi{?A#FV public :
d{4;qM# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GHGyeqNM [oTe8^@[ template < typename T >
!G;u
)7'v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{o24A:M {
^-Od*DTL return FuncType::execute(l(t));
.}!.4J%q2 }
7_i8'(`` Kb?{^\FiU template < typename T1, typename T2 >
~'_cBJ
'XD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~+dps i {
?+d`_/IB return FuncType::execute(l(t1, t2));
U0_^6zd_ }
06pvI} } ;
_Ub
`\ytx !e|\1v'0 R7bG!1SHl 同样还可以申明一个binary_op
U7s$';y"% O{X~,Em=q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W r/-{Wt class binary_op : public Rettype
lv
8EfN {
_HUbE / Left l;
C[^V\?3ly: Right r;
/IpCo public :
2 kDsIEA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`}PYltW 7s(tAbPdB template < typename T >
92DM1~
* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ss)x
fG {
f4f2xe7\Q return FuncType::execute(l(t), r(t));
_B^zm-}8|B }
~18a&T: WBE>0L template < typename T1, typename T2 >
C{}_Rb'x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@V*dF|# / {
q\6(_U#Tl return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
D`LBv,n }
B3#G } ;
! K>iSF< W" 5nS =d% ,L/ x\_28 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|u&cN-}C d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(9'^T.J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7{|QkTg C 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
So aqmY;+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
P3_.U8g$r 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。。。
CFaY= Cy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
OBWWcL- 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)
Y2
@8B6 下面是修改过的unary_op
Pv'Q3O2<I bKo %Ak, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TLdlPBnr8 class unary_op
1^\w7Rew2 {
q\Y4v Wg Left l;
i5 rkP`)j gfQ?k public :
iEvQ4S6tD (@1:1K( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6CY&pbR %=aKW[uq] template < typename T >
XIW0Z C struct result_1
{D+mr[ % {
oh9
;_~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jm^.E\_ } ;
|YJ83nSO~ JVE\{ e) template < typename T1, typename T2 >
& LE5'.s struct result_2
&R94xh%@( {
&|hK79D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I%[e6qX@ } ;
2c9?,Le/; ]b4WfIu template < typename T1, typename T2 >
*M.xVUPr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(eN7s_ {
j6rN t| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!U^{`V jp[ }
+hxG!o?O ZitM<Qi&y template < typename T >
/DYyl/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X]0>0=^ {
<L&EH@T return OpClass::execute(lt(t));
*DL7p8 }
ScPVjqG2{ {K,In)4 } ;
4-(kk0]`z ~6 6xO9s m#7(<# 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
>Fel) a 好啦,现在才真正完美了。
</h^%mnd 现在在picker里面就可以这么添加了:
>L7s[vKn COrk (V template < typename Right >
Rr)+M3' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ht3.e[%'b {
(`P\nnb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lPTx] =G }
yeo&Qz2vU 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。
P?54"$b c`a( G.W ! 8t-GsjHb ',+yD9 @ 十. bind
BrV{X&>[i 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。
kx"10Vw 先来分析一下一段例子
&.?XntI9O m~=~DMj $<}c[Nm int foo( int x, int y) { return x - y;}
#~ u0R>= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
LFp "Waiv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
o5 L ^ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
F@w; .e! 我们来写个简单的。
NTg@UT< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
IrLGAQ0 对于函数对象类的版本:
qL(Q1O! }r:o8+4 template < typename Func >
T<AT&4 struct functor_trait
4fEDg{T {
}cKB)N
BJb typedef typename Func::result_type result_type;
pfA6?tP` } ;
zkQ[< 对于无参数函数的版本:
+X}i%F' #/)t]&n template < typename Ret >
K1B9t{T struct functor_trait < Ret ( * )() >
'D\Q$q {
bx@l6bpQ typedef Ret result_type;
{T){!UVp! } ;
*b~6 B M$ 对于单参数函数的版本:
p?@ %/!S ZL MH~cc template < typename Ret, typename V1 >
xmW~R*^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(\V
i_ {
"q@m6fs typedef Ret result_type;
c OYDN[k } ;
okNo-\Dh! 对于双参数函数的版本:
G0cG%sIl ;JW_4;- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.])prp8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NFK`, {
eI
#Gx_mg typedef Ret result_type;
APQq F/ } ;
=OVDJ0ozZ 等等。。。
G#M)5'Q]U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
C0rf !40>LpL[ template < typename Func >
/zn=AAYb struct func_return
o5<<vvdA {
'%)R}wgV template < typename T >
*{o7G a struct result_1
0D X_*f {
GK(CuwJe typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U)S=JT~h } ;
:!ya&o gL; Kie6Z template < typename T1, typename T2 >
4E'9;tA3l struct result_2
2iAC_"n {
p{FI_6db typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Bf_$BCyGW } ;
q}1ZuK`6 } ;
=W(*0"RM B5e9'X^
[ sE1cvAw9l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4ls:BO;k] *6uccx7{ template < typename Func, typename aPicker >
?GhyVXS y. class binder_1
8~sP{V% {
:FyF:=
Func fn;
~6vz2DuB= aPicker pk;
>yIJ8IDF public :
xo:kT ) hy;VvAH5 template < typename T >
IRdt:B|@ struct result_1
jvT'N@ {
_KT!OYH typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
boh?Xt-$ } ;
a"8[,A3 s6H'}[E< template < typename T1, typename T2 >
95DEuReKi struct result_2
ZedFhm {
nK&]8" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~j0rORy] } ;
'J|2c;M\x
B.z$0=b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8v:{BHX @KG0QHyiU template < typename T >
"gM^o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'U@o!\=a {
yDWIflP0; return fn(pk(t));
]B8
A }
3v* ~CQy9 template < typename T1, typename T2 >
\P\Z<z7jy typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;*K4{wvG {
R>'
%}|v/ return fn(pk(t1, t2));
_ k-_&PR }
"kg`TJf= } ;
7#8Gn=g T U%@_vYR MNT~[Z9L5G 一目了然不是么?
rk=D5E7 最后实现bind
^xo<$zn .nV2n@SR >J"IN I template < typename Func, typename aPicker >
5/H,UL picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,'#TdLe {
3"fDFR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:qYp%Ub }
3f;=#|l <,d550GSm 2个以上参数的bind可以同理实现。
37AVk`a 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。
5>532X(0 XTol|a= 十一. phoenix
UK`A:N2[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*MF9_V)8V gGqrFh\ for_each(v.begin(), v.end(),
p|UL<M9{a] (
6r7>nU&d do_
XxqGsGx4 [
<}a?<):S cout << _1 << " , "
m0HK1' ]
.hTqZvDa .while_( -- _1),
Q=~"xB8 cout << var( " \n " )
tjdPia )
A2
l?F );
|Q?h"5i"( 6Z\ aJ 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:
MqmQ52HR 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
Z~'t'.=z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t;O) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
tm1= pP<8zTLn V>6klA}o template < typename Cond, typename Actor >
$ {yct class do_while
4vhf!!1 {
MlO OB Cond cd;
-Cf)`/ Actor act;
X1o",,N^M public :
7*:zN template < typename T >
]8$8QQc<<5 struct result_1
;\MWxh,K {
XqH@3Ehk typedef int result_type;
^W |YE72Y } ;
'Waazk[@O K;K0D@>]HR do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6Yai?*.Q ;?h[WIy template < typename T >
L G}{ibB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kR]P/4r {
q8 v iC| do
rxCzPF {
N:j7J act(t);
:;?$5h*|` }
2a d|v] while (cd(t));
2D\pt return 0 ;
F>;Wbk&[| }
U)}]Z@I- } ;
)&Ii!tm3 w OL,L U '|}A/` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*A-_*A 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
)e(<YST 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
6v%yU3l 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
^F^g(|(K 下面就是产生这个functor的类:
x#{!hL
5G 5K vp% '/Aq2 template < typename Actor >
y^2#;0W class do_while_actor
qHt/,w='Q {
VKa+[ Actor act;
*d._H1zT public :
'%$Vmf)= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vPkLG*d8 jIh1)*]054 template < typename Cond >
/9vi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
AXyXK?? } ;
B,b8\\^k| "Eh=@?]S_ ax@H^Gj@2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
mhbczVw 最后,是那个do_
>oh Cz@~ 41
F;X{Br N8A)lYT]_u class do_while_invoker
)JMqC+J3*t {
k4+vI1Cs public :
~IhAO}1 template < typename Actor >
9a`LrB do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R hWQ:l] {
YRZ\nun return do_while_actor < Actor > (act);
GDu^P+^ }
}[0nTd } do_;
qqDg2,Yb =VC18yA 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I}f`iBG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O9ex=m `L 最后来说说怎么处理break和continue
0`/G(ukO 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。
WJ{Iv] }9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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