一. 什么是Lambda
c^5~QGuQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P7ao5NP 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,
ob!P;]T _f7 9wx\B ,=uD^n: W Tcw4 class filler
c rQ8q;: {
h!,v/7= public :
b35fs]}u-6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i:dR\|B } ;
f'F?MINJP Q*GN`07@?d mwO6g~@` 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:
%J}xg^+f *j|~$e}C 3h]g}&k mupT<_Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~EW(Gs!=C t"sBPLU\ a6ekG YW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}czrj%6 l&[O .zf~.R;> gZVc 5u< 二. 战前分析
&L3M] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"6A
`
q\ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
{aZ0; RCJ|P~* IM*y|UHt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eB2a-, /* --------------------------------------------- */
%q"%AauJR vector < int *> vp( 10 );
D2#ZpFp"h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V( }:=eK /* --------------------------------------------- */
oE6tauQn sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z xEL+ P /* --------------------------------------------- */
Xa[.3=bV? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y4yhF8E>;U /* --------------------------------------------- */
^"E^zHM( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,.S~
Y /* --------------------------------------------- */
9p85Pv [M= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)w em|:H zE*li`@ =&6eM2>P cF*TotU_m 看了之后,我们可以思考一些问题:
Z<oaK 1._1, _2是什么?
*9
{PEx 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
MyOd,vU 2._1 = 1是在做什么?
-au^;CM 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
xl{=Y< ; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]dVGUG8 4>YR{ t}_r]E,{u 三. 动工
cx,+k]9D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
39c2pV[ g_E$=j92v ?PLPf>e . P viA template < typename T >
I]|Pq class assignment
oE@a'*.\ {
&md`$a/ T value;
OHN _ public :
RIR\']WN assignment( const T & v) : value(v) {}
x%=si[P template < typename T2 >
q$L%36u~/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a9e>iU } ;
2B1q*`6R P.se'z)E 85= )lu
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rCEyQ)R_} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!"AvY y9 m~BAyk^jo3 TJd)K$O> Xxj-
6i class holder
8bGd} ( {
%X]jaX7 public :
thh.A template < typename T >
Ha#=(9. assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ng&%o {
-12UN(&&Z return assignment < T > (t);
,i NXK }
@)F )S7 } ;
eSn+ B;
=>S]q71 5PCqYN(:B 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:
`?H]h"{7Q :9afg static holder _1;
t|?ez4/{z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j a[Et/r J`Q>3]wL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[&[k^C5 而不用手动写一个函数对象。
HdI8f!X'TG PN%zIkbo ^S<Y>Nm] ho{*Cjv 四. 问题分析
UBKu/@[f@ 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。
n6=By|jRh 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。
Wb,KjtX 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
},?kk1vIT{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.Z`R^2MU 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1UgEI"#a6g J-:.FKf\5l 五. 问题1:一致性
;<Sd~M4f 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?|
)6MfRw 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?PxP% $hS ~hH REI& struct holder
1#g2A0U, {
<V'@ks% //
t?X877z template < typename T >
OdbEq?3S/? T & operator ()( const T & r) const
g9pZ\$J& {
h
f)?1z4 return (T & )r;
mM~qBrwL }
8,Z_{R#| } ;
Tb}4wLu Rh2+=N<X 这样的话assignment也必须相应改动:
OKZV{Gja PNhe template < typename Left, typename Right >
GMx&y2. Z class assignment
@u+]aI!`- {
`RT>}_j Left l;
iXkF1r]i Right r;
)* : gqN public :
]#<4vl\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]EbM9Fo-U template < typename T2 >
^0)g/`H^> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NX.6px17 } ;
GKqm&/M*= ;O5zUl-` 同时,holder的operator=也需要改动:
Ty\R=y}} ;C#F>SG\S template < typename T >
HWAdhDZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
, pfG {
M^Yh|%M return assignment < holder, T > ( * this , t);
R{4^t97wH{ }
#Pau\|e_ uc{Ihw 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
g/_5unI}u 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~At7 +F[ 2W(s(-hD return l(rhs) = r;
I|!OY`ko 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
hag$GX'2k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MKCsv+ w"F
9l template < typename Tp >
l4YbK np] class constant_t
(/YHk`v2 {
<nf@U>wlw const Tp t;
]m q|w public :
m~ABC#,2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
wm@@$ template < typename T >
.LZ?S"z$w const Tp & operator ()( const T & r) const
h*a(_11 {
",t?8465y return t;
**0~K" ;\ }
sdrfsrNvB- } ;
]cvwIc"> qZh/IW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
aK~8B_5k8 下面就可以修改holder的operator=了
8`{:MkXP -ad{tJV| template < typename T >
:kV#y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}#+^{P3 ; {
Po0A#Z l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kazzVK5x }
0> E r=,e rXq.DvQ 同时也要修改assignment的operator()
c#]4awHU O\tb R= template < typename T2 >
xH,a=8&9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7z,C}-q 现在代码看起来就很一致了。
G_tCmu\ nW:C/{n2tG 六. 问题2:链式操作
!F-w3
] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kH1~k,|\&K 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
'oVx#w^mf 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
">nxHU 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
# w4-aJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Lb-OsKU >|=ts template < typename T >
G4;Oi= struct result_1
{TROoX~H? {
*>}@7}f typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
E&w7GZNt } ;
nFCC St$ BOX2O.Pm 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:
6|=f$a 2[yd> (` template < typename T >
/maJtX' struct ref
RP|`HkP-2 {
R\f+SvE typedef T & reference;
]/6z;
~3U } ;
1GRCV8"Z^ template < typename T >
>R_&Ouh: struct ref < T &>
J)>c9w {
wHLLu~m\ typedef T & reference;
q
i;1L
Kc } ;
'Is kWgc (9d & 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
BlO<PMmhT& 9*wK@yEl template < typename T >
9FR5Jw>t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
N"R]Yp;j {
wlvgg return l(t) = r(t);
@HC Vmg: }
OT*mO&Z 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
I{2hfKUe` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@mBQ?;qlK >U>(`r* 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
gD?l-RT> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-2[a2^a' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dT8S~-d% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
X?',n
1 最后的布局是:
}.(B}/$u Add
bJ%h53 / \
+sA2WK] Divide 5
|df Pki{ / \
xo&_bMO _1 3
:Yl-w-oe 似乎一切都解决了?不。
b%`1cV 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。
;'K5J9k 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。
w&#]-|$ 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:
&z3o7rif$ J@'wf8Ub template < typename Right >
"S]TP$O D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)&O
%*@F Right & rt) const
CRE3icXbQ {
'H!Uh]! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BU_nh+dF }
am'7uy!ka~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kzLsoZ!I XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
X_h}J=33Q 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
cT,sh~-x, 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
bE. .P&" 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4$<JHo
@. 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?
cq]6XK-W 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:
~
7s!VR q9_OGd|P template < class Action >
* u>\57W class picker : public Action
teF9Q+*~ {
\b x$i* public :
2ilQXy picker( const Action & act) : Action(act) {}
~0$&3a<n1 // all the operator overloaded
FZlWsp= } ;
oc`H}Wvn F41=b4/ 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。
3 0H?KAV 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:
,"ZMRq oPM96
( template < typename Right >
T5h
H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4[eXe$ {
7NGxa6wi return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`;C V=,M }
5;EvNu ,O(hMI85] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=,M5KDk` 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。
QWYJ* lo+A%\1 template < typename T > struct picker_maker
:F?C)F {
i/4>2y9/F4 typedef picker < constant_t < T > > result;
tD)J*]G } ;
ga +dt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ux4POO3C| {
i_%_ x* typedef picker < T > result;
L8B!u9% } ;
K|,
.C[ 1+s;FJ2} 下面总的结构就有了:
Gc|idjW4 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。
k,*XG$2h 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。
*2l7f`K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!Vk^TFt` 至此链式操作完美实现。
WsB ?C&>x 7[)E>XRE >[#f\bG> 七. 问题3
[(lW^- 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。
U K!(G !Uo4,g6r+ template < typename T1, typename T2 >
$UwCMPs X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
upmx $H> {
@yYkti;4- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
z b3tIRH }
a7opCmL !nnC3y{G 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:
>(<f 0 $&c*'3 template < typename T1, typename T2 >
*.[.
{qG( struct result_2
'w aaw_>b {
\FaP|28h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@0''k } ;
jP.dDYc He@KV= 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?
^\m![T\bX 这个差事就留给了holder自己。
TWTb?HP ?@x/E& :A;RH template < int Order >
d=/F}yP~?s class holder;
YmG("z template <>
$`8wJf9@w class holder < 1 >
(ZlU^Gw#UB {
z1a7*)8P public :
-9?]IIVb template < typename T >
;_=&-mz struct result_1
6 u6x {
A#,ZUOPGH typedef T & result;
fz_r7? } ;
%]i15;{X template < typename T1, typename T2 >
*-X[u: struct result_2
%BODkc Zh {
PA*5Bk="q typedef T1 & result;
"[N!m1i:{ } ;
bN.Pex template < typename T >
DY*N|OnqJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EU#^7 {
2~V*5~fb return (T & )r;
lB4WKn=?Kl }
6S#Cl>v template < typename T1, typename T2 >
7yQ4*UB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Lw,h+@0 {
M6TD"- return (T1 & )r1;
/-s6<e! }
|s_GlJV. } ;
DmcZta8n] #dHa,HUk template <>
yhJ@(tu.Gd class holder < 2 >
:4|4 =mkr {
!)$Zp\Sg public :
XWw804ir template < typename T >
Zd+bx*rD struct result_1
(@YG~0 {
Hn:Crl y# typedef T & result;
b.938#3, } ;
<UCl@5g& template < typename T1, typename T2 >
/wG2vE8e struct result_2
'+
?X {
O6Y0XL typedef T2 & result;
="e+W@C } ;
h+,@G,|D template < typename T >
gqR(.Pu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wp,R^d {
pR_9NfV{ return (T & )r;
\2z>?i) }
5zJq9\)d+ template < typename T1, typename T2 >
mkpMfPt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
unxqkU/<Z {
]$hBMuUa return (T2 & )r2;
$cgcX }
+ge?w#R } ;
Vvo7C!$z 2 E=L8< ;VK.2^jW! 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> >。
~J]qP #C 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qP
,EBE 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'"Nr, vQo ~ri5zb20 return l(i, j) = r(i, j);
naNghGQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!@sUj 2<6UwF return ( int & )i;
p7~!z.)o return ( int & )j;
!x)R=Z/C 最后执行i = j;
k7^5Bp8= 可见,参数被正确的选择了。
(k P9hcV xD 7]C|8o /{2,zW kx CSs7J/ a9Vi]; 八. 中期总结
JGZBL{8 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:
n"8Yv~v*2j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`0svy} 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>&/0J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
IGgL7^MF ,: ^u-b| Fzcwy V
}0 ?3:A iDD$pd,e\ fV~~J2IK 九. 简化
_v:SP
L U 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。
#K&Gp- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+,l-Nz 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:
'fW-Y!k% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4e +-*/&|^等
y>LBl] 2. 返回引用。
06jQE2z2R =,各种复合赋值等
tX[WH\(xI 3. 返回固定类型。
bd`P0f? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F[MFx^sT{ 4. 原样返回。
MfkZ operator,
SfR%s8c` 5. 返回解引用的类型。
_dU\JD operator*(单目)
Xc.`-J~Il 6. 返回地址。
#z42C?V operator&(单目)
cb bFw 7. 下表访问返回类型。
4!$"ayGv;D operator[]
zeRyL3fnmb 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
m+9#5a- operator<<和operator>>
0`H#
'/ qSQ~D(tO 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。
hGrdtsH? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Zd&S@Z ('~LMu_ template < typename Left >
&Qm@9I s struct value_return
V6Dbd"
i9 {
tp|d*7^i template < typename T >
$Q0n struct result_1
31)&vf[[ {
P2Y^d#jO typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Kpp_|2|@< } ;
`h;[TtIX4 h];I{crh template < typename T1, typename T2 >
2SLU:=<3 struct result_2
=c7;r]Ol {
n !(F, b typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/RF7j; } ;
IA(5?7x`< } ;
7z-[f'EIUI ^Dx&|UwiZa _cwpA#x`} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;kK/_%gN-G jdBLsy@ 下面我们来剥离functor中的operator()
Pz^544\~ou 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4P0}+ @ P|y{e6 return l(t) op r(t)
?Ob3tUz2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ss`LLq0LO return op l(t)
W!<U85-#S return op l(t1, t2)
j.YA2mr return l(t) op
+|rj4j)L&' return l(t1, t2) op
28nFRr return l(t)[r(t)]
SAz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OJxl<Q=z }\LQ3y"[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
F!do~Z 单目: return f(l(t), r(t));
i9$ Av return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D,6:EV"sa 双目: return f(l(t));
snJ129}A return f(l(t1, t2));
7o4\oRGV 下面就是f的实现,以operator/为例
'<M{)? uq{beC struct meta_divide
?4B`9<j8% {
cNH7C"@GVu template < typename T1, typename T2 >
_G0x3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
##{taR8 {
DI%saw return t1 / t2;
r/1(]#kOX }
[
3HfQ } ;
ctUp=po YzWz| 这个工作可以让宏来做:
#Dac~>a' *h|U,T7ew #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A=4OWV? template < typename T1, typename T2 > \
/j^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0`hdMLONR 以后可以直接用
9VT;ep DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Je{ykL?N 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
v2?ZQeHr_( (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。。。)
5)E @F9N S[N5 ikg T;uX4,|( 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
6nQq +q oRP2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P%zK;#8V class unary_op : public Rettype
)*[3Vq {
BzzTGWq\ Left l;
1"g<0
W public :
Lv%x81]K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
26nx`w?j( /o[w4d8 template < typename T >
Q;u pau typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HV.t6@\}; {
O84i;S+-p return FuncType::execute(l(t));
#F#%`Rv1 }
nK,w]{<wG! hQi2U template < typename T1, typename T2 >
}*-@!wc-N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9iq_rd] {
o@Oqm> ]SS return FuncType::execute(l(t1, t2));
pUTr!fR }
rKn~qVls } ;
&vJH$R :>*7=q= _LPHPj^Pg 同样还可以申明一个binary_op
xwr8`?]y "8RSvT<W^5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
! z**y}<T class binary_op : public Rettype
G9lUxmS< {
7"mc+QOp Left l;
Zh,71Umz Right r;
g ?k=^C public :
. ^u,. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;I*o@x_ T|p"0b A template < typename T >
.h[:xYm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~`/V(r;o {
"{n&~H` return FuncType::execute(l(t), r(t));
^_6|X]tz1T }
u"8yK5! Q@niNDaW2 template < typename T1, typename T2 >
zTp"AuNHN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hc1N~$3!G {
`gJ(0#ac return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g :OI }
TJN4k@\$2 } ;
Si7*& dw= aYeR{Y] JLYi]nZ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%RVZD#zr 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y(&Ac[foS} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
6mE\OS-I 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
y2v^-q3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VQs5"K" 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
[e
q&C_|D 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:U\tv[
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
,bd_: 下面是修改过的unary_op
5bIw?%dk( SKtr tm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-} +[ class unary_op
S3#>9k;p {
So;<6~ Left l;
I|OoRq R/_&m$ZB public :
T+$[eWk"a B[}6-2<>?C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H.;Q+A,8^ pw#-_ template < typename T >
@L`jk+Y0vF struct result_1
K'xV;r7Nt {
S@Y39 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7nSxi+6e } ;
fOHxtHM .VqhV template < typename T1, typename T2 >
jylD6IT struct result_2
ye97!nIg@ {
RNL9>7xV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"|NI]Kv } ;
wq{hF< ;|RTx template < typename T1, typename T2 >
Q/?$x*\> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-/4P3SG/ {
Kq!3wb; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}b}m3i1 }
jCY%| :]"V-1#} template < typename T >
gIfh3 D=yX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uO**E-` {
zqku e%^?- return OpClass::execute(lt(t));
7^285)UQA }
NHt\
U9l' rjP/l6
~' } ;
"7
yD0T)2 yu|>t4#GT TvM~y\s 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
2eogY# 好啦,现在才真正完美了。
q)GdD== 现在在picker里面就可以这么添加了:
maZ)cW?
K}y
f>'O template < typename Right >
yauvXosX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LD?sh"?b {
@iiT< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_aphkeqd }
xk5]^yDp 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。
_{>vTBU4F wL1MENzp*z 4| f*eO Y2TtY; ,6/V"kqIP 十. bind
TC('H[
] 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。
y5r4&~04 先来分析一下一段例子
R_KH"`q $qiya[&G4
9sP0D int foo( int x, int y) { return x - y;}
#tHK"20 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cL ]1f bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~u{uZ(~ 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。
SM'|+ d 我们来写个简单的。
G*m0\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m 5.Zu. 对于函数对象类的版本:
v19-./H^
j 4*L_)z&4; template < typename Func >
@~e5<:|5# struct functor_trait
F
[M,]? {
}k0_5S typedef typename Func::result_type result_type;
siaG'%@*r } ;
Gt1U!dP 对于无参数函数的版本:
PCvWS.{ !if template < typename Ret >
pmM9,6P4@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
!1k_PY5) {
F2WKd1U typedef Ret result_type;
W!X@ } ;
|4JEU3\$ 对于单参数函数的版本:
45e~6", sB</DS template < typename Ret, typename V1 >
XSDpRo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Y73C5.dNcE {
:h$$J
lP typedef Ret result_type;
0f/<7R } ;
s1rCpzK0 对于双参数函数的版本:
pRqx`5 } .8R@2c`}Cs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
m*pJBZxd struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
w(/S?d
{
6<]lW typedef Ret result_type;
2iOV/=+ } ;
YVU7wW,1 等等。。。
\G[$:nS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-@s#uA
h 3<!7>]A template < typename Func >
M7T5
~/4 struct func_return
%4H%?4 {
Sf'CN8 template < typename T >
QY/w struct result_1
zdYjF| {
\<' ?8ri# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DF= *_,2/ } ;
CY1Z' +R &gqja template < typename T1, typename T2 >
uph(V struct result_2
*T/']t {
#4PN"o@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X,
n:,' } ;
E
fDH6 } ;
y0#2m6u [6fQ7uFMM8 }OUt sh ]y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
AKC`TA*E \~W'v3:W template < typename Func, typename aPicker >
8=l%5r^cq class binder_1
cr3^6HB {
,prf;|e? Func fn;
XTyxr aPicker pk;
t# i#(H public :
b;n[mk
J zl6eo[; template < typename T >
,F|f. 7; struct result_1
EwN}l {
aOp\91
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wT@og|M } ;
icgfB-1|i S'" Df5 template < typename T1, typename T2 >
6Oq7#3] struct result_2
UNYqft4 {
#e"[^_C@! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"sTRS* } ;
)8AXm @]j1:PN-
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A"]YM'. f#;> g template < typename T >
.nJz G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s<Ziegmw|g {
d=(mw_-? return fn(pk(t));
LoV<:|GTI }
occ7zcA template < typename T1, typename T2 >
]Um/FA W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jd:6:Fm {
R&&4y 7 return fn(pk(t1, t2));
A^g(k5M* }
dN q$} } ;
&~CI<\o P
];m_4 LV Ge]lD 一目了然不是么?
Xvu(vA 最后实现bind
tw;}jh !0+JbZ<%r| 1M 6D3d_ template < typename Func, typename aPicker >
a(nlTMfu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dd;~K&_Q/i {
?9/G[[( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o&%g8=n% }
:Ye !w$r 4s-!7 2个以上参数的bind可以同理实现。
e
,(mR+a8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
**%37 =cI(d , 十一. phoenix
P
pb\6|* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fhiM U8(& V
gWRW7Se for_each(v.begin(), v.end(),
Ml_^
`vn (
o-5TC do_
!L(^(;$Kgr [
Cdn J&N{ cout << _1 << " , "
TjH][bH5 ]
Y2AJ+
| .while_( -- _1),
[n@]
r2g)3 cout << var( " \n " )
u`W2+S )
SUiOJ[5, );
>:-$+I (`^1Y3&2 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
04ui`-c( 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}2jn[${ pr operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@d'j zs 那么我们就照着这个思路来实现吧:
H_a[)DT zhQJy?>'m 7!1S)dup template < typename Cond, typename Actor >
3]Ct6 class do_while
(PLUFT {
m
O_af Cond cd;
cuX)8+ Actor act;
!$JT e public :
#a#F,ZT template < typename T >
KlEpzJ98 struct result_1
7CysfBF0g {
:WEDAFq0 typedef int result_type;
C|bET } ;
>4TO=i i-1op> Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`5*}p#G sHj/; template < typename T >
1MFbQs^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-).C {
)0`C@um do
hN_]6,<\ {
X|dlt{Gf
act(t);
&oNAv-m^GD }
Rq -ZL{LR7 while (cd(t));
-"x$ZnHU return 0 ;
203s^K61 }
mh%VrAq } ;
z{q`G wW ).O)p9 $nb[GV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UMi~14& ; 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
W?&%x(6M 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
tQVVhXQ7 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%d@z39-; 下面就是产生这个functor的类:
mpyt5#f y_)FA"IkE Py<}S-: template < typename Actor >
gGYKEq{j( class do_while_actor
+`4A$#$+y {
T{"(\X$ Actor act;
4+n\k public :
)X7A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?dTD\)%A Z+SRXKQ template < typename Cond >
/
{%%"j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y =@N|f! } ;
ZSw.U:ep$s 6)J#OKZ st*gs-8jJ; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/Oono6j 最后,是那个do_
Ri'n ]~-r}`] @EAbF>> class do_while_invoker
P>T"cv {
NK+o1 public :
KvSG; template < typename Actor >
\vNU,WO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
buC{r, {
$b\P|#A return do_while_actor < Actor > (act);
x-c"%Z| }
bt *k.=p } do_;
-j(6;9"7]| A&{Nh` q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~&O%N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=N@t'fOr 最后来说说怎么处理break和continue
}]TxlSp!; 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。
I fir ,8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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