一. 什么是Lambda
~:km]?lz0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
76.{0c 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,
+h_ !0dG U:F/iXz 4.RG4Jq ~XeFOMq class filler
a}Sd W {
PA w-6; public :
_7DkS}NJs void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(z$r :p } ;
~ d^<_R ;6
+}z~ .Wi{lt 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
20rkKFk* {G*A.$-d ceGa([#!\_ PCn Q_A-Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
PM":Vd/ a{Esw` ;IK[Y{W/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jx#k,Z4 . |*f!w}5 7m#[!%D 7j7e61
Ax 二. 战前分析
$(Ugtimdv 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
qNyzU@ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
7kKy\W L}#0I+Ml7 0N=X74 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u9=SpgB# /* --------------------------------------------- */
f`>/
H!<2 vector < int *> vp( 10 );
"!K'A7.^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
LflFe@2 /* --------------------------------------------- */
<\zCpkZ'B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
D}3XFuZs_ /* --------------------------------------------- */
y$hp@m'@C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
midsnG+jnf /* --------------------------------------------- */
fx8EB8A7K7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
QCPID: /* --------------------------------------------- */
bN^O}[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ENh!N4vbO 9t@:4O ~](fFa{ OPBt$Ki 看了之后,我们可以思考一些问题:
^% Q|s#w. 1._1, _2是什么?
B~'MBBD" 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*b}>cn)<v
2._1 = 1是在做什么?
(yo;NKq,@ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
dMx4ykrR Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
4;`Bj:. j\RpO'+} M9!AIHq4 三. 动工
*sQcg8{^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_B2V "p JFL>nH0mk. Wl^R8w#Z$ T2?HRx template < typename T >
E99CmG|" class assignment
^5=UK7e5KY {
sM1RU T value;
$V6^G*Q public :
*s}|Hy assignment( const T & v) : value(v) {}
weMww,: ^[ template < typename T2 >
?j7vZ}iRi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K7I&sS^x } ;
04!(okubyp ;evCW$G= 0e["]Tlnm 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
mxSKG>
O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!0/z>#b !~<siy *0Gz)' i54md$Q^ class holder
^C&+
~+ {
p<WFqLe(": public :
7=4 A;Ybq template < typename T >
FDFH,J`_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
RaSz>-3d {
e2$]g> return assignment < T > (t);
:<#`_K~' }
gM;}#>6 } ;
~$O1`IT 09M;}4ev&7 SN+S6 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Jeqxspn
T @E`?<|B} static holder _1;
-jg (G GJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MQ][mMM;w j&6 jRX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&;H{cv` 而不用手动写一个函数对象。
j_?cpm{~ml FgA//)1 &A!KJ. BH0!6Oq 四. 问题分析
F>|9 52 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
{F*N=pSq 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
;Hm'6TR! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Kn+=lCk 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b`cYpcs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\9)[#Ld Mj0Cat= 五. 问题1:一致性
p}]q d4j 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
MBk"KF 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#`GbHxd VmQh$&h struct holder
@kngI7=E {
jeN1eM8WI //
B{,
Bno template < typename T >
&J"YsY T & operator ()( const T & r) const
h\,5/ )Y {
%/0gWG return (T & )r;
2]jPv0u }
mp`PE= } ;
O{KB0"s>i <Mgf]v.QS 这样的话assignment也必须相应改动:
~] =?b)B ((3t: template < typename Left, typename Right >
[h}K$q class assignment
vW.%[] {
Oo%!>!Lt, Left l;
3
%(Y$8U Right r;
EHf)^]Z public :
rFag@Z"[" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#!!AbuhzK{ template < typename T2 >
K, (65>86; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
993d/z|DX } ;
Y4~vC[$x' i|2$8G3 同时,holder的operator=也需要改动:
\ 3NS>v[1 FuP}Kec template < typename T >
m% bE-# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#0MK(Ut/ {
`6 Y33bQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
*M!kA65' }
`ENP=kL(+ ./maY1>T 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。
lC9S\s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I{n;4? jW5iqU"{* return l(rhs) = r;
p?myuNd[ 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。
q@ Kk\m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0M!0JJy#* >a]t< template < typename Tp >
QaMDGD class constant_t
eOrYa3hQ {
QP\yaPE const Tp t;
\.>.c g public :
g37q/nEv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;/Q6i
template < typename T >
\REc8nsLy const Tp & operator ()( const T & r) const
^pcRW44K {
9y+[o return t;
NiTJ}1 l }
S[U/qO)m } ;
npj/7nZj >~&(P_<b 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
EhXiv#CZ 下面就可以修改holder的operator=了
e{t=>vry nYov>x] template < typename T >
[_%,6e+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
b7'F|h^ {
3i(J on/p return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uu3M{*} }
i`~~+6`J >-<F) 同时也要修改assignment的operator()
Yq0# #__ $xcv > template < typename T2 >
!QTPWA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$I(}r3r 现在代码看起来就很一致了。
7)PJ:4IqS 1 ;Ju] 六. 问题2:链式操作
@KJV1t` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?>)yKa# U 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
/| f[us-w 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
lM&UFEl-\ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
?waebuj> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]^!}*
U?EG6t template < typename T >
(fd[P|G_] struct result_1
PSEWL6=]N {
?360SQ< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
w -dI<s } ;
.D3`'K3t{[ ^N{X " 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
\P@S"QO ]-EN/V template < typename T >
_Y7:!-n} struct ref
\4@a {
!OQuEJR typedef T & reference;
EOQaY } ;
+I.v!P!^ template < typename T >
FoLDMx( struct ref < T &>
R_9 o!sTZ {
=SL^>HS.fo typedef T & reference;
LT&/0 } ;
Re\o
v x9 }6@%((9E2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W+/2c4$F3 h.D^1 template < typename T >
r"[L0Cbb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
fU`T\ {
YR8QO-7
.) return l(t) = r(t);
pLJeajv)z }
|DGCdB|`G 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。
:W%4*-FP 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7H?!RYrx _0*=u$~R 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
,L~snR'w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
>E~~7Yal _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
aLHrl6" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oo'iwq-\ 最后的布局是:
|} 9GHjG Add
VHj*aBHB / \
kw;wlFU; Divide 5
+ruj / \
v<`$bvv? _1 3
Pd,!& 似乎一切都解决了?不。
$4:~*IQ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
XC2Q*Z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
65t[vi*C OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Ul9b.`6 MKe *f% template < typename Right >
I'P.K| "R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P1e5uJkd Right & rt) const
~"\P~cg0J {
.;j"+Ef return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y
"<JE<X }
}Uq/kei^P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
![j(o!6& XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
|:}L<9Sq 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
0x6@{0 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
}:"R-s 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
*eMLbU7 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
/T{mS7EpYc 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
sbpu
qOL ,qYf#fU#7 template < class Action >
={OCa1 class picker : public Action
KM E XT$p {
gMCy$+? public :
a3*.,%d picker( const Action & act) : Action(act) {}
i /C'0 // all the operator overloaded
:> x:(K } ;
S[ i$e 40rZ~!} 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。
"_Zh5
g 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:
5,Qy/t}K p~ mN2x ] template < typename Right >
:0{AP_tvcC picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0;'j!`l9 {
))$ CEh"X return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*?s/Ho &' }
*-+C<2" j`Tm\!q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OrzM
hQaf 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';Hxa ' I<IC-k"Y template < typename T > struct picker_maker
|:{g?4Mi {
hLCsQYNDU typedef picker < constant_t < T > > result;
9$8X>T^ } ;
$]xE$dzJ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"Fo {
6_x}.bkIx= typedef picker < T > result;
3{I=.mUUm } ;
^"PfDTyA :A,O(
下面总的结构就有了:
T,A!5V>cX 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。
5R&x{jf$ 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。
|)~Ex 9%ev picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wbn^R' 至此链式操作完美实现。
?]759,Q3L ;B,nzx(L $gXkx D 七. 问题3
`4se7{'UK` 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。
8Ix-i tuX =o
template < typename T1, typename T2 >
`"i^'VL, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z&\Il#'\m+ {
uv?8V@x2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YWybPD4\( }
>cC Gx !k4 }v'= 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:
AEi WL.*. SjFF=ib template < typename T1, typename T2 >
qQwJJjf struct result_2
y^5T/M {
6tDg3`w> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8ct+?-3g } ;
eV@4VxaZ `M towXj 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?
g|_HcaW 这个差事就留给了holder自己。
z0EjIYI[N 9[6G8;<D& r _{)?B template < int Order >
WK/b=p|#o class holder;
7*R{u*/e template <>
DKe6?PG class holder < 1 >
&\CJg'D:m {
TsoCW]h public :
z_5rAlnwT. template < typename T >
kxt\{iy4 struct result_1
]Om'naD {
ahK?]:&QO typedef T & result;
BYhmJC| } ;
-6.i\
B template < typename T1, typename T2 >
N`
@W% struct result_2
=*@MQ {
$%N;d>[U, typedef T1 & result;
3sd{AkD^ } ;
9Ba%= template < typename T >
JNU"5sB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[,.[gWA {
a>-}\GXTA return (T & )r;
n23%[#,r }
^K1~eb*K template < typename T1, typename T2 >
:HQ8M*o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C}dKbs^g| {
_stI?fz*4k return (T1 & )r1;
B]+7 JB }
s8`}x _k= } ;
lq7 8gOg{ ]{q-Y<{" template <>
Y^*Lh/:h class holder < 2 >
A &X {
%OezaNOtm public :
duZ|mT8Q== template < typename T >
y\r^\ S9% struct result_1
wR5\^[GN {
.b!OZ typedef T & result;
j\i;'t}8g } ;
ox i
a} template < typename T1, typename T2 >
gNMKGf\Y struct result_2
^?sSsHz {
-52@%uB typedef T2 & result;
*o:BoP=S } ;
E-BOIy, template < typename T >
MX4 :e>dtd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k'WS"<- {
d=xI return (T & )r;
|ec(z }
qY*%p template < typename T1, typename T2 >
T_5*iwI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~#IWM+I {
"G i+zkVm return (T2 & )r2;
|g: '')>[ }
X-*KQ+? } ;
{Kq*5Aq8 mTrI""Jsu; =DmPPl{ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
(IO\+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
LXTipWKz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V)WIfRs b7>-aem@I return l(i, j) = r(i, j);
)Ta]6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YKs^%GO+ \pBYWf return ( int & )i;
@@&@}IQcR1 return ( int & )j;
/jK17}j 最后执行i = j;
it/C y\f 可见,参数被正确的选择了。
]XpU'/h>q; }R(0[0NQe- ~]6Oz;~<3 0IT20.~ Ca`/ t8= 八. 中期总结
|2+F I<v4 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
{=pP`HD0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
z</XnN 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N~Sue 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V;[__w mTb2d?NS w'5dk3$" Zo}\gg3 .LGkr@P fd,}YAiX 九. 简化
6f5sIg 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。
=5s~$C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D/!eov4" 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Js^r]=\F' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@Z=y'yc'y. +-*/&|^等
-67f33 2. 返回引用。
v0H>iKh7 =,各种复合赋值等
1VPN#Q! 3. 返回固定类型。
Tg{dIh.Q~O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n)wpxR 4. 原样返回。
#IL~0t operator,
4%c7#AX[T 5. 返回解引用的类型。
B9;,A;E}; operator*(单目)
_+R_ms 6. 返回地址。
ek0;8Ds9 operator&(单目)
x/jN&;"/ 7. 下表访问返回类型。
AIRVvW~($ operator[]
zvQ^f@lq2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Sj]T{3mi operator<<和operator>>
MIua\:xT R(7X}*@X 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。
!~$ YD*"S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Ik@Q@ T" gYH:EuY, template < typename Left >
vI:bl~ struct value_return
=-1^K {
5sV/N] ! template < typename T >
][>M<J struct result_1
&|&YRHv {
q%=7<( w typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"`1of8$X7 } ;
W)Kpnb7 #9W5 template < typename T1, typename T2 >
nF!_q;+Vp struct result_2
W<Vzd4hR {
w]+BBGYQKb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?` ZGM } ;
{$QF*j } ;
hz~CW-47 5+Zx-oWq_ EuimZW\V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&0<R:K ?>N 7yCx !P; 下面我们来剥离functor中的operator()
9|kEq>d 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p6eDd"Y c402pj
return l(t) op r(t)
G~$M"@Q7N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
nY5n%>8 return op l(t)
DGuUI}|) return op l(t1, t2)
~PS2[5yo return l(t) op
Uub%s`O return l(t1, t2) op
gJ[q
{b return l(t)[r(t)]
'r?HL;,q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
MFdFZkpiV eJ)KE5%n# 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
9Nbg@5( 单目: return f(l(t), r(t));
TAXkfj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|9i/)LRXe 双目: return f(l(t));
Z_4H2HseL return f(l(t1, t2));
uRq#pYn@ 下面就是f的实现,以operator/为例
0 c'2rx
s?\9i6 struct meta_divide
fOjt` ~ToI {
d\<aJOi+- template < typename T1, typename T2 >
#/sE{jm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
17[t_T&Ak9 {
[Jh))DIx return t1 / t2;
>fzzrD}] }
kFZu/HRI } ;
>zx50e) CH_Dat> 这个工作可以让宏来做:
h*X%:UbW . eag84_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
eRqexqO! template < typename T1, typename T2 > \
,["|wqM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d~1"{WPSn 以后可以直接用
_(s|Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{4jSj0W 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
{c
EKz\RX (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
%m\G'hY2 LVcy.kU@] 9C'+~<l 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
r
L|BkN mt6uW+t/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cW|Zgz8vv class unary_op : public Rettype
#Uk6Fmu] {
.+~kJ0~Y Left l;
7)It1i- public :
&\D<n;3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Sw9mrhzJfe 8 P y_Y> template < typename T >
DdZ_2B2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`YU:kj<6 {
\7w85$ return FuncType::execute(l(t));
nsw8[pk }
i2R]lE8 UU~;B template < typename T1, typename T2 >
K~~*M?.Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H.G^!0j; {
ia.B@u1/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
[&}<!:9' }
yT9RNo/w } ;
u2m{Yx| w
I
7 ,7nb;$] 同样还可以申明一个binary_op
<+JFal 0J,d9a [1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
G/;aZ class binary_op : public Rettype
zgOwSg8 {
b0CaoSWo Left l;
u^.k"46hn Right r;
<T~fh>a public :
RpXG gw binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&XTd[_VW! 8}b[Q/h! template < typename T >
~=]@],{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k 5kX {
mztq7[&- return FuncType::execute(l(t), r(t));
3\~fe/z'I }
3T^dgWXEG >N"PLSY1 template < typename T1, typename T2 >
MBrVh6z> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F&j|Y>m {
p"
W0$t. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z`{zqP: }
l]=$< } ;
EF{'J8AQ <g1hdF0 7027@M?A? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
`5jB|r/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~g|0uO}. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B{7/A[$%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。
5Jd {Ev 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
AS^$1i: 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/3%xQK>% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~4gKAD 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
zC;lfy{f= 下面是修改过的unary_op
e[o
;l
m|gd9m$,? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
lD=j/ class unary_op
`r$WInsDu {
q)y8Bv| Left l;
mV]g5>Q\ 7}85o
J public :
J~`%Nj5> $F$R4?_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
UeeV+xU }r<^]Q*&p template < typename T >
[,X,2 struct result_1
!9OgA {
()JDjzQT typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k}qiIMdI } ;
QP0X8%+p HaUo+,= template < typename T1, typename T2 >
%E_{L struct result_2
@y&,e,3! {
=x]dP. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rs+37 } ;
1D DOUV
eZ$1|Sj]j template < typename T1, typename T2 >
{-qTU6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k=
1+mG {
Jtk(yp{Zz return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[p<[83' ] }
~]+
jn N'.+ezZ;h template < typename T >
|:BYOxAYZ8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j"8N)la {
izo
$0 return OpClass::execute(lt(t));
jo#F& }
9F!&y- ~[6|VpGc: } ;
|/Z)? p8J"%Jq} 8"^TWzg}L 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
c17==S 好啦,现在才真正完美了。
w+P^c| 现在在picker里面就可以这么添加了:
yBKlp08J `vBa.)u template < typename Right >
IbwRb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pSUp"wch {
ZK*aVYnu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y$NG ..S }
4tTJE<y 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。
x*)O<K NQ=YTRU Dw,f~D$+ic kJFHUR c>.X c[H 十. bind
Lcm!e 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。
BT0hx!Ti 先来分析一下一段例子
Gjr2]t;E !~v>&bCG>9 (P8oXb+% int foo( int x, int y) { return x - y;}
&i RX-)^u bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Wno5B/V bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\ }f* 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。
xc?<:h" 我们来写个简单的。
rfpxE>_|G 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E3.s8}} 对于函数对象类的版本:
2_v>8B =Y[Ae7e template < typename Func >
LcF3P
4 struct functor_trait
:LG%8Z{R {
!CKUkoX typedef typename Func::result_type result_type;
h65j,v6B } ;
rg.if"o 对于无参数函数的版本:
H)tDfk sq\ N3) v,S- template < typename Ret >
~G:7*:[b struct functor_trait < Ret ( * )() >
cw{[B%vw {
"-%H</ typedef Ret result_type;
v^'~-^s
} ;
iSHl_/I< 对于单参数函数的版本:
nrBitu, !f6 template < typename Ret, typename V1 >
:DJ@HY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w4a7c {
5;Xrf= typedef Ret result_type;
;"z>p25=T } ;
wt;aO_l 对于双参数函数的版本:
xkovoTzV FeLP!oS> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V;jz0B struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/G ;yxdb {
>Z%`&D~u typedef Ret result_type;
!)34tu2 } ;
ZbUf|#GTB 等等。。。
K-3 _4As 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ri
~2t3gg M-Bw9`#Jw template < typename Func >
ev $eM struct func_return
5>Q)8`@E {
u7d]%<~'$F template < typename T >
{,=,0NQKn struct result_1
`>Cx!sYhV {
>^&+,*tsS4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r8rR _M{P } ;
oV`sCr5% T!bu}KO template < typename T1, typename T2 >
se[};t: struct result_2
m@YLZ {
Ay]5GA!W+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"RLb wm~ } ;
-wB AFr } ;
o*_ D {QID @ nKdLhCN'= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q1z04m1_y[ yhaYlYv[_3 template < typename Func, typename aPicker >
c+=&5=i[3 class binder_1
j7&l&)5 {
{Y Ymt!Ic Func fn;
+zsya4r aPicker pk;
$]FWpr%) public :
n9fk{"y'G MXb(Z9)]kw template < typename T >
|k+^D : struct result_1
pC6_
jIZ {
/V&Y@j typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o9i\[Ul } ;
GSp1,E2J e 3K template < typename T1, typename T2 >
8T4J^6 struct result_2
i weP3u## {
7
<xxOY>y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|Bp?"8%*l } ;
/!hW6u5 $Tg$FfD6& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;QYK {3R? q)*0G* template < typename T >
#=rR[:M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|{
kB` {
q`P:PRgM return fn(pk(t));
`f'P }
<mN3:G template < typename T1, typename T2 >
iX=*qiVX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,P}c92; {
L6m'u6:1{ return fn(pk(t1, t2));
Nu'rn*Y_ }
Q *he%@w } ;
|NI0zd ?@_dx=su rfjQx]3pB 一目了然不是么?
O%r<I*T^r 最后实现bind
>KE(%9y~ LdOB[W Dng^4VRd template < typename Func, typename aPicker >
>qE$:V"_5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
GOt@x9% {
/?sV\shy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[#:k3aFz }
mIyaoIE|$ F<$&G'% H 2个以上参数的bind可以同理实现。
am}zOr\ 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。
F}X_I >97N
$ 十一. phoenix
=["GnL*!0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[Mi~4b { T.VB~C for_each(v.begin(), v.end(),
yC[}gHv (
%9j]N$.V do_
C.@TX
[
G.Q+"+*^ cout << _1 << " , "
8PQt8G. ]
M-NR!? 9 .while_( -- _1),
jAu/]
HZx cout << var( " \n " )
c&Dy{B! )
p s2C8;zT );
\m<*3eS IY'S<)vOY 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:
rZLMYM 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
}sFHb[I & operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
IoC,\$s, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[K5afnq` B-RaAiE@ e*tOXXY1 template < typename Cond, typename Actor >
r<U }lK class do_while
MStaP;| {
ek9%Xk8 Cond cd;
e.N#+ Actor act;
BsJClKp/ public :
D3]_AS&\ template < typename T >
W|:WAxJ*d struct result_1
QZX+E {
WDcjj1`l
typedef int result_type;
~Y{K^:wN^ } ;
~%]+5^Ka] O_~\$b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
){v nmJJ% -{dwLl_ template < typename T >
7*sB"_U2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qi9SN00F. {
RW'QU`N[Y do
>1YJETysO {
JH 8^ZP:d' act(t);
r;-\z(h }
@ Fu|et while (cd(t));
#(%6urd return 0 ;
jN'zNOV~ }
~!I
\{( } ;
Z',pQ{rD y&UsSS 7XaRi@uG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7z}NI,R}1 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。
.mMM]*e[0 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。
bFcI\Q{4 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。
!( /dbHB 下面就是产生这个functor的类:
\Q]7Hw< N*eZ4s' DUaj]V{_^ template < typename Actor >
L9T|* ?|| class do_while_actor
_s^sZ{'2_ {
'h$1vT Actor act;
T5ol2 public :
4v;/"4)' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7v{Dwg >y5~:L template < typename Cond >
ct`89~" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jVr:O` } ;
=m UtBD.; A," u~6Bn cY5h6+ _ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$. Ih- 最后,是那个do_
eKt~pzXwm [5H#ay m}rUc29cS, class do_while_invoker
rAgb<D@,H {
6]M(ElV1H public :
X4gs{kx}| template < typename Actor >
+5voAx! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
L:7%W dyh {
3{CXIS return do_while_actor < Actor > (act);
p~qdkA< }
MFRM M%` } do_;
3= PRe H8X{!/,^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WOh?/F[@u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J%{>I 最后来说说怎么处理break和continue
/@:I\&{f'9 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。
(m13
ong 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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