一. 什么是Lambda
}7$\F!R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Pr<?E[ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
CWkm\= No[xf9>t &F#X0h/m= bi^LpyEn class filler
A|>a
Gy {
wCvD4C.WH public :
kX1hcAa void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
zMrZ[AU } ;
7<.f&1MgI =GR
Em5 '~ ]b;nA 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ij hMJ?3 {/7'uD\
H v;K\#uc_ JmYi& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"E2
g7n& .
~|^du<X 0t4i'?? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
F"23>3 v!`M=0k YgWnPp "Pys3=h 二. 战前分析
1<R
\V 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
w\t{' 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&2\.6rb. y6jTT% %n}]$
d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M(3E
b;` /* --------------------------------------------- */
6
*8G e vector < int *> vp( 10 );
% 9WWBxS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*`jEg=) /* --------------------------------------------- */
ZRxB" a' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
i&LbSxUh9 /* --------------------------------------------- */
r?V|9B`$p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
mU&J,C /* --------------------------------------------- */
qbAoab53 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
alu`T
c~ /* --------------------------------------------- */
/|DQ_<* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<g %xo" t1~*q)!Mo L,kF] sU}e78m h 看了之后,我们可以思考一些问题:
vOP[ND=T 1._1, _2是什么?
mA>Pr<aV: 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。
Sdt
@"6 2._1 = 1是在做什么?
,vhR99g{ 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。
gVl#pVO`N 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。
h'jnc. yWK[@;S]% IaF79}^ 三. 动工
d~_OWCg` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
l/I W"A iCEX|Tj; n+i}>3'A H5aUZ= template < typename T >
_88~uYG class assignment
`H|g~7KD& {
I%s/h4x^B[ T value;
E|fPI u public :
$ `ho+ assignment( const T & v) : value(v) {}
. }1!MK5 template < typename T2 >
BW*zj=N% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}gn0bCJy } ;
<=`@`rm{ F%|(pHk kR_[p._ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PRUGUHY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C eg6o&^ u@|yw) # \M<6n{ EagI)W!s[ class holder
Fq3;7Cq=hD {
[zfGDMG& public :
KVntBe]I template < typename T >
NSkI2>+P assignment < T > operator = ( const T & t) const
P6?Q;-\q0 {
w7W-=\Hvh return assignment < T > (t);
#nd,c n }
X3>(K1 } ;
i}YnJ 5u8Sxfm", z(=:J_N 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:
MWuVV=rd8a $200?[ static holder _1;
!`Wu LhB` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g?`J ,*y O//e0?]W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BOG )JaDW 而不用手动写一个函数对象。
a"zoDD/ 83n: h08 bM'AD[ h
Na<LZ 四. 问题分析
4>W`XH 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。
4j*}|@x 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。
JB|I/\(A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
q}!4b'z^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Cr`
0C 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Dn[1BWM/7 'tbb"MEi4 五. 问题1:一致性
xI@~I g 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?|
9NT;^K^I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>&VL2xLy 1gE`_%?K struct holder
D)_Ei'+*l {
|h7v}Y //
s:ruCS template < typename T >
g{%'; T & operator ()( const T & r) const
qj1z>,\ {
WdT|xf.Q& return (T & )r;
FMn&2fH }
-db+Y:xUZ } ;
Trrh`@R <-F"&LI{< 这样的话assignment也必须相应改动:
xeI{i{8 \ p$0 template < typename Left, typename Right >
D}T,z class assignment
x}{VHp`|ld {
b5DrwX{Ff Left l;
yShHFlO= Right r;
o$O,#^ public :
aW"!bAdx`, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F(<8:`N;G template < typename T2 >
+a/o)C{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{Fi@|' } ;
:j~5(K" 7m M;Q 同时,holder的operator=也需要改动:
O[!o1. %U
GlAyj template < typename T >
>v[(w1?rX assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9HX+sB
M {
{n]sRz return assignment < holder, T > ( * this , t);
H#inr^Xa }
E: GJ$I $J6.a!5IE 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
LzRiiP^q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
lQBM0|n Gq*)]X{Ua return l(rhs) = r;
~8*oGG~s 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
YJ$ewK4E#. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
B5:g{,C er0D5f R template < typename Tp >
yf) `jPM1< class constant_t
-`OR6jd {
91H0mP>ki const Tp t;
l,.?-|Poa public :
h
'[vB^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]ufW61W6Ci template < typename T >
)\-";?sYky const Tp & operator ()( const T & r) const
(L$~zw5gr {
|8 bO5l: return t;
{ah=i8$ }
*Xoscc } ;
It4z9Gh U$)Hhn|X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
C8E C?fSQ 下面就可以修改holder的operator=了
/\rq$W_ <(4#4=ivP template < typename T >
,SF.@^o@a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Eap/7U1Q {
= O1;vc}AA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D a[C'm= }
N@6OQ:,[F Z=@) 同时也要修改assignment的operator()
6
]Oxx{|} 0j(jJAE. template < typename T2 >
B#"|5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
WuFwt\U 现在代码看起来就很一致了。
J4"swPf _-]!;0EIV 六. 问题2:链式操作
*W12Rb2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
GQ2PmnV+ 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。
@b\ S. 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。
-Zg @D(pF 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。
Reu{
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*Ca)RgM JA(fam~{ template < typename T >
RX5.bVp
eE struct result_1
kLt9;<L {
;#s}b1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
liqR#< } ;
iN_D8dI qQOD 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:
,|X+/|gm >:E*7 template < typename T >
4iNbK~5j struct ref
HI\f>U {
`%M-7n9Y typedef T & reference;
^YR|WK Y } ;
qzA]2'~Q template < typename T >
;Q=GJ5`B struct ref < T &>
RP,:[}mPl {
rN1U.FRe/ typedef T & reference;
a4(?]ND~6 } ;
=6L*!JP< <*"pra{3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
s`=/fvf. :X1cA3c! template < typename T >
Sf&?3a+f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5m^Hi}S_ {
$iqi:vY return l(t) = r(t);
{(Og/[ }
d"I28PIS" 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
(+UmUx= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zD2.Q%`IM nFe` <Al$N 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
tyuk{*Me: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-
LiPHHX< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4e@&QOo`Cu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1a&/Zlr 最后的布局是:
LgP> u?]n Add
VJN/#
/ \
3zB|!pC6s Divide 5
DhLr^Z!h3; / \
NTm<6Is` _1 3
v`S2M 似乎一切都解决了?不。
4L=$K2R2r 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
JFRpsv 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
}UKgF. OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
&_9YLXtMi; 7deAr$?Wx template < typename Right >
n .f4z< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
eC6>yD6D Right & rt) const
|5=~(-I>@ {
By?nd) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C}b|2y }
@s%X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
uW}Hvj;0a* 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。
]?0{(\ 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。
tYs8)\{ 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。
`FA)om 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。
*.,"N} 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?
ePp[m
zg6 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:
v:rD3=M- t=n+3`g template < class Action >
h6u2j p(+ class picker : public Action
"7=bL7wM& {
;asm 0H( public :
MV:W@)rg picker( const Action & act) : Action(act) {}
o]Z
_@VI // all the operator overloaded
>=if8t! } ;
2E^"r jLm {(rf/:X!p 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。
,~(|p` 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:
QVIcb;&:} In
f9wq\ template < typename Right >
9s!
2 wwh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/~40rXH2C {
Hm>-LOCcl return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7\mDBG }
:?HSZocf %'N$lF"] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!*&4< _ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
w6vLNX N0+hejz template < typename T > struct picker_maker
jm+ V$YBP {
\B_i$<Sz typedef picker < constant_t < T > > result;
0|g[o:;fl_ } ;
5XDgs|8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
mge#YV:: {
.>}BNy typedef picker < T > result;
(Aorx #z } ;
G.E[6G3 Y?<)Dg.[ 下面总的结构就有了:
OY: u',T 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。
4S tjj!ew 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。
wfE^Sb3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TN5>" ??" 至此链式操作完美实现。
$]C=qM28- j !`B'{cH IroPx#s:i 七. 问题3
RT,:hH 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
I!P4(3skAB c&E]E( template < typename T1, typename T2 >
i0>]CJG ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2HD:JdL {
<:">mV+/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S#tY@h@XV }
@OzMiN *Ddi(` 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
\/ErPi=g b]T@gJ4H= template < typename T1, typename T2 >
sf$o(^P9\A struct result_2
M7rIi\4K4 {
?E6^!4=, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Xwt`(h[u } ;
>{wuEPA ];1R&:t 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?
\9`#]#1bx5 这个差事就留给了holder自己。
`<U5z$^QTw (,B#t7ka 2s\BY%XY template < int Order >
~Wei|,w'< class holder;
/`3#4=5- template <>
?{6s58Q{ class holder < 1 >
wksl0:BL {
{e"dm5 public :
(5a1P;_Y template < typename T >
rQb7?O@- struct result_1
; b*i3*!g {
Y%@hbUc}x9 typedef T & result;
eVJ^\z:4 } ;
@ }&_Dvf template < typename T1, typename T2 >
$=)gpPT struct result_2
?IF)+] {
du_4eB typedef T1 & result;
G69GoT } ;
+.kfU)6@ template < typename T >
U>a\j2I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Jxa4hM0 {
Hr^3`@}#1 return (T & )r;
g9~]s9 }
pDl3!m template < typename T1, typename T2 >
nS9wb1Zl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_MuZ4tc {
02=ls V!U return (T1 & )r1;
r@kP* }
|ZiC`Nt } ;
%S \8. x`%JI=q template <>
S\=1_LDx" class holder < 2 >
-1u9t4+` {
.4-,_`T? public :
-oP'4QVb template < typename T >
\+ 0k+B4a struct result_1
=a}b+(R {
"N5!mpD" typedef T & result;
mbxbEqz } ;
}D;WN@], template < typename T1, typename T2 >
(V?: ] struct result_2
_zMgoc7 {
=Vw
5q},3 typedef T2 & result;
69G`2_eKCp } ;
Ba'LRz template < typename T >
Bd~1P/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T.mmmT {
k[kju%i4 return (T & )r;
._PzYE|m2 }
~}"]&%Q{J template < typename T1, typename T2 >
?LK 2g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1P(&J {
p B;3bc return (T2 & )r2;
SUM4Di7 }
<RNJ>>0 } ;
=]C]= c>"cX& N<(.%<! 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
U#&7p)4( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F4L;BjnJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
T r0B[QF i0jBZW"_1$ return l(i, j) = r(i, j);
'T<iHV& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
VVP:w%yW ~m^ #FJu return ( int & )i;
Z|"p*5O, return ( int & )j;
~{,X3-S_H 最后执行i = j;
NKb1LbnZ*y 可见,参数被正确的选择了。
)Gw~XtB2 G uQ=gN UFAL1c<V ^z6_ Uw[ jh2t9SI~ 八. 中期总结
#n0Y6Pr 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:
RPd}Wf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
,JU@|` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fjk\L\1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0sca4G0{ Bw%Qbs0Q +5VLw QTX8
L w@JKl5 )WT>@ 九. 简化
;2'q_Btk4 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。
Urr#N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
X3'H
`/ 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:
l7# yZ*<v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B(xN Gs +-*/&|^等
>{\7&}gz 2. 返回引用。
< -W*$?^ =,各种复合赋值等
MUfG?r\t 3. 返回固定类型。
Q'_z<V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tyaA\F57 4. 原样返回。
B#/Q'V operator,
;4N;D 5. 返回解引用的类型。
>h0-; operator*(单目)
M9zfT!- 6. 返回地址。
{pM?5"MMJ operator&(单目)
ok|qyN+ 7. 下表访问返回类型。
V,rq0xW operator[]
3gd&i 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oy<WsbnS operator<<和operator>>
8JmFi
Uf}\p~; OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
C4TE-OM8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
s(X;Eha ,^#yo6- template < typename Left >
KM^ufF2[ struct value_return
y~()|L[ {
")=X4]D template < typename T >
q.,JVGMS struct result_1
23~Sjr
{
Xy5e5K typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~ vqa7~}m } ;
R<OI1,..r sc,Xw:YO template < typename T1, typename T2 >
o=0]el^A struct result_2
=s<( P1|" {
{e|[%reSkg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Z+@2"%W } ;
E Cyyl } ;
U8
nH;}i [jmd !.d@L6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V+O"j^Z_J 9K1oZ?)_z 下面我们来剥离functor中的operator()
%2v4<icvq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L|p
Z$HB Ol!ntNhXm return l(t) op r(t)
_%QhOY5tv" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+SwR+H)? return op l(t)
pR~U`r5z return op l(t1, t2)
8<Hf"M return l(t) op
5LOo8xN return l(t1, t2) op
z[Xd%mhjO return l(t)[r(t)]
P#AW\d^"B return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
TqnTS0fx >y,-v:Vy 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:
thhwN
A 单目: return f(l(t), r(t));
Dc,I7F|% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~ 0M'7q' 双目: return f(l(t));
c"[cNZo return f(l(t1, t2));
:Y [LN 下面就是f的实现,以operator/为例
<i,U )Tt^C )==Jfn y struct meta_divide
6Oy$gW) {
)rC6*eR template < typename T1, typename T2 >
r(P(Rj2~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
lv04g} W {
H-
$)3"K return t1 / t2;
x9JD\vZ }
>D4#y } ;
d QqK^# Oeok; : 这个工作可以让宏来做:
`^)jLuyu
<[-nF"Q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pS:4CNI{ template < typename T1, typename T2 > \
o,)?!{k} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<*qnY7c&N; 以后可以直接用
mGK|ihYu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cI4K+ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
w 47tgPPk (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
`7r@a maNl^i B\XKw' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
x U4 +|d ;<ZLcTL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\RG8{G, class unary_op : public Rettype
bJX)$G {
J|qZ+A[z Left l;
ax<?GjpM public :
o6uJyCO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~GZY 5HF ):[7E(F= template < typename T >
o{y9r{~A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MB~=f[cUnd {
6|PrX
L& return FuncType::execute(l(t));
s*-n^o- }
TIQkW, I+tb[*X+ template < typename T1, typename T2 >
NeE
t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c"B{/;A {
G6$kv2(k`@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
;5659!; }
.N
,3od@ } ;
AT2n VakL 75XJL;W # kH
G"XTL 同样还可以申明一个binary_op
8; 0A
g e?8HgiP- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'/^qJ7eb class binary_op : public Rettype
7+\+DujE$ {
=4FXBPoQK Left l;
KbA?7^zo` Right r;
n$$SNWgM public :
tp6 3@L|Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n(;|q&3 tFp Ygff< template < typename T >
n[lJLm^(_C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^\4h<M {
{y=j?lD return FuncType::execute(l(t), r(t));
K/IWH[ }
]&lY%"U$i _./Sk|C template < typename T1, typename T2 >
1;Ou7T9w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wea-zN {
CxwoBuG=? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LG9+y }
jIC_[ } ;
%C|n9* '"SEw
w l`#4KCL( 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
pKpUXfQu 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
n*[XR`r} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;:\<gVi: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
<G|(|E1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_`&m\Qe> 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
I ?gSG*m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
A%KDiIA 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
A kC1z73< 下面是修改过的unary_op
I|gB@|_~ |}BLF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\Q0[?k class unary_op
2mVD_ s[` {
Oo5w?+t Left l;
`6~Aoe "s0)rqf< public :
2$+bJJM WW4vn|0v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1w@(5 ^V TN+iA~kQ template < typename T >
42G)~lun-d struct result_1
:XZU&Sr" {
6e9,PS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+6HVhoxU# } ;
[>8}J" k/#&qC>] template < typename T1, typename T2 >
l;R%= P?'F struct result_2
e7Xeo +/ {
6#7Lm) g8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m$}R% } ;
KL1/^1 \^L`7cBL template < typename T1, typename T2 >
e!N:,`R
5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BTGvN% {
RYQ<Zr$! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#@YPic"n7` }
l? Udn0F uwzvb gup? template < typename T >
g!@<n1 L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q rJ`1 {
n.'8A(,r3 return OpClass::execute(lt(t));
O#:$^#j& }
\F1_lq;K WIC/AL' } ;
k1w_[w[ 6&
e3Nt i2E)P x 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ehzM)uK 好啦,现在才真正完美了。
"c3Grfoz 现在在picker里面就可以这么添加了:
0b+Wc43}K Jj!vh{ template < typename Right >
I4/8 _)b^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g7}Gip}.> {
t3*wjQ3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=mS\i663 }
nKPYOY8^ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
s)noo [~-9i&Z q)LMm7 :o0JY= 5 ;&<{ey 十. bind
(D#B_`;- 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Oft-w)cYz, 先来分析一下一段例子
-I*^-+>H H$=e
-L`@ =
s>T;| int foo( int x, int y) { return x - y;}
Vq2y4D? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HG^B#yX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.{ocV#{s 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。
jF ^~p9z 我们来写个简单的。
msP{l^%0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rID#`:Hl-| 对于函数对象类的版本:
EN$2,qf K-bD<X template < typename Func >
*W.C7= struct functor_trait
<;vbsksZeH {
f,h J~ typedef typename Func::result_type result_type;
h].<t& } ;
"$#xK |t 对于无参数函数的版本:
;YA(|h< |SoCRjuCPM template < typename Ret >
}YB*]<] struct functor_trait < Ret ( * )() >
:o|\"3 {
\w/yF4,3<w typedef Ret result_type;
`IP/d } ;
+ln9c 对于单参数函数的版本:
^V ?<K.F ozmrw\_}[ template < typename Ret, typename V1 >
UJD 0K]s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(U&tt]| {
Li!Vx1p;u. typedef Ret result_type;
)m`<H>[Eb= } ;
R n}l6kbM 对于双参数函数的版本:
gp5_Z-me *,e:]!* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]JCvyz
H
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zz+$=(T:M {
KC/=TSSXd. typedef Ret result_type;
(\\eo } ;
r[2ILe 等等。。。
}Ga\wV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gRCdY8GH 6g|*`x{ template < typename Func >
d ^^bke$~ struct func_return
GGNvu)" {
Bzkoo J template < typename T >
3L<wQ( struct result_1
7op`s5i {
v4u5yy_;( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#yI
mKEYX } ;
d:#yEC _2hS";K template < typename T1, typename T2 >
SG6kud\b struct result_2
H<VTa? n {
_y),J'W^3u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tz5e"+Tz } ;
W=j[V
Oq } ;
Cbg!:Cws FKIw!m ~ ZIf 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5*j?E /I1h2E template < typename Func, typename aPicker >
0rOfrTNOz% class binder_1
)k\H@Dy%$ {
+1uF !G&l Func fn;
b<a4'M aPicker pk;
Fpm|_f7 public :
`7 vHt` B|R@5mjm template < typename T >
Sx708`/Ep struct result_1
]Y%Vio {
9`1O"R/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.LZwuJ^; } ;
).Fpgxs @aAW*D~-J template < typename T1, typename T2 >
|%J {RA struct result_2
-7*ET3NSI/ {
v/](yT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[Yo,*,y31 } ;
brW :C?} 3?c3<`TW binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5k`l$mW{ x,rlrxI template < typename T >
>64P6P;S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uEktQ_u[ {
+@94;me return fn(pk(t));
8"U. Hnu }
Fgp]l2* template < typename T1, typename T2 >
mp=z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!D@ZYK; {
i&5XF return fn(pk(t1, t2));
{ &"CH]r }
spdvZU=} } ;
qT%FmX I$<<(VWH ex::m& 一目了然不是么?
P,xKZ{( 最后实现bind
q?4p)@# -n=^U Ont%eC\ template < typename Func, typename aPicker >
`}(b2Hc> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Jz7!4mu {
e8pG"`wM8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
F ~^Jmp7Y }
`V`lo,"\ luo 2个以上参数的bind可以同理实现。
'^No)n\` 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。
O_ChxX0KP QWD'!)Zb 十一. phoenix
xD5:RE~g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L\@I*QP UJM1VAJ0 for_each(v.begin(), v.end(),
V8rx#H~ (
LS7, a| do_
%/|9@e r [
W+PJZn cout << _1 << " , "
HkO7R
` ]
*VFf.aPwYi .while_( -- _1),
h-G)o[MA cout << var( " \n " )
YE|SKx@ )
Tw""}|] g );
mS^tX i5hg ]L9s%]o 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:
Yzh"1|O 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
7*
yzEM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y9x w
9l' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U%<koD[, t=Xv;=daB do*EKo template < typename Cond, typename Actor >
|N%fMPKa class do_while
K_RjX>q%N {
X~lVVBO Cond cd;
^>jwh Actor act;
NWMFtT public :
\.-}adKg template < typename T >
q35f&O; struct result_1
Fs9I7~L3 {
\QYFAa typedef int result_type;
/ c AUl } ;
M luVx' B" !l2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[co% :xJu thifRd$4 template < typename T >
] Hzt b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c_vqL$Dl {
I@yCTluV$ do
uI1q>[ {
v":x4!kdX act(t);
P_*" dza }
Urr@a/7 while (cd(t));
45,1-? -! return 0 ;
X]wRwG }
9}PhN<Gd } ;
KG|n ^eo|P~w
g dep=& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
PH+S};Uxv 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。
/5Oa,NS7 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。
mi,E- 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。
l'/R&`-n 下面就是产生这个functor的类:
g*03{l#P @zU6t|mhz $}>+kHoT{ template < typename Actor >
2O.i\cH class do_while_actor
]G5w6&d {
/v-6WSN Actor act;
}\\KYyjY public :
_'{_gei_P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@?yX!_YC ]yK7PH-{L template < typename Cond >
BG6B : picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
OY;*zk } ;
Gd-'Z_ b <<+\X:, G Uon/G8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ca7=V/i_a{ 最后,是那个do_
wt!nMQ /s@o Z{h VyzS^AHK class do_while_invoker
e4H A7=z {
ew#B[[ public :
xv(9IEjt0 template < typename Actor >
mH%yGBp_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
= \'}g? {
y9q8i(E0 return do_while_actor < Actor > (act);
iOU6V }
*h!28Ya(~ } do_;
gkES5Q pA9+Cr!0Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&cxRD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
f&BY/ n, 最后来说说怎么处理break和continue
#_6I w`0 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。
&O9 |#YUq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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