一. 什么是Lambda
^~
95q0hq: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~AvB5 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,
4qsP/`8 9;ZaL7> 5$58z -Lo3@:2i class filler
3xhGmD\SKO {
tL>c@w#Pv public :
IBT1If3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
R[qfG!
" } ;
rEoMj)~\4& bgk+PQ#S- (aeS+d x 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:
3Fu5,H EJ l;~b:[r s*g`| E{M 4X}.aZO&b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rf ?\s/#OY ~W>3EJghR, A$7j B4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;4%Co)Rw cF2!By3M s"'ns Rj'Tu0l 二. 战前分析
(XU(e 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@mD$Z09~ 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
D8rg:,'6 dvW2X f>!H<4
] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+u[^@>_I0 /* --------------------------------------------- */
I2&R+~ktR vector < int *> vp( 10 );
hy]8t1894 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
at
)m* /* --------------------------------------------- */
vWs#4JoG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{%&!x;% /* --------------------------------------------- */
O>KrTK-AV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x+Ws lN2a /* --------------------------------------------- */
: Yb_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2]UwIxzR /* --------------------------------------------- */
K!<3|d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
83i;:cn Jv8JCu"eky )wM881_! u]766<Z 看了之后,我们可以思考一些问题:
qlNB\~HCe 1._1, _2是什么?
M(|6YF7u 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。
L=_ 2._1 = 1是在做什么?
* YR>u@ 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。
gj@>9 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。
Bo4MoSF} nK8IW3fX9) kM;}$*? 三. 动工
r+W;}nyf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'44I}[cA/ r .`&z Nf^6t1se 1)BIh~1{p template < typename T >
}~+q S` class assignment
M/abd 7q {
'3uN]-A>D T value;
1G}\IK1+ public :
x,fX mgE assignment( const T & v) : value(v) {}
kZK1{ template < typename T2 >
KlGmO;k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
84g8$~M } ;
$fhR1A (^~0%1 kTfE*We9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}nK=~Wcu\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Maw$^Tz, uE ^uP@d Htm;N2$d 9}|t`V" class holder
1]wo {
3n)\D<f]# public :
wlEmy.)H template < typename T >
2~y<l assignment < T > operator = ( const T & t) const
+'"NKZ.>TT {
= tY%k!R return assignment < T > (t);
L$3{L"/ }
7csMk5NU'< } ;
Qm)c! S^:7V[=EgI ai]KH7 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
3>#io^35 qir8RPW static holder _1;
VfT@;B6ALF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1uJpn K9_@[}Ge for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lhBu?q 而不用手动写一个函数对象。
3|
F\a|N u|sdQ R/\ qDY,@ A kEt=vI 四. 问题分析
ayZWt| iHA 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
k0IztFyj:R 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
G\B:iyKl 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~93#L_V_O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I~&*8)xM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?hOvY) `G<|5pe 五. 问题1:一致性
o9+fAH`D 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Kwo0%2Onkd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&9khIJIn D9r4oRkP* struct holder
>l =;6QL {
:OD-L)Or //
h/NI5 template < typename T >
#^9a[ZLj0 T & operator ()( const T & r) const
tKCX0UZ' {
,xg(F0q return (T & )r;
Id?2(Tg }
C4|H5H } ;
/&o<kY _m#P\f'p 这样的话assignment也必须相应改动:
?#|in} suFO~/lRno template < typename Left, typename Right >
`##^@N<P class assignment
bb!cZ>Z {
|6w{%xC?" Left l;
bI :cYn1 Right r;
jP )VTk_ public :
/MbWS(RT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1v'|%B;O template < typename T2 >
K[[ 5H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t/c)[l hV } ;
I6Oc`S!L FJIo]p 同时,holder的operator=也需要改动:
MmW]U24s ?1]h5Uh[b template < typename T >
Wo,fHY assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
nq*D91Q {
a9p6[qOcd return assignment < holder, T > ( * this , t);
im@c|| }
>]/aG! t}2M8ue(& 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
f"d4HZD^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8RJa;JsH T%@qlEmf return l(rhs) = r;
|K'7BK_^J 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
I7{
Q\C4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
S,GM!YZg 10ZL-7D#m template < typename Tp >
+5ue)` class constant_t
vve[.Lud' {
F=V_ACU const Tp t;
JA
" public :
}EJ'tio] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
vf
h*`G$ template < typename T >
T#=&oy7 const Tp & operator ()( const T & r) const
M<3m/l%`Y {
($s%B return t;
? W2Wy\ }
r&O:Bt}x } ;
csms8J skBzwVW I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
; d :i 下面就可以修改holder的operator=了
7=@MnF` +KHk`2{y~ template < typename T >
2D"\Ox assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-"w&g0Z {
J85Kgd1
\a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W%P0X5YQ }
Qh,Dcg2ZM" z1~FE 同时也要修改assignment的operator()
F!&_ m^Rf6O^ template < typename T2 >
I.'sK9\Zp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xXNLUP 现在代码看起来就很一致了。
br7_P1ep <dX7{="& 六. 问题2:链式操作
ZO!)G 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zXT[}J VV 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
_|KeB(W 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
KGsW*G4U= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
(#VF>;;L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Bt1&C?_$T Tsl0$(2W template < typename T >
few=`%/ struct result_1
m;m4/z3U {
o3xfif typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
P:tl)ob } ;
bPo*L~xdk H_+!. 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6ZwFU5)QE/ ~0ZLaiJ template < typename T >
`|g*T~;
kC struct ref
l@nG?l # {
7|$
H}$ typedef T & reference;
x\!Uk!fM } ;
jBnvu@K " template < typename T >
x#&%lJT struct ref < T &>
7Jvb6V<R {
]{E{ IW8 typedef T & reference;
3&vUR(10 } ;
^f bw0 <P)0Y u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X~5kgq0" , K[}Bz template < typename T >
Q.`O;D}x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
09C[B+>h {
4f{(Scg return l(t) = r(t);
]Qb85;0) }
} l4d/I 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。
_9Y7.5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
B;mt11M @(Y+W2Iyy+ 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
@&E{
L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}!0nb)kL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C#x9RW +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,T3_*:0hk! 最后的布局是:
LG3:V'| Add
F3V_rE< / \
Ah<6m5+ Divide 5
}Qo:;&"3 / \
Dt p\T|) _1 3
iPoDesp 似乎一切都解决了?不。
_'47yq^O 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。
^GN |}W 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。
2t7Hu)V 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:
Kv26rY8Q nkvkHh template < typename Right >
rlIDym9nY~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%knPeo& Right & rt) const
fb||q-E {
%T:7I[f return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-H;p +XAY }
]$gBX= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4)=\5wJDg1 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
fooQqWC) 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Q-LDFnOFwp 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
muqIh!nn 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
=7WE 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
]jL`*tI\S 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
3d0Yq (e$/@3* template < class Action >
(1my9k5C class picker : public Action
Q~p[jQ,4wZ {
HX]pcX^K public :
umD[4aP~; picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZT;:Hxv0N // all the operator overloaded
<BNCo5* } ;
P6cc8x9g( ssy+x;<x, 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。
Lp?JSMe 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:
q:D!@+U %7*Y@k-)o template < typename Right >
5%E.UjC picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Cyw
cJ {
u LXV, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?NL>xMA }
w/(hEF ' (YJ]}J^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ORo +=2 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。
ADa'(#+6 ;f8$vW]; template < typename T > struct picker_maker
Rr'^l] {
/:j9#kj typedef picker < constant_t < T > > result;
v9[[T6t/' } ;
!Y3
*\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'"=Mw;p {
Dx-G0 KIG typedef picker < T > result;
zkt+"P{az[ } ;
#' =rv faVR % 下面总的结构就有了:
j`9+pI functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
A%G
\
AT picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'h6Vj6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1JU1XQi 至此链式操作完美实现。
u,6 'yB'u p2UZqq2 S}rW=hO 七. 问题3
?kvkdHEO_ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?OU+)kgzh !%x=o& template < typename T1, typename T2 >
D*oJz3[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\y%:[g}Fvw {
/_rg*y* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jR^>xp; }
AF
qut >qSaF 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
7Lr}Y/1= Q\DD^Pbq template < typename T1, typename T2 >
kS$HIOt823 struct result_2
m_7)r {
A~!3svJW typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0-^wY8n-= } ;
dD2N!umW I<I?ks 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?
#egP*{F 这个差事就留给了holder自己。
]g/%w3G &&w7- o.}?K>5 template < int Order >
]byj[Gd class holder;
q >9F21 W template <>
S;"7d class holder < 1 >
.kT5 4U;{ {
>o\[?QvP public :
K%: : template < typename T >
l/BE~gdl struct result_1
\@kY2,I V {
wNuS'P_(:T typedef T & result;
}@pe`AF^ } ;
_J51:pi template < typename T1, typename T2 >
HHbkR2H1 struct result_2
ms8PFu(f {
RoXU>a:nS typedef T1 & result;
; b2)WM: } ;
>Hr0ScmN@" template < typename T >
1u\fLAXn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4ifWNL^) {
7CGKm8T return (T & )r;
LDL#*g }
;a+>><x] template < typename T1, typename T2 >
\^wI9g~0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W39R)sra {
#]ii/Et#x return (T1 & )r1;
?Rl?Pp=> }
%aX<p{EY } ;
BPnZ"w_ ,=tVa]) template <>
uBk$zs class holder < 2 >
jZ <*XX {
Ms*;?qtrR public :
* xs8/? template < typename T >
~BVg#_P struct result_1
7
:s6W%W1* {
DTdL|x.{ typedef T & result;
HFwT
} ;
V%pdXM5 template < typename T1, typename T2 >
)gNHD?4x struct result_2
V#W(c_g {
|WeLmy%9 typedef T2 & result;
,\5]n&T;r } ;
Vkex&?>v$ template < typename T >
bw{%X
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>RxZ-.,a {
T7YzO,b/
return (T & )r;
:yvUHx }
5:f}bW* template < typename T1, typename T2 >
6^zuRY; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R|{6JsjG10 {
]"^GRFK5 return (T2 & )r2;
(jCE&'?} }
YTq>K/ } ;
uH]n/Kv1, o([+Pp &adKKYN 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> >。
hHoc7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#]I:}Q51 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B$Jn|J"/6 9VIsLk54^ return l(i, j) = r(i, j);
WJ\YKXG 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8k+Ctk $cH'9W}3K return ( int & )i;
Tk/K7h^ return ( int & )j;
bt#=p7W 最后执行i = j;
&%J{C3Q9 可见,参数被正确的选择了。
)zt*am; 52*zX 3 ^zqz$G# <?Fgm1=o v}-'L#6 八. 中期总结
z@&_3 Gl 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:
R\yw9!ESd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ms3Ec`i9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vVKiE 6^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1O9V Ej5 \VPU) +(r8SnRX GVY_u@6 ~9]tt\jN*Y eUqsvF}l! 九. 简化
&cDnZ3Q; 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。
pz?.(AmU\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sJ?Fque 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:
9ZG.%+l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xgJ2W_ +-*/&|^等
z-(dT 2. 返回引用。
blaxUP: =,各种复合赋值等
Z/hSH
0 (~ 3. 返回固定类型。
R^dAwt`.D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2hf]XV\ 4. 原样返回。
f?[y- operator,
W32mAz; 5. 返回解引用的类型。
Ik=KEOz operator*(单目)
I2|iqbX40Q 6. 返回地址。
Y cOtPS% operator&(单目)
)y.J2_lI8 7. 下表访问返回类型。
|!I# T operator[]
^fS~va 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,_YCl09p( operator<<和operator>>
ngEjbCV+ \8Fe56 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。
*;+lF 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Dw;L=4F
| {:od=\*R template < typename Left >
z7{b>oub(' struct value_return
:(A]Bm3 {
7Y@&& template < typename T >
sEe^:aSN struct result_1
2}I1z_dq~ {
v8
ggPI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wC <!,tB(8 } ;
Q?7UiTZ )"A+T& template < typename T1, typename T2 >
"+&|$* struct result_2
0l^-[jK) {
(Pc:A!} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e][U ; } ;
5"^$3&) } ;
#Cvjv;
QwY Po(9BRd7 &`pd&U{S* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0j7\.aaK %@kmuz?? 下面我们来剥离functor中的operator()
kVy%y"/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^l7u^j ArbfA~jXB return l(t) op r(t)
C{-e(G`Yd return l(t1, t2) op r(t1, t2)
. sgV return op l(t)
[$;6LFs} return op l(t1, t2)
p_)V@7 return l(t) op
\;.\g6zX return l(t1, t2) op
xQ^zX7 return l(t)[r(t)]
4}!riWR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yFH)PQ_ u!
x9O8y 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:
vtv|H 单目: return f(l(t), r(t));
a~9U{)@F return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3!,XR\`[ 双目: return f(l(t));
&^{HD }/{b return f(l(t1, t2));
&LwR9\sh 下面就是f的实现,以operator/为例
Tc T%[h! r|{h7' struct meta_divide
GTeFDm;T^ {
M0S}-eXc5 template < typename T1, typename T2 >
!G90oW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
co|jUDu>W {
zVd2kuI&? return t1 / t2;
QDF1$,s4i }
q+>{@tP9 } ;
cuB~A8H#} |Eu_K` 这个工作可以让宏来做:
z\sy~DM;> O1ofN#u #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?76Wg:: template < typename T1, typename T2 > \
8&IsZPq%l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e>#*$4tg 以后可以直接用
\&NpVH,- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
m$NBG w 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
F@& R"- (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。。。)
\|F4@ 5IOOV Yl +\fr3@Yc 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
9gZMfP E3X:{h/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2%m H class unary_op : public Rettype
u}\F9~W-{ {
hq6B
pE Left l;
AE={P*g public :
w4Qqo( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3{LXx @{iws@. template < typename T >
zH0%;
o} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ug'I:#@2 {
A[
9
@:z return FuncType::execute(l(t));
z\Rs?v" }
n (7m HgvgO\`] template < typename T1, typename T2 >
cv=nGFx6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KkP}z {
Dd-;;Y1C return FuncType::execute(l(t1, t2));
4v_?i@,L }
F[<EXLQ } ;
9f+|m9~2 EgOAEv MqGF~h|+ 同样还可以申明一个binary_op
(o~f6pNB, 8c(}*,O/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7!+kyA\}r^ class binary_op : public Rettype
uSLO"\zysX {
_CY>45 Left l;
%jdV8D#Q Right r;
1sl^+)z8 public :
?VrZM binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8
!Pk1P #H{<nVvg^ template < typename T >
Fh9%5-t:J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A%>Ir`I {
?v-IN return FuncType::execute(l(t), r(t));
}YW0?-G.$ }
Sj]k5(& %Fig`qX template < typename T1, typename T2 >
mr6/d1af_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8ar2N)59 {
Genk YtS return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[_hHZMTH }
DeE-M" } ;
j}uFp|df< o90SXa&l/ s\i=-` 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
06"p^# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xx0s`5 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&,4]XT 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。
lE:X~RO"~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%ANo^~8 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。。。
eZWN9#p2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:#0uy1h 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)
/%C6e
)7BL 下面是修改过的unary_op
$gT+Ue|7 2ME"=!&5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
pA%XqG*=Y class unary_op
$3S6{" {
-NtT@ +AE Left l;
hO(8v&ns3 cE>K:3n public :
F+,X%$A#?
YW"}hU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!|_b}/ e`k6YO template < typename T >
x?Z)q4 struct result_1
\s?OvqI: {
RR!(,j^M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*vv<@+gA } ;
7)$U>|= Yh_H$uW template < typename T1, typename T2 >
F+PIZ% struct result_2
#P *%FgROl {
S>}jsP:V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0}Rxe } ;
C\Q3vG )hmU/E@ template < typename T1, typename T2 >
BT;hW7){9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u8qL?Aj^ {
4O_z|K_k| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sv\'XarM }
txQyHQ)@ 7IW:,=Zk8+ template < typename T >
:J]S+tQ) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L,!?'.*/] {
]\5@N7h return OpClass::execute(lt(t));
c+?L?s`" }
I7TdBe- cnvxTI< } ;
5MV4N[; 11}sRu/ 4NN-'Z>a 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
%HSS
x+2oR 好啦,现在才真正完美了。
DR3M|4[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
h
Vz%{R" !iUdej^tx template < typename Right >
/+4Dq4{t) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nL!h hseH {
/]%,C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>SpXB:wx }
zOYkkQE3mJ 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。
2!f0!<te {%D!~,4Ht C>7Mx{ !H f^](D'L?D w8:F^{ 十. bind
S`2M QL 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。
*cCr0\Z` 先来分析一下一段例子
SFoF]U09 ^k &zX!W y2>v'%]2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q_QmyD~m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wOE_2k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T[xGF/ 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。
FW#Lf]FJ 我们来写个简单的。
d|TRP,y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{l{p 对于函数对象类的版本:
/eDah3%d gJi11^PK template < typename Func >
I@cKiB struct functor_trait
wJ! {
qMYR\4"$ typedef typename Func::result_type result_type;
C yC<{D+ } ;
I /3=~;u 对于无参数函数的版本:
9;dP7o q9pBS1Ej template < typename Ret >
FePJ8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
8>j+xbw {
6v GcM3M typedef Ret result_type;
tnqW!F~ } ;
\s&w0V`Y 对于单参数函数的版本:
C JiMg'K s .^9;%@$J template < typename Ret, typename V1 >
L3Ry#uw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'\1%%F7 {
+<:p`% typedef Ret result_type;
i3: sV 5 } ;
cgYMo{R3 对于双参数函数的版本:
*bn9j>|iv
_+|* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dge58A)Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
PZLW yp {
g%j z,| typedef Ret result_type;
1>a^Q } ;
SZG8@ !_}7 等等。。。
W$gSpZ_7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
QI=SR i+(`"8W template < typename Func >
HLYM(Pz struct func_return
W7(OrA! {
TM!R[-\ template < typename T >
>ID 3oi struct result_1
H/)= {
b@1QE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"j$}'uK< } ;
]qV J> _nx|ZJ template < typename T1, typename T2 >
-2
tZ struct result_2
9D<^)ShY {
~d{E>J77j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.)cOu> } ;
-vjjcyTt } ;
'c &Bmd40
r.K4<ly-N 5V?1/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;F5B)&/B T7W+K7kbI template < typename Func, typename aPicker >
Ccc6 ko_ class binder_1
e6F:['j {
-3 W4 Func fn;
^<% w'*gR aPicker pk;
Zfb:>J@h6 public :
]/$tt@h jNIM1_JjD template < typename T >
7#g C(&\A struct result_1
t?0=;.D {
DV%tby typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x_@ev- } ;
%pwm34 D!Gm9Pa} template < typename T1, typename T2 >
yTDoS|B+) struct result_2
lA]u8+gXd {
5 ;|9bWH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J,~)9Kh$ } ;
(K?[gI sztnRX_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hCo&SRC/5 g{D&|qWj template < typename T >
jr9ZRHCU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\`XJz{Lm] {
w}(xs)`num return fn(pk(t));
Hou{tUm{xC }
rmhCuY?f template < typename T1, typename T2 >
S"eKiS,z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
? {l2 {
96PVn return fn(pk(t1, t2));
pDKJLa }
NMj`wQ`M+ } ;
{?jdPh UwM}!K7)G YT3QwN9 一目了然不是么?
-e)bq:T 最后实现bind
43)9iDmJ8< NrU-%!Aw P"]+6sm&es template < typename Func, typename aPicker >
lLJb3[
e. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Bdg*XfXXk {
G|MDo|q] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
HaC3y[ LJ0 }
s<dD>SU
b:3hKW 2个以上参数的bind可以同理实现。
hKT:@l* 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。
)N6R# 0F3>kp4u 十一. phoenix
]_=HC5" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"TV.$s$. C0fA3y72 for_each(v.begin(), v.end(),
XVLuhwi (
kg61Dgu do_
FEZ6X [
#wd \& cout << _1 << " , "
j(BS;J$i ]
]q3Kd{B .while_( -- _1),
k1U~S`>$ cout << var( " \n " )
v-gT
3kJ )
#,PAM.rH );
{x4[Bx1 Y-Ku2m 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:
M+E5PZ|_
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
(p?3#|^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&`Di cfD 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q5!l(QL. oU@ljSD pzax~Vp template < typename Cond, typename Actor >
Gh|!FRK[$ class do_while
mc+wRx {
}H#t( 9,U Cond cd;
D{4hNO Actor act;
,1[??Y public :
u/[]g+ template < typename T >
0;h1LI) struct result_1
_tReZ(Vw {
:.Qe=}9 typedef int result_type;
U>+~.|'V9 } ;
DqMK[N,0 (K6`nWk2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ye|a#a9N ]Z-oUO
Z<k template < typename T >
9f^PR|F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6}T%m?/ } {
k4$q|x7+% do
4LEE
/ {
bXH^Bm act(t);
ww($0A`ek }
7Hl_[n| while (cd(t));
S8OVG4- return 0 ;
H 1D;:n }
8}{o2r@ } ;
yJ8}*Gj& E)O|16f|> 06^1#M$' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
eAsX?iaH 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。
bfJ`}xl(8 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。
HS:}![P 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。
t/*K#]26 下面就是产生这个functor的类:
s!'A\nVV1$ S[~O') '95E;RV& template < typename Actor >
Dw`m>'J0 class do_while_actor
As+;qNO {
@ 9 {%Kn Actor act;
\`/E
!ub public :
+&7Kk9^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ls24ccOs C5+`< template < typename Cond >
}11`98>B6: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e[QxFg0E } ;
D*cyFAF *1W,Mzg A6N~UV*_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Y#lk!#\Y 最后,是那个do_
?7uKP}1| FKox0Jmh= 9Yl8ndP^E class do_while_invoker
2]D$|M?$~ {
RM&H!E<# public :
rg5]`-!= template < typename Actor >
QtY hg$K3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
OK-sT7But {
JOrELrMx return do_while_actor < Actor > (act);
wb6 L?t }
z!s.9 } do_;
%o@['9U[j tL~,ZCQz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*p&^!ct 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
({%oi h 最后来说说怎么处理break和continue
%j'G.*TD 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
RCBf;$O 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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