一. 什么是Lambda
64<;6* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Snx!^4+MF 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,
X H-_tvB HeOdCr-PN D5TDg\E gcU*rml class filler
2yZr!Rb~* {
"f,{d}u public :
"2l`XH void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@1MnJP } ;
"9wD|wsz p+;& Gg54 %{@Q7 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:
98>GHl'lM T$I_nxh[)L Mfj82rHg ,%M[$S' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A*EOn1hN Rff F:,b `Mnu<)v 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=~B"8@B Xw-[Sf]p Y{p$% g8W,Xq+ 二. 战前分析
DxJ;C09xNa 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
]:P7}Kpb 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
nlwqS Xw xu2KEwgb S/nPK,^d2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zh=arlk /* --------------------------------------------- */
2
T!Tiu vector < int *> vp( 10 );
c0oHE8@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
TSlB.pw%v /* --------------------------------------------- */
9a}9cMJ^" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
M|WBJ'#x0 /* --------------------------------------------- */
Y%pab/Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-8Jw_ /* --------------------------------------------- */
CM;b_E)9)f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=p+y$ /* --------------------------------------------- */
!%iHJwS# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
E
TT46%Y (W
~K1] UB/> Ro ZJYn[\] 看了之后,我们可以思考一些问题:
Qp>leEs]+6 1._1, _2是什么?
CU'JvVe3 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~c[} wv 2._1 = 1是在做什么?
CMa6':~ 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。
~r1pO#r- 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。
&Y{^yb }LzBo\ JVZ-nHf(9 三. 动工
{.p.? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/jY
u-H+C i"^> sk T] zEcx+e %FO{:@CH template < typename T >
O tG\Uw8 class assignment
rE3dHJN; {
{& o^p! T value;
t" .Ytz> public :
# B `?}a= assignment( const T & v) : value(v) {}
o
NtFYY template < typename T2 >
w!.@64- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
yvAO"43 } ;
[q<'ty kv+% sV\_DP/l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
C]`uC^6g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*l2`- gbE l/eF
P @~3-- O$Rz/& class holder
d9N[f> {
!?2)apM public :
h>N}M}8 template < typename T >
GG}% assignment < T > operator = ( const T & t) const
8y;Rw#Dz {
]c.w+< return assignment < T > (t);
}^
rxsx` }
&m5zd$6 } ;
U7r8FL l nbi7rcT {o=?@ $6C 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:
NGx3f3 9 6TtB3;5 static holder _1;
xoaO=7\io Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
gFDnt ]%Q!%uTh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k6G
_c;V 而不用手动写一个函数对象。
T]#V <`H0i*|Ued ll:UIxx ZnG.::&: 四. 问题分析
V Z(/g"9 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。
YOCEEh? 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。
$.G 7Vt 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Dl,QCZeM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9&6j uL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%uW=kr gP^2GnjHL8 五. 问题1:一致性
Dg&84,bv^ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Q8p6n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>I5:@6
Z B9v>="F struct holder
T1LYJ]5 {
F:{*4b //
HU3:6R& template < typename T >
+7Ws`qhEe T & operator ()( const T & r) const
pLMt2G {
Sg#XcTG return (T & )r;
G7Nw}cVJ) }
/ 3A6xPOg } ;
*Gsj pNr- +y7z>Fwl 这样的话assignment也必须相应改动:
ua\t5M5 kaG/8G( template < typename Left, typename Right >
BZR{}Aj4pa class assignment
RNg?o[S {
9shfy4?k Left l;
]WT@&F Right r;
u9lZHh#V- public :
Fq9YhR assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y.:R-|W template < typename T2 >
h2l;xt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~9X^3.nI } ;
@AyteHK
|Uh8b % 同时,holder的operator=也需要改动:
#&3,T1i` rp Nb. template < typename T >
.`or^`X3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[ks_wvY:' {
y^.66BH return assignment < holder, T > ( * this , t);
*}[\%u$ T }
;>6< u.N wxN)dB 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。
(In{GA7; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
f/Gx}x= 53Adic return l(rhs) = r;
Di9RRHn&q 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。
U82a]i0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#Z&/w.D2 1? >P3C template < typename Tp >
J-W9B amx class constant_t
^-o{3Q(w {
/:dLqyQ_V const Tp t;
l|5 h public :
m</m9h8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b@CB +8$ template < typename T >
x*7@b8J const Tp & operator ()( const T & r) const
P_bB{~$4 {
uF ?[H -y return t;
Hv,|XE@Y }
Ufr@j` * } ;
pR0[qsQM ?R`S- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QcegT/vO 下面就可以修改holder的operator=了
%?~'A59 &@=Jm
/5 template < typename T >
}=R]<`Sj.j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]a3$hAcj6" {
$8EEtr,! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{UiSa'TR1b }
6BE,L X>(1fra4 同时也要修改assignment的operator()
hpdI5 K_Y-N!h template < typename T2 >
>e]g T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
d^=BXCoC 现在代码看起来就很一致了。
Im]@#X 8R~<$xz 六. 问题2:链式操作
l;8t%JV5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?%kgfw@) 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。
YAi-eL67l 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。
{v={q1 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。
_H] \ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@T1G#[C~t
"Ih3 template < typename T >
HU0.)tD struct result_1
#G9
W65 f {
sz7*x{E typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kc'$4 J4Tw } ;
%VHy?!/ DP_b9o
\5 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@N'n>8Wn Bk8}K=%w template < typename T >
*,u3Wm|7 struct ref
2=cx`"a$ {
+LHU}'| typedef T & reference;
y<`5 } ;
1(' wg! template < typename T >
%-hSa~20 struct ref < T &>
uWS]l[Ga {
)Q2Ap& typedef T & reference;
t~2oEwTm } ;
f \&X$g pyEQb# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>t+ ENYb &61U1"&$ R template < typename T >
lZzW-
%K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y4\X~5kU {
iSfRJ:_&6 return l(t) = r(t);
(Tx_`rO4VY }
0aT:Gy; 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。
m:BzIcW<\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]2zM~ Jv~R/qaaD 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
+%5 L2/n7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<H64L*,5'7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:8S;34Y; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
74e=zW? 最后的布局是:
b42%^E Add
;@+|]I
/ \
FgdnX2s J Divide 5
cXXZ'y>FP / \
-"-.Z _1 3
,fjY|ip 似乎一切都解决了?不。
Qt u;_ 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。
u%-]-:c 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。
pl8b&bLzi 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:
~cU1
/CW8 d+n2
c`i template < typename Right >
{lK2yi assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<ZT
C^=3 Right & rt) const
eP~bl
{
4Kqo>|C return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]($ \7+ }
!ooi.Oz*Tu 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'}agi.z 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。
w4L()eP#?= 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。
hcVu`B n 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。
k?=1q[RQH 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。
Zo UeLU 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?
n7> |$2Y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
0E\#!L pq*e0uW template < class Action >
O_ _s~ class picker : public Action
V
x#M!os0 {
(KI9j7 public :
K6{wM picker( const Action & act) : Action(act) {}
#1dVp!?3T // all the operator overloaded
tSy 9v } ;
|JkfAnrN$I %9YY \a { 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。
"#)|WVa=BM 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:
"DN,1Q
lCp _2KIe(,; template < typename Right >
f y2vAwl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w|dfl * {
ss-W[|cHU return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(]w6q&, }
tE%g)hL- W" =l@}I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$9%F1:u 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。
Y:CX RU6eD l8~(bq1 template < typename T > struct picker_maker
izSX {
~vTwuc\(H typedef picker < constant_t < T > > result;
Z/,R{Jgt" } ;
#91^1jyMf template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
yPE3Awh5 {
U\%r33L ) typedef picker < T > result;
RUY7Y? } ;
O=__w *< ")KqPD6k 下面总的结构就有了:
!-M Y<' 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。
)\yK61aX 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。
6UCF w> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0"7+;(\1Rk 至此链式操作完美实现。
2hV -h ?|,:;^2l1 H+*3e& 七. 问题3
6uD<E 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。
4dixHpq' :]:)c8!6 template < typename T1, typename T2 >
iw#~xel<ez ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!h1:AW_iz {
Bq$IBAot return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f?d5Ltg }
=]%,&Se ZtZ3I?%U3 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:
lEl.'X$ |ufL s template < typename T1, typename T2 >
brp3xgQ`] struct result_2
af<h2r {
np2&W'C/i typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p2Khfl6- } ;
*AV%= \me5"ZU 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?
-]wEk%j 这个差事就留给了holder自己。
8XJi }YPQ 1j<uFhi> J2}poNmm template < int Order >
^EiU> class holder;
U!uPf:p2 template <>
Ma! class holder < 1 >
(F^R9G| {
dC,C[7\ public :
5r)8MklZ template < typename T >
\v&zsv\B@ struct result_1
U[MeK)* {
xO_>%F^? typedef T & result;
xc*a(v0 } ;
rf H1Zl template < typename T1, typename T2 >
(zFqb,P struct result_2
Mf14> `<` {
wU|@fm" typedef T1 & result;
+D5gbxZX } ;
-i?gYF!G template < typename T >
L ~'98C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w71YA#cg {
tAq0Z) return (T & )r;
T9R#.y, }
.K84"Gdx template < typename T1, typename T2 >
lrZ]c:%k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G_?U?:!AC {
S?CT6moXA return (T1 & )r1;
)!v"(i.5Xo }
\dJhDR } ;
T; tY7;< -$"$r ~ad template <>
=Rx4ZqTI| class holder < 2 >
A:Wr5`FJ {
,=\.L_' public :
i{m!v6j: template < typename T >
x</4/d struct result_1
T/E=?kBR {
T#Q7L~?zY typedef T & result;
WP*}X7IS } ;
tx7 zG., template < typename T1, typename T2 >
2*Qi4%s# struct result_2
$ (;:4 {
|'-aR@xJ typedef T2 & result;
W:8MqVm34 } ;
)T"Aji-hy template < typename T >
nQQHm6N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.mfLH N%: {
n
6pJ]Ce return (T & )r;
9;Z{++z }
1q(Qr
h template < typename T1, typename T2 >
3F]Dh^IR9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B!pz0K*uG {
zYV{ |Z return (T2 & )r2;
61Cc? a*_ }
/i8OyRpSyk } ;
CIMI? ~588M
8~ P!Fykg 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> >。
VxDIA_@y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kr+p&|. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@*|VWHR g;=VuQuP| return l(i, j) = r(i, j);
xI{fd1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
R_B0CM<! o)XrC return ( int & )i;
!.,J;Qt return ( int & )j;
M>Q ZN 最后执行i = j;
}|
MX=:@* 可见,参数被正确的选择了。
f|VCi bI Z@1kx3Wx$ d7](fw@c [L2+k?
* OGg\VV' 八. 中期总结
F/ZFO5C% 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:
|P]W#~Y- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}O7sP^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)Xg5=zn$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
m6[}KkW ,V,mz?d^9 ya1
aWs~ (9RfsV4^ 7:olStK ,93Uji[l 九. 简化
LUD. 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。
Fn.JtIu 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;+XrCy!.)L 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:
J@:Q( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
cy.r/Z} +-*/&|^等
~D3S01ecM 2. 返回引用。
s>o#Ob@4' =,各种复合赋值等
)KE 3. 返回固定类型。
&*>.u8:r 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:.ZWYze 4. 原样返回。
h"+7cc@ operator,
0Qa0 5. 返回解引用的类型。
Y[f]L4,V operator*(单目)
avq$aq(3& 6. 返回地址。
`sqr>QD operator&(单目)
0#OyT'~V% 7. 下表访问返回类型。
;iuwIdo6c operator[]
F:q4cfL6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pM@8T25= operator<<和operator>>
GqxnB k1 dvjj"F'Bf 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。
UgAp9$=z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0]bt}rh cZ_)'0
template < typename Left >
exJc[G&t( struct value_return
J{b#X"i {
]TT >3"Dw7 template < typename T >
fYjmG[4 struct result_1
Q//
@5m_ {
*"WP*A\1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ywJ [WfCY } ;
#epbc K g6%]uCFB template < typename T1, typename T2 >
4+q,[m-$( struct result_2
:41Y {
?d3K:|g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j7Fb4;o{ } ;
~Pw9[ycn3 } ;
pFS@yHs uQvTir*e .4\I?
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Y
M:9m) }y6@YfV${ 下面我们来剥离functor中的operator()
nDdY~f.B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~'lT8 n_ IOZw[9](+ return l(t) op r(t)
aI&~aezmN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`hO%(9V9 return op l(t)
56z>/`= return op l(t1, t2)
?@4Mt2Z\ return l(t) op
AB/${RGf+ return l(t1, t2) op
|K1S(m<F return l(t)[r(t)]
3XlQ 4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fE~KWLm se %#U40* 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:
+ )Qu,%2
单目: return f(l(t), r(t));
_">F]ptI; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YCiG~y/~ 双目: return f(l(t));
T;(,9>Qsu return f(l(t1, t2));
76rv$z{g^ 下面就是f的实现,以operator/为例
X1(ds*'Kv K +vD&Z^ struct meta_divide
(G>su {
HNS^:XR template < typename T1, typename T2 >
P}8hK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%>Gb]dv? {
:4V5p
=v- return t1 / t2;
jdG2u
p }
HSNj } ;
;SU<T^a ?h4[yp=w 这个工作可以让宏来做:
%cn1d>M+I 6"G(Iq'2t3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"L]v:lg3 template < typename T1, typename T2 > \
]Ik~TW& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Oh1U=V2~ 以后可以直接用
]7_>l> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Hj>9 #>b 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
Y9X,2L7V (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。。。)
E>QS^)ih S|tA%2z k*;U?C! 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
5%2~/
" 'S6zk wC] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mbbhz, class unary_op : public Rettype
]2m=lt1 {
u;$qJjS
N Left l;
B0b|+5WhR public :
k_}$d{X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$V3If L?nhm=D template < typename T >
MXaik+2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>bV3~m$a+ {
\m|5Aqs return FuncType::execute(l(t));
vxPE=!| }
?VotIruR /E<Q_/'Z template < typename T1, typename T2 >
9e`};DE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,]0BmlD {
%TFsk return FuncType::execute(l(t1, t2));
F.y_H#h }
Jf2JGTcm } ;
D,.`mX NE#`ZUr3 WVyDE1K< 同样还可以申明一个binary_op
@lDnD%vZ` n>u_>2Ikkj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9<rs3 84 class binary_op : public Rettype
]vf_4QW= {
OSO MFt Left l;
MMrN#&r Right r;
@Pc7$ qD % public :
OiAuL:D binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!q$VnqFk &w^9#L template < typename T >
fB<Qs.T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O8#]7\) {
vX>{1`e{S return FuncType::execute(l(t), r(t));
,$t1LV;o= }
EFDmNud`Q [@qjy*5p template < typename T1, typename T2 >
$A~aNI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ILDO/>n {
&V
axv$v} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!j7mY9x+ }
r(wf>w3 } ;
VOj7Tz9UD Yz2N(g[ =A,T:!}' 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
L=;T$4+p 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
FUSe!f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*Jcd_D\-(1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
2|?U%YrHWs 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
IY.M#Q] 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
J[l7p6xk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F/Js K&& 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
rCqwJoC`v 下面是修改过的unary_op
a\m=E#G =),ZZD#J template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
nnhI]#,a{ class unary_op
Y*9vR~#H {
S@pdCH, n Left l;
c[,Rhf ~1TT ?H public :
U4dfO= *?Wz/OJ0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~h<T0Zc p/0dtnXa( template < typename T >
sE]z.Po= struct result_1
T] H'l {
8)iI=,T* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zytW3sTZA } ;
GBZ u<t/ B7qi|Fw template < typename T1, typename T2 >
&b:y#gvJ: struct result_2
%Qj$@.*:
{
aW_Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V&j]*) } ;
VXk[p lrkgsv6 template < typename T1, typename T2 >
LsGO~EiJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3`D*AFQc {
_~1O #*|4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
eCJtNPd }
<}&J|() !b0A%1W; template < typename T >
yo_zc< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J s33S) {
i0\]^F return OpClass::execute(lt(t));
rvhMu}. }
,^1 #Uz8 N49{J~ } ;
KJ&I4CU]^ j-aTpN $bpu 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
>G?*rg4 好啦,现在才真正完美了。
.0/"~5 现在在picker里面就可以这么添加了:
\v:Z;EbX k=d_{2 ~ template < typename Right >
sw1gpkX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6C"${}SF` {
jN=
!Q&^i[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{LKW%G7 }
GRj [2I7: 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。
r;(^]Soz OJydt; a o6x8jz &sn-;r YJwI@E(l$ 十. bind
.j)DE}[q> 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。
Ao\ OU} 先来分析一下一段例子
2b\h@VJt ,3GB9 oKkDG|IE int foo( int x, int y) { return x - y;}
wE9z@\z] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
R'_F9\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
m/g[9Y 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。
mm!JNb9( 我们来写个简单的。
S_AN.8T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rx#GrV*y 对于函数对象类的版本:
phA{jJy?
OS(Ua template < typename Func >
w?fq%-6f* struct functor_trait
R%t6sbsNv {
R SWw4} typedef typename Func::result_type result_type;
BUL<FTg } ;
@Z""|H"0 对于无参数函数的版本:
g("[wqgG b,ZBol|X template < typename Ret >
FFVh~em{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
&F0>V o {
r<dvo%I#| typedef Ret result_type;
LDo~ } ;
)ARV>( 对于单参数函数的版本:
FgP{ +*qTZIXj template < typename Ret, typename V1 >
G!F_Q7|- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Z_jV0[\v0P {
CC`#2j typedef Ret result_type;
l,QO+
>)z } ;
5@bmm] 对于双参数函数的版本:
;;^?vS -q-BP}r3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
C?g*c struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
W-1Ub |8C {
9-=kVmT&g typedef Ret result_type;
|M?VmG/6 } ;
maQDD* 等等。。。
rc{F17~vX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
oB!-JX9 bM
W}.v! template < typename Func >
*$t =Lh struct func_return
7W/55ZTmJ {
4kNSF template < typename T >
^!(tc=sr struct result_1
Q;z'"P {
>O1u![9K|w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9Pm|a~[m
} ;
=p8iYtI (iO/@iw template < typename T1, typename T2 >
n5#9o},oK struct result_2
S U P {
u69G
# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:N4?W}r. } ;
G@dw5EfF9 } ;
]MMXpj,9h RL"hAUs_1 @G>&Gu;5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Oh1a'& i@YM{FycX template < typename Func, typename aPicker >
&xFs0Ri( class binder_1
OBM&N {
cbx(
L8 Func fn;
F
B&l|#e aPicker pk;
0)|;uW public :
=\jPnov! pN;T t+} template < typename T >
6bpO#&T struct result_1
VpM(}QHd {
7I@@}A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`v Ebm Xb } ;
!xC IvKW c=:A/z{ template < typename T1, typename T2 >
PtKrks|y struct result_2
A$J?- {
v kW2& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2s`~<EF N } ;
m&6I@S2 BMbZ34^e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W^9=z~-h (=D^BXtH| template < typename T >
aD?ySc} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KSl@V>!_ {
vau#?U".}> return fn(pk(t));
4g/Ly8 }
lJ4&kF=t template < typename T1, typename T2 >
B}ASZYpW> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[iG4qI {
URxy*) return fn(pk(t1, t2));
Z7?-c }
Si[xyG6= } ;
uI&<H T? IlP@a[:_
gm@%[ 一目了然不是么?
dO[pm0 最后实现bind
nc>Ae`"( 6[C>"s}Ol ]0@
J)Z09 template < typename Func, typename aPicker >
fK9wr@1
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
X7 fJ+Cn {
sJ cwN.s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
v>p~y u+G }
%VzCeS9 JKYkS*.a} 2个以上参数的bind可以同理实现。
F,$ypGr 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。
|^kfa_d mwqe@7 十一. phoenix
ew6\Z$1c~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
.Vb\f <<ifd? for_each(v.begin(), v.end(),
RVe UQ% (
<-a6'g2y do_
gK"E4{y_@ [
JNgl cout << _1 << " , "
S"joXmJ/-C ]
7S]akcT/ .while_( -- _1),
ejPK-jxCa/ cout << var( " \n " )
)3KQ
QGi8 )
"DNiVL. );
x[H9<&)D %'i`Chc^!; 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
/N(Ol WEp 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
.UJjB}4$f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Wfyap)y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M8'
GbF=1 #1` lJ TYh_uox6 template < typename Cond, typename Actor >
D^JuL6U class do_while
G8voqP {
3a]Omuu|= Cond cd;
ZU-vZD> Actor act;
JRl`evTS public :
lCMU{) template < typename T >
q`DilZ]S struct result_1
h$y0>eMWs {
s+yX82Y typedef int result_type;
} h0
) } ;
O
E56J-*}x 7|eD}=jy do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1k! xG$g0 _;]. template < typename T >
X$4 5<oz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aI0}E O {
^(8(z@y do
/iekww^54 {
L[FNr& act(t);
ir*T,O
2J }
VY=c_Gl while (cd(t));
;F!wyTF>} return 0 ;
92HxZ*t7km }
d;10[8:5= } ;
}vLK-Vv 3d@$iAw1< O*7Gl G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/_G^d1T1?L 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。
#RwqEZ 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。
r6*~WM|Sq7 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。
e)2s2y@zi 下面就是产生这个functor的类:
%SJ9Jr, QjlwT 2o' qc-4;m o template < typename Actor >
g [~"c} class do_while_actor
z rV {
zT5@wm Actor act;
iB,Nqs3i* public :
u.s-/ g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$zvqjT:> U0kEhMIIf template < typename Cond >
_jW}p-j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
H,!3s<1 } ;
?!J{Mrdn 5-ju5z?= c_xo6+:l 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1$g]&' 最后,是那个do_
K;wd2/jmJ ZzuEw bQ"w%! class do_while_invoker
`/mcjKQ&9y {
iYJzSVO public :
do:3aP'S, template < typename Actor >
62X;gb do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i2EXE0; {
xN +j]LC return do_while_actor < Actor > (act);
dm&vLQVS }
7]~65@%R-& } do_;
)"IBw0] pv2u.qg5z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
mGmkeD' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|hprk-R*OH 最后来说说怎么处理break和continue
k2xOu9ncEj 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。
8W|qm;J98 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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