一. 什么是Lambda
D|R aj\R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
K6M_b?XekA 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:yKyi@ P2>Y0"bY \YrvH 3~6,fTMz{ class filler
N,~"8YSo {
%"g; K public :
j#[%-nOT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z((9vi W
} ;
)h,-zAnZ
j^qI~|# ".:]?Lvt 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:
URb fZF.eRP' `(Ij@84
7zEpuw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/Vy,6:$H3 &L`yX/N2 WSV[)-=: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'ghwc:Og|% y~/i{a;1y [y(AdZ0* T,SCK^ 二. 战前分析
e=Teq~K 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ZKco 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
_ pKWDMB$z 9Ls=T=96 VaLl$w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f%cbBx^; /* --------------------------------------------- */
IM9P5?kJ
? vector < int *> vp( 10 );
SlojB ^% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k*Vf2O3${ /* --------------------------------------------- */
"'\f?A9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
XX|wle1Kg /* --------------------------------------------- */
F-I\x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pSh$#]mZ` /* --------------------------------------------- */
ti}G/*4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d 0CFMy6 /* --------------------------------------------- */
}&:F,q* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
n 9N'}z Y:'#jY*V ygSvYMC h(Ccm44 看了之后,我们可以思考一些问题:
v'X=|$75 1._1, _2是什么?
U7@)RJ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\B1<fF2 2._1 = 1是在做什么?
? =a, 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y%A
KN Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
SF?s^ ~s UWXw7~ )o>1=Y`[z 三. 动工
?7CHHk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R4P$zB_<2 DA-W =Cc O| zLD /aHx'TG template < typename T >
h&$,mbEoI class assignment
n^7m^1to {
W99Hq1W;r T value;
<;.->73E public :
PZsq9;P$ assignment( const T & v) : value(v) {}
I7/X6^/} template < typename T2 >
/'g"Ys?3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_mSQ>BBRl } ;
# 5C)k5 h`HdM58CQ Y\1XKAfB 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vspub^;5\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8
y+N l&"V
}j /r `.8#q^ JD1D( class holder
$bi@,&t; {
I}{Xv#@o public :
p-1
\4 template < typename T >
#w:6<$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
[d~25 {
Y%iimbBY| return assignment < T > (t);
BpQ/$?5E" }
875BD U } ;
'#faNVPABh 7gY^a MW d[Lr`=L; 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
WCPl}7> aA/.EAc7 static holder _1;
SX I3y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Rf.b_Y@O L_4ZxsIv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m&X6a C'[ 而不用手动写一个函数对象。
oI6o$C gQ=g,X4 QC\][I> P Zc{wbjp& 四. 问题分析
>HH49cCo 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。
4;hgi[ 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。
sXaIQhZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
rtM!|apr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
zxr|:KC ?& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
YN@4.&RP Qy+&N*k> 五. 问题1:一致性
zz+p6` 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?|
;Pi-H,1b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Sn lKPd &R
"Q struct holder
A+Xk=k5< {
[# '38 //
0u'qu2mV template < typename T >
B "z`X!\ T & operator ()( const T & r) const
[Nn ?:5" {
@Ja8~5 : return (T & )r;
VY9|8g/ }
u< ,c } ;
Q/,jv5 79 svlq= 这样的话assignment也必须相应改动:
Wqu][Wa[Z 3+EAMn template < typename Left, typename Right >
bf3Njma% class assignment
UHEn+Tc> {
r6Hdp Left l;
Pkbx/\ Right r;
oe:@7stG public :
@!:~gQ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l`vb template < typename T2 >
ByK!r~>Z1Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
u0@i3Po } ;
Z E*m; PmGW\E[ni 同时,holder的operator=也需要改动:
z|V5/" !P &F6ViO= template < typename T >
U Ux] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c_fx,;
; {
<?UIux return assignment < holder, T > ( * this , t);
s=+,F<;x.U }
K;u<-?En R{5xb 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。
v){&g5djl 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G Uf[Dz Qw{LD+r( return l(rhs) = r;
bnz2\C9^ 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。
]S6`",+)<f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
dT%$"sj5 DUk&`BSJ template < typename Tp >
5xm^[o2#y class constant_t
^qaS {
V^P]QQ\
) const Tp t;
DB'd9< public :
TRl,L5wd-? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
e `!PQMLU template < typename T >
1N_Gk& const Tp & operator ()( const T & r) const
R7o3X,-iwn {
* ?a-m\ return t;
G $TLWfm
}
cu4&*{ } ;
8X@p?43 I]"wT2@T;7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
s:y~vd(Vi 下面就可以修改holder的operator=了
KVVo_9S' (3DjFT3
w template < typename T >
Lbka*@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I6x {
Zz<k^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Fq6sl}b(On }
Tl^9!>\Q @O/Jy2>3H 同时也要修改assignment的operator()
5U&b")3IT! oh
k.; template < typename T2 >
!1tHg Z2\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}7>r, 现在代码看起来就很一致了。
fb7Gy 0UEEvD5 六. 问题2:链式操作
v)*/E'Cr* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
lLO|, 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。
9Ij=~p]p 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。
%T hY6y( 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。
]xlV;m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L>
ehL(]! #,0PLU3% template < typename T >
YRXXutm struct result_1
+*2 ]R~"M {
$niJw@zC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zI5#'<n } ;
Zl69d4vG ?MT
V!i0 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:
O,`#h*{N 9E/{HNkf template < typename T >
t6GL/M4 struct ref
*C81DQ {
<9JI@\> typedef T & reference;
q6h'=By } ;
4l/hh|3@ template < typename T >
^gb3DNV~y struct ref < T &>
G_GV {
[?3]+xr: typedef T & reference;
uD=i-IHT } ;
(yjx+K_[ &b[.bf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xV&c)l>} \K$9r=!( template < typename T >
sN`2"t/s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ke'aSD {
e6E{l return l(t) = r(t);
,(H`E?m1w4 }
J*Dt\[X 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。
c418TjO; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
J1@X6U!{ E+LAE/v@ 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
pFfd6P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
kvWP[! j?) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k3F*D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~*OQRl6F 最后的布局是:
\J*~AT~5q Add
(twwDI / \
p"A2N+
Divide 5
KxyD{W1 / \
^P4q6BW _1 3
,/?7sHK-0 似乎一切都解决了?不。
Y>Oh]? 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。
nQe^Bn 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。
o~Jce$X OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
b-Q*!Ut 7jss3^.wA template < typename Right >
Rra3)i`* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%49P<vo`? Right & rt) const
[1+ o {
[BPK0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4R 9lA }
`/W6,] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
v|IPus|> XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
_Xs(3V@'} 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
HPz9Er 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7R4sd 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
:{:R5d(_I 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
%sd1`1In 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
N_3$B= mGss9eZa template < class Action >
OVwcjhQ class picker : public Action
_ELuQ>zM]+ {
MIV<"A public :
L="ipM:Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
h(M_
K // all the operator overloaded
^^q9+0@ } ;
#%Z 0! 3X&'hz@ 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。
O!uZykdX4! 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:
MK"p~b0-> BHmmvbM#Qm template < typename Right >
)4nf={iM picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vy:-a G {
T\ixS-%^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pr\wI?:k }
g 0Rny ld *W\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
q mJ#cmN 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。
9' $\GN{0 $#z
` R; template < typename T > struct picker_maker
.|$:%"O&X {
xqZZ(jZ typedef picker < constant_t < T > > result;
B^7B-RBi0 } ;
Th\w#%'N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)Y@E5Tuk> {
m`;dFL7"E typedef picker < T > result;
~J~@mE2ks } ;
hg2a,EU\Z p`+=)
n 下面总的结构就有了:
g1!ek 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。
g6 AEMer 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。
)9pRT
dT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
c @U\d<{w 至此链式操作完美实现。
tv]^k]n{rf `>HM<Nn-0 pr=f6~Z-y 七. 问题3
\!51I./Q/ 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。
GbXa=*
<-< vtByC u5 template < typename T1, typename T2 >
. r?URC ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R!+_mPb=Q* {
w\K(kNd( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(93$ L zZ }
6"o,)e/z 'DhH:PR 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:
cv=H6j]h| |//D|-2 template < typename T1, typename T2 >
kB!
iEoIBA struct result_2
J4) ?hS {
'NAC4to;; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2Wx~+@1y } ;
Ya*<me>`
s7Z+--I)L 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?
+Oafo|% 这个差事就留给了holder自己。
2(i@\dZCb< 8[B0[2O _O$7*k template < int Order >
kSfNu{YS class holder;
%wQE
lkB template <>
Lz/{
q6> class holder < 1 >
9Qb6ek {
gucgNpX public :
1$S`>M%a template < typename T >
mHB0eB'l struct result_1
v.!e1ke8D* {
lc(}[Z/|V typedef T & result;
>Tp`Kri } ;
6k6}SlN[ template < typename T1, typename T2 >
9=}&evGm89 struct result_2
<- (n48 {
Fzk%eHG= typedef T1 & result;
nrM_ay } ;
laQ{nSVBm template < typename T >
>9+h2B
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O!k C {
,382O$C return (T & )r;
w{"ro~9o }
7?p>v34A template < typename T1, typename T2 >
RQ;}+S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V'8Rz#Gc5 {
r!&}4lHYi return (T1 & )r1;
1a
t Q9 }
c2Yrg@) [ } ;
.H}#,pQ}l Zv5vYe9Ow template <>
+lhnc{;WJv class holder < 2 >
y1bo28 {
:I(d-,C public :
)W^$7Em template < typename T >
|.?Xov] struct result_1
Y<;KKD5P'j {
)?<V-,D typedef T & result;
FyWrb+_0v } ;
9P&{Xhs7 template < typename T1, typename T2 >
&l~9FE* struct result_2
Y(;u)uN_ {
^ pNA_s!S typedef T2 & result;
Ov@vNj& } ;
=h\uC).t& template < typename T >
mCSt.n~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FnCMr_ {
\ch4c9 return (T & )r;
[{.9#cQ" }
t[p/65L>8 template < typename T1, typename T2 >
@;7Ht Z` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9R99,um$ {
9;ie[sU:u return (T2 & )r2;
fbW<c`L H }
30bdcDm, } ;
!,O Y{=' p?O6|q hg-M>|s7 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> >。
Q#lFt,.y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xm0(U0
> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~Z}DN*S l}~9xa}:D| return l(i, j) = r(i, j);
42=/$V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SedVp cb+ +R',$YzD return ( int & )i;
>">grDX return ( int & )j;
ss4YeZa 最后执行i = j;
E&;;2 可见,参数被正确的选择了。
XB<Q A>dLh N=j$~,yG
o('6,D df{6!}/( ;v5Jps2^] 八. 中期总结
@7J;}9E 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
yL_\&v 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
M;sT+Z{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J@qwz[d i 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
FKy2C:R(] Vo%DoZg 5P[urOvV dMK\ y4#i 0RHjA&r3v >AW&Lfw$ 九. 简化
z{nd4qOsD 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。
>/'/^h 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]3d5kf 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:
iCy$
rC 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j/uzsu+ +-*/&|^等
]Y3s5#n 2. 返回引用。
zYEb#*Kar =,各种复合赋值等
<f;Xs( 3. 返回固定类型。
.RPh#FI6J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
w01u~"E 4. 原样返回。
(^$SMuC operator,
@@& ?,3 5. 返回解引用的类型。
{-51rAyi operator*(单目)
a6'T]DW0W 6. 返回地址。
vk<4P;A(G operator&(单目)
cHon' tS 7. 下表访问返回类型。
6|Xm8,]yRw operator[]
g2 tM!IRQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;FnS=Z operator<<和operator>>
OE2r2ad pE6r7 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*l)}o4-$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GriFb]ml" %JuT'7VB template < typename Left >
W];l[D<S* struct value_return
ivvm.7{ {
lL*"N|Y template < typename T >
v\R-G struct result_1
Jp(CBCG{F {
MS& 'Nj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Asli<L(?` } ;
<%m$
V5h ZL'krV template < typename T1, typename T2 >
Rw|P$dbu struct result_2
+0M0g_sk {
S6{u(=H typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i'z(`" } ;
uHPd!#] } ;
u2cDSRrqT Ub`vf4EB w~>tpkUB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*#j_nNM4 -EG=}uT['b 下面我们来剥离functor中的operator()
:_kZkWD5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
bdHHOpXM MLN+ BuS return l(t) op r(t)
vA*Q}]Ov return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WNF#eM?[a return op l(t)
s ?|Hw|j return op l(t1, t2)
0xc|Wn> return l(t) op
FvDi4[F# return l(t1, t2) op
O |*-J return l(t)[r(t)]
;]T;mb> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Nq#B4Zx EU.!/'< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
r tH
#j 单目: return f(l(t), r(t));
,YF1*69 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sZ#U{LI 双目: return f(l(t));
@gk{wh>c return f(l(t1, t2));
=$uSa7t# 下面就是f的实现,以operator/为例
QZFH>,d w/@ tH struct meta_divide
0+Q;a {
$8>II0C. template < typename T1, typename T2 >
"6>+IF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
l]S% k& {
om8`^P/b return t1 / t2;
YFeL#)5y }
!H~PF*,hY } ;
W('V2Z-q O8/r-?4. 这个工作可以让宏来做:
U;LX"'} :\~YbA #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vo^2k13 template < typename T1, typename T2 > \
<STE~ZmO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,Gy2$mglB 以后可以直接用
=J'&.@Dwz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xPz Bbe 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
$.3J1DU (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
L@`:mK+; `IJTO_ A}_0iwG 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
synueg iVA=D&eZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C#P7@ JE class unary_op : public Rettype
AU<A\ {
t!o=-k Left l;
{~ 1
~V public :
#BX}j&h_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o&Y
R\BI/ C;oO=R3r template < typename T >
SyIi*dH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N'YQ6U {
3V3 q
vd return FuncType::execute(l(t));
76b2 3| }
S%o6cl = SbH} cu8 template < typename T1, typename T2 >
p+16*f9,^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}ni@]k#q< {
'W/AYF^5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
jm,:jkr }
0iVeM!bM } ;
@^nE^; ]Ryg}DOQ L\\'n ) 同样还可以申明一个binary_op
G4G<Ow)` PKYm{wO- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+5H1n(6) class binary_op : public Rettype
,AG k4] {
`2n%Lo?_ Left l;
OhTd>~R`< Right r;
;Ngu(es6 public :
=r^Pu| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y/qs\c+ ?J6\?ct4 template < typename T >
O[z-K K< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u>[hLXuB {
vue=K return FuncType::execute(l(t), r(t));
%[BOe4[
}
?y,z ;qaNIOo9 template < typename T1, typename T2 >
T)MZ`dM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5wbR}`8 {
{emym$we return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Sb?HRoe_ }
sDjbvC0 } ;
3mT6HGSKR tfPe-U nI,-ftMD-| 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
`$ZBIe/u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
CMU\DO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.`/6[Zp 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}nMp.7b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hf5+$^RZ 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。。。
D()tP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0134mw%jk 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)
5KL??ao- 下面是修改过的unary_op
:F
pt>g 5XinZ~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Zn]!*} class unary_op
$TFWum9wO {
l*+9R Left l;
kNv/L$oG zUz j
F public :
%dq|)r *q0vp^? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U2*kuP+n )CG,Udu template < typename T >
oZw #]Q@ struct result_1
>"pHk@AW K {
e{}vT$- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P@8S|#LpZ } ;
)KUEkslR: :$N{NChx template < typename T1, typename T2 >
yu$xQ~ o struct result_2
B\6%.R {
DB.)/(zWQ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#NQx(C } ;
-~&T0dt~ KdLj1T template < typename T1, typename T2 >
UI74RP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U9x6\Iy {
G(MLq"R6U return OpClass::execute(lt(t1, t2));
I0} G,
q }
l vfplA f<*-; template < typename T >
'?qI_LP? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i`7:^v; {
UUqA^yJ return OpClass::execute(lt(t));
+lw*/\7 }
QI6=[
%)P)Xb } ;
<L:}u! mEq>{l: pU[5f5_ 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
oU)3du
好啦,现在才真正完美了。
(?#"S67 现在在picker里面就可以这么添加了:
N.q0D5 : k1Sr7| template < typename Right >
{1[f9uPS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ant#bDb/ {
d% Nx/DS) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\>c1Z5H> }
TS@U0Ror 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。
=iE)vY,?"} <&iLMb:% k5eTfaxl -5<G^AS ?T_bjALW 十. bind
Ed>n/)Sm 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。
|!uC [= 先来分析一下一段例子
:\"g}AX c<imqDf z?.XVk- int foo( int x, int y) { return x - y;}
\x=!' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>W^)1E,Qh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.'=-@W* 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。
z9ZS&=> 我们来写个简单的。
t9[%o=N~lD 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7!^Zsp^+ 对于函数对象类的版本:
A4f;ftB gv/yfiA? template < typename Func >
RKwuvVI struct functor_trait
e/F+Tf {
R/kfbV-b typedef typename Func::result_type result_type;
*2r(!fJP=^ } ;
PvVn}i 对于无参数函数的版本:
eNFZD1mS `a]feAl template < typename Ret >
Ct386j>< struct functor_trait < Ret ( * )() >
[G7S {
2GJp`2(%dA typedef Ret result_type;
)C%S`d<%, } ;
vz`r
!xj) 对于单参数函数的版本:
p@%H.
5&& ,<<HkEMS template < typename Ret, typename V1 >
oL*ZfF3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{z7kW@c {
iK9#{1BpML typedef Ret result_type;
I_On0@%T5b } ;
mM-7
jz 对于双参数函数的版本:
`bcCj~j 1eMaKT_= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8|-064i> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<O9.GHV1v {
Y\{&chuF typedef Ret result_type;
~ ]^<*R } ;
}BLT2]y0 等等。。。
J3AS"+] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tk'3Q 1L q{RT~,% template < typename Func >
CUa`# struct func_return
-mqTlXM {
znu[i&\= template < typename T >
3k5F$wf struct result_1
cK6IyJx- {
{b90c'8?a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ub<^;Du5 } ;
Mgc|># = ]|)M /U * template < typename T1, typename T2 >
4dUr8]BkG struct result_2
KfMaVU=4P {
>d#Ks0\& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+B-;.]L
T } ;
F)4;:".zna } ;
6sl2vHzA 7s.vJdA]6 &Un^
_M 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\z)` pno ICXz(?a template < typename Func, typename aPicker >
IL N0/eH class binder_1
!Zma\Ip {
">NPp\t>/Z Func fn;
qW'5Zk aPicker pk;
WbDD9ZS public :
)Qx&m} ?&GV~DYxA template < typename T >
Pg/$N5-> struct result_1
6qp'
_? {
aO>Nev typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>)`V$x } ;
/J` ZO$ }wR&0<HA template < typename T1, typename T2 >
ql
c{k/
u struct result_2
r-k,4Yz {
T*8rR" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b<?A } ;
TBp$S=_** 0R[onPU_vZ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H@!kgaNF J|GEt@o3 template < typename T >
}iCcXZ&5^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VUE6M\&z> {
8{iFxTz return fn(pk(t));
yM-3nwk }
%V3xO% template < typename T1, typename T2 >
*{e?%!Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zo(p6rku {
]6 ]Nr return fn(pk(t1, t2));
&H<n76G }
T)"LuC#C } ;
mbh;oX+ o$,Dh?l <fm0B3i? 一目了然不是么?
]iL>Zxex 最后实现bind
+`H{ 4+j:]poYG{ SF2< template < typename Func, typename aPicker >
cKbsf^R[e picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eLc@w<yB {
/i return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L-v-KO6 }
qwx{U v<wR`7xG 2个以上参数的bind可以同理实现。
mrvPzoF,] 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。
V)g{ Ew]: 9?~K"+-SI 十一. phoenix
s$ v<p(yl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"P_PqM DeTD.)pS for_each(v.begin(), v.end(),
&z"sT*3 (
loPBHoE3@H do_
q&`>&k [
O=LiCSNEV cout << _1 << " , "
>u)DuZXj ]
o}4J|@Hi|4 .while_( -- _1),
-w#Hy>E cout << var( " \n " )
PC3-X['[ )
!WD~zZ|
);
(#"iZv, ID1/N)56 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:
f/Q7WXl0
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
IR<`OA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XdR^,;pWE 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[C TR8 OY>0qj 'K0=FPB/@ template < typename Cond, typename Actor >
4M4oI . class do_while
D^%DYp {
P)$q Cond cd;
!e"TWO*X Actor act;
QTNE.n<? public :
aC#8%Spj template < typename T >
cA8"Ft{P) struct result_1
HLnizE {
(2vf
<x typedef int result_type;
lx!9KQAM* } ;
cqyrao3; )(&WhZc Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
yj+HU5L4 (GNY::3 template < typename T >
R#QcQx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T)QT_ST.9 {
EhBYmc"& do
%wD<\ XRM {
M9aVE)*!I act(t);
xep!.k x }
H!+T2<F9R while (cd(t));
w[V71Iej return 0 ;
b&$sY!iU }
GG@&jcp7 } ;
*7yu&a8 JZS#Q\JN %`~?w'
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
HSR^R 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。
cI Byv I- 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。
Ehv*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。
'n)]"G| 下面就是产生这个functor的类:
%O< qw [H!8m7i; zU7/P|Dw+ template < typename Actor >
b2Jgg&?G class do_while_actor
?\l@k(w4[x {
@6roW\'$ Actor act;
HP
/@ _qk public :
FLI0C do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q ["T6 50S >`qi2x template < typename Cond >
{U,q!<@mq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5l&9BS& } ;
4X5Tyv(Dp EZ.|6oug\ O\(0{qu 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@%5$x]^ 最后,是那个do_
NzP5s&,C69 9mT;>mE y^SDt3Am class do_while_invoker
V+M=@Pvp9 {
#!WD1a?L public :
AxOn~fZ! template < typename Actor >
hu
G]kv3F: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
QE.a2
} {
B-<H8[GkG1 return do_while_actor < Actor > (act);
PJCRvs|X }
Z3)l5JG) } do_;
K`25G_Y3@ yE \dv)(< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*c[X{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
f_&bwfbo 最后来说说怎么处理break和continue
U# jbii6e 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。
\*C}[D 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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