一. 什么是Lambda
Fs|aH-9\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@4%a 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,
.o?"=Epo \gE6KE<?p u(92y]3, :6}y gL*i class filler
AtU!8Z {
L@t}UC public :
q;{# ~<"+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7[}K 2.W. } ;
]J
aV +b'O 1tMs\e- t:?8I9d 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:
@=kDaPme92 /^F$cQX( h;(#^+LH M]JD( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zLB7'7oP }VUrn2@-4 ~c*$w O\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8ezdU" G6?+Qzr 28N
v' a?]"|tQ' 二. 战前分析
;E{k+vkqy 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。
j>KJgSs]&\ 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
V7\@g qbwX*E~; ZI8*PX%2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J4Tc q /* --------------------------------------------- */
B9glPcy}SS vector < int *> vp( 10 );
`J(im transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$B3<" /* --------------------------------------------- */
|9X$@R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X$<s@_#1 /* --------------------------------------------- */
nM?mdb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yK #9)W- /* --------------------------------------------- */
jhN]1t/\X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:@H&v%h(u /* --------------------------------------------- */
x?unE@?\S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5[py{Gq 9ne13qVm+ /I>o6 CI {+&qC\YF 看了之后,我们可以思考一些问题:
('u\rc2R 1._1, _2是什么?
{xGM_vH1 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
H(~:Ajj+zQ 2._1 = 1是在做什么?
?^<
E#2a 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
[A.ix}3mm Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
e/p 2| 4; I!L`W
_ _+vE(:T 三. 动工
T|{1,wP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A=z+@b6 TfbB1 ("7rjQjRz P&s-U6 template < typename T >
>4.K>U?0FC class assignment
el;ey Ga {
#Pf?.NrTn T value;
%}nNwuJ public :
A=(<g";m assignment( const T & v) : value(v) {}
'fqX^v5n template < typename T2 >
v|&Nh?r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
hPP,D\# } ;
[]v t\I
; 4w\@D>@}H /ehmy(zL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^J
TrytIB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~T{^7"q\ ~'[0-_]=f VJeoO)<j _shoh class holder
BXCB/:0 {
#'@pL0dj public :
8{t^< j$n template < typename T >
|\lsTY&2 assignment < T > operator = ( const T & t) const
/ X
#4 {
O_M2Axm return assignment < T > (t);
*" ("^_x\ }
*K<|E15 , } ;
ODbEL/ GbLuXU 1TagQ 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:
<yw6Om:n< xE2sb* static holder _1;
8K]5fkC| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=nQgS.D "zn<\z$l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
* 7<{Xbsj^ 而不用手动写一个函数对象。
0I`)<o- Cm~Pn"K_] g p2S 2+2Gl7" s 四. 问题分析
bI_6';hq! 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
)dv w.X 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
_5nS!CN 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8%@![$q<g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?nLlZpZ2v 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Cw*:` W7_j;7' 五. 问题1:一致性
Em%0C@C 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?|
e6
R<V]g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
i; qb\ 3?d o|> struct holder
[dQL6k";b {
t==CdCl //
Xiy9Oeq2uh template < typename T >
<?Z [X{ T & operator ()( const T & r) const
\ r^#a {
*[P"2b# return (T & )r;
g[NmVY-o }
8zMt&5jD } ;
]f3[I3;K W7F1o[ 这样的话assignment也必须相应改动:
$j+RUelFY 9?jD90@
} template < typename Left, typename Right >
|2$wJ$I class assignment
V>$A\AWw {
r~q(m>Ct6 Left l;
]tjQy1M Right r;
B#|c$s{ public :
F1Jd-3ei assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fAMk<? template < typename T2 >
#{m~=1%;Ya T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8l?mNapy } ;
_+OnH!G0 qM$4c7'4P6 同时,holder的operator=也需要改动:
zeHf(N A>?_\<Gp template < typename T >
j5rB+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
am'11a@* {
2ncD,@ij return assignment < holder, T > ( * this , t);
d7f{2 }
4R(H@p%+r2 1I=>0c 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
^5MPK@)c,/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!a.|URa7 wjVmK return l(rhs) = r;
x%hV5KW 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Y-&SZI4H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)U?5O$M;lE -E$(<Pow~\ template < typename Tp >
ty W5k(> class constant_t
tFi'RRZ {
v_ U$jjO1 const Tp t;
>-%}'iz+ public :
@L 9C_a constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
pL&
Zcpx template < typename T >
,cesQ
ou const Tp & operator ()( const T & r) const
<-]qU}- {
JNJ96wnX1 return t;
N<$dbqoT| }
V,*<E &+ } ;
RZ6[+Ygn b-`=^ny)K 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sa7F-XM 下面就可以修改holder的operator=了
2`[iTBZ=^ 1 iiQW template < typename T >
\[>Ob assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Un~8N {
mBrH`! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@U 6jd4?) }
+sW;p?K7eO mw\
z' 同时也要修改assignment的operator()
:j)v=qul 1@i|[dq template < typename T2 >
`<"@&N^d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
YUGEGXw 现在代码看起来就很一致了。
H,{WrWA B%.vEk)* 六. 问题2:链式操作
G[bWjw86O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}%T8?d] 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。
C-}@.wr( 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。
x}tg/`.=z 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。
?_@_NV MY 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S.I3m- mnG\qsKNLK template < typename T >
BQ;F`!Hx? struct result_1
>, 9R :X( {
tQ@%3` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_oILZ, } ;
r'bPSu, UqA<rW 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:
}MiEbLduN 7eR%zNDa template < typename T >
q;)+O#CR struct ref
pnpx`u; {
R ^ln-H; typedef T & reference;
t/k MV6 } ;
WXj
iKW( template < typename T >
z{q|HO struct ref < T &>
>x3$Ld {
Od,P,t9 typedef T & reference;
*B3 4 } ;
,u<oAI` gB)Cmw* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9*<=K V#P`FX template < typename T >
0DsW1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
QF74' {
M}S1Zz%Ii1 return l(t) = r(t);
om1@;u8u }
%FhUjHm 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
nn?h;KzB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y!kU0 %`# HGji) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]Uu :t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9sI&&Jg _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
i[#XYX'\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|b+ZKRW 最后的布局是:
!!\x]$v Add
8{f~tPY / \
Gm.sl}, Divide 5
hRFm]q / \
(oxMBd+n1 _1 3
z#|tcHVFT 似乎一切都解决了?不。
G &QG Q 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。
/7CV7=^d, 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。
G(fS__z 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:
b3M`vJ+{ ?nCo?A template < typename Right >
@4]} J-3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
JGRL&MG4 Right & rt) const
tZL {;@ {
nc[Kh8N9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xo.k:F }
zAkF:^#Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O}3|UI!` 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。
!SPu9: 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。
=A]*r9 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。
sd,KB+) 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。
;xQNa}"V 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?
>>b <)?3Rv 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:
c.eUlr_{ Py~1xf/ template < class Action >
Jmml2?V-c class picker : public Action
qGXY {
>|1$Pv? public :
-FGM>~x picker( const Action & act) : Action(act) {}
/7fD;H^* // all the operator overloaded
'5xvR G } ;
'o]kOp@q @9e}kiW 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 FS2*u 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:
=3dR-3 *w`_(Xf template < typename Right >
Z4s+8cTHn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
WXs?2S* {
R^?9V=Y<T return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hCPyCq] }
HPc~wX yBl9 a-2A Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|r+w(TG 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。
k~XDwmt; ''?iJFR template < typename T > struct picker_maker
^:u-wr8?{ {
Qv}TUX4 typedef picker < constant_t < T > > result;
$e, N5/O } ;
fda)t1u\8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
C7=N`s} {
?ocBRla typedef picker < T > result;
QX+Xi<YE- } ;
W QqOXF &hcD/*_Z 下面总的结构就有了:
;Qi0j<dXd functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
zhgvqg- picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
\ OW.?1d picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{WvYb, 至此链式操作完美实现。
_lBHZJ+ ,v#O{ma }B ?_>0 七. 问题3
M)"'Q6ck= 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
@gnLY jR2^n`D template < typename T1, typename T2 >
odTa2$O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VVw5)O1' {
^O
QeOTF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/d*[za'0 }
L _Xbca= v|R#[vtFd 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:
8bdx$,$k Gzc`5n{" template < typename T1, typename T2 >
V<ii struct result_2
hplx s# {
gE9x+g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<<PXh&wu0 } ;
S1o[)q
}z F,dst 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?
0[f[6mm%m 这个差事就留给了holder自己。
:?j]W2+kR Zd}12HFq rpUTn!*u/ template < int Order >
nyL$z-I) class holder;
N$.=1Q$F6 template <>
_H"_&m$aDm class holder < 1 >
! n<SpW; {
+xS<^;
public :
~NTKWRaR template < typename T >
R0urt struct result_1
Py\/p Fvg {
5fy{! typedef T & result;
a$3 ]` } ;
quS]26wQz template < typename T1, typename T2 >
i1 c[Gk.o struct result_2
wpD}#LRfm {
~U4Cf > typedef T1 & result;
b$sT`+4q } ;
|j4p template < typename T >
i3cMRcS; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?-'GbOr! {
<m,bP
c :R return (T & )r;
=\M6s }
n?QglN template < typename T1, typename T2 >
p_i',5H( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=&^tfD {
7AF6aog return (T1 & )r1;
=@D H hg }
)"J1ET,z } ;
#~4;yY\$I a4mRu|x template <>
q ,+29 class holder < 2 >
; o(:}d {
MaLH2?je^n public :
'Hsd7Dpi} template < typename T >
n5y0$S/D struct result_1
y+
4#Iy {
K j~!E
H" typedef T & result;
5cb8=W- } ;
b3ys"Vyn template < typename T1, typename T2 >
Z>~7|vl struct result_2
:1;"{=Yx} {
6]mAtA`Y typedef T2 & result;
d4) 0G-| } ;
MkWbPm) template < typename T >
p*l=rni4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S{Zf}8?6$ {
iI3,q-LA return (T & )r;
})j N
8px }
@ V_i%=go template < typename T1, typename T2 >
|d,bo/: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n(.L=VuXn {
\0Ba? return (T2 & )r2;
[<sN " }
\wR\i^ } ;
bc;?O`I< o*3\xg 8@
f+?g*i 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> >。
^\r{72!y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ikO9p|J 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@k\,XV`T~t wRZS+^hx return l(i, j) = r(i, j);
'wWuR@e#& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hxt;sQAo{ (w vU;u return ( int & )i;
Z*IW*f&0>1 return ( int & )j;
a`zHx3Yg 最后执行i = j;
%r&36d' 可见,参数被正确的选择了。
39d$B'"<1 6n;? :./ 4 %4Yqx ) 4y!GFhMh |E;+j\ 八. 中期总结
0U !&|i\ 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:
cqT%6Si 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
RY1-Zjlb< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|v<4=/. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_w2KUvG-8 1kD1$5 pktnX-Slt N36B*9m&p 79I"F' +O)ZB$w4 九. 简化
a5&[O 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。
A-*MH#QUKh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)-h{0o 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:
7I*rtc&Kb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
o6:@j#b +-*/&|^等
i^8w0H<-@v 2. 返回引用。
sXtt$HID= =,各种复合赋值等
Asy2jw\V 3. 返回固定类型。
D={$l'y9p 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
],vid1E 4. 原样返回。
2`> (LH operator,
w ~^{V4V 5. 返回解引用的类型。
phB d+zQc operator*(单目)
m_FTg)_= 6. 返回地址。
93ggCOaYA operator&(单目)
c[$i )\0 7. 下表访问返回类型。
)|#ExyRO operator[]
cQsSJBZ[v5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]:m4~0^#-( operator<<和operator>>
MP.ye|i4Q Kjpsz] ; 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。
lTVz'ys 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D_G]WW8 N34bB>_ template < typename Left >
d[*NDMO struct value_return
:&LV^A {
"ZA`Lp;%w template < typename T >
_ q
AT%. struct result_1
~f( #S*Ic {
s>[Oe|` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=h|7bYLy } ;
)\kNufP ~#)9Kl7<X template < typename T1, typename T2 >
%NfH`%` struct result_2
k(v &+v {
+UX}
"m~W typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vl?fCO } ;
54/ZGaonz } ;
j^eMi qk>M~, t;:Yf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$Rn9*OKr vE)d0l" 下面我们来剥离functor中的operator()
t{ `-G*^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}=.C~f]A ca,c+5 return l(t) op r(t)
;yCtk ~T% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
L X #. return op l(t)
9*Fc+/ return op l(t1, t2)
Y&y<WN}Q return l(t) op
F!2VTPm9z return l(t1, t2) op
YG)7+94 return l(t)[r(t)]
|!1iLWQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\`%#SmQF 4VkJtu5 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:
Yp8XZ3 单目: return f(l(t), r(t));
8%xiHPVg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~H"-km"@ 双目: return f(l(t));
woN
d7`C}7 return f(l(t1, t2));
Hq>rK` 下面就是f的实现,以operator/为例
75A60Uw pK'D(t struct meta_divide
Ye^xV,U@ {
Q8h=2YL template < typename T1, typename T2 >
9WHarv2 @ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]eX(K5 A {
rP/W,!
7:K return t1 / t2;
&ha<pj~ }
g91xUG } ;
ZS@R ? I;9DG8C&v* 这个工作可以让宏来做:
JD AX^] KqNsCT+j #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
f917F.1I template < typename T1, typename T2 > \
k9c`[M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Z'm( M[2K 以后可以直接用
|>-0q~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~dLe9-_9 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
?3i<^@? (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。。。)
cCIs~*D N'|9rB2e ZJ[p7XP 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
"L9pFz</ U]ZI_[\'U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\tdYTb. class unary_op : public Rettype
^Nysx ~6 {
"tj]mij2)G Left l;
[.;8GMW public :
cl M6R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[kPl7[OL -NDB.~E^DJ template < typename T >
%*Yb
J_j7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tcI Z
2H% {
t~Ic{%bdA return FuncType::execute(l(t));
uiWo<}t}{ }
I#W J";kqB VY0-18 o template < typename T1, typename T2 >
-or)NE
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'47E8PIJ| {
|1T[P)Q return FuncType::execute(l(t1, t2));
`|:` yl }
!T}R=;)eh } ;
*4l6+#W e C&!yY2g K=dG-+B~} 同样还可以申明一个binary_op
&*~_ "WyU ^n\g, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#Q|ACNpYM class binary_op : public Rettype
<,9rXjeRl {
ETfoL.d$( Left l;
kQrby\F(< Right r;
cOP%R_ak? public :
i^rHZmT binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5[^Rf'wy mrlhj8W?! template < typename T >
tpP68)<ns typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0rc'SEl {
jfZ) return FuncType::execute(l(t), r(t));
_~!c%_ }
@rr\Jf""z @~IZ%lEQsD template < typename T1, typename T2 >
BqOMg$<\[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
al4X} {
kB-<17 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
m\K1Ex }
a%wa3N=v } ;
/qd~|[Kx: QVD^p;b %O>_$
4q 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
Q?dzro4C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"}<baz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3[%n@i4H| 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。
.?r}3Ch 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N$cAX^~ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
M|7{ZE`Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
OL623jQX 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
O{=@c96rl 下面是修改过的unary_op
XZ|\|(6Cc {.r9l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\Pd>$Q class unary_op
8`q"] BQN {
'^.3}N{Fo Left l;
oCB#i~|>a z@xkE ,j> public :
u"kB`||( s18A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ia>~ph#]{` :) T#.(mR template < typename T >
gy/bA struct result_1
IZZ
$p{ {
kyUG+M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7nbaR~ZV } ;
e:6mz\J szy2"~hm template < typename T1, typename T2 >
Kp/l2?J"
struct result_2
{JW_ZJx {
9NqZ&S typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4aG}ex-s| } ;
w-``kID RIF*9= ,S template < typename T1, typename T2 >
L>,xG.oG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M =GF@C;b {
(}CA?/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"D
ivsq^ }
0y/P iM{cr&0 template < typename T >
}M9I]\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?O/!pUAu {
"^Vfo$q return OpClass::execute(lt(t));
E}|IU Pm }
UFr5'T vt}A6mF } ;
oF5~|&C M V~3~h8 |f+fG=a67V 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
=M34
HPG 好啦,现在才真正完美了。
Qh4Z{c@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
^+9i~PjL 8' +I8J0l template < typename Right >
AXpyia7nU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
P? LpI`f {
g<MCvC@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
aX35^K / }
Mog!pmc{ 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。
ImI,q:[67 rd}|^&e!Dy ,}$[;$ye U p: M[S
3F9AnS 十. bind
5<|X++y}8) 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。
w'P!<JaZ 先来分析一下一段例子
h7>`:~ ~01Fp;L/ (Bu-o((N@0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
i8`0- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
stlkt>9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
DX8pd5U 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。
Q E*`#r#e 我们来写个简单的。
i
M!=/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
MH_3nN 对于函数对象类的版本:
uJL[m(G g}*F"k4j template < typename Func >
Z<$y)bf struct functor_trait
(hIy31Pf {
'E1m-kJz typedef typename Func::result_type result_type;
jftf]n&Z(q } ;
u/X1v-2 对于无参数函数的版本:
0I[3%Q { .T^e8 template < typename Ret >
T3^(I~03 struct functor_trait < Ret ( * )() >
CYN| {
~ ^)4*@i6 typedef Ret result_type;
l\~F0Z/O } ;
EB[B0e7} 对于单参数函数的版本:
lag%}^ 47
9yG/+\ template < typename Ret, typename V1 >
5U%a$.yr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9Zpd=m8dU {
F]^ZdJ2 typedef Ret result_type;
#
,27,# } ;
<5l!xzvw 对于双参数函数的版本:
,{{Z) "qaH C(5B/W6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4$jb-Aw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
%n>*jFC {
L2^M#G@t typedef Ret result_type;
i 9w k) } ;
mEDi'!YE" 等等。。。
w;KNS' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m}?(c)ST Y@[Dy template < typename Func >
hZLwg7X! struct func_return
;Fm7!@u^0 {
F<A[S" template < typename T >
c~iAjq+c struct result_1
+umVl {
by0M(h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$${9 %qPzb } ;
=9#cf-? R(N5K4J template < typename T1, typename T2 >
X2hyxTOp struct result_2
uvj`r5ei {
/|2 hW`G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W&8)yog. } ;
hQ}B?'> } ;
N?krlR @F0+t; B]|"ePj- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`f+l\'.s 6$*ZH* template < typename Func, typename aPicker >
v6`TbIq% class binder_1
#&ZwQw {
2';f8JLY Func fn;
.@(9v.:_u aPicker pk;
7>>6c7e public :
dUL3UY3 DZ~qk+,I template < typename T >
V50FX}i struct result_1
l|p
\8= {
?:XbZ"25pJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"OO"Ab{t } ;
l9Sx'< $M 1/74 template < typename T1, typename T2 >
T`.RP&2/d struct result_2
or{X{_X7 {
%>Y86>mVz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RkuPMs
Hw; } ;
U k*HRudt l
d4#jV ei binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-<Zs7( S 8$kxQg template < typename T >
|VRzIA4M\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}D>nXhO& {
@,{',
=L6 return fn(pk(t));
z}:|is)? }
1rmK#ld"=Z template < typename T1, typename T2 >
vkQkU,q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!R.*Vn[
{
V"{+cPBO) return fn(pk(t1, t2));
uNSbAw3 }
dJ}E,rW} } ;
4PzCm k DoA+Bwq@ 9dFSppM 一目了然不是么?
Z U^dLN-N 最后实现bind
u!VAAX Q-g}{mFS 2po>%Cp template < typename Func, typename aPicker >
1^4z/<ZWm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
nR1QS_@{L {
Dtw1q- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-$js5Gx1 }
0+P<1ui >u:t2DxE 2个以上参数的bind可以同理实现。
mgxoM|n6 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ufekhj mOkf 十一. phoenix
DlWnz- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]d|:&h bEJz>oyW" for_each(v.begin(), v.end(),
xbv (
l].Gz`L do_
toCxY+"nbU [
sw'?&:<"Ow cout << _1 << " , "
0[qU k(=}[ ]
udV.$N .while_( -- _1),
"A6T'nOP cout << var( " \n " )
]_ WB^ )
6.!Cm$l );
cnR.J
B8'e,9 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
l"#}g%E 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
L-T3{I,3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
lnk`D(>W 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Gz9w1[t `N69xAiy Ikn)XZU^ template < typename Cond, typename Actor >
[?vn>
class do_while
|%@.@c {
D/
SM/
Cond cd;
gfPht 5 Actor act;
-!k$ Z public :
g{}{gBplnl template < typename T >
DKG%z~R* struct result_1
cx(aMcX6 {
;QA`2$Ow typedef int result_type;
.%pbKi
` } ;
d }"Dp QKAo}1Pq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lbCTc,xT Vg0$5@ template < typename T >
q@}eYQ=P|e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!e}LB%zf {
.1[[Y} do
;;2Yfn'`9 {
dvAvG.;U act(t);
$~[k?D }
Ie[8Iot?bn while (cd(t));
tCJ+OU5/ return 0 ;
4\.1phe$a }
4nfpPNt } ;
gdu8O!9) 5jTBPct }T}9AQ}| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<9]9; 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。
8KQ]3Z9p 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。
us2X:X) 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。
o<hT/ P 下面就是产生这个functor的类:
u7oHqo` dsx'l0q 'i VZ`L-P$AF template < typename Actor >
YR2Q6}xR class do_while_actor
J 5Nz< {
S+d@RMdes Actor act;
0jlwL public :
hpxqL%r do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
aP%2CP~_ P rHir>
p template < typename Cond >
-\b$5oa( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|]dA`e&y } ;
x2|YrkGv :3z`+5Y* S+mZ.aFS0z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~i4h.ZLj 最后,是那个do_
_k0X)N+li 8Rgvb3u z"b}V01F# class do_while_invoker
oA^aT:o + {
SIBNU3;DL public :
bOt6q/f template < typename Actor >
(~R [K,G do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s)=fs#% {
(8(7:aE$ return do_while_actor < Actor > (act);
Hl,.6>F? }
H8V${&!ho } do_;
_%M5
T 9!u=q5+E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|a(%a43fC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_&Hq`KJm 最后来说说怎么处理break和continue
E^:8Jehq 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。
7r`A6 \
! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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