一. 什么是Lambda
fL2^\dB; 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
W=3? x 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,
g**5z'7 \KCWYi] N2T&,&,t YIO.yN"0 class filler
'^DUq?E4 {
>4~#%& public :
BR3wX4i\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-n-Z/5~ X } ;
"
<Qm
- s@PLS5d" C;ptir1G; 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:
JDKLKHOMZ [EER4@_ 7/
t:YBR xdqK.Z% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L@?e:*h [<Q4U{F ?;_O
9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>C*4_J7 nSHNis \WX@PfL _CL{IY 二. 战前分析
m d_g}N(C 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。
me:iQ.g 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
\+9;!VWhl JL``iA l/QhD?)9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&y\igX1 /* --------------------------------------------- */
(Igu:= vector < int *> vp( 10 );
#n#HzbT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9OfU7_m /* --------------------------------------------- */
9>;} /*:H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZL,8,;] /* --------------------------------------------- */
[1U{ci&=p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"O``7HA} /* --------------------------------------------- */
y]
y9'5_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Hr&Ere8.4p /* --------------------------------------------- */
E?_ zZ2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Wt:~S/l +<{m45 %i595Ij-] a5 bPEJ=I 看了之后,我们可以思考一些问题:
Cdmy.gx^ 1._1, _2是什么?
:]-$dEu& 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
},s_nJR:8 2._1 = 1是在做什么?
[[X+P 0`r 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
%mu>-h ac Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
'-.wFB; zIm-X,~I$ pZjpc#*9N 三. 动工
5VZjDg? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7DZTQUb" Z vRxi&Z{? ntZ~m "[.ne)/MC template < typename T >
+KP_yUq[ class assignment
fK"iF@=Z` {
qX?[mdCHZ T value;
7O$ & public :
>4c` UW assignment( const T & v) : value(v) {}
9DPb|+O- template < typename T2 >
%N1"*</q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
djGs~H>;U_ } ;
cWM: 5NFRPGYX a%*_2# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-K^41W71 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
tgB=vIw?3 1]Lh'.1^ P7UJ-2%Y+ R>HY:-2 class holder
}1@E"6kF {
^cn@?k((A public :
#a'r_K=ch) template < typename T >
@ZG>mP1Vo assignment < T > operator = ( const T & t) const
6KO(j/Gwp {
mV;3ILO return assignment < T > (t);
abSq2*5K }
[T]Bf o } ;
5*+I
M*c gyFr"9';c G
B&:G V 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:
aj
v}JV&: tah}^ static holder _1;
D2]ZMDL. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}I'^./za E-F5y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O5OXw] 而不用手动写一个函数对象。
`M0YAiG *IqVY& /=/
HB AK;^9b-}q: 四. 问题分析
y]^#$dK(z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
)#PtV~64 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=y<0UU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Gnv!]c&S>l 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{$|/|* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
I=5dYq4 l i*68-n 五. 问题1:一致性
--A&TV 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?|
BV1u,<T" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&g
{<HU?BT u GAh7Sop struct holder
2rmNdvvrk {
C5;wf3 //
ofK='G. template < typename T >
hLo>R'@uN T & operator ()( const T & r) const
T]uKH29.% {
`-u7 I return (T & )r;
:*cHA }
gi1j/j7 } ;
Oq}ip Ck@M<(x 这样的话assignment也必须相应改动:
^9=4iXd om>VQ3 template < typename Left, typename Right >
Ko+al {2 class assignment
Q0WY$w1< {
x G ^f Left l;
zQ<88E&&Xs Right r;
wonYm27f public :
ydup)[n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k:mlt: template < typename T2 >
0-GKu d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kF?S 2(vH } ;
]zcV]Qj$~ }_]As}E 同时,holder的operator=也需要改动:
L^)qe^%3 3A d*,>! template < typename T >
aP_3C_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t2U$m'(A& {
ng
9NE8F return assignment < holder, T > ( * this , t);
c&b/Joi7@ }
5Xj|:qz<( Vf$1Sj w 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
yi|:}K$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
U&X. d=F)y~&' return l(rhs) = r;
%UBPoq 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。
W#VfX!~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
umryA{Ps y}Cj#I+a template < typename Tp >
F=:c5z class constant_t
aX]y` {
Bu':2"7 const Tp t;
pj+tjF6Np public :
X tR`? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[&Lxz~W][ template < typename T >
cmae&Atotw const Tp & operator ()( const T & r) const
f)WPOTEY {
Q6xgLx[ return t;
^&HI+M }
Wz5d|b } ;
N]*!8 Sw[=S '(l 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^T=5zqRD 下面就可以修改holder的operator=了
:ECw
\_"0$ C>M6&= template < typename T >
6mX: =Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8XgVY9]Qm {
eMztjN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=g1 D; }
1/!nV ddl3fl#f 同时也要修改assignment的operator()
W%w82@' aL{EkiR template < typename T2 >
5t TLMZ `o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y*"<@?n8?x 现在代码看起来就很一致了。
D=<t;+| qgh]@JJh 六. 问题2:链式操作
dnk1Mu< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{XyG1 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。
MuN[U17FB 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。
!P+~c0DF 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。
O'Vh{JHf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8}]l9"q( @
$9m>6V template < typename T >
*'s&/vEy struct result_1
?|\0)wrRf {
WReYF+Uen typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
65 NWX8f} } ;
9[B<rz E\W;:p,{A 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>I{4 !Mm+bWn=mB template < typename T >
l^)o'YS y struct ref
HdDo {
Uzy;#q typedef T & reference;
*vEU}SxRuv } ;
lrM.RM96 template < typename T >
\z<ws&z3`$ struct ref < T &>
}Z<D^Z~w {
MAl{66 typedef T & reference;
3ZLr"O1l ) } ;
zgZi PpI+@:p[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
YN$ndqOP N. ItyV template < typename T >
EG8%~k+R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"0p +SZ~D {
HE8'N=0 return l(t) = r(t);
1v+JCOy }
qQ3]E][/ 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。
g9RzzE! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y=y/d>=w ,K"r:)\ 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
6yV5Yjs _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=P@M&Yy' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
";%e~
= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:T8u?@. 最后的布局是:
hlYS=cgY= Add
WMt&8W5 / \
~7F EY0 / Divide 5
^'
edE5 / \
/TR"\xQF _1 3
qJe&jLZa 似乎一切都解决了?不。
g^Ugl=f, 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。
/S-/SF:>g 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。
[J[ysW})W 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:
9u-M! $ lyMJW}T+> template < typename Right >
.2 N_? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7=9A_4G! Right & rt) const
)eIz{Mdp= {
eWqVh[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0jl:Yzo&\ }
RBMMXJj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
A,-[/Z K/ 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。
(@N~ j& 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。
dK-
^ 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。
g~i''lng 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。
Y,<WX
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?
fD]An< 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:
]DL>
.<]d ,Jw\3T1V template < class Action >
giA~+m~fN class picker : public Action
Z`0r]V`Ys {
K{`2jK# public :
S]#=ES'^/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
mYsuNTx!. // all the operator overloaded
{!:|.!-u } ;
P %U9S z[$9B#P Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
4q@9 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
vh:UXE lm pU'`9fLi_ template < typename Right >
uj+.L6S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wUZ(Tin {
w2M
IY_N? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\!' {-J }
q^T&A[hMPx P"h,[{Y*> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8O;rp(N.n 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
}SJLBy0 5Fl template < typename T > struct picker_maker
H8=vQy {
!pFKC) typedef picker < constant_t < T > > result;
4IGQ,RTB } ;
|n-a\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7!` C TE {
8gu7f;H/k typedef picker < T > result;
#7cf 8y } ;
M7cI$=G J T0,Z 下面总的结构就有了:
!@]h@MC$7 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
K_w0+oY a picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
h\: tUEg#J picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/hA}9+/ 至此链式操作完美实现。
=c5 /cpZ^ D=pI'5& w$<fSe7 七. 问题3
?6.KS 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。
u0 'pR#
m| ~n]2)>6 template < typename T1, typename T2 >
KWZNu&)
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>x _:=%Wr+ {
+lf@O&w return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2=UTH%1D }
tr67ofld| j)lM:vXR 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:
MlcoOi! @Tm0T7C template < typename T1, typename T2 >
0I
ND9h.% struct result_2
Z:o'
+oh {
*M**h-p2' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\VhpB
} ;
S92!jp/ MM58w3Mz 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?
#dn%KMo2r 这个差事就留给了holder自己。
"l2N_xX; [7Kj$PB3 ,a?\i
JNb template < int Order >
q_m#BE;t class holder;
3!L<=X template <>
-^nQ^Td=j class holder < 1 >
Aaw:B?4) {
fU){]YP public :
{u[K
^G template < typename T >
_R!!4Hp<Q struct result_1
+Muia5G {
y [7xK}`_ typedef T & result;
dQ2i{A"BKz } ;
1wH/ #K template < typename T1, typename T2 >
HU.6L'H* struct result_2
gCBZA;/ {
Uc%`? +Q typedef T1 & result;
iRr&'k
} ;
GT`<jzAi Q template < typename T >
0T{Y_IG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=jd=Qs IL {
pa> 2JF* return (T & )r;
rQQPs\o }
^{]sD}Q" template < typename T1, typename T2 >
3E2.v5* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fB ,!|u {
Tk@g9\6O9 return (T1 & )r1;
h/y} }
-r2qIt } ;
BKlc{= :@4>}k* template <>
. L6@Rs class holder < 2 >
L5N{ie_ {
EA{*%9 A public :
@^4M~F% template < typename T >
}T*xT>p^3 struct result_1
W;@ae,^ {
R8W44I*R: typedef T & result;
#d i_V" } ;
?~y(--.t;T template < typename T1, typename T2 >
Cot\i\]jv struct result_2
g1!L.
On {
ke6cZV5w typedef T2 & result;
hy`)]>9z~ } ;
(9q {J(44 template < typename T >
N %/DN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YGO 7lar {
r#w_=h) return (T & )r;
)aA9z(x }
50hh0!1 template < typename T1, typename T2 >
EF^=3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#3[b|cL {
o)D+qiA3U return (T2 & )r2;
dGW7,B~ }
vgp%;-p( } ;
CH+& "9T`3cM0 U4I` xw' 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> >。
A-`J!xj#/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=Bqa<Js 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~acK$.# B91PlM. return l(i, j) = r(i, j);
"}aM*(l+\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_!p$47 eu|q
{p return ( int & )i;
+&8Ud8Q return ( int & )j;
:\;uJ5
最后执行i = j;
->9xw 可见,参数被正确的选择了。
<%JO3E cQ ;Ry!$ 8t
\> x{o5Ha{ [jn;|
3 八. 中期总结
BiCa " 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:
,ST.pu8N. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
M@@O50~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
oi4Wxcj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_Vf|F 'm? x2$u8 7Cp_41._ FAl 6 nL20}"$E O;t?@!_ 九. 简化
G6bg ~V5Q: 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。
Vxs`w 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
tBUQf*B 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:
t"vO&+x 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z6@J-<u +-*/&|^等
'yjH~F. 2. 返回引用。
]+7c1MB(5 =,各种复合赋值等
O +}EE^*a 3. 返回固定类型。
Rw8m5U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&nw~gSe 4. 原样返回。
Ou,_l operator,
ZTC1t_ 5. 返回解引用的类型。
V
*y operator*(单目)
2,nCGSfc 6. 返回地址。
d+ko"F| operator&(单目)
[mvHa;-w 7. 下表访问返回类型。
3+uoK f[ operator[]
Y.
tFqzo3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'+tT$k operator<<和operator>>
,WK$jHG] fsuvg jlE 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。
yyDBW`V(( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-s "$I:v xmx;tq template < typename Left >
K8c#/o struct value_return
,X6j$YLWp {
x^skoz template < typename T >
'
uw&f;/E struct result_1
;CBdp-BUj {
`I{Q,HQ7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c)fp;^ } ;
8{t&8Ql n 6^u(PzlA|~ template < typename T1, typename T2 >
umn^QZ, struct result_2
V3UGx'@^y {
B`EgL/Wg[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0lN8#k>H } ;
:[03upyS } ;
|:[vpJFK =upP3rw .w)t<7 y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%;?3A# Z`t?kXDNoI 下面我们来剥离functor中的operator()
1=.kH[R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0E1)&f ZfikNQU9r return l(t) op r(t)
C;>Ll~f_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<Rt@z|Zv return op l(t)
B(dL`]@Xm return op l(t1, t2)
6s2g +[ return l(t) op
Ma#-'J return l(t1, t2) op
m/Z_ HER^ return l(t)[r(t)]
5C?1`-&65V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:h~!#;w_ <2d@\"AoHE 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:
Ka{Zoi] 单目: return f(l(t), r(t));
HArYL}l return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o-=lH tR 双目: return f(l(t));
B35f5m7r return f(l(t1, t2));
$g;xw?~# 下面就是f的实现,以operator/为例
"FS.&&1( L9)&9
/f struct meta_divide
|pY0IqO {
a| cD{d template < typename T1, typename T2 >
rd{(E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
SbivW5|61 {
wv-8\)oA
return t1 / t2;
DBDfBb }
jp`N%O]6 } ;
`_)dEu ;0gpS y$# 这个工作可以让宏来做:
q(W@=-uDK +Z*%,m=N( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I),8EEf\ template < typename T1, typename T2 > \
rOT8!" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
%}:J
9vra 以后可以直接用
6B{Awm@v}X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.5xM7, 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
'h6RZKG T (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
_: K\v8 OpQa! IIZsN*^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
h@d
m:=ul =
xk@ Q7$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5WYU&8+]{: class unary_op : public Rettype
[4e5(!e {
8 Hn{CJ~' Left l;
H"l'E9k.&p public :
%?jf.p*kY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kz^G.5n rge/jE,^~Z template < typename T >
%*nZ,r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lOui{QU {
yNL71 >w4 return FuncType::execute(l(t));
Sj?'T@ }
:83"t-O8[ S)%x22sqf template < typename T1, typename T2 >
t/g}cR^Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(1^(V)@ {
|*$_eb return FuncType::execute(l(t1, t2));
x?IT#ty }
*&D=]fG } ;
-E7\.K3 25L{bcng KX`,7- 同样还可以申明一个binary_op
e
j9G[ |.A>0-']M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?H&p zY~H class binary_op : public Rettype
#,56vVY {
$BY{:#a] Left l;
O}Jb,?p Right r;
:y)'qv[ public :
FcA0 \`0M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p* @L1 i`~y%y template < typename T >
5z_) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+,lD_{}_ {
LHb{9x return FuncType::execute(l(t), r(t));
QS}=oOR@k }
! bp"pa9 ~CA+'e%~~ template < typename T1, typename T2 >
gi)/iz ` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sq_:U_tJ {
pP @#|T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
d\v _!7 }
iYf4 /1IG, } ;
M<"D!h9YP SxDE3A-: ;Yj}9[p;T 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
TI332,eL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_MU'he^W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P*SXfb"HC 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
AZa3!e/1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
kBzzi^cl 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
gT.-Cf{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o;.-I[9h] 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
}/VHeHd 下面是修改过的unary_op
v09f#t$;5 KJd;c. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZLkJYZk class unary_op
j{g {`Qa {
luMNi^FQ Left l;
CbZ1<r" / )~`zjVx_ public :
,J|};s+ AOe~VW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fAs:[
51j template < typename T >
bbJa,}R struct result_1
( ;"ICk& {
",}VB8K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)nY/ RO } ;
/dfZ>k8 JG[+e*8 template < typename T1, typename T2 >
6voK{C4J struct result_2
o$-Phl {
g_=Q=y@, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^.(]i\V_ } ;
"a: ; $?\],T template < typename T1, typename T2 >
J0#% *B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ur`v*LT}~ {
78%2#;;G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8<^,<? }
r
(uM$R$o Pc3u`Q L? template < typename T >
2C-u2;X2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d^w_rL {
BWs\'B return OpClass::execute(lt(t));
hCmOSDym }
z'fS%uI d|TIrlA } ;
vl#/8]0! )L{\k$r!EM C?O{l%0 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
|3i~?]
A 好啦,现在才真正完美了。
NB^.$39n 现在在picker里面就可以这么添加了:
J=$v+8&. <ESAoY"RPN template < typename Right >
4Mprc~ 7vr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3!,%;Vz= {
{\V)bizY; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
x!< C0N>?z }
9xWrz;tzo 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。
,
?%`Ky/ yaf2+zV* b &JPLUr gFKQm(0g2 VY F4q9 十. bind
p;@PfhEz) 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。
rN}^^9 先来分析一下一段例子
O^f@ g l TC2aD&cw{ 5}m2D=' int foo( int x, int y) { return x - y;}
8]Pf:_e,+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
u(BYRB bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~7ArH9k. 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。
xH=&={ 我们来写个简单的。
>$?Z&7Lv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
L+,{*Uj[; 对于函数对象类的版本:
WMg#pLc#
R+m{nO~r template < typename Func >
{>z.y1 struct functor_trait
PXkPC%j {
Xbz}pAnj typedef typename Func::result_type result_type;
&L/C:<. } ;
[p<L*3< 对于无参数函数的版本:
GL /\uq +`[$w<I template < typename Ret >
?XHJCp;f struct functor_trait < Ret ( * )() >
?LZ)r^ger {
$Ec;w~e typedef Ret result_type;
!XFN/-Q , } ;
i->sw# 对于单参数函数的版本:
t*DM^.@ F/!C=nS template < typename Ret, typename V1 >
#[A/zH|xvV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
83S],L {
iw#luHcJ typedef Ret result_type;
I*#~@:4* } ;
pG"
4qw 对于双参数函数的版本:
pZH
bj2~ $)'{+1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
vOqYt42
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
97
1qr {
eSvu:euv typedef Ret result_type;
@}FRiPo6 } ;
HloP NE&} 等等。。。
N%T-Q9k 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'aCnj8B _-D(N/ template < typename Func >
%o?fE4o' struct func_return
jReI+
pS {
eQ*gnV}rE% template < typename T >
/aK },+ struct result_1
7Fq|Zc`P {
i} q6^;uTF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_gc2h@x1O } ;
[0 W^|=#K Edjh* template < typename T1, typename T2 >
F~{4)` struct result_2
&;y(@e}D {
4gYP .h:, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
72PDqK# } ;
SkK=VeD>8 } ;
e\P+R>i0 's
e9|: J+9D/VT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
HHX9QebiST A\=:h AQ template < typename Func, typename aPicker >
0AaN class binder_1
%~6+=*(\ {
ftK.jj1: Func fn;
}$b/g aPicker pk;
/WM
: Bj public :
>CYg\vas! >s1HQSe66 template < typename T >
h<6r+*T' p struct result_1
E[$['0 {
@
#V31im"N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-8EdTc@ } ;
%D&FnTa #Uudx~b template < typename T1, typename T2 >
l]%|w]i\ struct result_2
0a(*/u {
{xOu*8J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B$7lL } ;
D]4?UL #M_QSD}& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MT0}MMr b?r0n] template < typename T >
%';n9M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
& ??)gMM[ {
K7CiICe return fn(pk(t));
PZ"xW0"- }
%.Mtn%:I* template < typename T1, typename T2 >
0ai4%=d- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&jj\-;=~Ho {
S;CT:kG6Y{ return fn(pk(t1, t2));
,,@_r&f: }
&*0!${B } ;
of(Nq@ [TNYPA>{ Y \j &84 一目了然不是么?
/0(4wZe~? 最后实现bind
XbHcd8N T AjZT- Q0L &qo'ge8p template < typename Func, typename aPicker >
EkJo.'0@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
o]jo R3 {
~L?p/3m return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:pNZQX }
>+8mq]8^ ?p$WqVN} 2个以上参数的bind可以同理实现。
dkCSqNFL) 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
8_KXli}7= ."3 J;j 十一. phoenix
E{j6OX\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/AWHG._ 2y,~i;;_ for_each(v.begin(), v.end(),
89WuxCFS (
U~7.aZHPx3 do_
!N!M
NsyDz [
6.ap^9AD cout << _1 << " , "
iPHMyxT+S ]
J_`.w .while_( -- _1),
EQ7cK63 cout << var( " \n " )
OD*DHC2rN] )
W}(dhgf );
dedi6Brl K_RrSI&> 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:Z&ipd!yY 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}De)_E\~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S~m*t i( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s2v\R~T ,kLeK{ p-ry{"XA template < typename Cond, typename Actor >
]QpR>b=[j class do_while
:?lSa6de {
Wlt shZo Cond cd;
C?b Mj[$ Actor act;
!(+?\+U lE public :
e_,_:|t template < typename T >
p|W:;( struct result_1
rNI3_|a {
4
9#I typedef int result_type;
\QHM7C T } ;
jQf1h|e \*_qP*vq@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
sba0Q[IY 0E+ + template < typename T >
KX*e2 /0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LZ^sc
{
zu*h9} do
`GH6$\: {
n cihc$V< act(t);
D b(a;o }
8whjPn0 while (cd(t));
7_A(1Lx/l7 return 0 ;
t6LTGWs/_o }
:%s9<g;-h_ } ;
GT'%HmQI A(<-
U| >a^H7kp 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bp5hS/A^1w 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。
mA{gj[@:x 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。
.H9!UQ&It 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。
y5l4H8{h} 下面就是产生这个functor的类:
%f?#) 01> '\
6.GP /GCSC8T template < typename Actor >
Qa"R?dfr class do_while_actor
$k}+,tHtJO {
W6]iJ Actor act;
b$g.">:$ public :
:Rq@ %rL do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f61~%@fE b/E1v,/< template < typename Cond >
nEs l picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[_b10Z'{ } ;
SkN^ytKE E6BW&Xp y:pypuwt; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'O2{0 最后,是那个do_
];oED?I yUBic~S <sd
Qvlx$- class do_while_invoker
XMuZ'I {
QULrE+@ public :
[<OMv9(l'o template < typename Actor >
}8 ,b;Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!'n+0 {
|RHX2sso return do_while_actor < Actor > (act);
cj5pI?@e) }
:qw:)i } do_;
\b~zyt6- vE{QN<6T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%lEPFp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YIjBKh 最后来说说怎么处理break和continue
c9DX 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。
|1rBK.8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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