一. 什么是Lambda
<U$x')W 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$CRu?WUS]' 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
7S}NV7 UM3}7| _-$(=`8|<{ =YOq0 class filler
5$d>:" > {
MA6(VII public :
VMXccT9i! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
b<n*wH } ;
jH({Qc,97 fX2sjfk #Ipi 3 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:
Vo"Wr>F Z8%?ej`8 pE,2pT2> d)1 d0ES for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
SFv'qDA 3 f@@|vZF -U.>K,M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9sJ=Nldq QV)>+6\ gNUYHNzDM( L
4V,y> 二. 战前分析
ose(#n4 0 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。
nm Y_ )s 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
L `NY^ aS=-9P;v z{`K_s%5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JuQwZ]3ed /* --------------------------------------------- */
3:C)1q vector < int *> vp( 10 );
g[';1}/B4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1-0tG+ /* --------------------------------------------- */
SMoJKr(:w# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'
Dcj\=8 /* --------------------------------------------- */
>mJH@,F: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y)vK=," /* --------------------------------------------- */
<-;/,uu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\Kr8k`f /* --------------------------------------------- */
2*Zk^h= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G%iTL"6 %e^GfZ =gNPS0H l0 =[MXM4 看了之后,我们可以思考一些问题:
}@x!r=O)I 1._1, _2是什么?
mX 3p 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。
>m]LV}">O 2._1 = 1是在做什么?
;`Nh@*_ 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。
h?[|1.lJx( 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。
~-R%m ttOk6- G?kK:eV 三. 动工
MH=7(15R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
P q0%oz .V4- )Zf1%h~0r 0vX4v)-^u template < typename T >
7UIf class assignment
{Y-~7@ {
`+z^#3l T value;
A]Bf&+V public :
5skxixG assignment( const T & v) : value(v) {}
mww<Xm' template < typename T2 >
vAp<Muj(a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<qg4Rz\c] } ;
n,U?]mr ZDg(D" KpA1Ac)T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?4A/?Z]ub 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&AN1xcx\ B (Ps/ cbN;Kv?ak} *Nm$b+ class holder
,qx^D {
I4W@t4bZ public :
!O,Sq/=. template < typename T >
_%q~K (:: assignment < T > operator = ( const T & t) const
Jsl2RdI {
c
{/J. return assignment < T > (t);
sUF9_W5z }
]{oZn5F } ;
\yl|*h3 @-}*cQ4u? !_vxbfZO 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:
SE'!j]6jI +D@5zq:5 static holder _1;
\?pyax8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
D|)a7_ OvAhp&k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+$|fUn{ 而不用手动写一个函数对象。
@/F61Ut K>dB{w#gS /a'1W/^2 N0H=;CIQ 四. 问题分析
V"m S$MN 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。
#F`A(n 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。
V(_1q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
o:D,,MkSw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%Yj%0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J91[w?, <
Hkq 五. 问题1:一致性
B2e" 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?|
/TyGZ@S>m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d{"-iw)t ]I [~0PCSX struct holder
@(Y!$><Is {
TjyL])$ //
8q@Z template < typename T >
pZ&,YX T & operator ()( const T & r) const
<%HRs>4 {
4b:|>Z- return (T & )r;
[ n7>g }
7p{Pmq[ } ;
7
!$[XD 0V4B Q:v 这样的话assignment也必须相应改动:
n:,mo} ?X &^r>Q`u
template < typename Left, typename Right >
OvtE)ul@ class assignment
z Fo11;*D {
f<NR6],} Left l;
f#=c=e-A Right r;
G
5;6q public :
?@
F2Kv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x;17}KV template < typename T2 >
q0iJy@?A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
O\6U2b~ } ;
_dJ(h6%3 V5w1ET 同时,holder的operator=也需要改动:
Nob(D'vSr $@>0;i:: template < typename T >
u.ggN=Z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BDTL5N {
rW:krx9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
);$99t }
TaN{xpo /8FmPCp}r 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
.\n` 4A1z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+n)n6}S T.4&P#a1 return l(rhs) = r;
@1MnJP 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
"9wD|wsz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Dwp,d~z `7CK;NeT template < typename Tp >
[d: u( class constant_t
0B}4$STOo[ {
H$KO[mW} const Tp t;
+(W1x
C0 public :
FJ:^pROpm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
w&q[%(G_ template < typename T >
0NXH449I= const Tp & operator ()( const T & r) const
|A%9c.DG. {
lN,?N{6s return t;
j]Jgz< }
FACw;/rW } ;
Y@Uk P+{f= j3gDGw; 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!+eH8
下面就可以修改holder的operator=了
vADiW~^Q^ Oynb"T&8 template < typename T >
`*C=R
_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^[M{s(b {
gc9R;B1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
E>!=~ 7. }
bMyld&ga F5h/> 同时也要修改assignment的operator()
FSIiw#xzH CKYg!\g(: template < typename T2 >
+0'F@l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
fw%`[(hK 现在代码看起来就很一致了。
!%iHJwS# E
TT46%Y 六. 问题2:链式操作
Ld4U 现在让我们来看看如何处理链式操作。
UB/> Ro 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。
M+)a6g e 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。
1(
pHC 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。
Wg']a/m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lW+mH= -(qRC0V template < typename T >
NRi5 Vp2= struct result_1
c-a,__c?hx {
CXa[%{[n typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eb62(:=N6 } ;
?=VvFfv% >STtX6h 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:
]A*}Dem*5 Q7BbST+ template < typename T >
fB+L%+mr8 struct ref
y&/IJst&aq {
b;k+N` typedef T & reference;
!"rPSGK* } ;
xa>| k>I template < typename T >
=>jp\A struct ref < T &>
J:xGEa t {
B,%Vy!o typedef T & reference;
dY*q[N/pO } ;
[q<'ty kv+% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sV\_DP/l Gt w>R template < typename T >
$Ome]+0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2jsbg{QS#_ {
*FlPGBjJ return l(t) = r(t);
"6B7EH }
$v^hzC 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
-@orIwA& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%TB(E<p` I6>J.6luF9 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
.iXN~*+g _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R><g\{G] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8Zv``t61 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g@.$P>Bh 最后的布局是:
y.r N( Add
(eHyas %X / \
@:lM|2: Divide 5
nM,:f)z / \
O'y8q[2KE _1 3
i+_LKHQN 似乎一切都解决了?不。
q7R]!zk 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。
gFDnt 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。
]%Q!%uTh 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:
/jbAf ]"F; ?t#wK}d. template < typename Right >
Ey6R/M)?:y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!l:GrT8J Right & rt) const
;nY#/%f {
V%Uj\cv return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,_[x|8m }
><V*`{bD9) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"M I';6 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。
A1WUK=P 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。
F3tps
jQ 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。
d*(aue= 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。
1b,a3w(:1 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?
e8m,q~%#/ 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:
5> k:PKHL @u~S!(7.Wi template < class Action >
baxZ>KNi class picker : public Action
nm'l}/Ug {
dC11kqqj public :
_z\/{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
/d`"WK, // all the operator overloaded
^^y eC|~N: } ;
Sg#XcTG G7Nw}cVJ) 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。
zWsr|= [ 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:
i\R0+O{ ui8 Q2{z template < typename Right >
Y\|#Lu>B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&C 9hT {
3h@]cWp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.~z'm$s1o }
9shfy4?k gI+8J.AG= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
FG? Mc'r& 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
la!]Y-s)'4 . [|UNg template < typename T > struct picker_maker
SZyk G[ {
iD^,O)b typedef picker < constant_t < T > > result;
IwYeKN6s } ;
rK3kg2H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}^"6 :;, {
.;#T<S" typedef picker < T > result;
q=1 NRG } ;
c-Lz luWi N& _~y| 下面总的结构就有了:
Ni$'#
W?t 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。
Epzg|L1) 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。
fFQ|dE;cF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TlG>)Z@/ 至此链式操作完美实现。
N&9o 1_} 2HbnE& eUPa5{P 七. 问题3
&L o TO+ 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。
g \mE [Nyt0l "z template < typename T1, typename T2 >
4kOO3[r ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#-{<d%qk {
U,P_bz*) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
k.J%rRneN }
ofvR0yV UwN Vvo 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:
`L1,JE`
q C]^Ep template < typename T1, typename T2 >
i'~-\F! struct result_2
xR7ZqTcw {
:]3X Ez typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Vl^(K_`( } ;
!_I1=yi sp K8^sh 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?
I-#H+\S 这个差事就留给了holder自己。
F(")ga$r hlVye&;b8 }=R]<`Sj.j template < int Order >
\#sD`O class holder;
ZOK!SBn^? template <>
5_yQI D%Sq class holder < 1 >
6[bopin {
D9rQ%|}S public :
*TOd Iq&z template < typename T >
.i0K-B struct result_1
kpOdyn( {
hpdI5 typedef T & result;
A40DbD\^ad } ;
>e]g T template < typename T1, typename T2 >
o3WOp80hz struct result_2
ChBf:`e {
>P6"-x,[" typedef T1 & result;
oFk2y ^>u } ;
a ~o<>H template < typename T >
XF`2*:7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P^Hgm {
h]7_
N, return (T & )r;
c:Ua\$)u3, }
2+]5}'M template < typename T1, typename T2 >
,EqQU| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"Ih3 {
HU0.)tD return (T1 & )r1;
#G9
W65 f }
sz7*x{E } ;
d0J/"< !j~wAdHk template <>
DP_b9o
\5 class holder < 2 >
Iix,}kzss {
r&=ulg public :
Bfb~<rs[ template < typename T >
ct+F\:e struct result_1
$QbJT`,mr {
W'G|sk typedef T & result;
c
r=Q39{ } ;
gC7!cn template < typename T1, typename T2 >
`Fqth^RK?p struct result_2
RB>=#03 {
K)SWM3r typedef T2 & result;
#*A'<Zm
} ;
uHbg&eW template < typename T >
7H
H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~E}kwF {
%0\@\fC41 return (T & )r;
Sv =YI }
6@]o,O template < typename T1, typename T2 >
$q!A1Fgk0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(Tx_`rO4VY {
0aT:Gy; return (T2 & )r2;
m:BzIcW<\ }
]2zM~ } ;
Jv~R/qaaD +%5 L2/n7 rzY)vC+ZT 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
aIgexi, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=%_=!% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0nc(2Bi hB[bth
return l(i, j) = r(i, j);
vNi;)"&* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^}
{r@F *F$@!ByV return ( int & )i;
TE`5i~R* return ( int & )j;
Va!G4_OT 最后执行i = j;
T CT8OU| 可见,参数被正确的选择了。
74^v('-2 Iv6 lE:) n"iS[uj, <Bo\a3Z b'4a;k!rS 八. 中期总结
a\sK{`|X* 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:
]($ \7+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2EgvS!" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-TD\?Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}L0
[Jo: (bm^R-SbB MqJTRBs% EBh dP ^f[6NYS? 8Qi)E1n 九. 简化
Bzz|2/1y 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。
&l6@C3N$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$Sc _E:`] 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:
]m_x;5s $ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9hr7+fW]t +-*/&|^等
2poo@]M/ 2. 返回引用。
nbxY'`8F =,各种复合赋值等
hp f0fU 3. 返回固定类型。
j_C"O,WS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#7;?Ls 4. 原样返回。
fz=8"cDR operator,
ByqVNz0L 5. 返回解引用的类型。
H*]Vs=1 operator*(单目)
cGm3LS6]* 6. 返回地址。
<zCWLj3 operator&(单目)
-9vNV:c 7. 下表访问返回类型。
?I]AE&4' operator[]
[IHo
~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*iB&tWv operator<<和operator>>
P'wo+Tn* y`9#zYgqA 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。
k"#gSCW$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:uo)-9_ =`x }9|[ template < typename Left >
/mwUDf 6x struct value_return
J4+WF#xI2 {
"{8j!+]4i template < typename T >
JuZkE9C,${ struct result_1
Mbc&))A {
qu^g~"s typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!aSj1
2J } ;
Oj-\ ?Uq"zq template < typename T1, typename T2 >
pPa]@ z~O struct result_2
HGAi2+& {
s(py7{ ^K typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'goKYl#1Q } ;
{|>'(iqH"w } ;
+yI$4MY Muwlehuq C u` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
# fqrZ9:@ TG;[,oa 下面我们来剥离functor中的operator()
Q
z(n41@` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
G,>YzjMY` \k5"&]I3 return l(t) op r(t)
U!uPf:p2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ma! return op l(t)
(F^R9G| return op l(t1, t2)
dC,C[7\ return l(t) op
%GTFub0F return l(t1, t2) op
R?u(aY)P return l(t)[r(t)]
a/uo)']B return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eL~xS: VT 'IY?=#xr'` 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:
\ Bj{.jL 单目: return f(l(t), r(t));
&]YyV . return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ck#e54gJX 双目: return f(l(t));
T1q27I return f(l(t1, t2));
$y6 <2w%b 下面就是f的实现,以operator/为例
U;/2\Ii QM8Ic,QFvo struct meta_divide
R*vQvO%)h {
,c"J[$i$ template < typename T1, typename T2 >
gy@=)R/~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0g30nr) {
TC-Vzk G| return t1 / t2;
qkKl;Z?Y: }
Iuz_u2"C } ;
~*bfS}F8I /[dMw
*SRz 这个工作可以让宏来做:
p _[,P7 FzEs1hpl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
9287&+,0r template < typename T1, typename T2 > \
{@CQ
( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-+{[.U<1jk 以后可以直接用
l<XYDb~op DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ntLEk fK{ 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
8\68NG6o (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。。。)
H?O5 "4a 6!>p<p"Ns XfE0P(sE 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
%SB4_ r*< PwW$=M{\. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z=KDkpV class unary_op : public Rettype
`E1G9BbU {
C jf<,x$ Left l;
6HZtdRQF public :
FBwG3x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q;bw}4 Ea
S[W?u} template < typename T >
2!0tD+B
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^+Nd\tp {
\t)va:y return FuncType::execute(l(t));
Hy4;i^Ik < }
+z nlf- F oC
$X template < typename T1, typename T2 >
|;NfH|43; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*-PjcF}Y {
e4N d return FuncType::execute(l(t1, t2));
^7\kvW }
@*|VWHR } ;
g;=VuQuP| xI{fd1 t3<8n;'y: 同样还可以申明一个binary_op
27N;> )qb'tZz/g_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OW#0$%f class binary_op : public Rettype
6&0@k^7~ {
5@+?{Cl Left l;
<[\I`kzq Right r;
+# 'w}
P public :
d)1gpRp binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AE>W$x8P Bk\Y v0 template < typename T >
msgR"T3' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o3hgkoF {
;Tr,BfV|Bf return FuncType::execute(l(t), r(t));
5e.aTW;U }
>BO$tbU5b
|hxiARr4 template < typename T1, typename T2 >
ld]*J}cw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:0:Tl/)) {
%B\x
%e;P return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'UhHcMh: }
Fn.JtIu } ;
_|["}M"? ss%, pWKE`x^ 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
WfaMu|
L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9[zxq`qT}+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g>h/|bw4 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|^@=.4\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
pDlrK&;\z 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。。。
BL 1KM2] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'>t&fzD0 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)
OM0r*<D"! 下面是修改过的unary_op
aGC3&c[Wx rs?Dn6:;B template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=gI41Y] class unary_op
OJpfiZ@Q_ {
R`@T<ob) Left l;
l+@;f(8} iOg4(SPci public :
]uox ^HC x3&gB`j-
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GGEM&0* iGhvQmd(/* template < typename T >
e:Y+-C5 struct result_1
vQLYWRXiA {
x7/Vf,N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Oe;#q } ;
w"?Q0bhV9y *"WP*A\1 template < typename T1, typename T2 >
ywJ [WfCY struct result_2
J-tqEK* {
4+q,[m-$( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:41Y } ;
3h:~NL jzV"( p! template < typename T1, typename T2 >
73rme, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3[u-
LYW {
lo>9 \ Po return OpClass::execute(lt(t1, t2));
-$<oY88 }
)nO ^Ay }R<t=): template < typename T >
t9U6\ru typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V?S}%-a {
je^VJ&ac return OpClass::execute(lt(t));
qm!cv;}c1 }
Lbrl CB+ 7he,(V } ;
^nNY|
* ?@4Mt2Z\ AB/${RGf+ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
|K1S(m<F 好啦,现在才真正完美了。
a6n@
现在在picker里面就可以这么添加了:
>
pb}@\;: nrKAK^ template < typename Right >
1"Oe*@`pV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V8 8u- {
&zF>5@fM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
UDr1t n }
]%D!-[C%1 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Pv5S k8 F%-@_IsG# `f}s<At z)hK 2JD _C5i\Y) 十. bind
,WWd%DF) 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
}{N#JTmjB# 先来分析一下一段例子
k_]'?f7Z S. `y%t.GP IW!x!~e int foo( int x, int y) { return x - y;}
"<0 !S~] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+h"i6`g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"qq$i35x 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。
!6-t_S 我们来写个简单的。
&D M3/^70 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`3\U9ZH23 对于函数对象类的版本:
I%r7L E>QS^)ih template < typename Func >
S|tA%2z struct functor_trait
k*;U?C! {
f?.VVlD typedef typename Func::result_type result_type;
KX~
uE6rX } ;
.t\J@?Z 对于无参数函数的版本:
L;opQ~g ra*|HcLD template < typename Ret >
6<W^T9}v@/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
h>!h|Ma {
&6CDIxH{ typedef Ret result_type;
A[m?^vk q } ;
YaS!YrpI 对于单参数函数的版本:
Q.$8>) R?)Yh.vi=t template < typename Ret, typename V1 >
OE(y$+L3_I struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
D Z*c.|W {
Vwp>:'Pu typedef Ret result_type;
y/S3ZJY } ;
,]0BmlD 对于双参数函数的版本:
<fHHrmZ#/. T%%EWa<a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P
s>Y] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dHx4yFS {
[xM&Jdf8 typedef Ret result_type;
,M`1 k } ;
#9(+)~irz` 等等。。。
{D8opepO) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+ZjDTTk 25Z}.)) template < typename Func >
W]Xwt'ABz struct func_return
T4:H: {
MMrN#&r template < typename T >
@Pc7$ qD % struct result_1
OiAuL:D {
$MDmY4\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GCYXDovh } ;
|e#W;q$v ^!^M Gzu template < typename T1, typename T2 >
-sv%A7i struct result_2
r
jn:E {
392(N( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
UUz{Qm% } ;
;V~x[J|x } ;
olQP>sa W>!:K^8] dn'|~zf. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Sm {Sq VTL_I^p template < typename Func, typename aPicker >
[H\0
' class binder_1
r[ k {
<[ dt2)%L> Func fn;
" TCJT390 aPicker pk;
h(kPf]0 public :
wclj9&k `%[m%Y9h template < typename T >
On
O_7'4 t struct result_1
F/Js K&& {
H5d@TB,` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=4+2y ' } ;
, SUx!o 3>3t(M| template < typename T1, typename T2 >
rhOxyY0 struct result_2
U= GJuixy {
=W')jKe0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t|V5[n! } ;
j8Q_s/n eptw)S-j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
XC<'m{^(m \'g7oV;>cI template < typename T >
p5rq>&" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
93Gj#Mk {
IIMf\JdM return fn(pk(t));
< (9
BO & }
%ho?KU2j template < typename T1, typename T2 >
LR.]&(kyd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!_+FuF"@ {
U7U&^s6` return fn(pk(t1, t2));
*eXs7 "H }
OSuQ7V } ;
KgYQxEbIW IX
6 jb" }Uj-R3]}K 一目了然不是么?
CEkf0%YJ 最后实现bind
p) ;[;S eCJtNPd <}&J|() template < typename Func, typename aPicker >
!b0A%1W; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yo_zc< {
gZ>&cju return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n=DmdQ} }
#(}{*dR FDF DB 2个以上参数的bind可以同理实现。
'Kmf6iK>[ 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。
{pXX%> c'?EI EP 十一. phoenix
"<egm^Yq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
RI'}C`%v Z8h;3Ek for_each(v.begin(), v.end(),
MsIaMW _ (
V`/c#y|| do_
D)4#AI [
n|.eL8lX.< cout << _1 << " , "
:Id8N~g ]
.+8#&Uy .while_( -- _1),
^Q0=Ggh cout << var( " \n " )
`:ZaT('h )
mV}8s]29 );
_o?aO C t#f-3zd9 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:
w"kBAi& 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
X/%!p<}:' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9^sz,auB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|w~*p
N0 WuWOC6^ xG4 C 6s template < typename Cond, typename Actor >
2GigeN|1N class do_while
x^`P[> {
C.u)2[( Cond cd;
Tsu\4
cL] Actor act;
/i!/)]*- public :
ae0Mf0<#) template < typename T >
R-iWbLD struct result_1
SdI> {
jv29,46K typedef int result_type;
UY *Z`$ } ;
66WJ=?JV ;l `(1Q/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!*qQ7 M_$;"NS+} template < typename T >
j~in%|^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[p0_I7 {
6m(+X
MS do
|1!OwQax {
iH)vLD act(t);
Lrt~Q:z2u }
j}}as while (cd(t));
oO
&%&;[/A return 0 ;
%t.\J:WN; }
e9k$5ps } ;
S}/ZHo Y)S
f; QUXr#!rPY| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XGnC8Be{4 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
h=au`o&CG 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
SrdCLT8 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
"5sUE!)f 下面就是产生这个functor的类:
44B9JA7u [--] ?Dr
@[$q1Nm template < typename Actor >
n#P?JyGm1g class do_while_actor
5NKyF {
}&Xf<6 Actor act;
IQ~EL';<w public :
Hb$wawy< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J
rYL8 1 cKwmtmwB template < typename Cond >
nl-tJ.MU" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
L6=5]?B= } ;
9M[ uF*tlaV6 :G<~x8]k0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gHvkr?Cg 最后,是那个do_
t<p4H^ XPi5E" NQbgk+&wD class do_while_invoker
Es:oXA {
]MMXpj,9h public :
RL"hAUs_1 template < typename Actor >
@G>&Gu;5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Oh1a'& {
i@YM{FycX return do_while_actor < Actor > (act);
;ejtP #$ }
j{%'A } do_;
8;,(D#p `C*psS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\xk8+= /A 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3=lQZi<]% 最后来说说怎么处理break和continue
cn$0^7? 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。
p!LaR.8] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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