一. 什么是Lambda
M>*0r<qn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lv<iJH\
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,
Veb+^& D~G5]M,}$ W]@gQ(Ef T-L|Q,-{- class filler
wF|0n t {
BA~a?"HS public :
82j'MgGP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W4)kkJ } ;
+V)qep" &Q\_; ksB 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:
cZNi~ $x?NNS_ "J k_,MoDz ayV6m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nkCecwzr- K^"w]ii= 7%{R#$F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
OJ v}kwV -'I _*fu :z
B}z^8- q>^hoW2$C 二. 战前分析
1*Sr5N[= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`@h:_d 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
;*y|8od
B "e~k-\^Y 7SBM^r} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Nc{]zWL9 /* --------------------------------------------- */
|r5e{ vector < int *> vp( 10 );
D+f'*| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
dSwm|kIa /* --------------------------------------------- */
D,MyI# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>Y}7[XK /* --------------------------------------------- */
JxjP@nr int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vKU`C?,L /* --------------------------------------------- */
o>2e!7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;_iPm?Y8 /* --------------------------------------------- */
{]=v]O|, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+W6Hva. Yy]T
J wDDx j SC'BmR"ox 看了之后,我们可以思考一些问题:
8)sg_JC 1._1, _2是什么?
QjLji+L 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
[(1O" 2._1 = 1是在做什么?
Y[Es 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#Rc5c+/(
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
K'NcTw#f tVunh3- R aefj(^V 三. 动工
F+Z2U/'a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N=#4L$@- }'lNi^"XL fE^uF[-7? sMH#BCC template < typename T >
,>u=gA&} class assignment
gv9=quG {
B20_ig: T value;
h'l^g%; public :
[h4o7 assignment( const T & v) : value(v) {}
a\pi(9R template < typename T2 >
('t kZt%8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S8%n .<OB } ;
>Rt9xP M/{g(|{ *zy'#`> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
k(vPg,X>m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+yWR#[`n VFO\4:. H?uukmZl Pd~MiyO;K class holder
J{Tq%\a3 {
4<.O+hS
public :
C0fmmI0z~ template < typename T >
Pr+~Kif assignment < T > operator = ( const T & t) const
B
wC+ov= {
?+r!z return assignment < T > (t);
iCTQ]H3 }
-(>qu.[8= } ;
g_w&"=.jBq (R'+jWH ?} ( = 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:
[;KmT{I9 F>+2DlA`<e static holder _1;
ug*D52? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
B8m_'!;; :EZQ'3X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wqD5d
而不用手动写一个函数对象。
?t rV72D Pl+xH%U+? )NT5yF,m R8&|+ya 四. 问题分析
E=u/tpj
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。
7zDiHac 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。
f:xWu- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}Qrab#v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;GsQR+en 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~]WVG@- ;=jr0\| e 五. 问题1:一致性
G>
\Tbx 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?|
IfV
3fJ7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ct]A%=cZW [s`
G^ struct holder
DjHp+TyT {
XM~~y~j //
9"sDm}5% template < typename T >
(~s|=Hxq|- T & operator ()( const T & r) const
/#S>sOg2xq {
(/h5zCc/v return (T & )r;
?Zz'|.l@ }
k0H#:c} } ;
#S5`Pd!I N[U9d}Zv 这样的话assignment也必须相应改动:
"T6# uQeu4$k! template < typename Left, typename Right >
XnUO*v^] class assignment
cA;js;x@ {
x5Zrz<Y$w Left l;
vtxvS3
Right r;
jo98
jA< public :
l@~LV}BI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{CUk1+ template < typename T2 >
+S~.c;EK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Lz4ehWntO } ;
<@,$hso7: d^V$Z6*
] 同时,holder的operator=也需要改动:
7#-y-B]l .~klG&>aV template < typename T >
@q8an assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?Zcj}e.r {
?IYY'fS" return assignment < holder, T > ( * this , t);
;IZ?19Q }
Y2T$BJJ ~OFvu}] 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Q9>U1]\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&M"ouy Zo9 -{g~TUz return l(rhs) = r;
H\G{3.T.9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
3$p#;a:=n 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%3=J*wj>D \t.}-u<7{ template < typename Tp >
A7-r<s class constant_t
JMyTwj[7 {
RR|\- 8; const Tp t;
.BZVX=x public :
s#-eN)1R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"pvZ,l>8f template < typename T >
3 <SqoJSp const Tp & operator ()( const T & r) const
h)x_zZ%>o {
_sMs}?^ return t;
l";'6;g }
hR)2xz } ;
VWf %v =dH$2W)G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@LX6hm*} 下面就可以修改holder的operator=了
e<\<,)9@/ (GU9p>2 template < typename T >
&a)vdlZSE= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>|udWd^$3 {
'Z8aPHD return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
QGPw2Q }
J)x3\[}Ye !,&yyx. 同时也要修改assignment的operator()
3fkk
[U UH3t(o7O template < typename T2 >
j4.&l3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8 %Sb+w07 现在代码看起来就很一致了。
(H#M<N 8k!6b\Imz 六. 问题2:链式操作
=!.mGW-Q} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
t9
F=^)s 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。
}STYG` 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。
u?0d[mC 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。
rU\[SrIhz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
H%i>L?J2 / _6LoVS template < typename T >
pj{\T?( struct result_1
v,1F--v {
B;t=B_oK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Vz:_mKA } ;
+!O-kd YD_]!HK} 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:
- r#K#v3 :)c80`-E template < typename T >
t1i(;|8| struct ref
')TPF{\# {
284zmZZ typedef T & reference;
Fb_S&! } ;
ARB7>" template < typename T >
R}{GwbF_\ struct ref < T &>
%$mjJw<|& {
;e{5)@h$ typedef T & reference;
U[8{_h<# } ;
-
q@69q m_lrPY- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r0\f;q |4>:M\h
template < typename T >
R]L2(' B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F!g;A"?V {
Ap<J'?~y return l(t) = r(t);
}Ik1bkK }
>Y&KTSD" 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。
9([6d.`~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xFb3O|TC }~I|t!GL 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
&3DK^|Lq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2C/%gcN > _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Ci\? ^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?q$P>guH6- 最后的布局是:
F)ci9- b@ Add
4rp6 C/i / \
+/cgw, Divide 5
n0fR u`SNV / \
&]NZvqdj.] _1 3
^gg!Me 似乎一切都解决了?不。
"tR}j,=S:D 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
nNR:cGfG 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
0m=(W^c OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
kk_zVrQ< v33T @ template < typename Right >
dR[o|r assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
I'InZ0J2 Right & rt) const
CeW7Ym {
Pj!%ym3A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3$_2weZxYn }
>q9{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hqW$kw 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。
>\bPZf)tJ) 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。
!: |nI77| 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。
E .;io*0 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。
SIv[9G6 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?
[%~NM/xu< 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:
3B#!2| }td6fj_{ template < class Action >
k?-S`o%Q class picker : public Action
Z;J`5=TS {
cx:jUsb6 public :
<^sAY P| picker( const Action & act) : Action(act) {}
L>:FGNf^H // all the operator overloaded
+Ag#B* } ;
7'UWRRsxUF =,E'~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。
*1v_6<;2i< 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:
V"g~q?@F 6jtTT%>y template < typename Right >
_z%\'(l+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?>TbTfmR {
hDbHSZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
._(z~3s }
$68 XZCx @`2ozi~lO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P.1Qc)m4 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
%w@ig~vD' c8\g"T template < typename T > struct picker_maker
U\;Ml {
/0!$p[cjm typedef picker < constant_t < T > > result;
8fEAYRGd } ;
04[)qPPS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'%$-]~ {
#PPsRKj3c typedef picker < T > result;
2}@*Ki7 } ;
lDH_ Y]bM IjgBa-o/V 下面总的结构就有了:
r3?5'S` functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
h!~|6nj picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
2nYiG)tg picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
YFAnlqC 至此链式操作完美实现。
@Zh8 QI+ 7TR'zW2W @]<DR*< 七. 问题3
+Hi{/{k0N 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&a~L_`\' wfWS-pQ template < typename T1, typename T2 >
?n73J wH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J$<:/^t {
^M"HSewo return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
r)(i{:@r` }
yqC+P Ho:}Bn
g 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:
.Wd.)^? Z,(%v.d template < typename T1, typename T2 >
WJBW: 2=; struct result_2
8o%E&Jg: {
6Lav.x\W typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lxr@[VQ } ;
t>m8iS> ~x9 W{B] 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?
lS>=y#i3Xv 这个差事就留给了holder自己。
zd.1 .[]{
Q k?z
[hZg0 template < int Order >
LZ3rr- class holder;
tOu90gu template <>
4Q&Xb < class holder < 1 >
FA<Z37: {
{^2({A#& public :
xF2f/y template < typename T >
m,xy4 struct result_1
oC^z_AtZ {
W ??;4 typedef T & result;
8HHgN`_ } ;
KzxW?Ji$S template < typename T1, typename T2 >
(UbR%A|v; struct result_2
KE&InTM/j {
hqwz~Ky} typedef T1 & result;
[)T$91
6I } ;
L|dab{9 template < typename T >
g: H[#I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!nZI? z ; {
1o"y%*" return (T & )r;
]JhDRJ\ }
od|N-R template < typename T1, typename T2 >
=6L:Ix typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$j$\ccG {
H>@JfYZ0 return (T1 & )r1;
A3<P li }
{VrAh*#h
} ;
h|$zHm Ugee?;]lu template <>
J~nJpUyP* class holder < 2 >
: .UX[!^ {
Wr}a\}R public :
7csl1|U template < typename T >
Nys'4kx7 struct result_1
*/fs.G:P {
iZVT% A+q typedef T & result;
eO"\UDBV } ;
Z7k1fv:S^ template < typename T1, typename T2 >
"' i [~ struct result_2
k[^}ld[ {
l[!C-Tq typedef T2 & result;
Hme@9(zD. } ;
7lBQd ( template < typename T >
?>< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ix_$Ok {
R'$ T6FB5 return (T & )r;
GoZJDE3 }
A16- template < typename T1, typename T2 >
V!aC#^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LTlC}3c28f {
LI5cUCl return (T2 & )r2;
pCud`
:o" }
`h%D\EKeB } ;
l1.Aw|'D ^FpiQF MHzsxF| 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> >。
~{]m8a/ `6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k)4lX|}Vm 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@"#gO:|[i0 +~v3D^L15 return l(i, j) = r(i, j);
3=eGS 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
TVEF+t dA!fv`,6- return ( int & )i;
myo~Qqt? return ( int & )j;
oXZ@* 最后执行i = j;
:."n@sA@ 可见,参数被正确的选择了。
N*4IxY'vX/ =S7C(;=4 CSg5i&A= bD^ob.c.A +^% &8< 八. 中期总结
(H|d 3 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:
{bsr
9.k( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-*{(#k$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CIs1*:Q9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E/Gs',Y mjr{L{H=?+ U3R`mHr0 !6i dUVTQ18F /JY ph^3][ 九. 简化
K&~#@I; 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。
'MM~~: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,IX4Zo"a 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:
u$`x]K=Zsm 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F#C 6.`B +-*/&|^等
q8yJW-GA 2. 返回引用。
[g
68O* =,各种复合赋值等
` vmk 3. 返回固定类型。
Ta5iY
} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)k<~}wvQ0 4. 原样返回。
aNf3 R; * operator,
lNnbd?D8 5. 返回解引用的类型。
f#-T%jqnK operator*(单目)
.`8,$"`4) 6. 返回地址。
2o7C2)YT$ operator&(单目)
HC, 0"W 7. 下表访问返回类型。
lkJ#$Ik& operator[]
6L% R@r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oUS>p" : operator<<和operator>>
Dve5m= T%#P??k 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。
Vt2=rD4oJk 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5|={1Lp24g 2Mi;}J1C{ template < typename Left >
G:s:NXy^ struct value_return
HbVV]y {
|(8h:g template < typename T >
49kia!FR struct result_1
*X55:yha {
b4OR`dd*J typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
xa^HU~ } ;
!d@`r1t Ln
-?/[E template < typename T1, typename T2 >
H ?:#Ui(p struct result_2
fmN)~-DV9` {
-H;y_^2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6df&B
.gg } ;
c<x6_H6[8 } ;
31 ;T$5 v1 ty=?SZF &Rt]K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a<36`#N E%:zE Q 下面我们来剥离functor中的operator()
wLSYzz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oU5mrS.7M! *<j @+Ch return l(t) op r(t)
9\0 K%LL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/ kGX 6hh return op l(t)
mwhn=y#]* return op l(t1, t2)
;a)\5Uy return l(t) op
ea+rjv m return l(t1, t2) op
&3?yg61Ag return l(t)[r(t)]
Br!&Y9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Z9^$jw] qnRzs 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:
.e+UgCwi 单目: return f(l(t), r(t));
WcG&W> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8;NO>L/J]i 双目: return f(l(t));
{`zF{AW8q return f(l(t1, t2));
PSE|4{' 下面就是f的实现,以operator/为例
xxn&{\
? YTh4&wm struct meta_divide
\LXC269 {
}(''|z#UE template < typename T1, typename T2 >
~.PYS!" + static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B6oAW ,3 {
uoHhp 4>^ return t1 / t2;
/GaR& }
=SnR9In } ;
h`j gF C%>7mz-v5 这个工作可以让宏来做:
7mNskb| BI]t}7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
uNg.y$>CX template < typename T1, typename T2 > \
9@B+$~:}7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d:''qgz` 以后可以直接用
B)dynGF8i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
sSK$ 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
Hyg?as>}u (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。。。)
Oa
.%n9ec ;8Cqy80K
KRe=n3 1 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
`-\"p;Hp0 Y."[k&P- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b1cd5 class unary_op : public Rettype
op C11c/ {
wP9C\W; Left l;
8hg(6 XUG public :
uzsN#'7= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@Q!j7I K~>kruO"; template < typename T >
\^cn}db) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ez>@'yhK {
&Te:l-x return FuncType::execute(l(t));
KWo)}m*6 }
:O%O``xT 5;l_-0= template < typename T1, typename T2 >
RFdN13sJv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%XeU4yg\e {
($TxVFNT return FuncType::execute(l(t1, t2));
6eD[)_?]y }
#a&Vx&7L } ;
L%"Mp(gZ s7?kU3y=s $j/F7.S 同样还可以申明一个binary_op
2~)]E#9 t-Wn@a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2i)y'+s class binary_op : public Rettype
K&*FI (a {
cPXvTVvs Left l;
rd RX Right r;
P
dJ*'@~i public :
(2(hl--'n binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S]>_o "|HV L[K_!^MZ template < typename T >
-*EJj>x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lV?SvXe {
}bVyvH return FuncType::execute(l(t), r(t));
L0Cf@~k }
cg~FW2Q b<8h\fR#' template < typename T1, typename T2 >
+uA<g`4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=h)H` {
s$en5) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
BSz\9 eT }
|z~?"F6 Y< } ;
!ZVMx*1Cf ,y.0Cb0 -4]6tt'G 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
xR.Ql> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y+PukHY DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,'j5tU?c 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。
Rg6>6.fk* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ivm.ng[ 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。。。
LP~$7a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
uzo}?X# 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
S4_Y^ 下面是修改过的unary_op
Nl+2m4 =[WccF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~AO0(Lp class unary_op
m0 P5a%D {
|'.SOm9)* Left l;
uO6_lOT9n *8N~Zmz public :
}S&{ &gh l^_X?L@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
li{_biey} ji2#O. template < typename T >
j@DyWm/7 struct result_1
itP_Vxo/H {
W1OGN4`C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z23KSPo } ;
>#ou8}0 u/zC$L3B( template < typename T1, typename T2 >
/b*@dy struct result_2
OjCT%6hy; {
LOA
90.D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IV*}w"r } ;
f|`{PP`\ n33SWE( template < typename T1, typename T2 >
f 6q@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d+^;kse {
HwcGbbX) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LP\ Qwj{ }
O<Kr6+
- HDaec`j template < typename T >
BoXCc"q[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}YjSv^ {
ij TtyTC return OpClass::execute(lt(t));
-or9!:8 }
d0xV<{,- 9\xw}ph } ;
X#o:-FKf jIl-}/2 8RK\B%UW 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
''6"Xi|5 好啦,现在才真正完美了。
?{[H+hzz0 现在在picker里面就可以这么添加了:
?SpI^Wn)[ MT*b+&1e template < typename Right >
& #|vGhA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|amEuKJ {
V>%%2"&C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V *]!N }
\kRBJ1)|f 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。
QXrK-&fju t_N
`e(V LgaJp_d>9* r=k}EP&< h"'f~KM9a> 十. bind
<@yyx7 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。
@@$
_TaI 先来分析一下一段例子
2 rH6ap XkD_SaL} lojn8uL int foo( int x, int y) { return x - y;}
P-mrH bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9W8Dp?: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lN&GfPP6 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。
Gnw>%f1@u 我们来写个简单的。
Hy6Np62 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J0oR]eT} 对于函数对象类的版本:
}_;nln?t( u>E+HxUJ template < typename Func >
*vb)d0}P struct functor_trait
Xnh1pwDhe< {
"gO5dZ\0 typedef typename Func::result_type result_type;
Xu$*ZJ5w } ;
3l^pY18H' 对于无参数函数的版本:
}lY-_y ob;oxJ@[c template < typename Ret >
,&9|Ac?$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
,>^~u {
#7>CLjI typedef Ret result_type;
$X?V_K;9/ } ;
S6QG:|#P 对于单参数函数的版本:
H~@h
#6 ..t=Y# template < typename Ret, typename V1 >
U}7[8&k1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'UyL%h;nJ {
cwroG#jGT typedef Ret result_type;
kel {9b=i } ;
\,Ndg*qC 对于双参数函数的版本:
J]UHq$B :NLN xK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A3n"zxU struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ixw,$%-]y6 {
%9lxE[/ typedef Ret result_type;
+M*a.ra0OF } ;
hD*?\bBs0 等等。。。
(tgaH,G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}FXRp=s 4Bn+L,}. template < typename Func >
;w>B}v;RE struct func_return
R<=t{vTJ5 {
-%.V0=G(Z template < typename T >
<'-me09C* struct result_1
v<wT`hiKW {
*pMA
V[^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,b4&$W]. } ;
d1-p];& {>Px.%[< template < typename T1, typename T2 >
if'4MDl struct result_2
N[-)c,O {
H4,yuV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
To`?<]8 } ;
s__g*%@B
b } ;
Zux2VepT A=K1T]o 3[0:,^a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0=B5
=qyw Fn,|J[sC template < typename Func, typename aPicker >
5*$Zfuf class binder_1
BXY'%8q _a {
bed+Ur& Func fn;
YC'~8\x3z aPicker pk;
qE}YVKV* public :
fsd>4t:"\ bSLj-vp template < typename T >
]Ho`*$dD struct result_1
=HHg:" {
v%5(- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
27:x5g? } ;
Hw{Y.@)4R *q{UipZbx template < typename T1, typename T2 >
^%pwyY\t struct result_2
lQ"i]};<D {
yxbTcZ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s 'xmv{| } ;
!`lqWO_/
: ".f:R9- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
e%6{P |T *qAJ8c template < typename T >
QEa=!O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LnS>3$t* {
1#"Q' ,7 return fn(pk(t));
h>0<@UP }
xQap44KPZ template < typename T1, typename T2 >
<>_WdAOuD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i5Q<~;Z+ {
NCt sx /C return fn(pk(t1, t2));
&,]+> }
bq-\'h
f< } ;
!`o:+Gg@ -FV'%X$i tL{~O= 一目了然不是么?
%PbqASm 最后实现bind
<z2mNq p]Zabky %+a@|Z template < typename Func, typename aPicker >
:
"te- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}TJ|d= {
kTWg31]~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
% T \N@ }
B@inH]wq 1Z8Oh_DC 2个以上参数的bind可以同理实现。
lFGxW 5 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。
3,I >.3 x*8f3^ wE 十一. phoenix
zN/~a) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}, &,Dt YzW7;U
S for_each(v.begin(), v.end(),
g{)H"
8L (
(Zg'pSs) do_
p]z54 ~ [
$1zeY6O cout << _1 << " , "
Bye@5D ]
V,"iMo .while_( -- _1),
([dL:Fb cout << var( " \n " )
kJi&9
)
S{i@=: );
L_1_y, 0N .4re0:V 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
GL =XiBt 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
qL5#.bR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"Xk%3\{P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C1B3VG 6(^Upk=59 maUHjI
5A- template < typename Cond, typename Actor >
UoMWn"ZE class do_while
p/WH#4Xdr {
|k
.M+ Cond cd;
hf+/kc!>i Actor act;
ciGpluQF public :
'=,rb template < typename T >
/z)3gsF struct result_1
?WQd {
+V);'"L typedef int result_type;
R!k<l<9q } ;
M`+e'vdw {I9N6BQ& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:O'C:n<g <m/b]| template < typename T >
;Ma/b= Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'
MS!ss=r {
tk)>CK11 do
&. =}g] {
j`|^s}8t act(t);
T7lj39pJq }
VU`z|nBW@ while (cd(t));
uO _,n return 0 ;
N5f0|U& }
y@kcXlY } ;
[Zt#
c C+ }}``~ x ?f0Hk+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s
la*3~?* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.YjrV+om1 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
xOVA1pb, 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
uhTKCR~ 下面就是产生这个functor的类:
;h,R?mU X"TUe>cM cVB|sYdf template < typename Actor >
;zZ ,3pl-E class do_while_actor
S_|9j{w) {
L_Y9+
e Actor act;
49xp2{ public :
|.Nr.4Yp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
A#Q0{z@H `i t+D template < typename Cond >
Q/QQ:t<XUi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5 Q6{(q|M } ;
)BF \!sTn nszpG1U: y$j1?7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k1f3?l
vlU 最后,是那个do_
Avs7(-L+s 6K4`; qE#&) class do_while_invoker
;OQ'B=uK {
8^<c,!DM public :
#$rf-E5g-K template < typename Actor >
I" 8d5a} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
``(}4a {
/,1SE( return do_while_actor < Actor > (act);
mD D4_E2* }
,_.@l+BM. } do_;
i(M(OR/4 }yx=(+jP 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6?%]odI# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6-*~t8 最后来说说怎么处理break和continue
xZ^ywa_ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
YH<$ +U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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