一. 什么是Lambda
$d5&~I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s 0 =@ &/ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
Ynv 9v\n| ,[+ZjAyG}# 9?v) ^D0/H
N class filler
/o~
@VF: {
;o&_:]S public :
I]s:Ev[~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
t,UW&iLK } ;
,2Sv1v$ O7E;W| ] (%=lq#, 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:
b'i%B9yU:% <%T%NjNPQ tauP1&%oH{ :6qUSE
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N}e(. <PH3gyC W\z L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'&&~IB4ud $H
%+k? ?d,acm =W97|BIW, 二. 战前分析
N$L&|4r 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。
KX&Od@cQ$ 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
)i?{;%^ C&qDvvk 'bd=,QW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7~QwlU3n<F /* --------------------------------------------- */
rGP?
E3 vector < int *> vp( 10 );
U*c{:K-C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jFK9?cLT /* --------------------------------------------- */
+K @J*W 1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E}E7VQjM /* --------------------------------------------- */
u^;sx/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%6vMpB`g /* --------------------------------------------- */
EC:x,i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_~(MA-l /* --------------------------------------------- */
kY0g}o'< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
AF07KA# S<)RVm,!e $]`'Mi 6-Vl#Lyb 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ra*k 1._1, _2是什么?
S@l
a.0HDA 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。
%u<&^8EL+# 2._1 = 1是在做什么?
AX^3uRQJ 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。
U{.+*e18 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-JQE-] #m[w=Pu} FlM.D u 三. 动工
"Hsq<oV8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Yn?2,^?N *+zy\AhkP @/Wty@PU S(YHwH": template < typename T >
xw/h~:NT class assignment
UOOR0$4 {
P+D|_3j T value;
C'xU=OnA8 public :
jn#N7%{Mk assignment( const T & v) : value(v) {}
G> 5=` template < typename T2 >
z.\[Va$@l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8EVF<@{] } ;
}(hYG"5 6H . L!tUI Jh/M}%@| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
KX=:)%+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4jue_jsle EIVQu~,H Q?I"J$]&L OM#OPB
rB class holder
!ktA"Jx {
NUO,"Bqq public :
FcbA)7dD template < typename T >
Cvu8X&y assignment < T > operator = ( const T & t) const
U3dR[* {
+{ ,w#@ return assignment < T > (t);
_tR.RAaa" }
4jZi62 } ;
jd*%.FDi{ PxCl]~v Ozh^Q$>u 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
|rms[1<_ >?uH#%C5 static holder _1;
uk>/Il Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K:Xrfn{s x4 A TK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qS[p|*BL 而不用手动写一个函数对象。
Qe=Q8cT O( sFs1 (B~V:Yt VHY<(4@ 四. 问题分析
7;#dX~>@{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
OYRR'X.E 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
lCs8`bYU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
."#jN><t 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h0EGhJs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`peJ s~V IUBps0.T\ 五. 问题1:一致性
r~BQy' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
a[{QlD^D 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?p/kuv{\o# }'M1(W
struct holder
[HZCnO|N {
ch2e#Jf8 //
(nP* template < typename T >
dXcMysRc%& T & operator ()( const T & r) const
N<i Vs {
4Hd@U&E return (T & )r;
7=ga_2 }
T`2fPxM:cZ } ;
PXQ9P<m &Bdt+OQ ; 这样的话assignment也必须相应改动:
<raqp Oo& y<LwrrJ> template < typename Left, typename Right >
jU9zCMyNF class assignment
}_D5, k {
Iy 8E$B; Left l;
b-=[(]_$h Right r;
0 VgnN public :
jKi*3-& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e hB1`%@ template < typename T2 >
.$x[!fuuR& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q24:G } ;
(Vv[ }4ghT(C}$ 同时,holder的operator=也需要改动:
qYrGe g!|E!\p template < typename T >
!JQ~r@j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;<GTtt#D {
J'4@-IM return assignment < holder, T > ( * this , t);
4R^j"x
5 }
R*5;J`TW m
?tnk?oX 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。
hF PRC0ftE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h.+&=s!Nsy )p_LkX( return l(rhs) = r;
^~IcQ!j/5 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。
E@}j}/%'O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l8d%hQVqT <TROs!x$a template < typename Tp >
WBIB'2:m class constant_t
Xm[r#IA {
f*&JfP const Tp t;
GB0b|9(6D" public :
Jn[ K0GV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$5AtI$TV_! template < typename T >
ifCGNvDR const Tp & operator ()( const T & r) const
<T% hfW {
<`p'6n79 return t;
=gv/9ce)3 }
&,kB7r" } ;
I;4CvoT }AfPBfgC1z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$aI MQ[( 下面就可以修改holder的operator=了
\gQ+@O&+ S<9d^= a template < typename T >
l@F
e(^5E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
umrI4.1c {
vl(v1[pU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t-'GRme }
|0!97*H5
bQQ/7KM 同时也要修改assignment的operator()
`hf9rjy4 \ozy_s[ template < typename T2 >
jmzvp6N$8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;=
@-j@? 现在代码看起来就很一致了。
a^/20UFq Id
7 六. 问题2:链式操作
%~VIxY|d 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@I.OT 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
CN>};>WlG 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
hLD;U
J?S 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
r.5Js*VX! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R[-:-8 )Nd:PnA template < typename T >
\4X{\p< struct result_1
? bg pUv {
qNVw+U;2P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#zD+DBTAu } ;
*
rANf&y S^n4aBm\+ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
H#`?toS R~(.uV`#j template < typename T >
7B2Og{P struct ref
iDxgAV f* {
6oBt<r?CJ typedef T & reference;
<aD+Ki6 } ;
`7n,( template < typename T >
.Vjpkt:H struct ref < T &>
gbZ X'D
{
M8Lj*JN typedef T & reference;
r+Cha%&D } ;
CfnCi_=[ ` ne*aC_)bT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sb5kexGxkc PS]XLz template < typename T >
X0=-{<W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3yX^R^` {
<Y6>L}; return l(t) = r(t);
\Rt }
7NqV* 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
tqf-,BLh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NVPYv#uK tR/
JY;jn 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
(_<n0
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/qze _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rt;>pQ9, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(ajX;/ 最后的布局是:
/bk} J:QRg Add
>R-$JrU.= / \
t!N>0]:mo Divide 5
39eoL;O_ / \
Wm_-T]#_ _1 3
^O"`.2O1 似乎一切都解决了?不。
2yc\A3ft# 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。
'|r!yAO6 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+N @j]' 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:
<(%uOo$ :9qB{rLi} template < typename Right >
v1rGq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
k/Q]Ke Right & rt) const
>s~`K^zS {
h {btT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PrxXL/6 }
0CYI,V 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$OuA<- XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
3Mt6iZW 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
4B(qVf&M 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
BpE[9N 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
q[g^[~WM# 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Iqv
5lo
. 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
_JoA=<O! h2K template < class Action >
l6O(+*6Us class picker : public Action
~C+T| {
#2iA-5 public :
#+=afJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
T;7|d5][ // all the operator overloaded
2x
CGr>X } ;
SOJHw6 Pr'py Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
35et+9 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
C%h_!z": C5FtJquGN) template < typename Right >
c-{]H8$v picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ymu# u {
p};<l@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mmti3Y }
l-rI|0D# |ESe=G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(>'d`^kjk 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。
6zSN?0c ZgtOy|?| template < typename T > struct picker_maker
wu3ZSLY {
>d|W>|8e typedef picker < constant_t < T > > result;
14O/R3+ } ;
&40dJ~SQ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,0O!w>u_]J {
6|x<)Gc typedef picker < T > result;
O,PHAwVG%L } ;
Q}]un]]Zt &3MHe$ 下面总的结构就有了:
?e*vvu33! 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。
~$<@:z{* 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。
-i4gzak picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R8_qZ;t:z 至此链式操作完美实现。
GfV9Ox LE"xZxe -lHJ\= 七. 问题3
W%x#ps5% 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。
ZO}*^ 5NK:94&JE template < typename T1, typename T2 >
z
Ey&%Ok ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9i@*\Ada {
|tkmO: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
F);C?SW" }
b
$!l*r a+d|9y/k 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
BL7%MvDQ Vj1AW< template < typename T1, typename T2 >
?0F#\0 struct result_2
C" {j0X` {
x.aUuC,$x typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)yJjJ:re } ;
l}{O uxBk7E%6 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?
HukHZ;5 这个差事就留给了holder自己。
0Pe.G0 # $J+$8pA HD|5:f AqA template < int Order >
1Pbp=R/7ar class holder;
.(krB%N template <>
U]d+iz??b class holder < 1 >
r+n&Pp+9 {
G{<wXxq% public :
#gq3 e template < typename T >
tpS F[W struct result_1
BFY~::<b {
94+#6jd e typedef T & result;
??4QDa- } ;
5M3QRJ! template < typename T1, typename T2 >
3N-(`[m{E struct result_2
6
J#C {
yq2Bz7P typedef T1 & result;
[Z 1Eje X } ;
t{ 'QMX template < typename T >
a v/=x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GIp?}tM
{
n
D?XP<9UU return (T & )r;
hd900LA} }
p"ZPv~("V template < typename T1, typename T2 >
{.ph)8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4o_1F).\D {
~96"^%D
return (T1 & )r1;
ezL*YM8?@ }
5<61NnZ } ;
_=rXaTp d 1z template <>
Ofn:<d class holder < 2 >
L^22,B
0 {
p47~vgJN public :
fK[9<"PC0 template < typename T >
;9rQN3J$gn struct result_1
k[][Md2Vh {
g&"Nr aQM9 typedef T & result;
TYp{nWwi } ;
PUI.Un2C_ template < typename T1, typename T2 >
GYj`-t struct result_2
gpPktp2 {
hPl;2r typedef T2 & result;
/c09-$M } ;
lB,MVsn18 template < typename T >
^b4o 0me typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;@sxE}`?g {
=%bc;ZUu return (T & )r;
lps }
E;N+B34 template < typename T1, typename T2 >
4VK5TWg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$.`(2 {
MtS$ovg? return (T2 & )r2;
Skx TgX5 }
UZV)A} } ;
"?]5"lNC| 8s|r' a-7nA 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> >。
^s%Qt 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#GTmC|[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3#dUQ1qo6 9[:nWp^ return l(i, j) = r(i, j);
9t= erhUr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
y`'Ly@s L%fWa2P' return ( int & )i;
NvYgRf}uh return ( int & )j;
,TL~];J' 最后执行i = j;
{C
7= 可见,参数被正确的选择了。
]RxNSr0e #Qkl| h CnAh Ef)b 5e/%Tue. j J9| 八. 中期总结
ow+NT 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:
Yd]f}5F 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1W5YS +pf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
cZ5[A T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2t_E\W7w+ MEg|AhP 9~a_^m/ ~]N%
{;F} 2PRGwK/ ctj.rC)6n 九. 简化
j+ s8V-7( 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。
u6I# D
_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7 0KZXgBy_ 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:
rsrv1A=t? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.3$iOMCH +-*/&|^等
jk) U~KGcg 2. 返回引用。
zS.7O'I<' =,各种复合赋值等
ZWYwVAo 3. 返回固定类型。
brZ3T`p+.P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
wp$SO^?- 4. 原样返回。
Ey)ox$ operator,
!m78 /[LW 5. 返回解引用的类型。
y![h operator*(单目)
NmK%k jCx 6. 返回地址。
x'}{^'}/ operator&(单目)
m`n51i{U 7. 下表访问返回类型。
ci,o'`Q operator[]
|U12fuQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A*W QdY operator<<和operator>>
6?2/b`k UGl}=hwKkG 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。
E|#'u^`yv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'tF<7\! K&Zdk (l) template < typename Left >
mh|M O( struct value_return
H,] D}r {
;b(/PH!O template < typename T >
Zuwd(q
struct result_1
BC&Et62* {
g~N)~]0{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
z.#gpTXD } ;
D4_D{\xhO +BmA4/P$ template < typename T1, typename T2 >
#uKHw2N struct result_2
4ajBMgD]KG {
-j<m0XUQ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
eDG=-a4 } ;
|)1"*`z } ;
y=-d*E Q TM+WD <4^a(Zh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@ -g^R4e< *j8w"
4 下面我们来剥离functor中的operator()
>KC*xa" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
("wPkm^ CEt_wKzf return l(t) op r(t)
|(Io(e return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\U p<m>3\ return op l(t)
I5PaY.i return op l(t1, t2)
5Gg`+o return l(t) op
-H{c@hl return l(t1, t2) op
H`m|R return l(t)[r(t)]
dc"Vc 3) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
HA"LU;5>2J vBq2JJAl 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:
P6;L\9=H< 单目: return f(l(t), r(t));
luAhyEp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{P(IA2J'S 双目: return f(l(t));
zaR~ fO return f(l(t1, t2));
BwrMRMq" 下面就是f的实现,以operator/为例
[BmondOx `ffWV;P struct meta_divide
IB(5 &u. {
N(/DC)DJg template < typename T1, typename T2 >
V<P@hAAr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KG)Y{-Ao {
*T*MLD]Q return t1 / t2;
H|==i2V{ }
]'MLy#9 } ;
^P(HX {H"xC~. 这个工作可以让宏来做:
5zfPh`U>1 ExV>s* y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z_CBOJl#C! template < typename T1, typename T2 > \
.#EmE'IP* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:8MpSvCV 以后可以直接用
AgO:"'c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/tx_I(6F?| 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
&&TQ0w&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。。。)
KYd2=P6 b[VP"KZ ? ppfBfMX 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
L)4TW6IUk B4_0+K H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X|@|ZRN class unary_op : public Rettype
&nTB^MF {
*_3+ DF Left l;
/k(0}g=\ public :
:1=mNrg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Jc:*X4-' ;g7nG{ template < typename T >
[u=b[( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-i7W|X" {
4: 5 CnK return FuncType::execute(l(t));
315Rk!{AJ }
!2$O^
}6" 67')nEQ9 template < typename T1, typename T2 >
OT\[qaK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zT`LPs6T {
K%$%9y return FuncType::execute(l(t1, t2));
xsV(xk4 }
$yHlkd`Y } ;
s0qA8`Yu 2y v'DS mf^(Tq[ 同样还可以申明一个binary_op
2Pasmh ?RA^Y N*9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Azq,N@HO class binary_op : public Rettype
;Rt?&&W {
Skq%S`1%Q Left l;
2Cj?k.Zk Right r;
6*{N{]`WZ) public :
}"2
0: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O83vPK
3 ^1Y0JQ template < typename T >
LH3PgGi, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_Z@- q {
0ppZ~}& return FuncType::execute(l(t), r(t));
#p6#,PZ }
5<Xq7|Jt &iId<.SiJ template < typename T1, typename T2 >
CXb)k.L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lpj$\WI= {
>jq~5HN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$@7S+'Q3 }
b-;+&Rb } ;
B}C"Xc VD<W P<km?\Xp( 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
-_4U+Cfmtl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
MX xRM~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xmT(yv, 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Ud\Jc:DG 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ti=~y cwi 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
\:'=ccf 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
U;LbP-{B 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
m("!
M~1 下面是修改过的unary_op
Jx[IHE =k2In_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
bWW$_Spr class unary_op
]b-Z;Nce {
"P~0 7 Left l;
6&`.C/"2 #7/_Usso public :
#y~^!fdp9 U(3{6^>Gc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GBGGV#_q'} ?Xx,[Z& template < typename T >
HUfH/x3zj] struct result_1
bYYyXM {
3;u* _ ]N_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w<|^i* } ;
?ye)& 4Sf v template < typename T1, typename T2 >
e@Q<hb0<eU struct result_2
YrS%Yvhj0 {
0-oR
{
{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f|cd_?| } ;
!=V>DgmW -y1%c^36_J template < typename T1, typename T2 >
$21+6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_O
Tqm5_ {
Ayadvi(@P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"~jt0pp }
.#2YJ~ Q
*![u5# template < typename T >
h1^q};3!W\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~ou*'
w@ {
kQxY"HD return OpClass::execute(lt(t));
!i&^H, }
<iajtq<Z ek1YaE } ;
q.`+d[Q2 z)='MKrEt- Ix93/FAn 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
qrsPY d 好啦,现在才真正完美了。
BQ2EDy=}6 现在在picker里面就可以这么添加了:
<]r.wn=}M co r?# template < typename Right >
> nDx)!I picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^,]'Ut {
=toqEm~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j{?,nJdQ }
2$.
u bA 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。
(30{:o&^ ;;pxI5 c^S^"M| 9[N+x2q {'4h.PB+r 十. bind
J@54B 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。
,3Y~ #{,i 先来分析一下一段例子
u.YPb@ g4cmYg3 7^4F,JuJO int foo( int x, int y) { return x - y;}
4\H:^U& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2-Y%W(bEzs bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
f^@`[MJj1C 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。
oj /: 我们来写个简单的。
S 0eD
2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6UXa
5t
对于函数对象类的版本:
H[#s&Fk2 US A!N template < typename Func >
X2hV)8Sk struct functor_trait
Wky=]C% {
:?2+'+%' typedef typename Func::result_type result_type;
n8DWA`[ib } ;
9JV(}v5[ 对于无参数函数的版本:
rl qn39 ^} P|L template < typename Ret >
2s_shY<=}L struct functor_trait < Ret ( * )() >
dVmI.A'nbp {
PsU.dv[ typedef Ret result_type;
POwJhT } ;
<cW$
\P}hV 对于单参数函数的版本:
Va/LMw T>2) YOx template < typename Ret, typename V1 >
D$
zKkPYI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cobq+Iyu {
+/y 3]} typedef Ret result_type;
M)C.bo{p } ;
}2:/&H' 对于双参数函数的版本:
*Nloa/a&9 Sd'!(M^k3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dtw1Am#Ci struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
; {$9Sc $ {
SUsD)!u_H typedef Ret result_type;
s,XKl5'+8e } ;
pV]m6!y& 等等。。。
fEf",{I 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n0 q5|ES r e.chQ6 template < typename Func >
Nlemb:'eP3 struct func_return
3&.?9 {
mE^mQ [Dk template < typename T >
6 "U&i9 struct result_1
[h SE^
m {
Q]9H9?}N? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fz#e4+oH } ;
5<\&7P3y "v@$CR9<T template < typename T1, typename T2 >
:SUPGaUJ" struct result_2
L!s/0kBg {
6*9hAnH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Tu2BQ4\[ } ;
2mN>7Tj: } ;
7t= e"|^ (dn(:<_$ "W$,dWF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H)S" `j V1 T?T9m template < typename Func, typename aPicker >
5RCQ<1 class binder_1
}UNRe]ft$ {
^vmT=f;TM Func fn;
Njsz= aPicker pk;
HTiqErD2_ public :
}w .[ZeP &.D3f" template < typename T >
m"*j J.MX struct result_1
o5?f]Uq5 , {
{E`[`Kf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ka? |_( } ;
LN}eD\ Qz/o-W; template < typename T1, typename T2 >
'7AlE!7% struct result_2
bE:oF9J? {
ZD\`~I|gp typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S^0Po%d } ;
4#Wczk-b !wy
Qk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~?i;~S %&m/e?@%I template < typename T >
a_Y*pOu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A*#.7Np!" {
Im7<\ b@ return fn(pk(t));
W FVx7 }
5ZeE& vG2 template < typename T1, typename T2 >
6d/;GyG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X+zFRL% {
70bI}/u return fn(pk(t1, t2));
s%F}4W2s }
0G`_dMN } ;
Sc03vfmo"N
~/Gx~P] R~OameRR 一目了然不是么?
LV|ZZ.d h 最后实现bind
bH4'j/3 1OB,UU"S$ K%AbM#o< template < typename Func, typename aPicker >
jo 0
d# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+>3XJlZV {
EC(,-sz\Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:pj00 }
a@(4X/| ct,B0(] 2个以上参数的bind可以同理实现。
^Ud1 ag!- 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。
Zzy!D $n_'#m2LE 十一. phoenix
WJH-~,u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
TG4?"0`I5
o!:V=F for_each(v.begin(), v.end(),
4C@ .X[r (
kA3nhBH do_
ffMh2 [
{Up@\M cout << _1 << " , "
A+3, y<j\ ]
8!8 yA .while_( -- _1),
i-1lpp I cout << var( " \n " )
#p'Xq
}] )
qKoD*cl)Za );
]2O52r OZ{YQ}t{^1 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
JjBG9Rp{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
QwF\s13 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
U*Q1(C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Dn{
hU$* )qXl8H I ) 0p9I0= template < typename Cond, typename Actor >
h SGI class do_while
]O%wZIp\P {
PL+r*M%ll Cond cd;
9A|deETa- Actor act;
vo48\w7[ public :
h#_KO-#.[ template < typename T >
T NwBnMe struct result_1
jUny&Alj {
&T7|f!y typedef int result_type;
=Xwr*FTr } ;
DH7B4P b*C\0D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_i@{:v fP|rD[ template < typename T >
F_28q15~: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zJ-_{GiM*L {
-1\*}m%1e do
: ?K}.Kb {
S"t6 *fWr act(t);
ryhme\%l;f }
;%-f>'KhI7 while (cd(t));
}^T7S2_Qy return 0 ;
Zp5;=8wa; }
>lyX";X# } ;
NBLiwL37{ W lDcKY sZ~q|}D- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
LW+a-i 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。
lr>:S 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。
7Jm&z/ 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。
2oY.MQD7iW 下面就是产生这个functor的类:
4<`Qyul- t(<^of: K})=&<M0 template < typename Actor >
)SkJgzvC class do_while_actor
bCv=Uo,+6 {
DV={bcQ Actor act;
U`{'-L. public :
*,C[yg1P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n^} -k'l <n8K"(sy} template < typename Cond >
fW/G_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{VBn@^'s } ;
y r4j 5m.{ayE zWN/>~}U\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
j`fQN 最后,是那个do_
HR.^
y$IE ~&zrDj~FI C*+gQeK class do_while_invoker
O=,[u? {
z%lu% public :
P}YtT3.K template < typename Actor >
.f1 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=r w60B {
O9+Dd%_KS# return do_while_actor < Actor > (act);
}01c7/DRP< }
&U_YDUQ'L } do_;
#hp7@ Tu W0zRV9"P 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>GbCRN~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\&{a/e2:S 最后来说说怎么处理break和continue
)[t zAaP7 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。
n\-nBrVSf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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