一. 什么是Lambda
j 8)*'T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l{gR6U{e 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,
Kk,u{EA R=3|(R+kA +Ks 3 "rrw~ class filler
{PkR6.XhR {
q|}O-A*wa public :
fRb void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/:v}Ni"6nF } ;
!sp`oM D_?dy4\ 82 dmlPwJC 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:
:NL[NbQYt #uV J ?[|A sw1t "(iDUl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/
*/"gz% #iQF)x| D 'h@&rr@5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}G "EdhSl 5IA3\G}+ =w3 cF)& 1#*^+A E 二. 战前分析
B@@tKn_CQ 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。
=te4p@ 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
>@h#'[z,d *&tTiv{^ iaJLIr l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H&
$M/` /* --------------------------------------------- */
6HPuCP vector < int *> vp( 10 );
LLFQ5py{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
* H~=dPC /* --------------------------------------------- */
Cd]g+R}j sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:*/g~y(fE /* --------------------------------------------- */
B6j/"x6N15 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A9KPU: /* --------------------------------------------- */
Kf6D)B 26 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)W6l/ /* --------------------------------------------- */
<(_Tanx9Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{6O}E9 P @J)S ? ~xv3R ;Ea8> 看了之后,我们可以思考一些问题:
dq%C~j{v 1._1, _2是什么?
})`z6d]3 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。
r/@ Wn 2._1 = 1是在做什么?
i8KoJY" 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。
-GMaK.4= 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。
mHAfK B !xBJJ/K+| Y78DYbU. 三. 动工
j;qV+Rq]t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t>OEzUd9 vL;>A]oM2 VT-%o7%N Dc*
H:x; template < typename T >
`e`DSl D> class assignment
, hrv {
"Ec9.#U/ T value;
aI=Q_}8- public :
NcHU) assignment( const T & v) : value(v) {}
4e?bkC template < typename T2 >
H DD)AM&p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&EYoviFp } ;
>j7]gi( t3g+>U_m w ~"%&SNN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
E^gN]Z"O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
s(ap~UCOw h6IO ;:P) 2.=G >6[d&SM6 class holder
$-|$4lrS {
{2QP6X sJ public :
0~+*$W template < typename T >
B'mUDW8\D assignment < T > operator = ( const T & t) const
:>0,MO.^~K {
6nJQP a return assignment < T > (t);
*YX5bpR? }
(`_fP.Ogb } ;
u.G aMl4 ( FhPCFmmUT p-lFzNPc0 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:
WMW=RgiW\ '/9q7?[E! static holder _1;
;;m;f^]} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"'GhE+>Z G;J)[y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x%O6/rl 而不用手动写一个函数对象。
s"J)Jc ,t;US.s([. '/OQ[f=K )Z|G6H`c3 四. 问题分析
y Tn<5T[H 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。
^16zZ* 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。
R# .H&# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S{v]B_N[M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RnU7|p{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
FA;-D5= T$AVMVq 五. 问题1:一致性
A|]#b?- 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
'x<oILOG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2`%a[t@M. hg:$H9\% struct holder
K3UN#G)U {
C@\5%~tW+ //
@$t\yBSK template < typename T >
ho B[L}<c T & operator ()( const T & r) const
nz'6^D7`r {
G<$8g-O;D return (T & )r;
@|sBnerE }
,!LY:pMK } ;
Mu-kvgO`L Fq!_VF^r 这样的话assignment也必须相应改动:
H3`.Y$z r b\t0tg template < typename Left, typename Right >
2_6ON class assignment
,c0LRO {
C^5 V Left l;
\x\N?$`ANc Right r;
OB\ZT @l public :
]h&1|j1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O:a=94 template < typename T2 >
kM1N4N7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Cz$q"U } ;
Lfdg5D5.P ij~- 同时,holder的operator=也需要改动:
CWRB/WH: +Mhk<A[s template < typename T >
%W2U$I5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f[.'V1 {
RLL%l return assignment < holder, T > ( * this , t);
A%7f;&x! }
hW/Ve'x[ (i1x< 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。
H?a $o( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"frioi`a2 -^(KGu&L&u return l(rhs) = r;
2K
o]Q_,~ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{&^PDa|nD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>3ZhPvE-p' 6,M$TA template < typename Tp >
;+|Z5+7!6 class constant_t
GA/afc,V {
MxT&@pq const Tp t;
vdQ#CG$/ public :
INp:; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`4X.UPJ template < typename T >
5*-RIs! 2 const Tp & operator ()( const T & r) const
&Td)2Wt {
c3ru4o*K return t;
:g'
'GqGZ }
}&v-<qC^ } ;
HwZl"!;Mry HC1<zW[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
nCp_RJu 下面就可以修改holder的operator=了
O6 s3#iu b SgbvnJ template < typename T >
~k?wnw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/':64#' {
/'E[03I~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
J~ome7L }
#gT"G18/! NWPT89@ l 同时也要修改assignment的operator()
?6nB=B)/ QT73=>^B template < typename T2 >
=Ry8E2NuM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Fj2z$ 现在代码看起来就很一致了。
cQ1Axs TO -$:*!55:j 六. 问题2:链式操作
a~a:mM>p 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L-S5@;" 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
{X{S[(| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
m&DI2he 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
x{zZ%_F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YcclO 0'.z|Jg= template < typename T >
jF
j'6LT9/ struct result_1
iWC}\&i {
X am8h typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`H>&dK|/ } ;
s3nt2$=:t 0vX6n6G} 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:
-u<F>C z~tdLtcX template < typename T >
"aI)LlyCY struct ref
i>[xN[U( {
:A!EjIL`# typedef T & reference;
VS ;y } ;
~<O.Gu&"R template < typename T >
m.`I} struct ref < T &>
y6-P6T {
)\VuN-d typedef T & reference;
sJ^Ff } ;
-64;P9:A> /wJ4hHY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$BgaLJs/O 3)LS#= template < typename T >
a9.255 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
XOQ0(e6 {
f(eXny@Y return l(t) = r(t);
rP2h9Cb }
X[H .t$w5A 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。
7-n HPDp' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V9}\0joM dY0W=,X$7T 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
3+d^Bpp4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
skan1wQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
RMpiwO^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:<{15:1 最后的布局是:
qxAh8RR;/ Add
*{k{ / \
IDw`k[k Divide 5
z"\w9 @W / \
&{glwVKV _1 3
Qbjm,>H/^ 似乎一切都解决了?不。
1y6<gptx 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。
ht L1aQ. 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。
)4s7,R 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:
!v=/f_6 50Gu~No6 template < typename Right >
!\d~9H%`B assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^>!&]@ Right & rt) const
*S}CiwW>/ {
K0C"s'q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k}E_1_S( }
0F![<5X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I+.U.e^gx 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。
LEtGrA/%@b 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。
~,KrL(jC 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。
%3TioM[B 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。
.>[l@x" 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?
Cg~1<J?2 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:
oq,nfUA ni2 [K` template < class Action >
I0Allw[ class picker : public Action
fJ5mKN {
y4|<+9<7 public :
^'tT_
gT picker( const Action & act) : Action(act) {}
>@cBDS<6R // all the operator overloaded
8%YyxoCH } ;
GYb&'#F~t fK]%*i_" 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。
CMbID1M3 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:
|.yS~XFJS 4I2:"CK06 template < typename Right >
G4'Ee5(o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lfCr`[!E {
;/wH/!b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'm|T"Ym~ }
bo<.pK$ IgwHC0W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!s/qqq:g 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。
D4y!l~_,%M +HWFoK template < typename T > struct picker_maker
FNOsw\Bo {
jck(cc=R typedef picker < constant_t < T > > result;
{g`!2" } ;
-~xQ@ +./ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ia;osqW {
L >"O[@ typedef picker < T > result;
m{Uh{G$ } ;
n/*" 2 qa@;S,lp 下面总的结构就有了:
5Uy*^C7M^ 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。
UY({[?Se 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。
F@Wi[K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<o3I<ci6 至此链式操作完美实现。
FJ!`[.t1AU M;3q.0MU !T:7xEr 七. 问题3
4Y3@^8h&= 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。
xhho{ q&&"8.w- template < typename T1, typename T2 >
U&Atgv ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U=j`RQ 9, {
"+qZv( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
AX6:*aZB }
ecH7") Kf(Px%G6K 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:
U,T#{ iR{@~JN=) template < typename T1, typename T2 >
hJ[keaO struct result_2
}1V+8'D {
JzCkVF$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z rNH:Z:5 } ;
et/l7+/' A['(@Bz#7~ 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?
;@gI*i
N" 这个差事就留给了holder自己。
cL.>e=x$ v^Fu/Y o%z^@Cq template < int Order >
RL]$" class holder;
Xg1TX_3Ml template <>
dxZn| Y class holder < 1 >
sm G?y~ {
y,1U]1TP public :
=HIKn6C< template < typename T >
lB/^ struct result_1
gN(kRhp {
F g):>];<9 typedef T & result;
N.]~%)K:{ } ;
EW4a@ template < typename T1, typename T2 >
IUh9skW5 struct result_2
^2%)Nq; O {
9{S$%D typedef T1 & result;
be_h
uZ } ;
P Gxv4(% template < typename T >
y0O e)oP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=^*EM<WG) {
?y>v"1+ return (T & )r;
a Iyzt }
0;=]MEk? template < typename T1, typename T2 >
vlDA/( & typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OtQ]\:p7 {
vZS/?pU~~ return (T1 & )r1;
;"EDFH#W }
SJLs3iz_) } ;
"W4|}plnu Yh"9,Z&wiR template <>
u6Ux nqNc class holder < 2 >
#wvGS% {
7J$rA.tu public :
(M{wkQTO template < typename T >
|d6/gSiF struct result_1
;O,&MR{;|n {
=)i^E9 typedef T & result;
|FlB# } ;
RhF<{U. template < typename T1, typename T2 >
mKV31wvK} struct result_2
pK_zq {
eL)m( typedef T2 & result;
~mah.8G
} ;
'aD"v> template < typename T >
<j#IR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CV{ZoY {
:U'n0\ return (T & )r;
VB8eGMo }
&\6(iL template < typename T1, typename T2 >
SLN OOEN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]0%{IgB {
F`,bFQ return (T2 & )r2;
myOW^ }
^Df qc-] } ;
K~^o06 Y LSXsq} p`U# 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
~fcC+"7q/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
lY,9bSF$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QP!;Gwqr 1{cF/ :o return l(i, j) = r(i, j);
lSd tw b 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j 7O!uUQQ fffWvf return ( int & )i;
v!<FeLW return ( int & )j;
-{d(~XIo 最后执行i = j;
f1o^:}5x 可见,参数被正确的选择了。
SjJ$Oinc *(i%\ r<P? F &js$qgY |6Iw\YU 八. 中期总结
4{6,Sx 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:
o?.VW/" 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XJS^{=/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
n36@&q+B& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tLdQO" ci 22fw0 m<cv3dbZo Xfg?\j/ ^y|`\oyqwN =ty{ugM< 九. 简化
V!+< 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。
2AxKB+c1` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v Oo^H 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:
P$clSJW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?&U~X)Q +-*/&|^等
@fVz
* 2. 返回引用。
K3rsew
n =,各种复合赋值等
6BXZGE 3. 返回固定类型。
Y~lOkH[z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
pg<cvok 4. 原样返回。
P{2ED1T\ operator,
$3970ni,?O 5. 返回解引用的类型。
~1,$ operator*(单目)
= P$7
" 6. 返回地址。
oVfRp.a operator&(单目)
=fhRyU:C[z 7. 下表访问返回类型。
<<YH4}wZ operator[]
4Xv."L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|oR{c%z05 operator<<和operator>>
brF) %x` nnd-d+$ 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。
0? KvR``Aj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
YQO9$g0%
~ \[B#dw# template < typename Left >
i(q a'* struct value_return
OG7U+d6 {
v}^uN+a5 template < typename T >
v?DA> struct result_1
"(\]-%:7 {
Q 9JT6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/zir$ } ;
( M3-S5
5* ~EdT template < typename T1, typename T2 >
0{Zwg0& struct result_2
= o1&.v2j {
nC9xN typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D r6u0rx8 } ;
lOIf4 } ;
Nb>C5TjR hN;$'%^ Thp!X/2O` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8)}A}x ^p\n/#B 下面我们来剥离functor中的operator()
M>jk"*hA| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
JU=4v!0 %w/:mH3FA return l(t) op r(t)
K!!#";Eo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;@[ax{ J return op l(t)
If@%^'^ON= return op l(t1, t2)
r$! return l(t) op
re@OPiXa v return l(t1, t2) op
\e?w8R.6w^ return l(t)[r(t)]
G`u";w_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$n<X'7@0 z'Fu} ho 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
F4&`0y: 单目: return f(l(t), r(t));
'd< 1;Ayw return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
FK,YVY 双目: return f(l(t));
`g(r.`t^ return f(l(t1, t2));
M/8EaQs} 下面就是f的实现,以operator/为例
r@H7J 5<Y- cbX< struct meta_divide
KMV&c {
j"P}Wn template < typename T1, typename T2 >
4Mjcx.21 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p+{*&Hm5 {
hKQg:30< return t1 / t2;
m<:g\_< }
J|WkPv2 } ;
Uv=hxV[7y |-vn,zpe 这个工作可以让宏来做:
f9b[0L X&|y| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/A%31WE&1 template < typename T1, typename T2 > \
DI:"+KMq{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
roWg~U(S 以后可以直接用
o~p%ODH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6^Ax3#q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
IdL~0;W7 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ZG-[Gz ZfWF2%]< X}j_k=, C 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
dWDf(SS }!5+G:JAh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]1i1_AR'` class unary_op : public Rettype
XZ1<sm8t." {
U P e@> Left l;
|gJI}"T public :
<a$'tw-8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uI_h__ 7V7iIbi template < typename T >
.s>PDzM$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w!/se;_H+w {
.c2Zr|X return FuncType::execute(l(t));
ZHOh( }
tCP;IU$ D TSK*a ` template < typename T1, typename T2 >
CXhE+oS5z' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4qLH3I[Y {
pksF|VS return FuncType::execute(l(t1, t2));
)\Ay4d }
JnZlz?}^ } ;
pe7R1{2Q_s YW UCrnr hG%J:} 同样还可以申明一个binary_op
}SF<. A c/ABBvd| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!$^LTBOH3 class binary_op : public Rettype
:=^_N} {
VT`C<' Left l;
9~C$C Right r;
:7Smsc"B! public :
y6 _,U/9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nh/B8:035 "yc_*R(pU template < typename T >
CLX!qw]@ + typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>ay%
!X@3" {
K\vyfYi return FuncType::execute(l(t), r(t));
Z{J{6j }
C*1,aLSw $
-n?q w template < typename T1, typename T2 >
Wk&g!FR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)M(-EDL>Qk {
2 K&5Kt/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SLMnEtyTS }
Hwm]l`E] } ;
mtg3}etA >YW_}kd y72=d?]W 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
&^!vi2$5} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q+/7v9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[qGj*`@C 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
lZ` CFZR0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a jyuk@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
TbPTgE * 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
tHV81F1J 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
b63 tjqk 下面是修改过的unary_op
NU?05sF 12MWO_'g8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MehMhHY class unary_op
wnoL<p {
V:vYS Left l;
UL
xsIuPL#_ public :
XAf,k&f3 uzpW0(_i3a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QCvz| ) ",gWO8T template < typename T >
tE]0
#B)D< struct result_1
MTxe5ob`$Q {
y.'5*08S0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%qf ?_2v } ;
W8R"X~!V +)eI8o0# template < typename T1, typename T2 >
P,/=c(5\} struct result_2
)FnJLd {
Y^~Dr|5% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)k}UjU`! } ;
>SR!*3$5 chr^>%Q_ template < typename T1, typename T2 >
D[ -Gzqh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p Y[dJxB {
7P$>T return OpClass::execute(lt(t1, t2));
xJ18M@"j }
i{
" g7 :n} NQzs template < typename T >
|wFfVDp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m$X0O_*A {
qz
.{[l return OpClass::execute(lt(t));
+7]]=e<[E }
g~i%*u,Y< +jPs0?}s } ;
[9S? zJ2dPp~u aX'R&R 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
w`")^KXi 好啦,现在才真正完美了。
e
MT5bn 现在在picker里面就可以这么添加了:
@!UuK; ]a}K%D)H template < typename Right >
nA#FGfZ{Ge picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*$eMM*4 {
sD[G?X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Fuuy_+p@G }
W"a% IO%' 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。
3+j!{tJ
z2 a$r<%a6 L(bYG0ZI5C "DniDA j(|9>J*,~G 十. bind
/Dl{I7W 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
_RHB ^y;- 先来分析一下一段例子
zFn-VEJ) )ZcwG(o0 >*A"tk#oR int foo( int x, int y) { return x - y;}
AD , bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y@ 'm D*z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G2A^+R0\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
5#|f:M]Bo| 我们来写个简单的。
]N\J~Gm 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
- 9Ll'fbq 对于函数对象类的版本:
#@#/M) EqV]/0-\ template < typename Func >
dP0%<Q| struct functor_trait
QX]~|?q {
M+akD typedef typename Func::result_type result_type;
l^B PTg)X@ } ;
C{r Sq 对于无参数函数的版本:
,o3{?o]s ;6T>p template < typename Ret >
X<OOgC struct functor_trait < Ret ( * )() >
{O4y Y=G {
g=T
!fF= typedef Ret result_type;
<]jKpJ{3N } ;
#@*;Y(9Ol 对于单参数函数的版本:
X
\1grM w[bhm$SX]B template < typename Ret, typename V1 >
^HYrJr$y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yv@td+-"D {
sSM^net0 typedef Ret result_type;
^`96L } ;
8N8N)#A[ 对于双参数函数的版本:
oY#62&wk4 |N{?LKR
% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
zuq7 x7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:slVja$e
{
-/k;VT| typedef Ret result_type;
]~!jf } ;
yO7xAb 等等。。。
iL%Q@!ka 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m3cO{
1I 23F<f+2S template < typename Func >
01 vEt struct func_return
J(%Jg {
9
2e?v8 template < typename T >
Od?M4Ed( struct result_1
Hkcr+BQ {
<K$X>&Ts typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kFJ sB,2- } ;
errT7&@,A Zr&~gXmVS template < typename T1, typename T2 >
jP]I>Tq struct result_2
3kl<~O|Fs {
f^tCD'Vmi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IwE{Zvr } ;
<0Mc\wy } ;
0nh;0Z UJqDZIvC vbDSNm#Yv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+, SUJ| ugZ-*e7 template < typename Func, typename aPicker >
HW{si]~q class binder_1
D2U")g}U {
DH#n7s'b Func fn;
$qoh0$ aPicker pk;
X"S-f;b# public :
jK[~dY %|6t\[gn template < typename T >
cWd\Ki struct result_1
PWwz<AI+ {
]w3-No typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!zhg3B#p } ;
)CYm/dk )4[Yplo template < typename T1, typename T2 >
U_ -9rkUa struct result_2
Yt 9{:+[RK {
0={@GhjApL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[@l:C\2 } ;
^[7ZB mS ^x! N] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jkPye{j muAI$IRR template < typename T >
0I8w'/s_g9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rQ^X3J*` {
y?ps+ce93 return fn(pk(t));
OZ/P@`kN.f }
Pl@3=s!~>~ template < typename T1, typename T2 >
f{b$Y3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z*Sa%yf {
c
k$ > yk return fn(pk(t1, t2));
i|z=q }
DrG9Kky{ } ;
O#}'QZd' i; 8""A -P+@n)?T6 一目了然不是么?
Ca SoR | 最后实现bind
Ya#,\;dTT 6' 9ITA o3_dHbdI template < typename Func, typename aPicker >
sHk,#EsKH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'nK(cKDIG {
WBo|0(# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.>5KwEK~ }
'7+e!>" /[[_}\xI% 2个以上参数的bind可以同理实现。
rmX'Ym9# 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。
]BY^.!Y H nKO 十一. phoenix
` ^rN"\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=~)J:x\F X+'z@xpj for_each(v.begin(), v.end(),
NTnjVU
} (
Km5#$IiP; do_
Js`xTH' [
*5SOXrvhu6 cout << _1 << " , "
"T*Sg ]
20 j9~+ .while_( -- _1),
o\_@4hXf cout << var( " \n " )
IZ<d~ [y )
9t
3mU: );
7^{M:kYC! $6W o$c% 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:
o%!8t_1mR 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
:# 1d;jx operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DNARe!pK 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Kt(Z&@ :UjF<V PT9,R^2T! template < typename Cond, typename Actor >
C~16Jj:v class do_while
=%p%+F@RlW {
X[Lwx.Ly8 Cond cd;
mN>7vJ Actor act;
eR'Df"+ public :
nUAoPE template < typename T >
$=7'Cm? struct result_1
%i7bkdcwk {
J!
;g.q typedef int result_type;
'6^20rj } ;
v6gfyGCJ D1&%N{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P'.M.I@ bB|UQaCl template < typename T >
c:
/Wk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`$IuN* {
`m6>r9: do
2>l
=oXq {
~$#"'Tl4J act(t);
(dOC ^i }
1_D|;/aI while (cd(t));
QZcdfJck=+ return 0 ;
]9xuLJ) }
'@Zau\xC } ;
B8+J0jdg6% q Ee1OB 8.-0_C*U; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
RC_w 1:h 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
OYw~I.Rq 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4!'1o`8vs 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
c7$L: 下面就是产生这个functor的类:
$T\W'WR> [@!.( Hp
D&Xh|}2A template < typename Actor >
q[6tvPfkX class do_while_actor
H%,jB<-.A {
P\;L#2n Actor act;
L5%t.7B public :
j2V"w&>b} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gy|L!_1Z8 QXXB>gOY5 template < typename Cond >
s}MD;V&0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1Sk=;Bic } ;
l(-We.:( C-
Aiv@@<= :]EAlaB4Q 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
].W)eMC*c( 最后,是那个do_
wVSM\ =x9SvIm/tH {H]xA 3[] class do_while_invoker
h28")c.pH= {
ZLsfF
=/G public :
"7v/- template < typename Actor >
a;=)` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
AJk0jh\.j% {
ao4"=My*G return do_while_actor < Actor > (act);
>s
4"2X }
U(lcQC`$ } do_;
~U] "dbQ wul$lJ?tE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
K?;_T$^K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T&M*sydA 最后来说说怎么处理break和continue
?C('
z7 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。
)
>_xHc ? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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