一. 什么是Lambda
*8$>Whr 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|7 &|> 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
tJ=3'?T_k (M ]XNn Dv<wge` AL>c:K)qO class filler
R'6@n#: {
j4;Du>obQ public :
i@P 9EU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<7=&DpjI7F } ;
TC qkm^xv NWEhAj<w (y1$MYZQ 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:
j~Q}F |i8 A LXUaE. Q |
b,#`n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8y$5oD6g9 m</]D WJ f:]u`ziM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
WgE@8 9 JC=dYP} di7A/B Da-u-_~ 二. 战前分析
jm+ V$YBP 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。
A9
U5,mOz 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
k+FMZ,D| s(t eQ\ p-.Ri^p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cZqfz /* --------------------------------------------- */
*kP;{Cb` vector < int *> vp( 10 );
Pp,Um( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"tqnx?pM /* --------------------------------------------- */
HmvsYP66
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
R.K?
/* --------------------------------------------- */
Hi^35 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*oCxof9JA /* --------------------------------------------- */
14mf}"z\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>K\3*]>J3 /* --------------------------------------------- */
o&~dGG4J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
BU`ckK\( )X/*($SuA vX ?aB!nkw wHf&R3fg 看了之后,我们可以思考一些问题:
S+r^B?a<oM 1._1, _2是什么?
0!pJ5q ,A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
W3)\co 2._1 = 1是在做什么?
7%e1cI 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
nE_Cuc>K\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
yq?]V7~ eNtf#Rqym FC{})|yh
} 三. 动工
e,(a6X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t<Ot|Ex xk& NAB )i;un. cS4DN template < typename T >
x|8^i6xB class assignment
.46#`4av {
`xCOR T value;
CphFv!k'Z public :
_ Hc%4I assignment( const T & v) : value(v) {}
rvwa!YY} template < typename T2 >
W RF.[R" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?\ZL#)hr"p } ;
yNBv-oe5 %,0%NjK OVZP x%a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
K*1.'9/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6ZcXS oe9lF*$/ Hfh!l2P fN@{y+6 class holder
pe.Ml7o" {
>%u@R3PH] public :
AotCX7T2T template < typename T >
6#U^<` assignment < T > operator = ( const T & t) const
/'ZKS T4 {
ZWS2q4/S return assignment < T > (t);
802H$P^ps }
V C-d0E0 } ;
kO1}?dWpa )n>+m|IqY( YlTaN,?j 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7\Co`J>p2 ,[* ;UR static holder _1;
*$S#o#5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,!Q]q^{C:W )hBE11,PB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vy[C'a 而不用手动写一个函数对象。
A|L'ih/ iPvuz7j=h _|A+) K {]^O:i" 四. 问题分析
/,2rjJ#b 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。
;'0=T0\ 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。
s9 @Sd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.fp&MgiQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5pfYEofK[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
D<>@
%"% XRxj W 五. 问题1:一致性
I-kWS4 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?|
5wv fF.v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BEUK}T K4 uH:YKH':/ struct holder
V%*b@zv {
:5b0np! //
~E)fpGJ template < typename T >
WF[bO7: T & operator ()( const T & r) const
F'FP0t!S {
O6X"RsI} return (T & )r;
2: SO_O4C }
v+xB7w } ;
'#.#$8l Ls}7VKl' 这样的话assignment也必须相应改动:
qtMD CXZ^n Rko M~`CT template < typename Left, typename Right >
.UQE{.? class assignment
i{Ds&{ {
<CZgQ\Mt Left l;
, jU5|2 Right r;
e2cP
*J public :
6;iJ*2f5V assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;wHCj$q template < typename T2 >
l1'6cLT` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3I $>uR } ;
Z"y=sDO{ bm#(? 同时,holder的operator=也需要改动:
AXPMnbUS H,y4`p 0 template < typename T >
tU:EN;H assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q%i-`S]}qL {
=5x&8i return assignment < holder, T > ( * this , t);
Lja 7 }
!RH.|} /.1.MssQM 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
yK%ebq] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KzV 2MO-$ f0>!qt return l(rhs) = r;
k|xtr&1N.! 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。
hgj <>H| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'xE
_Cj Fmr}o(q1 template < typename Tp >
t:)ERT") class constant_t
e<cM[6H'D {
j Ux
z const Tp t;
+>\id~c( public :
MTOy8 Im constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
eE@&ze>X template < typename T >
}4//@J?: const Tp & operator ()( const T & r) const
g(|{')8?d {
AUe# RP return t;
~1L:_Sg* }
OLC{iD# } ;
7.g[SBUOG t2BL(yB 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$?P22"/p 下面就可以修改holder的operator=了
jE\Sm2G9 om h{0jA0 template < typename T >
`bjizS'^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0#cy=*E {
,yd= e}lQx return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/JkC+7H4 }
qIMA6u/ %9oYw9H! 同时也要修改assignment的operator()
O1'm@
q) RQB
4s^t template < typename T2 >
36.N>G, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
JW.=T) 现在代码看起来就很一致了。
Qnd5X`jF# RsJ6OFcWV 六. 问题2:链式操作
D B E4& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^Yj xeNY 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Bun><Y
@ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5L,}e<S$ 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。
~m^ #FJu 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Xx:F)A8O \</b4iR)LT template < typename T >
L;Z0`mdz struct result_1
:Bu2,EL*O {
$(e#aHB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?';OD3- } ;
::FS/Y]Fg $-}e; V Zb 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:
*^%Q0mU[ I/gjenUK template < typename T >
qt%D' struct ref
b` Hz$8 {
a2Pf/D]n typedef T & reference;
,JU@|` } ;
K"j_>63) template < typename T >
VA*y|Q6 struct ref < T &>
D^%^xq)E {
'R`tLN typedef T & reference;
Suk } ;
Sf5X3,Uw &F STpBu 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;2'q_Btk4 Urr#N template < typename T >
4SPy28<f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h.O$]:N {
=0uAE7q(9 return l(t) = r(t);
$un?0S }
`Qr%+OD
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9$`lIy@B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
AL#4_]m' _4^R9Bt 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
l2N]a9bq@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
iY"l}.7) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nWQ;9_qBB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!*6CWV0 最后的布局是:
`;%]'F0` Add
sVG(N.y / \
=] *.ZH#h Divide 5
mU}F!J#6 / \
4jD2FFG-
G _1 3
{43>m)8+ 似乎一切都解决了?不。
a:QDBS2Llv 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。
b[V^86X^ 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。
C4TE-OM8 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:
s(X;Eha P(F+f`T template < typename Right >
|$5[(6T| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#9K-7je;j Right & rt) const
a7N!B' y {
3Zi@A4Wu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k'0Pi6 }
-B86U6^s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^%O]P`$ 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。
xhcK~5C 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。
ZXm/A0)S 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。
Y ')x/H 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。
0}_[DAd6 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?
giz7{Ai 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:
gz3pX#S x c{hC4^V template < class Action >
x?&$ ci class picker : public Action
,}K<*t[I {
[jmd public :
!.d@L6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
O)vp~@| // all the operator overloaded
b0oMs=uBn } ;
C*P7-oE2rh B(M6@1m_ 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。
..rOsg{ 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:
"~'b n=[/Z! template < typename Right >
Yk=PS[f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"I(xgx* {
>,td(= : return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hdrm!aBd }
z[Xd%mhjO P#AW\d^"B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
K'GBMnjD 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。
/~3r;M H)n9O/u template < typename T > struct picker_maker
R=jI?p {
x&0vKo; typedef picker < constant_t < T > > result;
S\;V4@<Kn } ;
qT+%;( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
MdW]MW{ {
&Y }N|q- typedef picker < T > result;
SJHr_bawd } ;
L*:jXmUM_~ Mxv;k%l|E| 下面总的结构就有了:
'*3h!lW1. 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。
kBffF@{
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。
j:VbrR picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d@qsdYu-* 至此链式操作完美实现。
d QqK^# O&Y*pOg %\:[ o 七. 问题3
V;v8=1t! 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。
ml+; Rmvb #)nSr template < typename T1, typename T2 >
aeD ;5VV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sfNE68I2 {
!4X
f~P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
b}"N`,0dO }
}|pwz R#I0|;q4|p 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:
Hg=";,J ZusEfh? template < typename T1, typename T2 >
P(f0R8BE struct result_2
I "A_b}~*} {
GaK-t*Q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
e7sp =I, } ;
j-lfMEa$o %4gg@Z9 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
;'cN<x)%| 这个差事就留给了holder自己。
6}FP Jt}Bpg!J MB~=f[cUnd template < int Order >
E4M@WNPx class holder;
t&AFUt\c template <>
'2 PF class holder < 1 >
;;#qmGoE {
c"B{/;A public :
G6$kv2(k`@ template < typename T >
UdpF@Q struct result_1
<4HDZ{"M {
zo4qG+>o typedef T & result;
Y!nJg1 } ;
FG.em template < typename T1, typename T2 >
+nJgl8'^y struct result_2
2h5nMI]' {
{?:X8&Sf typedef T1 & result;
4b98KsYg } ;
$\X[@E S0 template < typename T >
~?K ~L~f5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-;^j:L{ {
)-a'{W/t return (T & )r;
tp6 3@L|Q }
d?A
0MKnl template < typename T1, typename T2 >
YoBDvV":@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*%%g{
3$ {
VHIOwzC return (T1 & )r1;
w5Y04J }
7/I, HxXp! } ;
3h$6t7=C <
HVl(O template <>
]~'5\58sP class holder < 2 >
E87Ww,z8 {
tMf}
public :
3=aQG'B template < typename T >
LG9+y struct result_1
l1BtI_7p {
W\d{a(* typedef T & result;
=THpdtL } ;
J IUx template < typename T1, typename T2 >
JB<Sl4 struct result_2
um!J]N^ {
,$s8GAmq typedef T2 & result;
n\*!CXc } ;
;$.J3! template < typename T >
Egg=yF>T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m
qMHL2~ {
A%KDiIA return (T & )r;
Z2qW\E^_r }
/5(Yy} template < typename T1, typename T2 >
oX30VfT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5z7U1: {
gOSJM1Mr3 return (T2 & )r2;
ME46V6[LX] }
=P't(< } ;
zv0l,-o Yc_8r+;( p<2L.\6" 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
2^h27A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<m)$K 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
D$
dfNiCH Xg|B \\ return l(i, j) = r(i, j);
/:~\5}tW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6e9,PS +6HVhoxU# return ( int & )i;
[>8}J" return ( int & )j;
T@2#6Tffo 最后执行i = j;
#`CA8!j!! 可见,参数被正确的选择了。
Z}mLLf E oM2l-[- \^L`7cBL 8 OY 3A ]zE;Tw.S 八. 中期总结
>s>1[W @* 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:
52:HNA\E/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
m0ER@BXRn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3er nTD*` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$HHs ^tW +b0eE) ~.{/0T DS+}UO :ubV }; Q sZx)
bO 九. 简化
dP#|$1 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
ub^h&=\S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~$Tkn_w# 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:
<"{qk2LS1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Uzz'.K(Mv| +-*/&|^等
rI= v 2. 返回引用。
be]bZ
1f =,各种复合赋值等
Tl(^ 3. 返回固定类型。
F,W~,y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
27
]':A4_ 4. 原样返回。
TSTl+W operator,
]zj9A]i:a 5. 返回解引用的类型。
R "n5 operator*(单目)
^U
`[(kz= 6. 返回地址。
[~-9i&Z operator&(单目)
q)LMm7 7. 下表访问返回类型。
:o0JY= 5 operator[]
;&<{ey 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"?]{%-u operator<<和operator>>
LJd5;so- diJLZikk 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。
c`J.Tm[_u 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<sWprR h1B? 8pD template < typename Left >
qaiNz S@q struct value_return
E27vR 7 {
|L%Z,:yO template < typename T >
?5C!<3gM) struct result_1
LPZF)@|` {
V=R 3)GC typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
P\yDa*m } ;
{P*pkc ah+~y,Gl template < typename T1, typename T2 >
C7rNV0.Fq struct result_2
E@@5BEB ~ {
'Y*E<6: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
',Y.v"']4 } ;
'8Q]C*Z } ;
xbdN0MAU rM`X?>iT+ iq8GrdL" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
vI:;A/& jr)1(** 下面我们来剥离functor中的operator()
(!ZM{Js% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Q\^O64geD S|SV$_
( return l(t) op r(t)
pXrFljoYl[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F<n3 return op l(t)
)U~=Pf" return op l(t1, t2)
'qZW,],5 return l(t) op
ockTe5U return l(t1, t2) op
.u*0[N return l(t)[r(t)]
C"6?bg5N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
kE:nsXI
) < Wfx+F 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:
@G8lr 单目: return f(l(t), r(t));
#*QO3y~ZM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M9!HQ 双目: return f(l(t));
sx7eC return f(l(t1, t2));
&ib5*4! 下面就是f的实现,以operator/为例
't1ax^-g W#^2#sjO struct meta_divide
0t Fkd {
dCE0$3'5 template < typename T1, typename T2 >
;T"zV{;7BR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
HBy[FYa4 {
1,6}_MA return t1 / t2;
@Ws*Q TlV }
Lx\8Z= } ;
i*|\KM?P Z'4./ 这个工作可以让宏来做:
N*"p|yhd] s%qF/70' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
tX5"UQA template < typename T1, typename T2 > \
_Tf4WFu2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
CLRiJ*U 以后可以直接用
ZIf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xDG2ws=@D 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
+fC=UAZ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
@LS@cCC,a rX4j*u2u mkYqpD7 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Sm)Ha:[4 hWM<
0= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]"t@-PFX< class unary_op : public Rettype
x}_]A$nV {
Zo|.1pN Left l;
!ipR$ dM public :
=T-&j60 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|uX,5Q#6 !j:9`XD| template < typename T >
,I7E[LU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q@Zn|NR {
/q<__N return FuncType::execute(l(t));
&:/hrighH }
aNScF W~zbm] template < typename T1, typename T2 >
TOkp%@9/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lhYe;b( {
IAw{P08+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
kddZZA3` }
7Nk!1s: } ;
}RzWJ@QD< xC{qV, xfpa]Z 同样还可以申明一个binary_op
,5|&A **$LR<L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Gcdd3W`O class binary_op : public Rettype
"/3 db[ {
vK9E Left l;
*G{^|z Right r;
ePr&!Tz# public :
GO__$%~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o9JMH.G v*;-yG& template < typename T >
ex::m& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]b\yg2 {
23c 8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
M[mF8Zf }
%e-7ubW zbk q template < typename T1, typename T2 >
^5H >pat typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<g1hxfKx5 {
<R''oEf9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
F$ #U5}Q }
1`(tf6op } ;
vd[}Gd ]~aF2LJ_q S<VSn}vn 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
<J`0mVOX 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g'H$R~ag DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
G_0(
|% 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
n;@bLJ$W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fDT%! 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。。。
W8ouO+wK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
VKq=7^W 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)
:pGaFWkvO 下面是修改过的unary_op
Ove<mFI\ l|/ep:x8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
P!H_1RwXKC class unary_op
*1v[kWa? {
q=%RDG+ Left l;
^lA=* jY( [P&7i57 public :
mS^tX i5hg KVT-P};jy* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;\]b T;#
f4Xk,1Is template < typename T >
?AJKBW^ struct result_1
7*
yzEM {
*~t6(v? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4)@mSSfn. } ;
WU
quN X$ s:>[H template < typename T1, typename T2 >
t=Xv;=daB struct result_2
umiBj)r {
E%rk[wI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;$smH=I } ;
d8[J@M53|T L1cI`9 template < typename T1, typename T2 >
ZUoxMm
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\6R,Nq {
g/P+ZXJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LIcM3_. }
3~uW I%I` GT0Of~?f template < typename T >
P*FMwrJj>r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IF44F3(V4 {
syaPpM
Q- return OpClass::execute(lt(t));
lfqiyYFm }
t
m7^yn: f"%{%M$K } ;
+y&Tf#.V/A y%%}k )}"wesNo". 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
_#r+ !e 好啦,现在才真正完美了。
E`?3PA8 现在在picker里面就可以这么添加了:
[co% :xJu n/+.s(7c template < typename Right >
mj9 <%P picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+VO-oFE | {
L&u$t}~) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@cFJeOC| }
czS+<
w 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
S7/eS)SQR K
i'Fn" 5@+,Xh,H|t ,N!o 2E}*v5b, 十. bind
P_*" dza 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
<Bw^!.jAF 先来分析一下一段例子
X!9 B2w #,":vr j$?{\iXZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
C-\S/yd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;<j0f~G` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yCVI\y\B 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。
@~YYD#'vNY 我们来写个简单的。
D/vOs[X
o, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
NT e5 对于函数对象类的版本:
5N/%v&1 D ,o}el template < typename Func >
5hQE4/hH struct functor_trait
PH+S};Uxv {
B{'( L| typedef typename Func::result_type result_type;
g^}8:,F_ } ;
u>kN1k Q8 对于无参数函数的版本:
8,?h~prc {q`jDDM template < typename Ret >
+yk24
`> struct functor_trait < Ret ( * )() >
g*03{l#P {
6L"%e!be6 typedef Ret result_type;
Z0Vl+ } ;
|mGFts}0o' 对于单参数函数的版本:
$}>+kHoT{ }bdmomV template < typename Ret, typename V1 >
W-?()dX{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E5I"%9X0H {
7"20hAd typedef Ret result_type;
I%sFqh> } ;
U%q7Ai7 对于双参数函数的版本:
=kJ,%\E` :h\Q;? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?o81E2TJO struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gW)3e1a {
`(_s|-$ typedef Ret result_type;
KH(%? } ;
gMWjk7 等等。。。
<}<zgOT[1! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=cm~vDl[ j4jTSLQ\ template < typename Func >
=g9*UzA"O struct func_return
|=`~-i2W {
/aZ+T5O template < typename T >
VUPXO struct result_1
zO ).T
M_ {
p i
%<Sy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{^CY..3
A } ;
y(CS5v#FG {khqu:HUn` template < typename T1, typename T2 >
dQV;3^iUY struct result_2
YQHw1 {
}<@b=_>S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WD]pU } ;
oSyyd } ;
YwDbPX ADDSCY=, ++6`sMJ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pEBM3r!X (tIo:j template < typename Func, typename aPicker >
gy#/D& N[ class binder_1
xJ>fm%{5 {
OBOtu u. Func fn;
D^l%{IG
aPicker pk;
/Z~<CbKKl public :
wy0tgy(' | 8$6Y{$&C template < typename T >
V@zg}C|e struct result_1
x3 q]I 8q {
%?}33yV
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i~I%D%; } ;
fVF2-Rh= n>ULRgiT:o template < typename T1, typename T2 >
WY?[,_4U struct result_2
(.D~0a JU {
Si8pzd typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l_o@miG/ } ;
}+.}J [x+FcXb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+S>j0m<* Al}6q{E9+8 template < typename T >
{1UQ/_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F5P[dp-`1 {
-w9pwB return fn(pk(t));
Q.l}NtHwV }
uJzG|$; template < typename T1, typename T2 >
@ ;*Ksy@1O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(s.0PO` {
c6h.iBJ' return fn(pk(t1, t2));
QRHu3w }
{:6r;TB } ;
% tS,}ze /t+f{VX$ o /j*d3 一目了然不是么?
(;T^8mI2 最后实现bind
:r{<zd>; /]K^
rw[ a1EOJ^}0 template < typename Func, typename aPicker >
>AVVEv18 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t;W0"ci9 {
\.MR""@y`{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
`[f*Zv w }
L
6c 40 >V-A;S: 2个以上参数的bind可以同理实现。
O_`VV* 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。
}Yb[ ^E;kgED5 十一. phoenix
U#lCj0iUt, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A P)L:7w'e eD,.~Y#?= for_each(v.begin(), v.end(),
_zY#U9 (
&dqLP95 do_
C _'%NlJ' [
.+PI}[g cout << _1 << " , "
u+Y\6~=+ ]
z* ^_)Z .while_( -- _1),
tr<Nm6! cout << var( " \n " )
Hx"ob_^'7 )
nV"~-On );
e>6y%v; ((H^2KJn 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:
t<#TJ>Le 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
th operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O#ai)e_uQk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
??^5;P{yx GWZ
}7ake `, OG7hg template < typename Cond, typename Actor >
@5N]ZQ9 class do_while
smlpD3?va {
;rF\kX&Jh Cond cd;
)(bW#- Actor act;
h;p>o75O public :
<c2E'U)X template < typename T >
mk;&yh struct result_1
4w*Skl=F} {
fz|cnU typedef int result_type;
IHB}`e| } ;
XW[j!`nlk 7I&&bWB do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Rw"sJ) / CS2Bo template < typename T >
( /=f6^} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]OM"ZG/^ {
fT;s-v[`k do
nEJq_ {
L{X_^ act(t);
qB5j;@r }
gqZ'$7So while (cd(t));
k
Z?=AXu return 0 ;
F^WP <0C }
B^1>PE } ;
(l\1n;s*B !\-{D$E?H (ceNO4"cZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X3{G:H0\p 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。
yQU{zY 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。
.CL[_;} 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。
/NLui@|R 下面就是产生这个functor的类:
h{CL{>d =#;3Q~:Jl^ \K5DOM "# template < typename Actor >
8L,5Q9
$ class do_while_actor
MV5 _L3M {
J=\HO8E6> Actor act;
5&QJ7B,! public :
pV9IHs} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&q3"g*q FEW14U'O template < typename Cond >
'9laa=H%8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
fa-IhB1!K } ;
qB~rQPa ,kiv>{ y`VyQWW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
),0g~'I~D
最后,是那个do_
d?ex,f. gR&Q3jlIV SzAJ2:qhl class do_while_invoker
B~6&{7xc% {
PY_u/<u public :
34`'M+3 template < typename Actor >
N nRD|A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Nkjza:f{ {
6g2a[6G5 return do_while_actor < Actor > (act);
{o)L c6T8s }
qz+dmef } do_;
H['N Vy6qbC-Kt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VyXKZ%\dQ/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_G[g;$< 最后来说说怎么处理break和continue
i5en*)O8 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。
oQLq&zRH`f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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