一. 什么是Lambda
Lk@+iHf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ts@Z5Yw*! 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,
VS ;y +!px+*)bW o<Mccj rl~Rb i class filler
+r//8& {
<Opw"yY&q] public :
(|o@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\lQI;b;$ } ;
do.>Y}d y7CO%SA 4F0w+wJD 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:
7UGc2J 77sG;8HE vO&X<5?Qc kONn7Itbu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7][fciZN #I.~+M }vx,i99W? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$joGda fp\mBei YQFz6#Ew R@5eHP^ 二. 战前分析
DNgh#!\X 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
AB,(%JT/2{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
s-'~t#h EA1&D^nT ss }-YnG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4g2`[< S /* --------------------------------------------- */
Rx"+i0 vector < int *> vp( 10 );
R@NFpiw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z:>3AJuS_ /* --------------------------------------------- */
|Z2_W/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`8O Bw /* --------------------------------------------- */
[A{o"zY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
RsS:I6L /* --------------------------------------------- */
*y7Yf7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^W%F?#ELN2 /* --------------------------------------------- */
vO~w~u5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RrCG(Bh IBeorDIZ YcwDNsk 9W\"A$;+& 看了之后,我们可以思考一些问题:
q UmSB"#Z 1._1, _2是什么?
k:j_:C&. 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。
MaD| X_g 2._1 = 1是在做什么?
66
R= 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。
mbX'*up 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。
iRkUL]H@& n{L^W5B v@SHR0 三. 动工
.bP8Z= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bx{njo1Mr L'`Au/%S} LJb=9tp~ d*04[5` template < typename T >
$|&<cenMT class assignment
O/ItN5B
; {
"s] T value;
XRQ1Uh6 public :
[_3& assignment( const T & v) : value(v) {}
_%Xp2`m template < typename T2 >
TB&IB:4)R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RFFbS{U* } ;
5[B)U">] b&4JHyleF OvwoU=u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)CE]s)6+2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!O`j p<0=. ~ -EFdP] XO :eD-'#@$u class holder
/4+Q;
P {
na9YlJ\ public :
\<xo`2b template < typename T >
)16+Pm8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
5Uy*^C7M^ {
UY({[?Se return assignment < T > (t);
LY)Wwl*wc }
S *J{ } ;
J@<f* %(6+{'j~# W)]&G}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:
p$x>I3C(\ I8T*_u^_ static holder _1;
Ah@e9`_r Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j1->w8 B=^M& { for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n{~&^Nby*I 而不用手动写一个函数对象。
{jR3D!hK jr.{M j x< <h_j o+{i26% 四. 问题分析
'~f*O0_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Ei+lVLoC 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ht6}v<x.eA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6(htpT%J 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
CKe72OC 下面我们可以对这几个问题进行分析。
gp 11/. Q7F4OS5b 五. 问题1:一致性
m8F
\ESL 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
nSQ]qH&4d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q"eqql<h# >c
Tt2v struct holder
3$K[(>s {
JgP%4)]LV //
A/}[Z\C template < typename T >
}2*qv4},! T & operator ()( const T & r) const
!blGc$kC {
L[Y$ `e{zd return (T & )r;
zPHx\z" }
i,Z-UA|f=T } ;
;O~FiA~`c >0 o[@gJl 这样的话assignment也必须相应改动:
5%V(eR %"
mki> template < typename Left, typename Right >
lWJYT<kt class assignment
x30|0EHYl[ {
`}uM91; Left l;
d!Y%7LmSE@ Right r;
yV L >Ie/ public :
.`J*l=u$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5\}Y=Pa template < typename T2 >
l& sEdEA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;QCGl$8A } ;
=u0a/2u|
&,Loqr 同时,holder的operator=也需要改动:
[J eq ?X9 Er$&}9G+- template < typename T >
!nsr( 7X2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
32anmVnf {
Q;=4']hYU return assignment < holder, T > ( * this , t);
[9~EH8 }
=x(k)RTDu ^c.pvC"4j 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。
fMW=ss^fu- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
s-x1<+E( -H[@]Q4w return l(rhs) = r;
Y Kp@n8A 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。
L.K| ]]u 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
a5pM ~.] Pjvb}q= template < typename Tp >
rij%l+%@# class constant_t
~mah.8G
{
F/tRyq`D const Tp t;
Wie0r@5E public :
V8o,
e constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
gwg~4:W template < typename T >
uP8 cW([ const Tp & operator ()( const T & r) const
tx+P@9M_Aq {
S}0-2T[ return t;
&A/b9GW^- }
<.BY=z=H } ;
`2V{]F 8<Yv:8%B6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>
9z-/e 下面就可以修改holder的operator=了
vKdS1Dn1 g?}h*~<b template < typename T >
TBF{@{.d assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,1<6=vL {
OzRo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ix?Z:pIS0 }
rXTdhw?+ "av/a 同时也要修改assignment的operator()
e9S*^2; \fUVWXv template < typename T2 >
B"*PBJuOA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ga;t`5+d 现在代码看起来就很一致了。
k!+v*+R+V 7pep\ 六. 问题2:链式操作
}PDtx:T- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AtAu$"ue 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
6*>vie 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
q
%tq9% 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7Ot&]M 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
NP~3!b ^$oEM0h template < typename T >
fG.6S"|M struct result_1
^y|`\oyqwN {
=ty{ugM< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iQCs8hIR } ;
_qt 2AxKB+c1` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
a~-k} G5 SST@ template < typename T >
^tjM1uaZ5( struct ref
=PjdL32 {
cauKG@:2F typedef T & reference;
7eZwpg?K } ;
Tn>L? template < typename T >
qCm%};yt struct ref < T &>
$\20Vgu< {
0PUSCka'6 typedef T & reference;
C'sA0O@O } ;
$Nj'_G\} />PH{ l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5g9K|- Q5Mn= template < typename T >
Di$++T8" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[$\VvRu% {
:FS~T[C; return l(t) = r(t);
kO/;lrwC }
y,<\d/YY@ 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。
$B%3#- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
AX )dZdd BBl9<ne$ 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
Fj<a;oV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9Z3Y, `R, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=}SC .E\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"!Hm.^1 最后的布局是:
Q 9JT6 Add
JVPLE*T / \
i^}DIx{ Divide 5
:pP l|" / \
6WLq>Jo _1 3
de"+ABR 似乎一切都解决了?不。
86Xf6Ea 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。
T(+*y 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。
_C$SaQty[Q OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
79'N/:. dW|S\S'& template < typename Right >
5 ^tetDz} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<Lq.J`|+ Right & rt) const
9\6ZdnEKu, {
f kdJgK return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Rd1I$| Y }
{8~xFYc: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<a
D}Ko( 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。
0INlo 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。
K7
tSSX<N 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。
DCSTp2 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。
P"+K'B7K3 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?
QUc&f+~ 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:
nN[QUg P;p20+ template < class Action >
TaTw,K|/ class picker : public Action
O-<nLB!Wf {
=l}XKl-> public :
DDU)G51>d picker( const Action & act) : Action(act) {}
FWpb5jc)3 // all the operator overloaded
6
&MATMR } ;
;5aAnvgW X]Ma:1+ 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。
{gS7pY%_W 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:
?
y^t 4Mjcx.21 template < typename Right >
p+{*&Hm5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hKQg:30< {
m<:g\_< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J|WkPv2 }
Uv=hxV[7y }& e#b]&:* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(d=knoo7A
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。
t1]svVX,w ?Ns aZ template < typename T > struct picker_maker
PZCOJK {
T_4y;mf!@O typedef picker < constant_t < T > > result;
)Yw m_f-N } ;
.RWKZB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8$6^S{M3 {
.!h`(>+@ typedef picker < T > result;
dWDf(SS } ;
}!5+G:JAh <0^L L 下面总的结构就有了:
':?MFkYC 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。
=:7OS>x 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。
:g"UG0]; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$N17GqoC 至此链式操作完美实现。
mMtX: B ez 7 G\o*j| 七. 问题3
eTY""EWU 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
%0^taA ch:0qgJ template < typename T1, typename T2 >
oxgh;v* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UhF+},gU {
sT% ^W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
oi/bp#(fa }
ADVHi3b "_36WX 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Uz;
pNWMk Bis'59?U_ template < typename T1, typename T2 >
`]l*H3+hg struct result_2
pe7R1{2Q_s {
DM)%=C6< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
RS1c+]rr } ;
s*.&DN }SF<. A 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
c/ABBvd| 这个差事就留给了holder自己。
%oN5 jt m}>#s3KPA YA4;gH + template < int Order >
D= LLm$y
class holder;
[%yCnt template <>
58.b@@T class holder < 1 >
P[bj{lo {
J+20]jI public :
#[aHKq:?b template < typename T >
v6_fF5N/ struct result_1
9)]asY {
xr'gi(.o typedef T & result;
j5qrM_Chg } ;
|dQ-l ! template < typename T1, typename T2 >
vB9v8@[I& struct result_2
]2o? Gnn@ {
zz~AoX7V6 typedef T1 & result;
B&k"B?9mL } ;
s.uV,E*wu template < typename T >
dAj;g9N/h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C@Fk {
0]^ke:(# return (T & )r;
~^pV>>LX| }
;p4|M template < typename T1, typename T2 >
ZpTT9{PT=: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F8%.-.l) {
a jyuk@ return (T1 & )r1;
fu6Ir, }
57 eA(uI } ;
5 U{}A\q WTP~MJ#C template <>
l^*'W(% class holder < 2 >
gx)!0n; {
r @
IyK% public :
^u[n!R\ template < typename T >
v*k}{M struct result_1
h1'j1uI {
iw==q:$ typedef T & result;
op]HF4 } ;
7`IoQvX template < typename T1, typename T2 >
JVgV,4 1 struct result_2
BYBf`F)4 {
Q-M"+ HO typedef T2 & result;
+:&,Ts/ } ;
W8R"X~!V template < typename T >
_R?:?{r, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ic_q<Y} {
LmQS;/: return (T & )r;
Y^~Dr|5% }
)k}UjU`! template < typename T1, typename T2 >
>SR!*3$5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C0$KpUB {
*[^[!'kT& return (T2 & )r2;
hLf<-NM }
7P$>T } ;
G
uLU7a `78:TU~5S L]C|&KP 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
HMymoh$Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
WG0Ne;Ho 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k;bdzcMkQ q fQg?Mr return l(i, j) = r(i, j);
1:+f@# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
R!8 qkG / .ddx< return ( int & )i;
!C$bOhc return ( int & )j;
E 9LKVs} 最后执行i = j;
;$Q&2}L[ 可见,参数被正确的选择了。
DiLZ5^`] [aF^ D;o mDT"%I"4j #o]/&T=N= X!vBD 八. 中期总结
^+m6lsuA 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:
1>BY:xZr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^mA ^7jB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
S?k G|y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
C;C= g1I} TZ2-%k# muc>4!Q
Pq@%MF]5 Av#_cL u\9t+wi}< 九. 简化
Vk>m/" 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。
XDWR] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fi6i{(K 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:
O_u2V'jy9 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0A}'@N@G) +-*/&|^等
~F
,mc. 2. 返回引用。
-J$,W`#z =,各种复合赋值等
X_6h8n}i 3. 返回固定类型。
$ MN1:ih 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&r)i6{w81 4. 原样返回。
X4"D Lt" operator,
sr+Y"R 5. 返回解引用的类型。
4*K~6Vh operator*(单目)
=/J{>S>(i 6. 返回地址。
?=22@Q}g operator&(单目)
I}&`IUP 7. 下表访问返回类型。
0"*!0s~
operator[]
rLU+-_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=68CR[H operator<<和operator>>
z,"fr%*,N f;[\'_.* 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。
;ORT#7CU 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
q
(?%$u. 0KQDw template < typename Left >
9HjtWQn struct value_return
Z+qTMm {
+~6Nq(kV template < typename T >
1m52vQSo3l struct result_1
jgfl|;I?pg {
w*E0f?s typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Q>,EYb>wI } ;
L1'#wH wstH&^ template < typename T1, typename T2 >
Oc|`<^m struct result_2
`H:5D5] {
7 fE
QD?C typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
a2{nrGD } ;
phT|w
H } ;
J(%Jg 9
2e?v8 Od?M4Ed( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Hkcr+BQ <K$X>&Ts 下面我们来剥离functor中的operator()
?x*Ve2+] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7~2/NU? Zr&~gXmVS return l(t) op r(t)
jP]I>Tq return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Vh.9/$xQ return op l(t)
^X&n-ui
return op l(t1, t2)
rM
sd) return l(t) op
[%8t~zg return l(t1, t2) op
V8aLPJ0_ return l(t)[r(t)]
eC9nOwp]xH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
h;^H*Y&` 2W}f|\8MX 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:
M7\; Y 单目: return f(l(t), r(t));
7nzNBtk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
C;u8qVI 双目: return f(l(t));
`eF&|3!IYQ return f(l(t1, t2));
4z_ >CiA 下面就是f的实现,以operator/为例
"I)*W8wTn dKOW5\H' struct meta_divide
[_jd {
]/o0p template < typename T1, typename T2 >
"1<>c/h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
E5#Dn.!~ {
%[x oA)0! return t1 / t2;
d:U2b"k=/u }
V!sT2 } ;
K%XQdMv $yZ(c#L 这个工作可以让宏来做:
;W/K7} \Bg;^6U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
),G?f {`! template < typename T1, typename T2 > \
5pOb;ry")` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
q,ry3Nr4n 以后可以直接用
'w'PrM,: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
AI$r^t1 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
]6`]+& (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。。。)
w3,1ImrXp lw.4O^ A,tmy',d" 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
d!V;\w r[>=iim template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H%!ED1zpA class unary_op : public Rettype
Px!M^
T!Pi {
D!K){E Left l;
h)W?8XdM public :
Fp)+>oT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
igoXMsifT+ Ft7{P.g template < typename T >
sXD.*D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?B)jnBh| {
AgOw{bJ% return FuncType::execute(l(t));
Fq]ht* }
}b//oe7 Cr!}qZq template < typename T1, typename T2 >
FC' v= * typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$.a4Og2 {
y>:-6)pv return FuncType::execute(l(t1, t2));
j89C~xP6 }
i\2d1Z } ;
cJ6n@\ uxGY/Zf =~)J:x\F 同样还可以申明一个binary_op
X+'z@xpj NTnjVU
} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Km5#$IiP; class binary_op : public Rettype
.L,xqd[zC {
N36<EHq Left l;
S,K'y?6 Right r;
^-s'Ad3 public :
I:6N?lD4}0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
IoEITKd
>dnH template < typename T >
UDJ{iZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ueq*R(9> {
w]4=uL6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
g]'RwI }
oKl^Ttr ZT
UaF4k j template < typename T1, typename T2 >
MwoU>+XB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QB<9Be@e {
3GH@|id return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wVI 1sR }
=hs
!t|(* } ;
mSn> 24ojjxz+ uXs.7+f 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
%i7bkdcwk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J!
;g.q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'6^20rj 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。
v6gfyGCJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=j%B`cJ66_ 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。。。
bB|UQaCl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
c:
/Wk 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)
`$IuN* 下面是修改过的unary_op
`m6>r9: ZRDY`eK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0KW@j>=jK class unary_op
zJp}JO {
R)>/P{A-P Left l;
2OXcP!\Y MYQZqlV public :
'A0.(a5 k4|9'V&1*6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vqq7IV)| [dm&I#m= template < typename T >
<kQ
5sG struct result_1
rJ
LlDKP-( {
}GIwYh/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^CIO,I } ;
2$>"4
N 8|>$M template < typename T1, typename T2 >
q[6tvPfkX struct result_2
H%,jB<-.A {
w2-:!,X typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<ptgFR+ } ;
m/,.3v @ ;%+Ms template < typename T1, typename T2 >
Eei"baw/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sFqLxSo_I {
r(ej=aR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)E--E+j }
R,mOV8y"W[ Fai_v{&? template < typename T >
k
lLhi<* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
` ZO#n {
?2hS<qXX return OpClass::execute(lt(t));
E kb9=/ }
~H[ k)Y}X)\36 } ;
^
olaq(z fE1B1j< 6jv_j[[ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
AJk0jh\.j% 好啦,现在才真正完美了。
ao4"=My*G 现在在picker里面就可以这么添加了:
>s
4"2X )tH.P:
1~, template < typename Right >
J~=bW\^I picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+_.k\CRms {
:}QBrd return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
BCDmce`=l }
_lWC)bv` 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[E9V#J89 v'R{lXE m5!~PG:_
P}So>P~2 ^*CvKCS 十. bind
DuESLMhz 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3NI3b-7 先来分析一下一段例子
pkW }\r 3V)ef$Y0 \Wdl1 =` int foo( int x, int y) { return x - y;}
iD*%' #u bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7Hghn"ol bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"gm[q."n< 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。
~0}gRpMW 我们来写个简单的。
HGuU6@~hu 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(HNxo{t 对于函数对象类的版本:
?hqHTH:PU @ |bN[X L template < typename Func >
4(
Q_J4}P struct functor_trait
4@2<dw|*h {
)-98pp7~BB typedef typename Func::result_type result_type;
`Aa}q(}k } ;
kF%EJuu 对于无参数函数的版本:
U_s3)/' MQs!+Z"m> template < typename Ret >
#Tc]L<." struct functor_trait < Ret ( * )() >
8fV.NCyE {
o1Bn^w typedef Ret result_type;
=>?;Iv'Z } ;
oXC|q-(C 对于单参数函数的版本:
bjn: e!} 1D*oXE9Ig template < typename Ret, typename V1 >
fL0dy[Ch@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$Hw
w {
D-{;;<nIr` typedef Ret result_type;
'eyzH[l,( } ;
lk.]!K$} 对于双参数函数的版本:
wM$N#K@ w=NM==cLj template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
" ^v/Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
noSkKqP {
VI xGD#m typedef Ret result_type;
l dd8'2 } ;
-cgLEl1 J 等等。。。
#7 )&` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Q6Ay$*y=D / // template < typename Func >
C bWz;$r struct func_return
{Ad4H[]|] {
g mdJ8$ template < typename T >
pUcN-WA struct result_1
BiFU3FlTf {
(/mR
p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?*oBevUnCY } ;
6tx5{Xl-o 2 m"2>gX template < typename T1, typename T2 >
;mT|0&o># struct result_2
'E\/H17 {
.Us)YVbk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HZINsIm!? } ;
{l
E\y9 } ;
0W_olnZ 2XX- ]\~s83?X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(vR9vOpJ r\PO?1 template < typename Func, typename aPicker >
ZVelKI8> class binder_1
c)*,">$# {
ojc m%yd Func fn;
n-"(lWcp aPicker pk;
>PYLk{q public :
?|i
C-7{8L qjBF]3%t% template < typename T >
Wg!<V6} struct result_1
c-`'`L^J {
?[Sac]h
ys typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0~a9gBG } ;
009[`Z {6I)6}w!k template < typename T1, typename T2 >
r,43 gg struct result_2
0hNgr' {
T'ko =k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/` ;rlH* } ;
;L*Ku'6Mt +$uQ_ve binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.](~dVp%~ V}Ok>6(~ template < typename T >
ts:YJAu+F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|F}6Zv {
o?{-K-'B$ return fn(pk(t));
.5^7Jwh }
i5*BZv>e template < typename T1, typename T2 >
B>;`$- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yI{4h $c {
`o4%UkBpM return fn(pk(t1, t2));
ykS-5E` }
DqJzsk'd3 } ;
"C]v qo*%S B*@0l: 一目了然不是么?
S4Q
fx6:~h 最后实现bind
e"d-$$'e NiSyb yR$ _x` oab0@ template < typename Func, typename aPicker >
20,}T)}Tm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\H4$9lPk {
V;LV),R? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b Y2:g ) }
F"^/R J a7yq{j 2个以上参数的bind可以同理实现。
\Dx;AK s 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。
TFZxk gWIb"l 十一. phoenix
Im!fZ g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5M&<tj/[a0 6no&2a|D for_each(v.begin(), v.end(),
~LF/wx> (
HkQ rij6 do_
~]Weyb[N [
["H2H rI2 cout << _1 << " , "
cK1 Fv6V# ]
4n0Iw I .while_( -- _1),
Krd0Gc~\|
cout << var( " \n " )
8U)*kmq )
e9;5.m );
j,79G^/YG NX&Z=ObHu} 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:
6hO]eS 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
S}3? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
nu `R(2/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L2Fi/UWM (:>Sh0. B%I<6E[D template < typename Cond, typename Actor >
z7s}-w, class do_while
veAdk9 {
E h+m|A Cond cd;
[{q])P; Actor act;
tiPZ.a~k public :
{U)q) template < typename T >
yIu_DFq% struct result_1
2dCD.9s9~ {
V`4/oM` typedef int result_type;
3z0%uY[e } ;
nC}Y+_wo0 G.:QA}FE' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+F92_a4 f+%s.[;A template < typename T >
Ys>Z=Eky typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7n[0)XR> {
lNo]]a+_ do
x"P@[T {
6J<R;g23R] act(t);
f2?01PM,Q }
&9EcgazV while (cd(t));
2-%9k)KH return 0 ;
wW,
n~W }
tfdb9#&? } ;
r-AD*h@QZ y[';@t7CC .|i/
a%J 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ig ^x%!; 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。
,0@QBr5P 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。
6f^IAa| 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。
M%bD7naBq 下面就是产生这个functor的类:
?h:xO\h8 |~B` [p]5H hz+c]K template < typename Actor >
Z=beki] class do_while_actor
=J`M}BBx {
`h~- Actor act;
*{(tg~2'( public :
bAEwjZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[JEf P/n|. AEd9H
+I template < typename Cond >
9z+ZFIf7d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:pLaxWus! } ;
EGzlRSgO fLZ99?J D%=j@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6J <.i 最后,是那个do_
ZU;nXqjc tu^C<MV G%>{Z?!B class do_while_invoker
t;}`~B {
)T@?.J` public :
j/F:j5O* template < typename Actor >
$U"pdf do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
W)AfXy
{
:)F0~Q return do_while_actor < Actor > (act);
'>GPk5Nq77 }
Q[9W{l+ } do_;
_~ 3r*j p2hPLq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^@)*voP#G 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Y o\%53w/ 最后来说说怎么处理break和continue
}J6 y NoXu 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。
$mxl&Qr>Q; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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