一. 什么是Lambda
8w?\_P7QA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Vp"Ug,1 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,
x]cZm^ 8lSn*;S, /C2f;h(1 WTs[Sud/ class filler
UDtbfc7bk {
\&)W#8V public :
#gJ~ {tA: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8Flf,"a } ;
l5]oS?>y v/.h%6n? u;qMo `- 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:
~(OIo7#;
vD9D:vK 05I39/T% A=]F_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
- :z5m+ 4@iJ|l G5y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cGzYW~K C_ZD<UPA\ ,Ysl$^\ "`*a)'.'^c 二. 战前分析
dN/ "1%9) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
W)msaq, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
=C>`}%XT} ^H6d;n pQ^,. [[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7r[%|: /* --------------------------------------------- */
Dke($Jr{ vector < int *> vp( 10 );
/uXRZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[aZ v?Z /* --------------------------------------------- */
%i
-X@.P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0mD;.1: /* --------------------------------------------- */
}-q`&1!t int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3s_k>cO= /* --------------------------------------------- */
={E!8" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
m9<%v0r /* --------------------------------------------- */
m{$tO;c/Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PUjoi@] n &\'Hm Z~phOv kuj12 看了之后,我们可以思考一些问题:
Cs[7% j 1._1, _2是什么?
U|Z>SE<k 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。
5hH6G 2._1 = 1是在做什么?
gAr`hXO 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。
{~p7*j^0 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。
NB
W%.z Y(
$Ji12 h/X5w4 三. 动工
a?,[w'7FU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\n*7#aX/ s@ 20#D ~6-"i0k
c.8((h/
template < typename T >
u
JQaHL! class assignment
?bt`fzX{l {
lLkmcHu T value;
x!C8?K=| public :
*TM;trfz assignment( const T & v) : value(v) {}
5i4V 5N>3 template < typename T2 >
LmXF`Y$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=CjNtD2] } ;
gv#c~cX] b'7z DZI] 5PGlR!^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/UpD$,T|^| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
SE;Tujwhqi RG l=7^M U/X|i / .# 6n class holder
3!.H^v?
{
4{;8:ax&w public :
[lNqT1%] template < typename T >
^)f{q)to assignment < T > operator = ( const T & t) const
&Y54QE". {
CxbSj, return assignment < T > (t);
Uvjdx(fY[a }
RgB6:f, } ;
'yPCZ`5H( <%d51~@={I
""1#bs{n 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:
eg"=H50 aho'|%y) static holder _1;
cOSxg=~>u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hrs#ZZ:E CM%|pB/z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$!YKZ0)B'0 而不用手动写一个函数对象。
A 1T< Sl3KpZ .i {>Z P%zH>K 四. 问题分析
_0'm4?" 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。
b8J@K" 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。
yZYKwKG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.:}.b"%m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1)TK01R8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x9 &-(kBU j5L)N 五. 问题1:一致性
N\9}\Rk@ 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?|
}3v'Cp0L 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-DTB6}kw /> ^@
O struct holder
Lw*;tL<, {
9[cp7 Rcb //
W8w3~ template < typename T >
i 8l./Yt/ T & operator ()( const T & r) const
XB0a dp {
u~s
Sk return (T & )r;
Z?m
-&% }
-O'{:s~ } ;
U'tE^W M]}l^m>L 这样的话assignment也必须相应改动:
9YR]+* yGU .AM template < typename Left, typename Right >
s K+
(v class assignment
<,\ `Psa)N {
uxWFM
$ Left l;
v`y6y8:> Right r;
]JOephX2R public :
k*5'L<& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p6`Pp"J_tr template < typename T2 >
|#{- .r6Y] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/:bKqAz;M } ;
z5x _fAT( >A-<ZS*N 同时,holder的operator=也需要改动:
b9!.-^<8y 94\t1fE template < typename T >
@.'z* |z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XMGx^mn {
<"W?<VjO return assignment < holder, T > ( * this , t);
[+;qWfs B }
,Du@2w3Cq _@Y"$V]=Vt 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
KkEv#2n 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
A]7<'el= >ajuk return l(rhs) = r;
MhNFW'_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
~
|6dH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:M06 ;:e [r(Qs| template < typename Tp >
r#A_RZ2~@ class constant_t
BT]ua]T+ {
F*M|<E= const Tp t;
oh6B3>>+ public :
#/|75
4]] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Z,K7Ot0 template < typename T >
%%>_B2vc const Tp & operator ()( const T & r) const
D3`}4 A {
Br}h/!NU/ return t;
\i!Son.< }
,|+Gls } ;
;imRh'-V6 f/,tgA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h35Hu_c& 下面就可以修改holder的operator=了
1"}cdq. Z?oG*G: template < typename T >
oBA`|yW{U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Cp#)wxi6[y {
3o*FPO7? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
i(*I@ku }
*5e+@rD` MM?`voj~`p 同时也要修改assignment的operator()
Y>BP?l m
41t(i template < typename T2 >
'Hw4j:pS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m*Lo|F 现在代码看起来就很一致了。
[$\z'} \?D R
s 六. 问题2:链式操作
k6!4Zz_8 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(DDyK[t+VX 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。
*XbI#L%> 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。
Tv5g`/e=Ej 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。
Tr& }$kird 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
N
L'R\R HRB[GP+ template < typename T >
:~zv t struct result_1
_n"Ae?TP {
fj>C@p typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
09S6#; N& } ;
y,=du &3Z?UhH 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
.R5y:O 99=s4*xzM template < typename T >
R^*K6Ad struct ref
dRI^@n {
y#v"GblM typedef T & reference;
0:&ZnE}## } ;
S[,8TErz template < typename T >
Vw#{C> struct ref < T &>
:!fG; )= {
cCY/gEv typedef T & reference;
QvLZg } ;
Sm-wH^~KA 9 [jTs3l: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5,pSg U7iuY~L template < typename T >
8' K0L(3[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;n6b%,s {
-x`G2i return l(t) = r(t);
M+`Hg_#Q }
xd-XWXc 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9}29&O 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
BVw Wj-, (k`{*!:1a 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
FP^{=0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!k&Q 5s: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ZJ,cQ+fn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Thr*^0$C 最后的布局是:
{g6Qv- Add
;AJTytE>% / \
2;`=P5V Divide 5
#~L h# / \
J*fBZ.NO _1 3
ILwn&[A0 似乎一切都解决了?不。
otJ!UfpR8 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。
bEV<iZDq% 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+i=y{W 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:
m~#%Q?_ % &o3K%M;C? template < typename Right >
BxK^?b[E8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N#C1-*[C Right & rt) const
*e#<n_%R {
1w(JEqY3h: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xI*#(!x"G }
DI|:p!Nx 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]aryV?!6 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。
>q~l21dUi 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。
,Gk}"w 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。
mTNVU@TY= 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。
`Y=WMNy 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?
76cG90!Z 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:
X+k}2HvNG 8ho[I] template < class Action >
9@ 16w class picker : public Action
b6(p {
]iNEw9 public :
L I >(RMv picker( const Action & act) : Action(act) {}
%ir:ASk // all the operator overloaded
Va
VN } ;
in`aGFQO )6KMHG 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。
h].~# * 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:
`#-P[q<v- sbj(|1,ac template < typename Right >
kql0J|P? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C[!MS5 {
wCf~O'XLw return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{O<l[|Ip }
C:8_m1Y{ G`fC/Le Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
7R#+Le) 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。
_p-t<ytnh vsWHk7 9 template < typename T > struct picker_maker
hN2:d1f0 {
wkqX^i7ls typedef picker < constant_t < T > > result;
Cv
ejb+ } ;
?Iyo9&1& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)}vNOE?X~ {
5 <wnva typedef picker < T > result;
#rO8K f } ;
XdLCbY #GDe08rOw 下面总的结构就有了:
,#d? _?/:O 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。
~=<}\a~ 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。
rNjn~c picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ZQ^r`W9_+ 至此链式操作完美实现。
^EG\iO2X 7@lS.w\#- 3kcTE&1^ 七. 问题3
:c9U>1`g& 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。
6
5y+Z Y{v(p7pl template < typename T1, typename T2 >
Hn>B!Bm* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I1oje0$ {
rqPFU6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7QKr_ }
/ N)W2 :ISMPe3' 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:
1&;QyTN P0H6mn* template < typename T1, typename T2 >
wn_b[tdxq struct result_2
x8\A<(G_M= {
@/ZF` : typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9% l% } ;
Yt|6
X:l YEkh3FrbwH 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?
.<tquswg 这个差事就留给了holder自己。
{ -|{xBd )X9W y!w0 MX4]Vpv template < int Order >
b@3_L4~ class holder;
.q&'&~!_ template <>
b=~i)` class holder < 1 >
D+_oVob\ {
~4P%%b0,o public :
K=!Bh* template < typename T >
fwK}/0% struct result_1
(b'B%rFO {
V $z}
K typedef T & result;
=@k%&* Y? } ;
upj]6f"( template < typename T1, typename T2 >
.h0b~nI>> struct result_2
&>e-(4Xu {
N2.AKH typedef T1 & result;
U=hlu } ;
Y"-^%@|p template < typename T >
k}
]T;|h] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^c:Fy+fb {
"4vy lHIo return (T & )r;
Z|%_oR~b| }
;<G=M2 template < typename T1, typename T2 >
N3u((y/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L\y;LSTU {
6c^e\0q return (T1 & )r1;
asY[8r?U }
\(t@1]&jw } ;
hstbz ~T) Q$ template <>
[<'-yQ{l\ class holder < 2 >
Us+pc^A {
J'N!Omz public :
sdQkT# %y template < typename T >
]4;PR("aU struct result_1
}$bF
5& {
kcb.Wz~= typedef T & result;
JyR/1 W } ;
sKlDu template < typename T1, typename T2 >
ooUk O struct result_2
N^B o
.U0\ {
n_3O-X( typedef T2 & result;
2tal } ;
^pJ!isuqu template < typename T >
`7/Y@}n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hWH:wB {
:1Q!$ m return (T & )r;
ChCrL[2 }
0ez(A template < typename T1, typename T2 >
B'^:'uG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.BFYY13H {
Ok n(pJ0 return (T2 & )r2;
2Ry1b+\ }
&3yD_P_3 } ;
%/9
EORdeH v@e~k-# fu90]upz~ 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> >。
J!:SPQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
eds26( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#>j.$2G> |j 6OM{@ return l(i, j) = r(i, j);
B" 3dQwQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I4&::y^C F'hHK.tT return ( int & )i;
8T(e.I return ( int & )j;
J/}:x;Y 最后执行i = j;
~#kT_*sw) 可见,参数被正确的选择了。
_x!7}O#k A^p[52` d>{nQF;c qL,tYJ<m% wC5ee:u C% 八. 中期总结
1UKg=A-q 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
OK\A</8r 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w:
>5=mfk 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Y[L-7^o@y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q7"7U=W0 =2@B& ^a#X9 Offu9`DiZ =C~/7N,lW] ij? 九. 简化
IEU^#=n 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Zfyo-Wk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qG<$Ajiin 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:
&gjF4~W] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
qbv#I; +-*/&|^等
E8-P"`Qba 2. 返回引用。
K# Jk _"W =,各种复合赋值等
F{UP;"8' 3. 返回固定类型。
Ek6MYc8<b~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9]e V?yoA8 4. 原样返回。
$ aUo aI operator,
48Mpf=f` 5. 返回解引用的类型。
|O"lNUW operator*(单目)
:rg5Kt& 6. 返回地址。
7e<c$t#H operator&(单目)
p ZZc:\fJ 7. 下表访问返回类型。
_r2J7& operator[]
7^g&)P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x:QgjK operator<<和operator>>
;$z$@@WC P LueVz OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
uV=Qp1~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lEV]4
t_H 9-rNw?7 template < typename Left >
0=K9`=5d0 struct value_return
rta:f800z {
yR4|S2D3xn template < typename T >
&o<F7U'R struct result_1
3mOtW%Hl {
3YZs+d.;ib typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
pZeE61c/ } ;
IV)<5'v Pcw6!xH template < typename T1, typename T2 >
LGl2$#x struct result_2
(<)]sp2 {
AhNq/?Q Q~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xe*aC } ;
4fKC 6UR } ;
q=#}
yEG RoyPrO [3 &SrO) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
CjiVnWSz< d$
^ ,bL2p 下面我们来剥离functor中的operator()
gmm|A9+tv 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>Bgw}PI X@f "-\ return l(t) op r(t)
$ mI0Bk return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vPD]hs return op l(t)
|M+<m">E return op l(t1, t2)
)LyojwY_g return l(t) op
)4&cph'; return l(t1, t2) op
-UD\;D?$ return l(t)[r(t)]
qv@$ZLR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;
k)@DX 3:C oZ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*Q,0W:~- 单目: return f(l(t), r(t));
7R\oj8[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
qcN'e.A 双目: return f(l(t));
IEzaK return f(l(t1, t2));
AU$Uxwz4 下面就是f的实现,以operator/为例
_~T!9 1u6^z struct meta_divide
_-#'j2 {
ka3u&3" template < typename T1, typename T2 >
vo#UtN:q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~SnSEhE {
7bV{Q355P return t1 / t2;
/;utcc }
a(0*um( } ;
smry2*g TEaJG9RU>v 这个工作可以让宏来做:
uNHF'?X R>(@ZM& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1Y]TA3: template < typename T1, typename T2 > \
J52
o
g4l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<NuUW9+ 以后可以直接用
`YIf_a{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Iwc{R8BV 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
GPGm]G 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。。。)
4A2?Uhpy YE9,KVV;$n dtcIC0:[ 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
6#Q K%[1!> Qu]z)";7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7K5P8N
, class unary_op : public Rettype
P`e!Z: {
6CMub0 Left l;
f?'JAC* public :
wV^V]c ?U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m2v'WY5u `IY/9'vT template < typename T >
\
5,MyB2/` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~PHB_cyth {
B!\;/Vk return FuncType::execute(l(t));
7%{ | }
*7wAkljP =F;.l@: template < typename T1, typename T2 >
:bC40@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>z.<u|r2 {
R]i7 $}n return FuncType::execute(l(t1, t2));
as>L[jyG/ }
C,.Ee3T } ;
*Otg*,\ mI>,.&eo -P]sRl3O; 同样还可以申明一个binary_op
2[r^M'J [Ts"OPb%~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hjQ~uqbg class binary_op : public Rettype
U\sHx68 {
= hN
!;7G Left l;
}ga@/>Sl& Right r;
S*,rGCt'T public :
w#g#8o>' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\l@,B +) w-0mzk" template < typename T >
H8'Z#"h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DHY@akhrK {
!eUDi( return FuncType::execute(l(t), r(t));
K/}rP[H }
<bD>m[8, EVNY*&p template < typename T1, typename T2 >
L^{|uP15N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PtTH PAKj {
5=1^T@~#& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jr3ti>,xV }
w/IZDMBf| } ;
Vo"RO$%ow* ^'ryNa;" zrU{@z$l 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Usta0Ag 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uZ=NSbYsA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H/"lAXfb 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
v%RP0%%{s 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A2nqf^b{# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
%:2+
o' 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
tu5*Qp\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
H~E(JLcU 下面是修改过的unary_op
1Zi,b nw6+.pOy template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
shMSN]S_x class unary_op
A<B=f<N3gV {
E.U_W Left l;
m-jHze`D3 E~AjK'Z public :
D91e\|] 3q?\r`
a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T]?n)L,2 "hy.GWF|* template < typename T >
0pSmj2/,. struct result_1
@GvztVYo {
Z*FrB58 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K_ci_g": } ;
C*G=cs\i np4+" template < typename T1, typename T2 >
=?-ye!w struct result_2
IO/4.m-aN# {
41_SRh7N typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.n=Z:*JqQ } ;
MG?0>^F }E7:ihy template < typename T1, typename T2 >
Q3y;$ " typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3S&U! {
}>[G5[\
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
CV{r5Sye }
1=]kWp`i 0Ld@H) template < typename T >
JO@|*/mL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LE%7DW( {
_H^^y$+1 return OpClass::execute(lt(t));
SKW%X8 }
L-9~uM3@\ ys#i@ } ;
x+G0J8cW 9RWkm%? -$,%f? 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
3bNIZ#`|MB 好啦,现在才真正完美了。
(4%YHS8 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ve/xnn]' ?r2 #.W template < typename Right >
$8crN$ye picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0=="^t_ {
c1xrn4f@a return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*;XWLd# }
Y+3!f#exm 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。
$:of=WTY( MJ\ eh>v& %riK+ k'PQ}
,Vb 1LY8Ma]E 十. bind
c~o+WI
Ym 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
M+!x}$&v 先来分析一下一段例子
w%zRHf8C O MX-_\") nL?oTze*p int foo( int x, int y) { return x - y;}
H- p;6C< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<s@-:;9~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
U/NBFc:[y: 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。
JO'>oFv_W 我们来写个简单的。
c)7j QA 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:h1pBEiH 对于函数对象类的版本:
zW8*E E+, o-cAG{.WC template < typename Func >
d
HJhFw struct functor_trait
9*:gr#(5 {
S:61vD typedef typename Func::result_type result_type;
Oi} T2I } ;
<A.W 8b7D 对于无参数函数的版本:
++Ww88820 .6~`Ubr}E template < typename Ret >
pDhse2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
"EV!>^Z {
&Z^l=YH, typedef Ret result_type;
sFDG) } ;
bOI3^T 对于单参数函数的版本:
!JBae2Z n$(p-po template < typename Ret, typename V1 >
8by@iQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}!TL2er_ {
_u}4j 9T typedef Ret result_type;
5yVkb*8HS } ;
-]:GL>b 对于双参数函数的版本:
/b;K BN,>&1I
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
M=]5WZO~A struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KTEZ4K^o= {
jtm?z c typedef Ret result_type;
drq hQ } ;
ir3VTqz 等等。。。
Pj?Dmk~
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n,O5".aa< '!1$9o^$ template < typename Func >
,DnYtIERo struct func_return
e &9F\e {
l|V;Ys5f template < typename T >
~svO*o Wa struct result_1
J g$xO@. {
s:y
^_W)d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$ex!!rqN| } ;
VzlDHpG Brd,Eg template < typename T1, typename T2 >
M*pRv struct result_2
insY(.N {
B8I4[@m>w\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?nKF6f } ;
[*m2 } ;
r(2R<A C+NF9N +7}iu/B!9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E&~nps8e P(omfD4 template < typename Func, typename aPicker >
[{&jr]w`| class binder_1
xU9@$am {
o'%eI Func fn;
(S^ck%]]a! aPicker pk;
p D=w>" public :
yy(A(} bZipm(e template < typename T >
X21dX`eMN struct result_1
#-cTc&$O; {
uL?vG6% ^1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sY;lt.b } ;
'qv;sB. ]y1fM0 template < typename T1, typename T2 >
`Xo 4q3 struct result_2
vH?9\3 {
#2%([w typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]re'LC!d } ;
^lO76Dz~a M1u{A^d.Z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-)w]a{F 'dt\db5p template < typename T >
+2T!z= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b1!@v+ {
M$&>5n7 return fn(pk(t));
{K7YTLWY }
YL5>V$i template < typename T1, typename T2 >
m4/}Jx[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:):zNn_>` {
d#T?Q_3b return fn(pk(t1, t2));
L0&S0HG
}
)mkS5j`5\ } ;
d\Jji 6W &:!ij Hq
xK\m%,. 一目了然不是么?
V-vlTgemwc 最后实现bind
#/WAzYt{ |< N frz &=-PRza%j template < typename Func, typename aPicker >
%D^bahf picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
l\}25
e {
eF1.VLI return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1VfSSO }
f9']
jJ+ YsAF{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
V.,bwPb{9 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-2lRia (2%>jg0M 十一. phoenix
){tPP$-i= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
t:9
ZCu ay K^ 6+Ily for_each(v.begin(), v.end(),
o>!JrH (
Ed=}PrE do_
nW&$~d [
6_ ]8\n cout << _1 << " , "
(9z|a, ]
l;5`0N?QO .while_( -- _1),
g8Aj `O cout << var( " \n " )
n2E4!L|q )
1NGyaI );
IHVMHOq}' ]BfR.,, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)G4rJ~#@ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Nu+wL>t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]Wy.R6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qvTJ>FILT @Mr}6x* VIYV92[ template < typename Cond, typename Actor >
%1Jd^[W class do_while
xSOoIsL[ {
LJ
l1v Cond cd;
6JWGu/A Actor act;
Mz}i[|U\ public :
.xnQd^qoac template < typename T >
z'e1"Y. struct result_1
{9'hOi50 {
M1gP
R typedef int result_type;
kc|>Q7~{ } ;
X?kPi&ru @>CG3`?} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@?vLAsp\ I1~G$)w# template < typename T >
,0.|P`|w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{a@hRY_ {
F_ _H(}d do
`%%?zgY {
{\lui eG act(t);
i&1U4q }
:SQLfOQ while (cd(t));
XX:q|?6_ 4 return 0 ;
v2(U(Tt }
Gzj3Ka } ;
p/4S$
j#Tn LEA;dSf FQQ@kP$. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
tgK x 4 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
I=K[SY,]9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
=s6E/K 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
bt0djJRw 下面就是产生这个functor的类:
.?70=8{ ]}/mFY?7 4 ;^g MI9 template < typename Actor >
m^5s>hUl class do_while_actor
XEa~)i{O {
*WD;C0?z Actor act;
~DK F%}E public :
mQFa/7FX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vs+We*8H AmgWj/> template < typename Cond >
S\}?zlV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9N<*S'Z } ;
t2Ip\>;9f p|b+I"M P4i3y{$V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EqVsxwa 最后,是那个do_
SHytyd jGJ.Pvc>i B<(Pd class do_while_invoker
dD : {
uAc@ Z- public :
=rtS#u
Y template < typename Actor >
QCVsVG!sN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
poTl|y @ {
RfD{g"]y return do_while_actor < Actor > (act);
]Jja }
0`V3s]%iu } do_;
F\zkyk4 z|Hy>|+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nMTLD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B{[f}h.n 最后来说说怎么处理break和continue
^).WW 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。
vYYS.ve 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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