一. 什么是Lambda
yx|iZhK0:} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.@)vJtH) 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,
^ l#6Es GV0@We~ w|&lRo@1 i+O7," (@ class filler
'l5 {
&6s&nx public :
)$S=iL8( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
![B|Nxq}@ } ;
rNV3-#kU 5c::U= *90dkJZ. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
_3 3 b % b_ TI_ F62 uDyY RWR{jM]V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5?$MZaT _R ]s1 &7\}Sqp 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
wIi(\]Q Dazm8_x s\ C ,5 NC~?4F[ 二. 战前分析
=i vlS 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。
B<EqzP*# 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
]+Whv%M ~!Sd|e:4 2*75*EQCH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)
Z3KO /* --------------------------------------------- */
EmT_T3v vector < int *> vp( 10 );
|c0^7vrC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fd *XK/h /* --------------------------------------------- */
R-m5( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%/I:r7UR{ /* --------------------------------------------- */
By@65KmR" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3=n6NTL /* --------------------------------------------- */
V$hL\`e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CsZm8oL$ /* --------------------------------------------- */
Mbxl{M
> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d;dT4vx$[M eQuw uT %mss{p!d6 j.] ]VA 看了之后,我们可以思考一些问题:
[w<_Wj 1._1, _2是什么?
%WU=Vy 4 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
zlEI_th:~ 2._1 = 1是在做什么?
-sA&1n"W&5 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
O=bkq} Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2g O@ GkU_01C 'sIne> 三. 动工
4eB'mPor 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L[2N zwO w` +,
+H&/C1u [c=Wp template < typename T >
c!\T0XtT class assignment
3?j:M]fR {
# l9VTzi T value;
m^XO77" public :
yn!;Z._ assignment( const T & v) : value(v) {}
#+D][LH4 template < typename T2 >
M <JX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/#T {0GBXe } ;
kHr-UJ! r4P%.YO+X (.=Y_g. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>8{w0hh; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~"%'(j_4 Ry}4MEq] 2fkyz 4RDY_HgF6 class holder
*-=/"m {
kO}%Y?9d public :
ZgEV-.>P template < typename T >
e~
OrZhJ=_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
3q`f|r {
MD$W;rk(Hn return assignment < T > (t);
mRAt5a#is }
k(RKAFjY } ;
;R0LJApey B ZU@W%E +)yoQRekX 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:
[nHN@p| v\bWQs1 static holder _1;
xkFa Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O-7)"
TI8\qIW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5yt= ~ 而不用手动写一个函数对象。
i
Ehc< [ p,]/ ^ N |e!Y
C iU 8Kl&_-l{b 四. 问题分析
O9N!SQs80 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。
@BLB.= 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。
&iu]M=Yb 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4 ;_g9] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}=f\WWJf0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L44|/~ ~6t<`&f 五. 问题1:一致性
7l-MVn_8 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?|
=U~53Tg 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
hwUb(pZ ,k_ b-/ struct holder
<=_!8A {
BYdGK@ouk //
8aHE=x/TL template < typename T >
[L-wAk:Fb T & operator ()( const T & r) const
Kn$t_7AF^ {
?`Z:vqp>Z return (T & )r;
{Pe&J2
+ }
7_3
PM
3C } ;
8>j&) @q oMAUR
" 这样的话assignment也必须相应改动:
6@lZVM)E VTR4uT- template < typename Left, typename Right >
v(0ujfSR0 class assignment
;yqHt!N {
cg^~P-i@* Left l;
c/.s`hz Right r;
=#4>c8MM public :
%x,HQNRDU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1O,5bi>t7 template < typename T2 >
4E=QO!pVv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Chl^LEN: } ;
dY.X/f eN5F@isy 同时,holder的operator=也需要改动:
VWt=9D; |g \_xl template < typename T >
+fM8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G"3KYBN> {
\nyqW4nTm return assignment < holder, T > ( * this , t);
%I`'it2d }
m["e7>9G ;uc3_J] 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。
?#<'w(^%# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\H>Psv{ MV3K'<Y return l(rhs) = r;
kz}Bc
F 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。
)$1j"mV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#ZP F&u" 78:x{1nUM[ template < typename Tp >
UxB3/!<5g3 class constant_t
9G6ZKqum {
^PE|BCs const Tp t;
(bsywM public :
yz,_\{} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'`gnJX
JO template < typename T >
S['%> const Tp & operator ()( const T & r) const
]qZj@0#7n {
V/DMkO#a return t;
};}N1[D }
R-W.$-rF } ;
r/':^Ex .PT7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F@ |( 下面就可以修改holder的operator=了
@6|0H`kv [oBRH]9cq
template < typename T >
Ivcy=W=Jk assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
hN0h'JJ[7 {
T
;84Sv return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"+ {2! }
?HOnDw.v1 U7/
=|Z 同时也要修改assignment的operator()
SR.xI:}4 Nf* .r template < typename T2 >
K5bR7f: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[giw(4m#y 现在代码看起来就很一致了。
"WmsBdO '-~J.8-</ 六. 问题2:链式操作
w AdaP9h 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N`,,sw 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。
w(S&X"~ 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。
`'r~3kP*NT 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。
1x/ R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-f:PgBj I)jAdd template < typename T >
8?'=Aeo struct result_1
;){ZM,Ox {
]fh(b)8_, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I5[@C<b } ;
Je"XIhBr :qR8 e J 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:
dR>$vbjh1Z gyy}-^`F template < typename T >
=d~pr:.F struct ref
ub1~+T'O {
1)~9Eku6K typedef T & reference;
n/BoK6g } ;
xi<}n# template < typename T >
&.yX41R struct ref < T &>
dpge:Qhr {
Zn*W2s^^{ typedef T & reference;
(}T},ygQ } ;
|V}tTx1 ?qHQ#0 @y] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=<#++;!I
S}Z@g template < typename T >
tNqSCjQ~_c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J.g6<n {
x6\VIP"9L return l(t) = r(t);
v13\y^t }
Mw+
l>92 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Hi\z-P- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c":2<:D& .W;cz8te 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
`x# }co _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
kDR5kDiS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
y fuH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
it>l?h7 I 最后的布局是:
H8@z/ Add
*U\`HUW / \
(<H@W/0$ Divide 5
tK+JmbB\ / \
?hp,h3s;n$ _1 3
DtS7)/<T
似乎一切都解决了?不。
I+^iOa 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。
o?= &kx 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。
Jfv'M<I 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:
qM
Qu!%o "~K ph0- template < typename Right >
>wYmx4W> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UT 7'- Right & rt) const
S5L0[SZ$! {
#+h#b%8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Mbly-l{| }
D#Mz#\4o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<O-R XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Sy*p6DP 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
eAQ-r\h'2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Z)3oiLmD 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
|hDN$By 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?
0x&L'&SpN 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:
]gA2.,)}D #c/K.? template < class Action >
BOdlz#&s class picker : public Action
WkpHe {
NP!LBB)=Y public :
bVZAf picker( const Action & act) : Action(act) {}
p]s)Xys // all the operator overloaded
]}&HvrOld } ;
.M[t5I'\ xA*6Z)Y 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。
AS4oz:B 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:
)T
slI v`qXb$YW template < typename Right >
5VVU%STP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>B$ IrM7J {
lEQj62zIQ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(2 hI }
-" r4 NQOf\.#g Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fCO<-L9k$ 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。
5@W63!N @6;ZP1 template < typename T > struct picker_maker
0uGTc[^^M {
cp`ZeLz2^ typedef picker < constant_t < T > > result;
BuitM|k' } ;
y<BG- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Xoq - {
I34
1s0 typedef picker < T > result;
1:|o7` } ;
! bwy/A :;]O;RXt 下面总的结构就有了:
r'*#i>PkQD 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。
Oo~
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。
[*H h6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
g\49[U}[~F 至此链式操作完美实现。
SHnMqaq z_(4 >@-BZJg/k 七. 问题3
z'5 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。
?cK67|%W x.I?)x!C' template < typename T1, typename T2 >
ij}{H#0S- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{"N:2 {
|*8X80< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y"_rDj` }
dD
6jMl P|;v > 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:
R3#| *)q ZxCXru1 template < typename T1, typename T2 >
]4FAbY2'h struct result_2
|uM=pm;H {
:prx:7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W6u(+P](" } ;
?. L]QU TyR@3H 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?
& TN.6Hm3 这个差事就留给了holder自己。
$/E{3aT@F2
s`]SK^j0 G2=dq template < int Order >
,n UovWN07 class holder;
Q[T)jo,j% template <>
D~2n8h"2ye class holder < 1 >
g6][N{xW0 {
S}
&1_I public :
T7?z0DKi template < typename T >
5m>f1`4JS struct result_1
t<^7s9r;I {
3)(uC+?[ typedef T & result;
7G Jhc } ;
1 a%1C`d template < typename T1, typename T2 >
#A<
|qd struct result_2
!H9zd\wc {
LZJFp@ typedef T1 & result;
<yw=+hz[u } ;
,GtN6? template < typename T >
JUq7R%"h6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T I yHM1+ {
Ozsvsa return (T & )r;
AG Gxx?I }
MJn= template < typename T1, typename T2 >
NMN&mJsmh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2Fbg"de3- {
~KxK+6[ : return (T1 & )r1;
9G[t
& r }
g(o^'f } ;
@[TSJi !]8QOn7 = template <>
0.U-
tg0 class holder < 2 >
(J
j'kW6G6 {
qMd4awB
R public :
@A-E template < typename T >
z;&J9r$` struct result_1
b>& 3XDz {
/~/nhKm typedef T & result;
l%
{<+N } ;
d @b ]/ template < typename T1, typename T2 >
e,*@+E\4 struct result_2
aL8Z|* {
7aHP;X~0 typedef T2 & result;
)s
?Hkn } ;
| tFg9RT template < typename T >
~#=70 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ece=loV*l {
hz-^9U return (T & )r;
T7(U6yN }
jGDuKb@: template < typename T1, typename T2 >
PJ)d5D%T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%^iBTfq2hc {
aM\Ph&c7e' return (T2 & )r2;
"OrF81 }
?Elt;wL( } ;
yM? jiy \?$kpV FMl_I26] 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
v;s^j 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
C]krJse@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6'.CW4L <07~EP return l(i, j) = r(i, j);
KP
gzB^> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
S6{y%K2y& cu4 |!s`# return ( int & )i;
3nx*M= return ( int & )j;
58PL@H~@0 最后执行i = j;
yDi'@Z9R? 可见,参数被正确的选择了。
+"VXw2R_e rpL]5e! d.y-R#F_] KN.WTaO v;Rm42k 八. 中期总结
y6>fK@K~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
"iuNYM5P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%)y-BdSp. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fLuOxYQbf 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6KX/Yj~B 2))pB/ 1HeE$ JiX-t\V ~ q =26($ U)_x(B3d/ 九. 简化
I:] Pd 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。
-g4 {:!*D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S"R(6:hkgu 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:
KY9@2JG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&hIr@Gi@ch +-*/&|^等
-8sB\E 2. 返回引用。
JzkI!5c<j =,各种复合赋值等
nO8e'&| 3. 返回固定类型。
{fn1sGA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N. 0~4H
%U 4. 原样返回。
\WM"VT operator,
+VO(6Jn 5. 返回解引用的类型。
?b?YiK&yz operator*(单目)
AN+S6t 6. 返回地址。
o_.`&Q6n operator&(单目)
vk3C&!M<a 7. 下表访问返回类型。
Bv^5L>JZ/ operator[]
.QDeS|l 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
P5Pb2|\* operator<<和operator>>
#$u7:p
[t ^dKtUH/78G 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。
lR5k1J1n 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'CvV Ktk =la~D]T*g template < typename Left >
1*OZu.NdK struct value_return
A7aW] {
]J.|XRp/ template < typename T >
$6/CTQ struct result_1
k1HCPj {
,UW!?}@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|GP1[Q{ } ;
+LaR_n[ (CY#B%* template < typename T1, typename T2 >
g 4lk struct result_2
p9~$}!ua {
dU|&- .rG typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#9q
]jjH E } ;
nZ#0L`@"Y } ;
_O`s;oc '-rRD\"q ]=(PtzVa 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
.\"8H1I\T ?PU7xO;_ 下面我们来剥离functor中的operator()
.-cx9& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1W{t?1[s 1"RC! return l(t) op r(t)
(A~w IKY, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
XM:\N$tg return op l(t)
_i2k$Nr return op l(t1, t2)
"IRF^1 p return l(t) op
RFLw)IWkL_ return l(t1, t2) op
G`,M?lmL return l(t)[r(t)]
A{ . A1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`~2I ed$w5dv 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Ev0=m;@_ 单目: return f(l(t), r(t));
u56WB9Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dg@'5.ApPu 双目: return f(l(t));
Ypx"<CKP} return f(l(t1, t2));
4.q^r]m* 下面就是f的实现,以operator/为例
__,F_9M Eb9n6Fg struct meta_divide
|L(h+/>aWX {
*JiI>[ template < typename T1, typename T2 >
m[Cp
G=32B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f^G-ba {
Er<!8;{?
return t1 / t2;
*fQn!2}=( }
+RyV"&v } ;
a[NR%Xq z#/"5 l
这个工作可以让宏来做:
3?<LWrhV3
V6fJaZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
LMI7Ih; template < typename T1, typename T2 > \
5GDg_9Bz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8Bx58$xRq 以后可以直接用
b-YmS=* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
> QG@P 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
pLtK :Z (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。。。)
O-qpB;| P5&8^YV`N ricL.[v9S 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
) RNB;K~s9 ma@!"Z8S
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JHg
y&/ class unary_op : public Rettype
[rReBgV {
\/R $p Left l;
0t6DD public :
Te7xj8<
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C(2kx4 n
Q
6dqFnz template < typename T >
pg{cZ1/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oH(=T/{ {
P
4+}<5 return FuncType::execute(l(t));
}gKJ~9Jg }
2Wr^#PY60 $aHHXd}@t2 template < typename T1, typename T2 >
Oe lf^&m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<yw56{w, {
XCyr r2^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
zEi\#Zg$ }
aq- | } ;
B{>x 4++p K;I =-/sB>-C 同样还可以申明一个binary_op
;3+_aoY @x_0AkZU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gpogv
- class binary_op : public Rettype
c"/Hv {
"b\@.7". Left l;
u4ZOHy_O^ Right r;
2W}jbOy public :
u=7#_ZC9L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
piXL6V @c >~ L0M template < typename T >
?Zc(Zy6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3zMaHh)mj {
)C0d*T0i return FuncType::execute(l(t), r(t));
J>1%*Tz }
':]Hj8t_ M"yOWD~s~ template < typename T1, typename T2 >
o,{]<Sm typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
me$nP}%C& {
okTqq=xd` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
r`Dm;@JU }
P<=1OWC } ;
:-oMkBS XT1P.
w[aA AYfL}X<Ig 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
f9vitFkb+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g-4ab|F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'l_F@ZO{( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
12tk$FcY8* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$4hi D;n 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
NKl`IiGv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
pRA%07?W 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
v1=N?8Hz1 下面是修改过的unary_op
W=Mdh}u_I ?0+N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
svtqX-Vj" class unary_op
?%$~Bb _ {
~Gl5O`w( Left l;
FT!X r :"cKxd public :
8y;gs1d;A iqKs:v@+x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_%(.OR *0'< DnGW template < typename T >
yJMo/!DZ struct result_1
g @NwW& {
Xh }G=1} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6VLo4bq 5
} ;
*'@sm* QwL*A `@ template < typename T1, typename T2 >
tTT
:r),}$ struct result_2
e@iz`~[ {
V>c !V9w typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J+}z*/)|# } ;
oWEzzMRz m]c1DvQb template < typename T1, typename T2 >
()5X<=i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=]1cVnPI {
=,8nfJ+x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,P=.x% }
rp|A88Q/! 35 L\ template < typename T >
7MsJ*En typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HubK {
tJA"BP3f return OpClass::execute(lt(t));
p!DOc8a.\e }
<r
m)c. y{2\T } ;
TeFi[1 4gZ)9ya \["I.gQ 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
Wl}J= 好啦,现在才真正完美了。
4'Ya-xx 现在在picker里面就可以这么添加了:
taMcm}*T1 a)I>Ns) template < typename Right >
pJuD+v picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[3x},KM {
i*@ZIw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%,e,KcP' }
_7~q| 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。
x=kJlGT f,ZJFb98 .o]9
HbIk5 6C\WX(@4 A(H2Gt
D 十. bind
U>@AE 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。
u"m TS& 先来分析一下一段例子
BCtKxtbS f?>
?jf &.qLE int foo( int x, int y) { return x - y;}
P)LOAe1' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C_yNSD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
oDayfyy4y) 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。
.&I!2F 我们来写个简单的。
b_7LSp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A4Q{(z-? 对于函数对象类的版本:
5rmQ:8_5 0.2stBw template < typename Func >
{rn^ struct functor_trait
N-q6_ {
q$"?P typedef typename Func::result_type result_type;
/F6"uZSt4 } ;
5K-,k^T} 对于无参数函数的版本:
*Uy;P>8 WD! " $ template < typename Ret >
RxNLn/?d@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
YL78cWOs {
&3 Ki typedef Ret result_type;
<{@ D^L6h } ;
piqh7u3~ 对于单参数函数的版本:
Ya(3Z_f+VZ vU(fd!V ? template < typename Ret, typename V1 >
v*c"SI=@M= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lJ,\^\q {
(:\L@j typedef Ret result_type;
h<8c{RuoZC } ;
f1sp6S0V\ 对于双参数函数的版本:
$4qM\3x0, reM~q-M~o@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
OR37 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
J:O&2g"g
{
DLD9 typedef Ret result_type;
rhZp } ;
<4~SFTWY 等等。。。
u%Mo.<PI 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Q)lD2 6']G HDK template < typename Func >
k'+y struct func_return
d_ x
jW {
MZxU)QW1 template < typename T >
'=xO?2U-Z struct result_1
RCoDdtMo {
At
!:d3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g"kET]KP" } ;
U#Iwe= f2&6NC; template < typename T1, typename T2 >
5.DmMG[T^= struct result_2
2%J] })
{
[:qJ1^U U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f6nuh&!- } ;
UZmo?&y } ;
d|)ARRW #p]V? Z9q4W:jyS 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.mcohfR S%B56|' template < typename Func, typename aPicker >
Ye$;
d ~ class binder_1
7G*rxn"d {
j}`ku9S~ Func fn;
E1dhj3+3 aPicker pk;
U<>@)0~7g! public :
ZS=;) q&_\A0 template < typename T >
@&%/<|4P5 struct result_1
:UAcS^n7h" {
/>pAZa typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k\9kOZW } ;
QDVSFGwr X.FoX template < typename T1, typename T2 >
y7+n*|H struct result_2
D:?"Rf{) {
!%DE(E*'(
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_n{_\/A6f } ;
UEt78eN -#R`n'/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
t0kZFU Fy!s$!\C0 template < typename T >
z`I%3U5( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*5?Qam3 {
|T/s>OW return fn(pk(t));
p$= 3$I }
S3$C#mHX template < typename T1, typename T2 >
Om>?"=yD E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}_}
{
bj0<A return fn(pk(t1, t2));
Ciz,1IV }
ShvC4Xb 0 } ;
o|c&$)m [O|c3; Qh6vH9(D 一目了然不是么?
j9GKz1 最后实现bind
e'c3.sQ|? 'HCRi Z< ;l<Hen* template < typename Func, typename aPicker >
tFX<"cAvK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#3eI4KJ4+l {
E>gLUMG$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A7&/3C6{H }
p!)tA vb]uO ' l 2个以上参数的bind可以同理实现。
W(?J,8> 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。
2"j&_$#l5X i,%N# 十一. phoenix
Pgq(yPC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2
e#"JZ= l0qHoM,1Y[ for_each(v.begin(), v.end(),
bY*_6SPK4 (
|id7@3leu do_
oHp"\Z& [
/v|b]Ji cout << _1 << " , "
lw?C:-m ]
%[ *+ .while_( -- _1),
(~! @Uz5 cout << var( " \n " )
7;C~>WlU )
3RxR'M1 );
fCnwDT |u$*'EsP 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:
e6qIC*C ! 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
SB5qm?pT8< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
yd'cLZd<} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
B#.xs>{N H4{7,n 'O9Yu{M template < typename Cond, typename Actor >
DYC2bs> class do_while
UEm4):/} {
gbh/` Cond cd;
N1'Yo:_A Actor act;
xB?!nd public :
@{Fa=".Ch template < typename T >
l&"bm C:xr struct result_1
V~5vR`} {
uC#]F@ typedef int result_type;
bNtOqhi } ;
PJe\PGh m7XN6zX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%u<r_^w5 jGJf[:M&Pm template < typename T >
IM[=]j.? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wN6sica| {
W~i0.rg|> do
eecIF0hp {
;ByCtVm2 act(t);
k<f0moxs' }
<S;YNHLC while (cd(t));
upJy,|5 return 0 ;
s k~7"v{Y. }
3O2vY1Y2 } ;
>s,*=a y^kC2DS a{%EHL,F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
98_os2` 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。
x}d5Y 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。
$[J\sokpY 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。
je>gT`8 下面就是产生这个functor的类:
@wP.Rd
>Yv#t.! Qt^6w}& template < typename Actor >
eU-A_5 class do_while_actor
FgPmQ {
?o/p}6 Actor act;
ilQ\+xR{b public :
a"1LF` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
miCY?=N` 7Bf4ojKt template < typename Cond >
o(t`XE['< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z vyF"4QN } ;
*0'{n*> WFS6N.Ap %VXIiu[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~wGjr7Wt 最后,是那个do_
/\1Q
:B3W "e29j'u!* wc~ 9zh class do_while_invoker
E!I4I' {
.Dr7YquW public :
v yP_qG template < typename Actor >
td#m>S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+yHzp {
WFqOVI*l return do_while_actor < Actor > (act);
kaDn=
={YM }
MUN:}S } do_;
7FP"]\x U2JxzHXZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$ WWi2cI; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Vr&v:8:wb 最后来说说怎么处理break和continue
`X`|]mWj 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。
UB%;P-RD 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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