一. 什么是Lambda
-v"\WmcS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l,5<g-r
V 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,
g$+u;ER5 v%N/mL+5L :KY920/, )*<=: class filler
x|C[yu^c {
49.
@Uzo public :
GPP{"6q5' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XwWp4`Fd } ;
&s m7R i HRP4"#9R ]r++YIg!j 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
|KEq- =d07c Zqwxi1 C/AqAW1
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fNjxdG{a {@j0?s N0APX4j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ukM11LD5x F~j
U; L fT)u`voE, ia=eFWt. 二. 战前分析
V^Gz7`^ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Th1/Bxb:
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
15PFnk6E| l"9.zPvT< qbu>YTj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S-)mv'Al'F /* --------------------------------------------- */
[X>\!mt vector < int *> vp( 10 );
w
D|p'N transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
pbg[\UJyd /* --------------------------------------------- */
v,6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0V{a{>+ /* --------------------------------------------- */
MZ" yjQ A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%N}OMc.W /* --------------------------------------------- */
yVds2J'w- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
QUa_gYp0v /* --------------------------------------------- */
qm30,$\c`~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`>M;f%s o#(z*v@ ki/xo^Y2< ERSo&8 看了之后,我们可以思考一些问题:
jY^wqQls 1._1, _2是什么?
88c-K{}3 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
7)Zk:53] 2._1 = 1是在做什么?
/58]{MfrJ 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。
q:Lw!'Zh 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。
:|%dV}j BN!N_r )Rhy^<xH 三. 动工
o)w8 ]H/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_3_d;j#G U rKZ1
c,y Yr9>ATR Fqtgw8 template < typename T >
S 6e<2G=O class assignment
Z.9?u; {
+RIG8w] T value;
ziFg+i%s public :
B^4D`0G[4 assignment( const T & v) : value(v) {}
j9)WInYc: template < typename T2 >
3@u<Sa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GE+%V7 } ;
L`"PaIMz <PBrW#:' 3&*_5<t\X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'2`MT- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\;"$Z9W Bvbv~7g( i1ph{;C &V.ps1 class holder
F_8<
tA6 {
DK2m(9/`3 public :
+(>!nsf template < typename T >
!@ERAPuk assignment < T > operator = ( const T & t) const
;Dl< GW3< {
"T>74bj_|Q return assignment < T > (t);
k+*DPo@) }
V*an0@ } ;
SSi-Z r >%reS Dx<">4 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
gQ]WNJ~> P( z#Wk static holder _1;
8;'fWV?
U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{+Rf?'JZH YS$?Wz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R-xWZRl> 而不用手动写一个函数对象。
O0`k6$=6r lTNfTO^ B~p` 3rC gQpF(P 四. 问题分析
eUiJl6^x 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Z1V%pg>]* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
x --buO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Q~/TqG
U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>s\j/yM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KEfn$\ ujF*'*@\
五. 问题1:一致性
TF)OBN~/ 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?|
&?.k-:iN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
E_VLI'Hn? 4JlB\8rc struct holder
l.tNq$3pS {
yHvF"4] //
7_ $Xt)Y{ template < typename T >
H^Th]-Zl T & operator ()( const T & r) const
E1,Sr?' {
.gPE Qc+D return (T & )r;
#N`~.96 }
zP\n<L5 } ;
r[P5
ufy2] G]q1_q4P1? 这样的话assignment也必须相应改动:
W/dl`UDY <OG rC .k} template < typename Left, typename Right >
}m6zu'CV class assignment
FB<#N+L\ {
'B;aXy/JC Left l;
>BC?%|l Right r;
*W()|-[V3 public :
W_z2Fs"A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+ V:P-D template < typename T2 >
5l"EQ9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[qhQj\cK } ;
+J`EBoIo \Y[ 同时,holder的operator=也需要改动:
$4yv)6G #&+0hS template < typename T >
{Mt4QA5iZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;g[C=yhK`C {
Qz*!jwg return assignment < holder, T > ( * this , t);
H ]BH }
Yh%a7K \k?uh+xl 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
wRwTN"Yg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vfG4PJ 6 _C`cO return l(rhs) = r;
xFZA18 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
PCl@Ff 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Vmj7`w& aL\vQ(1zO template < typename Tp >
xpo<1Sr>S class constant_t
=
;sEi:HC {
(;1FhIi& const Tp t;
!mFx= + public :
imcq
H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cU\Er{
k template < typename T >
<{rRcFR const Tp & operator ()( const T & r) const
kz]vXJ {
z@E-pYV return t;
pDr%uL }
57/9i>
@ } ;
x \qS|q\N 3eUTV<! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_D9`L&X} 下面就可以修改holder的operator=了
^4@~\#$z vywd&7gK template < typename T >
7.4Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\VL[,z=q. {
i~\fpay return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-uZ bVd }
+QNFu){G $~UQKv> 同时也要修改assignment的operator()
%JBFG.+ +hdD*}qauC template < typename T2 >
|*079v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\VmqK&9 现在代码看起来就很一致了。
8D[8(5 sW)C6 # 六. 问题2:链式操作
j-2`yR 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@=o1q=5@8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Q9X7-\n 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
bSmF"H0cP 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
FY%v \`@1* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
i3I'n* S4]}/Imn) template < typename T >
M7"I]$|\ struct result_1
V>}@--$c-r {
]PVPt,c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'LZF^m _<< } ;
j I Ui6f>0? 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
(uG.s %I QF/A-[V template < typename T >
3nt&Sf struct ref
wCiDvHF5+C {
wD>tR
SW typedef T & reference;
SX)giQLU } ;
c)8V^7=Q template < typename T >
&0*l=!:G^ struct ref < T &>
}J}a;P4 {
c-z2[a8 typedef T & reference;
-L>\ 58` } ;
|B&KT G5W6P7-<X 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UeB8|z }5gAxR, template < typename T >
z)Xf6& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
usiv`.
{
sGIY\% return l(t) = r(t);
6|U0"C#] }
*_d+c G 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Y(IT#x?p 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Vm.&JVb UF)rBAv(/ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Zd@'s.,J _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<VV./W8e9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xq_%|p}y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hNB;29r~ 最后的布局是:
.$b]rx7$~ Add
%zE_Q / \
lcgT9m# Divide 5
96;17h$ / \
:+ksmyW _1 3
Tj@}O:q7: 似乎一切都解决了?不。
GF5WR e(E 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。
!=C4=xv 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。
<)y44x|S' 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:
(g,lDU[= Q\G8R^9j p template < typename Right >
Izq]nR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"6/` Right & rt) const
&T?>Kx {
HM%n`1ZU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P_+S;(QQ~d }
24{!j[,q@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7"F
w8;k 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。
{=
Dtajz 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。
lJ@2N$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。
L%`~`3%n- 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。
jI@0jxF 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?
SeAokz> 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:
$Ch!]lJA lbrob' '+ template < class Action >
\FN"0P(G class picker : public Action
X0
&1ICZ {
u2K{3+r`' public :
QytqO{B^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
FH}n]T // all the operator overloaded
]g-(|X~> } ;
x8%Q TTY }xTTz,Oj$ 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。
kXS_:f;M 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:
lZCvH1&" ,p\^n`A32 template < typename Right >
2|F.J G^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
dT8m$}h9 {
M= !Fb return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X5U.8qI3 }
L>$yslH;b #(3w6l2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B1m@ 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。
\~:Kp
Kq i_ws*7B< template < typename T > struct picker_maker
V1Dwh@iS {
(:E_m|00; typedef picker < constant_t < T > > result;
PCnE-$QH } ;
K^t M$l\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
x|*v(,7b]! {
*A2J[,?c typedef picker < T > result;
gWA)V*}f } ;
I z~#G6]M a`(6hL3IT 下面总的结构就有了:
Woa5Ov!n0 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。
$s.:wc^ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
L~A"%T,/h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
T[>h6d 至此链式操作完美实现。
N( E\ ;RZ@t6^ W3*BdpTw 七. 问题3
<.(IJ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Yo;/7gG> OQaM4 7" template < typename T1, typename T2 >
c#nFm&}dm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.:Bjs* {
wl2rw93 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6~?7CK }
/S1EQ%_ r<V]MwO= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>
C{^{?~u mbv\Gn#> template < typename T1, typename T2 >
x*}j$n( Oa struct result_2
{YWj`K
{
S%uH*&` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sR,]eo<p& } ;
'#$%f *3WK:0 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
{%.
_cR2 这个差事就留给了holder自己。
<`5>;Xn= K"VphKvR G/_#zIN`8M template < int Order >
s4P8PDhz class holder;
nlXg8t^G template <>
& S_gNa class holder < 1 >
,kuJWaUC@ {
{"!V&} public :
+l@H[r;$ template < typename T >
3 8pw struct result_1
m9Gyjr'L {
2H;&E1: typedef T & result;
7&XU]I } ;
%!%3jo0t template < typename T1, typename T2 >
?{%P9I struct result_2
meu\jg {
"RuJlp typedef T1 & result;
OP]=MZP| } ;
fJLlz$H template < typename T >
-(~Tu>KaH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&>0=v {
5^cPG" 4@ return (T & )r;
'x<gC"0A }
W=}l=o!G. template < typename T1, typename T2 >
p.TR1BHw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\$^ z. {
\lCr~D5 return (T1 & )r1;
&}32X-~y }
^i_mGeu } ;
?;>s< rtv\Pf| template <>
xb0hJ~e class holder < 2 >
Ks@S5:9sp {
X<\^*{ public :
vi@a87w> template < typename T >
Ttn=VX{
\ struct result_1
yxQxc5/X) {
#9EpQc[4 typedef T & result;
GV6!`@< } ;
W*;~(hDz template < typename T1, typename T2 >
'IP'g,o++ struct result_2
su j? e6 {
GBtBmV/` typedef T2 & result;
'@2pOq } ;
5[`!\vCiZ template < typename T >
\6)l(b; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5fv eQI~! {
g[*+R9' return (T & )r;
#tN)OZA }
(S0MqX* template < typename T1, typename T2 >
s#;|8_L
M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ncb?iJ/b^ {
\ return (T2 & )r2;
+N"A5U }
5FtbZ1L } ;
':!w%& \ 6hXL`A&}, y`:}~nUdT 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
T9KzVxHp5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'[I_Iu#, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8HX(1nNj} )+wBS3BC return l(i, j) = r(i, j);
4LtFv)i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
K6@QZc5.! =#^%; 6 6z return ( int & )i;
iOPv
% [ return ( int & )j;
L{bcmo\U 最后执行i = j;
Nz#T)MGO` 可见,参数被正确的选择了。
Dk&cIZ43 gQ.yNe CY)/1 # J If\u^c _zI95 八. 中期总结
QOlm#S 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
"^ydoRZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
H!4!1J.=xw 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;TF(opW: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Bt[`p\p@ z!)_'A SWUHHl wg^#S &fdH
HN m;WUp{' 九. 简化
{CR~G2Z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
BZQ98"Fz* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,G
e7
9( 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
cn v4!c0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
gHQ[D|zu +-*/&|^等
djS?$WBpU 2. 返回引用。
-_
.f&l8 =,各种复合赋值等
bRJYw6oA< 3. 返回固定类型。
SOE#@{IXBa 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<_uLf9ja 4. 原样返回。
dI5Z*"`R9 operator,
lu`\6 5. 返回解引用的类型。
mG7Wu{~=U operator*(单目)
1}tZ,w> 6. 返回地址。
yAU[A operator&(单目)
|rH;}t|un 7. 下表访问返回类型。
:t?9$ dL operator[]
%Xh/16X${ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
chQt8Ar3 operator<<和operator>>
S6h=}
V) e-,U@_B 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。
xM9EO(u 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F}DdErd!f sVZb[|zSri template < typename Left >
>"f,'S5* struct value_return
BXO(B'1)] {
VE&
?Zd~ template < typename T >
>{~W" struct result_1
=<_xUh. {
Ra'0 ^4t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
K0@2>nR } ;
G`ZpFg0Y ve.iyr template < typename T1, typename T2 >
n }7DL8 struct result_2
V=VL@= {
k.rP}76 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
s!~M,zsQN } ;
sT[)r]`T } ;
xoTS?7 ! oLrN/- R,C)|*ef 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0J_ AX 5znLpBX<N 下面我们来剥离functor中的operator()
S59!+V 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{W3%n* q $7a|
9s0 return l(t) op r(t)
>T%Jlj3ZG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~cz]Rhq return op l(t)
Dn) =V. return op l(t1, t2)
&9$0v" `H return l(t) op
fa=#S return l(t1, t2) op
B~cq T/\? return l(t)[r(t)]
p.n]y=o.) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F:%= u
= j2cLb 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
<P'^olQ 单目: return f(l(t), r(t));
df
nmUE return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
DIB Az s 双目: return f(l(t));
=$}P'[V return f(l(t1, t2));
b=9(gZ 9 下面就是f的实现,以operator/为例
_U1~^ucV `)`_G!a struct meta_divide
D%LqLLD {
6dV@.(][a template < typename T1, typename T2 >
xrA(#\}f$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.LEQ r) {
j1N1c~2 return t1 / t2;
*qAF# }
};+ ' } ;
>Gk<[0U +Q_X,gZ 这个工作可以让宏来做:
DdJxb{y7 RV.zxPw>> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]cc4+}L~ template < typename T1, typename T2 > \
;*:d)'A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
I}puN! 以后可以直接用
;wbQTp2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
b+'G^!JR 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
RecA?-0 (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。。。)
QBR9BR }zj w\ iv?'&IUfK 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
aj20, w R)I 8 ) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X8ev uN class unary_op : public Rettype
'AF2:T\ {
#~Lh#@h Left l;
rnIv|q6@ public :
<.HHV91 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kN`[Q$B 0(Vbji template < typename T >
Z9i,#/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L4zSro:Si {
jm =E_86_ return FuncType::execute(l(t));
\_!FOUPz( }
0Q;T
<%U )*G3q/l1u6 template < typename T1, typename T2 >
M`FsKK` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[])M2_ {
}yLdU|'W return FuncType::execute(l(t1, t2));
; QR|v }
prlnK } ;
5u:+hB GuV-[ doFp53NhV 同样还可以申明一个binary_op
%Wom]/&,' 3LG}x/l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EX>> -D7L class binary_op : public Rettype
rzDqfecOmW {
[{Fr{La`D' Left l;
$.QnM Right r;
)"WImf:*
public :
T5z %X:VD( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BtBo%t& "ltvD\ template < typename T >
8q)2)p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`-\4Dx1!q {
Z%`}
`( return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q[i;IbY }
x&l?Cfvv= GLwL'C'591 template < typename T1, typename T2 >
BXa1[7Z
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UIL5K
{
8.o[K return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Al3Hu-Hf;` }
st{:]yTRk } ;
DA]!ndJD ve1jLjsB XEfTAW#7 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
j*I0]!- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J6hWcA6g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]g IXG` 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
,ZD!Qb 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
YM 7P!8Gc 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
U@|{RP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8hQ"rrj+ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
#Q^mdv? 下面是修改过的unary_op
dDi 1{s PP. k>zsx template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'$
s:cS`= class unary_op
(dpBGt@ {
(+Gd)iO Left l;
-njxc{b vO]gj/SaT public :
R{#-IH=" oFoG+H"&7\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~NpnRIt n j;
KnZ template < typename T >
n >xhT r< struct result_1
V3yO_Iqa {
)Si`>o3T-. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JGn@)!$+/ } ;
dWR?1sV|e n-Dr/c4 template < typename T1, typename T2 >
SQvicZAN)` struct result_2
y3 LWh}~E {
4J!1$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cC"7Vt9b } ;
j+_g37$: &4O"Xs`ka template < typename T1, typename T2 >
OMJr.u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]
X%bU*4 {
)09_CC!a return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ksu:RJ- }
/iy2j8:z /J/r 62 template < typename T >
HZ[&ZNTa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
twf;{lZ( {
\Vm{5[ :SA return OpClass::execute(lt(t));
xdYjl.f }
QdUl-( M[<O]p6 } ;
t^8#~o!% hh+GW*'~ ~>>o'H6 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
tI.(+-q 好啦,现在才真正完美了。
g|)e3q{M 现在在picker里面就可以这么添加了:
(niZN_qv Qyt6+xL template < typename Right >
dam.D.o" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#xYkG5`lm {
qbqJ1^!6R return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
gJs~kQU }
~+l%}4RZ 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。
u>k;PUH4 &bBp`h h=`rZC
lba*&j]w= j|lg&kN 十. bind
eC[g"Ef 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。
o|^0DYb 先来分析一下一段例子
'?yZ,t }!n<L:njX {sX*SbJt int foo( int x, int y) { return x - y;}
J)'6 z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:JW~$4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O~'1)k> 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。
HFo}r~ 我们来写个简单的。
[USXNe/
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7:bqh$3!s 对于函数对象类的版本:
BOt\"N /V7u0y template < typename Func >
{7(h%] struct functor_trait
H{yPi7 P {
hzKfYJcQ| typedef typename Func::result_type result_type;
b<=K@I.= } ;
n[ba 对于无参数函数的版本:
v^,A~oe`t _NA]=
#J template < typename Ret >
Ta9;;B?$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
~ikTo - {
I62Yg
p$K typedef Ret result_type;
P-+ ^YN, } ;
;R2(Gb 对于单参数函数的版本:
C$,S#n@ nr s!e template < typename Ret, typename V1 >
E62*J$wN@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
TuaT-Z~U{ {
u6(7#n02 typedef Ret result_type;
Z>CFH9 } ;
oL VtP 对于双参数函数的版本:
azE>uEsE
&<tji8Dj template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
zQ)[re) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
K
=7(=Y{ {
1$xt=*.u| typedef Ret result_type;
*qz]vUb/0 } ;
Ln`c DZSM 等等。。。
^.-P]I] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
rWbL_1Eq ?I7H ): template < typename Func >
SxOM@A struct func_return
3F X`dZ {
N>]u;HjH template < typename T >
q!O~* struct result_1
W@UHqHr:\ {
WZFV8' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fl)Oto7
} ;
\>YXPMIk j$8~M template < typename T1, typename T2 >
Gi{1u}-0 struct result_2
J+.t\R {
hp>me*vzr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0_&oMPY } ;
`bH Eu"(, } ;
uQ8]j .0 }bB_[+YV`{ f(##P|3>R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&VQwuO 6fkL@It template < typename Func, typename aPicker >
`8'|g8,wb0 class binder_1
Ge97e/CY {
2t(E+^~ Func fn;
> }:6m aPicker pk;
}F1^gN&QF public :
zA+^4/M ?cpID8Z template < typename T >
'4O1Y0K struct result_1
3}N:oJI$z {
Kt`0vwkjvI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E~N}m7kTl/ } ;
=)y=M!T2 ;)clCm46 template < typename T1, typename T2 >
,u\M7,a^ struct result_2
@Z |cUHo {
A Ys<IMQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h|jsi*4NnL } ;
7J')o^MG IHB{US1G binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?;i6eg17< RS$:]hxd>_ template < typename T >
l'o'q7&=z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=v8#@$ {
nE/T)[1| return fn(pk(t));
H"n"Q:Yp }
E%40u.0 template < typename T1, typename T2 >
{v2Q7ZO- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sRYFu% {
K}a[ ~ return fn(pk(t1, t2));
l(<o,Uv[` }
UY|nB hL } ;
dc:|)bK
M Ag?@fuk$J y~W6DL} 一目了然不是么?
-4V1s;QUZ 最后实现bind
?MN?.O9- /Wzic+v<> SM@1<OCc template < typename Func, typename aPicker >
O(!wDnhc picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Os[^ch {
.}z&$:U9[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5[;p<GqGN }
JEBx|U$'Y VT-&"Jn 2个以上参数的bind可以同理实现。
KDCq::P< 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
&z,w0FOre fe&K2C%bm 十一. phoenix
lRentNg0b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Kh%9Oy tAaFIIvY for_each(v.begin(), v.end(),
@BBqH&<` (
p- zLi! do_
kw1PIuz4& [
< FN[{YsA cout << _1 << " , "
! .!qJ% ]
C96|T>bk .while_( -- _1),
<.= cout << var( " \n " )
rK"$@tc )
F
lbL`@4M );
JQ0KXS Nr YK_a37E{F 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:
LQR9S/?Ld 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
p+yU!Qj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tn:9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
69CH W & V!~uGf W;,Jte<'Nm template < typename Cond, typename Actor >
#&Biu}4D class do_while
K);:+s- {
"X}!j>- Cond cd;
j!jZJD Actor act;
dNbN]gHC public :
.dl1sv
U template < typename T >
V4xZC\)Gk struct result_1
x?f3XEA_ {
R$cg\DD typedef int result_type;
{n|Ra[9_ } ;
^oPf>\),C ~|fd=E% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g.&&=T |J~;yO SD template < typename T >
>#xpg&2x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Tb~(?nY5 {
&Du!*V4A do
1C'lT,twl {
ZJI|762, act(t);
{TlS)i` }
r;}kw(ukC while (cd(t));
^d4# return 0 ;
;|}6\=( }
|W{z,e01x } ;
^Cpvh}1# z\Qg 3BS 2NI3&;{4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
id GM%Faur 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。
UB(Q &U_ 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。
!QP~#a% 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。
o;-)84Aa 下面就是产生这个functor的类:
TRX; m|
@cSz!E} -1Tws|4gc template < typename Actor >
Q%q_ class do_while_actor
a?&oOQd-iP {
jC <<S Actor act;
glPOW public :
ym<G.3%1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Z2hRTJJ[A NDCZc_ template < typename Cond >
Bd)Qz(>rw picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?%B%[u } ;
ZZ?=^g e9"<.:& d-39G*;1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\jZvP`.2 最后,是那个do_
^!N _Nx/M 6z!?U:bT 1JJQ(b class do_while_invoker
RLecKw&1{3 {
VA.:'yQtJ public :
El]Rrku template < typename Actor >
n%W~+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
EKq9m=Ua@o {
VO[s:e9L return do_while_actor < Actor > (act);
3*XX@>|o }
qdNYY&6>?u } do_;
'Pr(7^ C6:<.`iD87 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!x|OgvJ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
h7kGs^pP 最后来说说怎么处理break和continue
Y <Ta2H 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。
WX]kez{<uP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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