一. 什么是Lambda
u;1/.`NPB 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$50rj 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
90JD`Nz +oKp>- Fe8JsB- aRFLh class filler
z.fh4p {
n#@/A public :
VA4>!t) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J[E_n;d1 } ;
{z)&=v@ u{Jv6K, cI}qMc 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
O^fg~g X 8\,|T2w,X A)9[.fhx *Z0 Y:" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6{h+(|.( &0B<iO<f / S 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@oC# k< xs<~[l 3#fu;??1. 7P3PQ%: 二. 战前分析
b=:$~N@Y 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。
(!FUu 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
ftBbO8e ]3.Un,F Cj~45)r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v(ABZNIn /* --------------------------------------------- */
Nda,G++5( vector < int *> vp( 10 );
$@m)8T transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;8WgbR)ZLU /* --------------------------------------------- */
qyXx`'e sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!'uLV#YEZ /* --------------------------------------------- */
>r Nff!Ow int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y|ONCc /* --------------------------------------------- */
diXb8L7B; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Wtl0qug /* --------------------------------------------- */
mNcoR^(VN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
cSdkhRAn CPRv"T;? ,:yv T6)p =n
$@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
uP,{yna( 1._1, _2是什么?
`x;8,7W;B 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。
)
V}q7\G~ 2._1 = 1是在做什么?
k+k&}8e 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。
$'$#Xn,hU 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。
_4E .
P GKPC 9;{W e_C9VNP 三. 动工
_n9+(X3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y'sy]Q~ J&,N1B \Y'#}J"dh e|wH5(V template < typename T >
?VM# Nf\ class assignment
Dd+ f,$ {
%(4G[R[ T value;
nnBgTtsC] public :
V\axOz! assignment( const T & v) : value(v) {}
.E!p template < typename T2 >
ESOuDD2< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<0[{Tn } ;
<:#O*Y{ 1VW;[ ocQ AF{k^^|H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>`rK=?12< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}qUNXE@ 6bL+q`3> z1\G,mJK Mwdh]I,# class holder
.K![<eZ {
/'|'3J]HP public :
m35Blg34 template < typename T >
Q(lj&!?1k assignment < T > operator = ( const T & t) const
MFHPh8P {
UA4Q9<>~ return assignment < T > (t);
}g WSV }
U\S%Jq* } ;
?p{xt$<p \jn[kQ+pJ <j1l&H|ux, 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:
a,Gd\.D 5,:tjn static holder _1;
s:Us*i=H, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
a!"81*&4# )c@I|L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$[VeZ- 而不用手动写一个函数对象。
DQg:W |A l*[ . myH:bc>6 9IL#\:d1 四. 问题分析
4 !lbwqo 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
5GK=R aV 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
N"|^AF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`Rj<qz^7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mi|O)6>8n 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?{#P.2 Cna@3)_ 五. 问题1:一致性
dN>XZv 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
W38My j! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0pYz8OB w<_.T# struct holder
fys@%PZq {
8WWRKP1V //
g~d}?B\<@ template < typename T >
Egt;Bj#% T & operator ()( const T & r) const
x8p#WB {
|u)?h]> return (T & )r;
&Pt| }
EWN$ILdD } ;
.<v0y"amJ ToJV.AdfT 这样的话assignment也必须相应改动:
]?,47,[< '<f4POy! template < typename Left, typename Right >
TyMRm class assignment
?8Cxt|o> {
)rD] y2^< Left l;
!@-j!Ub Right r;
oaI7j=Gp public :
7\^b+* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,[+ template < typename T2 >
.LafP}% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f+0dwlIlC$ } ;
iR4CY- 9>psQ0IRvr 同时,holder的operator=也需要改动:
MoA2Cp;8X GFvZdP`s4 template < typename T >
,
j,[4^ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>H@
dgb {
}M
f}gCEW return assignment < holder, T > ( * this , t);
I"3Qdi }
?)Lktn9% YP~d1BWvf 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。
EA75
D&>I 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_6qf>=qQ`" BW:&AP@B return l(rhs) = r;
8E/$nRfOd 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。
AEK * w4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[8Ub#<]] uf`o\wqU template < typename Tp >
~/[cZY@ class constant_t
po"M$4`9 {
{AIP\ const Tp t;
RrLQM!~ public :
1*?IDYB constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N!;Y;<Ro_ template < typename T >
E?z 3&C const Tp & operator ()( const T & r) const
HeGGAjc {
,e>C)wq; return t;
M#})
}
/'E+(Y&:J } ;
$${ebt c@
En4[a' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*ok89ad 下面就可以修改holder的operator=了
]V]~I. 6\O4R template < typename T >
ix^:qw; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
yqlkf$? {
"eI-Y`O, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j3`:;'L }
H` Q_gy5Z( +Qu~UK\ 同时也要修改assignment的operator()
-N5r[*> S=[K/Kf- template < typename T2 >
QfU
0*W?r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
GfQMdLy\Z 现在代码看起来就很一致了。
5#d"]7 bm%2K@ /U 六. 问题2:链式操作
8[f]9P/i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xQ1&j,R] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
@)VJ,Ql$Y 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
O:r<es1 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。
CJjma=XH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DXKk1u?Tq 3`#sXt9C template < typename T >
nUmA struct result_1
#zrD i {
@[zPN[z. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/RmLV } ;
HJBUN1n }K"=sE 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 &w)@DOe dSIMwu6u template < typename T >
kp<9o!?) struct ref
(U!WD`Ym {
L4.yrA-]C% typedef T & reference;
XFYCPET } ;
:BMU c-[ template < typename T >
wi*Ke2YKP struct ref < T &>
Jd1eOeS {
9jaYmY]~ typedef T & reference;
s26s:A3rh } ;
iv#9{T /J{P8=x}_: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~DqNA%Mb "793R^Tz template < typename T >
76 =uk!#3{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'y-IE#!5 {
xZ`t~4qR return l(t) = r(t);
aH"tSgi }
4CX * 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。
$C#~c1w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U@f3V8CPy .&r]
?O 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
seAkOIc _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L$@RSKYp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e
yTYg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e;rs!I!Yw 最后的布局是:
cty~dzX^ Add
Q:_pW<^ / \
2U~oWg2P Divide 5
IeN!nK- / \
Bu!Gy8\ _1 3
dP)8T 似乎一切都解决了?不。
j nI)n* 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。
%*}JDx#@ 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。
lzS"NHs<g( 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:
0"
R|lTYq Mv4JF(,S template < typename Right >
=N7N=xY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X$JKEW;0BP Right & rt) const
^o?.Rph|i] {
#B+2qD>E return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/ d6mlQS }
u{6*}6@fi 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;'gzRC XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
)%,bog(x 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
4,$x~m`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。
[FyE{NfiJ% 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。
=9pFb!KX 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?
S'3l<sY 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:
.6vQWt7@ i"w$D{N template < class Action >
b GwLfU class picker : public Action
KsUsj3J {
L]HY*e public :
/}M@
@W picker( const Action & act) : Action(act) {}
3)Paf`mr // all the operator overloaded
rxa8X wo8 } ;
Nu9mK I9>1WT<Yy Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
sBRw#xyS 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
t}'Oh}CG 8swj'SjX template < typename Right >
cp.)K!$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
xTAC&OCk^[ {
N@j|I* y| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o"UqI }
:1.$7Wt rm"bplLZA Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
hsfVKlw- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
FirmzB Il5 GhpH7%s template < typename T > struct picker_maker
>mt<`s {
vZXyc* typedef picker < constant_t < T > > result;
3s>&h-E } ;
.}CPZ3y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+Do7rl {
PeE'#&wn typedef picker < T > result;
&p4q# p7, } ;
urog.Q :_H$*Q=1 下面总的结构就有了:
p=7kFv 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。
mH}AVje{
` 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。
.6.oqb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
L"('gc!W 至此链式操作完美实现。
%C)U
F ;o8cfD .z q)!{oi{x( 七. 问题3
/{qr~7k,oQ 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。
L:B&`,E C{Npipd}v template < typename T1, typename T2 >
V?5_J% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l"ih+%S {
r}vI#;& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`9$?g|rB }
+o_`k! TXy*- <#vR 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[0IeEjL IlS{>6 template < typename T1, typename T2 >
M)3h 4yQ struct result_2
1>|p1YZ" {
\6@}HFH typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v3@)q0@ } ;
x28Bz*O BJlF@F# 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
}25{"R}K 这个差事就留给了holder自己。
7dU X(D,? kv5D=0r "pHQ template < int Order >
78NAcP~6c class holder;
!)&-\!M> template <>
Gzm[4|nO^ class holder < 1 >
VY![VnHsB {
sY1*WolA public :
o.j;dsZ template < typename T >
l kl#AH struct result_1
Mb/R+:C` {
Wje7fv typedef T & result;
lz # inC| } ;
{O!fV<Vx 9 template < typename T1, typename T2 >
A)VOv`U@2 struct result_2
=zbrXtp, {
6o6m"6 typedef T1 & result;
/=-E`%R}! } ;
T>LtN template < typename T >
,sJ{2,]~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n){\KIU/O {
Rhr]ML return (T & )r;
3EzI~Zsx }
NP|U
|zn template < typename T1, typename T2 >
i44KTC"sB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[c3hwogf: {
LfK <%(: return (T1 & )r1;
EcP"GO5 }
5@Rf]'1B0 } ;
/j.V0% 7AtJ6 template <>
=P2T&Gb class holder < 2 >
&uk?1Z#j {
_u.l|yR public :
lYq
R6^ template < typename T >
9-L.?LG struct result_1
aP4r6lLv+ {
|@Z
QoH typedef T & result;
P:CwC"z>sS } ;
m~X:KwK4 template < typename T1, typename T2 >
D4
e)v% struct result_2
eaCEZHr$ {
33
N5> } typedef T2 & result;
=k0l>) } ;
BeP0lZ template < typename T >
JqFFI:Q5a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*a\1*Jk {
i\,#Z! return (T & )r;
6IeHZ)jGj }
Dwwh;B template < typename T1, typename T2 >
v`nodI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"9R3S[ {
%Wu3$b return (T2 & )r2;
~2=B:; }
5w{_WR6, } ;
Jd)|==yD Z=wLNm H "rkP@ja9n 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
}X}fX#[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?;}2Z) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Soq
'B?> oSTGs@EK return l(i, j) = r(i, j);
lgre@M]mg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~0ZP%1.B3 yPuT%H&i return ( int & )i;
3<?(1kSo>> return ( int & )j;
_%"/I96' 最后执行i = j;
-CxaOZG 可见,参数被正确的选择了。
)<jj O Ue~M.LZb o- GHAQ &e2") 4oh 1oodw!hW 八. 中期总结
MheP@ [w|@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
8]+hfB/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8+
Hho@= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IDwneFO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QiB:K Pz[ Z\`uI+` 6(X(f;MEl oGXT,38* s6!aGZ 3X%>xUI 九. 简化
9<,\+}^{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
aq[kKS` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|<9R% 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
\>M3E 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-pyTzC$HO +-*/&|^等
~?S/0]?c 2. 返回引用。
i!sKL%z} =,各种复合赋值等
7e>n{rl 3. 返回固定类型。
:'a |cjq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>L5[dkg% 4. 原样返回。
lHr?sMt operator,
/ey}#SHm, 5. 返回解引用的类型。
w_4`Wsn operator*(单目)
?v `0KF 6. 返回地址。
[
98)7 operator&(单目)
zJXU>'obe 7. 下表访问返回类型。
qKZ~)B j operator[]
Bo)w#X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-=2tKH`Q operator<<和operator>>
0zdH 6& M>8#is(pV 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。
#t
po@pJsE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[7Q |vu <5?.S{Z9 template < typename Left >
m03;'Nj'7# struct value_return
M~p=OM< {
+-K-CXt template < typename T >
2NqlE struct result_1
kf.w:X"i {
-=QA{n typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oB#KR1
>%7 } ;
^Jsx^? 2["bS++? template < typename T1, typename T2 >
y kwS-e struct result_2
1Ep!U#Del {
G-9]z[\# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
l<! ?`V6} } ;
A0
x*feK? } ;
m" .8- $x#Y\dpS `a98+x?JF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7_ZfV? . b-yfBO 下面我们来剥离functor中的operator()
wHAoO#`wn5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+{4ziqYj $5s?m\!jZz return l(t) op r(t)
pma'C\b> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
DF P0WXbOE return op l(t)
d
0$)Y|d> return op l(t1, t2)
GUJx?V/[ return l(t) op
MG<F.u return l(t1, t2) op
/87?U; |V return l(t)[r(t)]
rp{q.fy'U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K!0vvP2H DO8@/W(
` 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:
OpW4@le_r 单目: return f(l(t), r(t));
6;"jq92in* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7GB>m}7 双目: return f(l(t));
&r;-=ASYzV return f(l(t1, t2));
TW7jp 下面就是f的实现,以operator/为例
xOt%H\*k" AKzhal! struct meta_divide
:Fm;0R@/k {
N/4`afiV. template < typename T1, typename T2 >
)t0Y-),vA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H?m9HBDpn {
Fr`"XH return t1 / t2;
PsjSL8] }
,W'`rCxJ } ;
!c4pFQ B "6[fqW65 这个工作可以让宏来做:
5k)/SAU0 1 }%vZE2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[z5pqd- template < typename T1, typename T2 > \
x9hkE!{8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`07xW*K(\Y 以后可以直接用
h;u8{t" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|$f.Qs~? 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
< HlS0J9 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
{U=Mfo?AH V\5ZRLawP fzT|{vG8 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
AvfSR p +fBbW::R^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
eG55[V<! class unary_op : public Rettype
('hr;s= {
R7+3$F5B Left l;
2? 9*V19yu public :
7_xQa$U[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y@)/iwq 0hVw=KDO9: template < typename T >
outAZy=R; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qRlS^=# {
>> yK_yg return FuncType::execute(l(t));
F%Oy4*4 }
yr8
b?m.x (S3\O `5 template < typename T1, typename T2 >
HRS^91aK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TmZsC5 {
|=&[sC return FuncType::execute(l(t1, t2));
j>Ce06G }
U$-Gc[=| } ;
OHTJQ5%zL JVy- Y ~\B1\ G 同样还可以申明一个binary_op
DyhW_PH2J !~#zH0# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ac{"$P` class binary_op : public Rettype
jrJ!A(<) {
u*u3<YQ Left l;
6b`3AAGU" Right r;
ebsZ public :
olda't binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,/*L|M/&5 >|Yr14?7 template < typename T >
y:,Ro@H% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oMey^]! {
vo<'7, return FuncType::execute(l(t), r(t));
;:nx6wi }
' b1k0 9'
StZ GKY[Q template < typename T1, typename T2 >
mu`:@7+Yp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NNDW)@p6z {
<vS3[( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c"F3[mrff }
'&v.h#< } ;
~gZ"8frl K{DsGf, Cb:}AQ = 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
2aj9:S 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p8gm= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g}\G@7Q 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
xb8S)zO]Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`_"F7Czn 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
. l1uqCuB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"L ,)4v/J 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
d!>.$|b 下面是修改过的unary_op
vNo(`~]c T'C^,,if template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'Z;8-1M?O class unary_op
}[2 {
5 1&||. Left l;
$?`-} wY }KFf public :
Hst]}g' . *n]f) Jc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K9G1>* ZH<:g6 template < typename T >
oyfY>^bs struct result_1
#^FDG1= {
Q6qIx=c4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{"e)Jj_= } ;
cl,\N\ +q<G%PwbV template < typename T1, typename T2 >
E]@$,)nC struct result_2
)O}q{4,} {
*.F^`]yz typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1 >}x9D } ;
b9Fd}WZz X>-|px$vy template < typename T1, typename T2 >
'aV/\a:* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NQ&\t[R[ {
r.z= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GycW3tc]_& }
l4O&*,}l## U=ek_FO template < typename T >
z.vERP56 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qvc$D{z {
h;C/} s return OpClass::execute(lt(t));
Z.QgL= }
r3;@ oeKVcVP|'& } ;
xa"8"8 c;6[lv <y`MUpf] 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
bfV&z+Rv-5 好啦,现在才真正完美了。
\-`,fat 现在在picker里面就可以这么添加了:
@y ImR+^.7 `W=3_ template < typename Right >
\img
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MJ?fMR@ {
ojva~mnFf return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
nY)H-u^ }
Q# Yba 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。
-ZVCb@% x9!3i{_ qdCcMcGt zhdS6Gk+ QKB*N)%6 十. bind
(/ qOY 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。
1fOH$33 先来分析一下一段例子
]_5qME#N ;udV"7C U0J_
3W int foo( int x, int y) { return x - y;}
GZt L- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
WeiDg,]e$b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qG)M8xk 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。
63PSYj(y 我们来写个简单的。
$p;<1+! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
xQ0.2[*5 对于函数对象类的版本:
o)2KQ$b>Q @{q:179w^ template < typename Func >
'>:c:Tewy struct functor_trait
WcHL:38 {
;R[w}#Sm typedef typename Func::result_type result_type;
'c/S$_r } ;
"tF#]iQQ
u 对于无参数函数的版本:
q]2t3aY% ;@<Rh^g] template < typename Ret >
wrhGZ=k{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
ZBuh(be {
E'
_6v typedef Ret result_type;
1@:BUE;jZ } ;
MHqk-4Mz 对于单参数函数的版本:
"$krK7Z vrq5 +K&|| template < typename Ret, typename V1 >
=9!|%j struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?RPVd8PUhN {
*Roqie typedef Ret result_type;
8= "01 } ;
evvv&$& 对于双参数函数的版本:
OB4nE}NO up!54}qy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Dq[Z0"8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z]/!4+ {
ua!43Bp typedef Ret result_type;
j"r7M|Z+V } ;
]|_UpP8EP 等等。。。
b*)F7{/Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3lsfT-|Wt& %?X6TAtH template < typename Func >
gwyX%9 struct func_return
{!&^VXZIT {
=Cc]ugl7- template < typename T >
c5(4rT{(m struct result_1
z7_h$v {
1c|{<dFm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_$KEE|9 } ;
/hSEm.< 1| dXbyUd template < typename T1, typename T2 >
7 MS-Gs| struct result_2
e<$s~ UXv {
3gv@JGt7` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NjbIt=y } ;
t{-*@8Ke } ;
)kEH}P& <Rfx`mn _0|@B8!J? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wx8Qz,Z &!F"3bD0 template < typename Func, typename aPicker >
WH_
W: class binder_1
]E$bK {
>rXD Lj-e Func fn;
7.kgQ"?&
aPicker pk;
H X{K5 + public :
9qkJ< g(C/J9J template < typename T >
K5HzA1^ struct result_1
=Eb$rc) {
;}H*|"z;! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VVbFn9+V } ;
Qp9QSyMs} 8Z CR9% template < typename T1, typename T2 >
b}&.IJ&40j struct result_2
/@64xrvIl= {
VwKfM MI8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=I0J1Ob } ;
f#McTC3C wb>"'% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
NJCSo(O &2nICAN[ template < typename T >
sI6I5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/r8sL)D+ {
A=sz8?K+` return fn(pk(t));
[!#}# }
G-| template < typename T1, typename T2 >
WmOu#5*; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GX=U6n> {
J"-/ok(<@ return fn(pk(t1, t2));
R*?!xDJ }
^Y%<$IFG } ;
WRrg5&._q [P|kY ibn\&}1 一目了然不是么?
mU]pK5 最后实现bind
RivhEc1h% ?{P$|:ha 'Ck:=V%}g template < typename Func, typename aPicker >
g'td(i[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;9<?~S {
y;%\w-.\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M/,lP }
NHcA6y$Cz J+TtM> 2个以上参数的bind可以同理实现。
b2H-D!YO^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
0p+36g kjDmwa+91T 十一. phoenix
Nza@6nI" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oIniy{ FNs$k=*8 for_each(v.begin(), v.end(),
@{Dfro (
.7M.bpmqE do_
SkmKf~v [
*zMt/d*<& cout << _1 << " , "
Z_a@,k:+[ ]
>S8
n8U .while_( -- _1),
b 4f3ef cout << var( " \n " )
-q(*)N5.2 )
2St<m-& );
FOteNQTj \t%iUZ$ 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:
'#>Fe`[ 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
4];>O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5LZs_%# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P@Fx6 QX42^]({;c x=-(p}0o;< template < typename Cond, typename Actor >
DXFDs=u class do_while
r?w>x` {
jxZf,]>T Cond cd;
Dk&(QajL Actor act;
~pHuh#> public :
'-mzt~zGOY template < typename T >
?mF:L"i struct result_1
S..8,5mBH {
:YPi>L5 typedef int result_type;
}=JSd@`_ } ;
A
H=%6oT2 ArScJ\/Nwv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
KE~.f( 2`rJ r template < typename T >
omznSL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'V8o["P {
0+[3>N y0 do
`l6OQdB3W {
AAqfp/DC act(t);
B%`|W@v }
.V\~#Ro$G while (cd(t));
hi4-Z=pl return 0 ;
&M tF }
t1~k+ } ;
,tDLpnB@; pMY7{z [XH,~JZJj 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
CpK:u!
Dn 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。
"a(e2H2&T4 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。
(zxL!ZR< 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。
N<<O(r 下面就是产生这个functor的类:
?NvE9+n 0:-z+`RHE ';}:*nZ//_ template < typename Actor >
K7C!ZXw~ class do_while_actor
K4o']{:U {
LK!sk5/ Actor act;
(pHJEY public :
0 d+b<J, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_
nz^+ /sn
}Q-Zy2 template < typename Cond >
mY[*Cj3WJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
atW^^4: } ;
feH&Ug4?G g-,lY| a -[&Z{1A4x4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gI9nxy 最后,是那个do_
8k)*f+1o ,1cpV|mAr (D6ks5Uui class do_while_invoker
4sX?O4p {
-m[ tYp,q public :
6`%|-o
: template < typename Actor >
+t&+f7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z[l+{ {
c}|} o^ return do_while_actor < Actor > (act);
.3jijc j }
>o%X;U
3 } do_;
vbX.0f "n Q@8(e&{#W 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+>AVxV=A# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K>5bb 最后来说说怎么处理break和continue
&x=_n' 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。
E2z=U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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