一. 什么是Lambda
^FIpkhw 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2mRm.e9? 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,
ko2 ?q luY#l!mx3 <y7nGXzLK .}=gr+<bf class filler
ViKN|W>T {
NI,i)OSEN public :
*QH@c3vUe\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o/t^rY y } ;
_xjw: ~M _@_ DQui7dr)l 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:
h/?$~OD I($0&Y\De *6IytWOX5 8Q d *OO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
o9*}>J<+RQ z10J8Ms' !Z]#1"A8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
lkl+o&D9
td@I ;d2 `n)e]
dn d< j+a1& 二. 战前分析
Gl;xd 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=r:(ga 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
HQGn[7JW RrA9@95+ O*jTrZ(k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(
y0 /* --------------------------------------------- */
rr~O6Db vector < int *> vp( 10 );
/u?ZwoTzY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
v,,
.2UR4 /* --------------------------------------------- */
wGy`0c]v? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K@U[x,Sx /* --------------------------------------------- */
\USl9*E int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7n}$|h5D /* --------------------------------------------- */
f"9aL= 3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2PZ#w(An& /* --------------------------------------------- */
'vCl@x$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bAOL<0RS9` @-zL"%%dw' N_L~oX_ _Fe%Ek1Yy 看了之后,我们可以思考一些问题:
%'o'Kh''= 1._1, _2是什么?
Y2$wL9"> 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
U</Vcz 2._1 = 1是在做什么?
`-Y8T\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
\*yH33B9 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
HD%n'@E D`hl} C}jFR] x) 三. 动工
l/xpAx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:#nfdvqm r_>]yp T"IDCT'z !1m7^3l7j template < typename T >
8SGqDaRt class assignment
|!m8JV|x {
db*yA@2Lg T value;
U\y:\+e l public :
ly9tI-E assignment( const T & v) : value(v) {}
Nhf@Y}Cu template < typename T2 >
e92,@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NdxPC~Z+ } ;
KwAc Ga}J pGRk K&4FFZ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3kzO
VZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.RW&=1D6 z"%{SI^ eL" +_lW @oKW$\ class holder
k^@dDLr" {
#IvHxSo& public :
3-Bz5sj9 template < typename T >
A'6-E{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
>q&X#E<w {
D]=V6l= return assignment < T > (t);
b9R0"w!ml
}
PRal>s&f } ;
A<}nXHs- YQ|o0> R :*1Y\o( 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:
:8t;_f W:VX^8</ static holder _1;
=Jax T90x Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kxCN0e#_ :@4+ } for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{F=`IE3)w 而不用手动写一个函数对象。
~F"w kD46Le++B 719lfI&s
Ua.%?V 四. 问题分析
{ui{Y c 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。
bn:74,GeyK 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。
U<|*V5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mrQT:B\8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
cv5+[;(b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$Sgq7 PO nF_FC 五. 问题1:一致性
bx%Ky0Z 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
MK.TBv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
FtW=Cc`hC_ ;$vVYC struct holder
'YB{W8bR {
|R;` //
m1D,#=C,_ template < typename T >
8b"vXNB.f T & operator ()( const T & r) const
':|E$@$W {
,`!>.E. return (T & )r;
Qk2*=BVh }
nxJx 8d" } ;
f5z*AeI Ca["tks 这样的话assignment也必须相应改动:
6!@p$ pm)a R8>17w. template < typename Left, typename Right >
c?*x2Vk class assignment
KK?R|1VK9 {
u
p zBd] Left l;
T"DG$R,Aj Right r;
$\#wsI( public :
=5O&4G`} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:z`L) template < typename T2 >
s54AM]a{j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bg2r } ;
]u.)6{ aJJ)ZP2+ 同时,holder的operator=也需要改动:
=d$m@rc0r iU|X/>k? template < typename T >
x<5;# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4D[(X=FSU {
!jR 1!i return assignment < holder, T > ( * this , t);
J ql$
g }
4}t$Lf_ 79 \SbB 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
]P2Wa
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Wb5n> * [+!~RV_ return l(rhs) = r;
!jg<
S>S5 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
f3*SIKi 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*-3*51 jW '#Q\p6G&_ template < typename Tp >
WeIi{<u8R class constant_t
H on,-< {
UW Px|]RC const Tp t;
Ow{NI-^K public :
NftR2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%~\I*v04 template < typename T >
-+0!Fkt@, const Tp & operator ()( const T & r) const
&23{(]eO {
geNvp0 return t;
V8G.KA " }
~3$:C#"Dl } ;
8aY}b($*ZI gWl49'S>+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
82YZN5S3]3 下面就可以修改holder的operator=了
8"ulAx74> ynn>d template < typename T >
POQ4&ChA assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~PX#' Jr {
au+a7~0~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
lT8^BT }
l Ma|| L,3%}_ 同时也要修改assignment的operator()
_o-01gu. IIAm"=* template < typename T2 >
-yMD9b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?^U1~5ff) 现在代码看起来就很一致了。
&g!yRvM!;Q Bam 4%G5 六. 问题2:链式操作
} DjbVYH 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-l<[CI 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
: n\D 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[ak[ZXC, 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
mpzm6Ieu 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(wp?tMN5# bKQ-PM&I/t template < typename T >
fK4NmdTV struct result_1
\O\veB8 {
F D.L{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4Z/]7Ie } ;
|Gt]V`4 {WuUzq` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
#Qd"d3QG Gu%}B@ 4^ template < typename T >
(y?`|=G-xT struct ref
wTn" {
5xc-MkIRL typedef T & reference;
`3vt.b } ;
R-5e9vyS template < typename T >
/&RS+By(i struct ref < T &>
9]|G-cyt {
^oZD44$ typedef T & reference;
KCfcEz } ;
E>rWm_G A
w)P%r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"0 {t~?ol 'Inqa;TQz template < typename T >
88+J(^y> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
r%II`
i {
Cc` )P>L return l(t) = r(t);
Q46sPMH+_ }
Q".AmHn
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。
MU~nvs;: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mTZgvPJ! ,IG?(CK| 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
;%Zn)etu _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d<v)ovQJ] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
oBzjEv +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d+g+{p>? 最后的布局是:
_"sFLe{
Add
pAdSOR2 / \
3o^oq Divide 5
/-1 F9 / \
a\v@^4 _1 3
G 8F43!< 似乎一切都解决了?不。
TY gn
X 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。
~f]I0FK 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。
eX9H/&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:
M2y"M ,k4 =#{i;CC% template < typename Right >
q/t~`pH3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VK?c='zg Right & rt) const
AME6Zu3Y {
Js!V,={iX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
RLX?3u& }
W\<p`xHk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
oF#]<Z\ 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。
m_r_4BP 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。
#:M)a?E/% 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。
1|%C66f^ 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。
&B>YiA 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?
cG I^IPI 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:
HtGGcO'bqg dtUt2r)6L; template < class Action >
k{j (Gb2sp class picker : public Action
D3-H!TFpDb {
4)~GHb public :
7eekTh, ? picker( const Action & act) : Action(act) {}
[l X3":) // all the operator overloaded
-(+/u . } ;
7=x]p z'ZGN{L 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。
3QzHQU 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:
&d^u$Y5 \i$WXW]| template < typename Right >
rWMG_eP: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IMay`us]:8 {
'74-rL:i return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o%\pI% }
(3+:/,{'$ @}@J$ g Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I!sB$=n 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
-g]g &GH,is template < typename T > struct picker_maker
R2$;f?;: {
f6Io|CZWJ typedef picker < constant_t < T > > result;
9K5[a^q|My } ;
G'
'l,\3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-l`1j6 {
`CQMvX{ typedef picker < T > result;
Wg2Y`2@t } ;
l4s_9 )Vb_0 n=^ 下面总的结构就有了:
?[G!6 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。
QcDWVM'v 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。
xl~%hwBd picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S<V__Sv 至此链式操作完美实现。
P ME
?{%& .OC{,f+ ^#VyI F3q 七. 问题3
gr")Jw7 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。
}$ZcC_ r&t)%R@q template < typename T1, typename T2 >
=?/RaK/
w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z:PsQ~M {
h[0,/`qb{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2So7fZa^wg }
$Z;?d@6yI Zom7yI 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:
O8N\ Xbb('MoI63 template < typename T1, typename T2 >
6n.W5
1g(s struct result_2
*M_Gu{xc {
1MCHwX3/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t<6`?\Gk } ;
{IW pI * gB\KD{E 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?
yjbqby7 这个差事就留给了holder自己。
4S]`S\w {{?[b^ P#g"c.?; template < int Order >
K~_[[)14b class holder;
<|s9@;(I template <>
nKJJ7 RL class holder < 1 >
uYPdmrPB?l {
y+XB public :
n(gw%w+\7 template < typename T >
0vs9# <&V struct result_1
Zq--m/ {
Ny>tJ~I typedef T & result;
4 }l,F } ;
I T)rhi: template < typename T1, typename T2 >
i[~oMwc& struct result_2
mk;l;!*T8 {
zhDmZ typedef T1 & result;
`V@{#+X } ;
u $N2uFc template < typename T >
aD~3C/?aW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m>gok0{pm {
-O2ZrJ!q return (T & )r;
CqUK[#kW( }
T3o}%wGW template < typename T1, typename T2 >
'Dq!o[2y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7B$iM,}.b {
`um#}ify# return (T1 & )r1;
LX e { }
@'DfNka } ;
O4kBNUI/ dFF [2 template <>
Nkt(1?:-' class holder < 2 >
Eg?6$[U`8< {
cPxA
R]'U public :
$up.<qzj template < typename T >
8Hf!@p6R+ struct result_1
$-$^r; {
oXgKuR typedef T & result;
32=Gq5pOc } ;
N9D<wAK##) template < typename T1, typename T2 >
FLO#!G struct result_2
)k0P' zGb {
*f:^6h typedef T2 & result;
bmotR8d } ;
&UUIiQm~ template < typename T >
&j,rq?eh$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F7`3,SzHp {
#;Y JR9VN return (T & )r;
<JKRdIx&1 }
LXaT_3; template < typename T1, typename T2 >
31LXzQvFG
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yAoJ?<4^W {
:luVsQ return (T2 & )r2;
h5&l#>8& }
NamBJ\2E1[ } ;
9cAb\5c| I_J;/!l= 0hXI1@8]` 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> >。
mu2r#I 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2*-s3 >VK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|A0LYKni udDhJ? return l(i, j) = r(i, j);
nsqs*$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N.C<Mo lvIKL!;H return ( int & )i;
TdI5{?sW return ( int & )j;
mxhO:.l 最后执行i = j;
sn&y;Vc[$ 可见,参数被正确的选择了。
`'[u%U E LQ"56PP< *ta
``q [rv"tz= _*1/4^ 八. 中期总结
Lc6Wj'G
G 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:
xR2E? 0T 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a&~d,vC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T9\wkb. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\X5{>nNh bo rt2k TmG$Cjf84 ua*k{0[ AoL4#.r3H [Z|R-{" 九. 简化
'$W@I 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。
L5E.`^? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^SB?NRk 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:
rIg1]q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rG1l:Z) +-*/&|^等
F0%FX`b{{ 2. 返回引用。
1`N q
K =,各种复合赋值等
}3F8[Td.~N 3. 返回固定类型。
FyX\S= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
m(E-?VMHo 4. 原样返回。
f(
5c operator,
ps"DL4* 5. 返回解引用的类型。
N;7Xt9l operator*(单目)
Y~vI@$<~( 6. 返回地址。
8[U1{s:J operator&(单目)
3>%rm%ffE 7. 下表访问返回类型。
d0~F|j\# operator[]
`3^*K/K\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
nVV>;e[ operator<<和operator>>
^4_)a0Kcm, '5.n28W> OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
QWv+Ja 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i
~fkjn ('pNAn!] template < typename Left >
~isrE;N1| struct value_return
k/YEUC5 {
q?g4**C template < typename T >
m'k.R
j struct result_1
yTwv2l;U {
R>U0W{1NO typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
W/9dT^1y4' } ;
BRbx. >4`("# template < typename T1, typename T2 >
XtVx
H4q struct result_2
7A?~a_Ep {
1GKd*z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[!p>Id
} ;
-?`^^v } ;
= ;#?CAa: DVt;I$ SuU,SE'TX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
n=l>d#}$%T J`a$"G B. 下面我们来剥离functor中的operator()
Aa-L<wZVPt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}z1aKa9 Y&KI/]ly,L return l(t) op r(t)
\ni?_F(Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
A;n3"" return op l(t)
xGTVC=q return op l(t1, t2)
wgxr8;8`q return l(t) op
"2q}G16K return l(t1, t2) op
"hi?/B#d return l(t)[r(t)]
?47q0C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
x zu)``? VVO C-: 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:vAU8d> 单目: return f(l(t), r(t));
{/G~HoY1i return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)WavG1 双目: return f(l(t));
4;'o`K~* return f(l(t1, t2));
Aq%TZ_m 下面就是f的实现,以operator/为例
iTF`sjL 3maiBAOKz struct meta_divide
UXwnE@`F {
G#-t&gO3 template < typename T1, typename T2 >
}Tf~)x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
A@xa$!4} {
;`',M6g return t1 / t2;
<dl:';@a- }
6r{NW9y' } ;
:["iBrFp F )_jW 这个工作可以让宏来做:
rpH ,c[D esU9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;+]
mcgN! template < typename T1, typename T2 > \
(CFm6p'RZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ZN#mu]jC? 以后可以直接用
"1|n]0BF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2\80S[f 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}A,9` (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ekC
1wN
l AL@8v= p&dpDJ?d:= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
69ZGdN q ww* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%0l'Nuz class unary_op : public Rettype
b>SG5EqU@ {
TtTp,If Left l;
&{E1w<uv public :
y "6;O 0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I^S
gWC 0'q&7
MV template < typename T >
E{x<P0 ; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`L# pN5 {
KBJ%$OQV return FuncType::execute(l(t));
ScOiOz:Ha }
-P#PyZEH&I Ahl-EVIr< template < typename T1, typename T2 >
4.Luy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k|V%*BvY> {
r Q)?Bhf return FuncType::execute(l(t1, t2));
ZLm?8g6- }
nk=+6r6 } ;
yu3: Hv} *|WS, \Gm$hTvB& 同样还可以申明一个binary_op
Ok63 w7 'w//d
$+G_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ou8V7 class binary_op : public Rettype
Ai>=n; {
iQs^2z#Bd Left l;
&w15GO;4 Right r;
I)7STzlMj. public :
V$wW?+V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2OT
RP4U 6L5j template < typename T >
Q8-;w{% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N,k PR {
i/UDda"E return FuncType::execute(l(t), r(t));
J:W|2U=" }
E%Tpby}^' 4-j3&( template < typename T1, typename T2 >
24{Tl
q3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-DAkVFsN {
xib?XzxGo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!@>_5p>q* }
Vx'82CIC } ;
b;Nm$`2 U-^qVlw vVvx g0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
YA+jLy6ZL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9ZXkuP9vm DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\vg(@)$q
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。
;IV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H(|n,c 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。。。
v9*ugu[K9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o,qq*}= 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)
P}"=67$ 下面是修改过的unary_op
[d"]AF[# 2Xw=kw u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
RBOb/.$ class unary_op
pg<m0g@W*; {
#3VOC#. Left l;
ht>C 6y |:7
^ public :
{"v~1W) FZFYwU\~.L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|ty?Ah,vb TEJn;D<1I, template < typename T >
yP<ngi^s= struct result_1
,5*Z<[* {
)wZ;}O typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L<D<3g|4 } ;
8NF93tqD6 7C;oMh5 template < typename T1, typename T2 >
SI)QX\is8 struct result_2
srbES6 {
hZZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5S9i>B } ;
kh4., \' e:9s%|]T template < typename T1, typename T2 >
^uiQZ%; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KIRCye {
H|\@[:A+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Fok% }
1
b&<De yf4I<v$y template < typename T >
9ZJn 8ki typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N4HIQ\p {
6y+_ x' return OpClass::execute(lt(t));
kJ'rtz4QO }
:QoW*Gs1 0#G@F5; < } ;
42oW]b%P{; B}(r>8?dm /nq\*)S#& 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
aRV.;S 好啦,现在才真正完美了。
QjlQsN! 现在在picker里面就可以这么添加了:
8l.bT|#O ApD`i+Y@ template < typename Right >
!jQj1QZR` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
G'U ! # {
Rs@>LA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V|{\8&2 }
P.y06^
X}A 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
0:iR=S Wa5B;X~ \; voBU eae `#>XP JW},7Ox 十. bind
?S<`*O
+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
MvKr~ 先来分析一下一段例子
=vs]Kmm sRI0; +$YHdgZ. int foo( int x, int y) { return x - y;}
O0^?VW$y_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;7>k[?'e bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
NNxzZ!q! 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。
<GWzdj? 我们来写个简单的。
C+L_f_6] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*t{^P*pc 对于函数对象类的版本:
5O%?J-Hp #b
eLo J template < typename Func >
XiL[1JM
struct functor_trait
;?G.., {
/:;"rnvq typedef typename Func::result_type result_type;
$5wf{iZY.Q } ;
ew.jsa`TrW 对于无参数函数的版本:
`N}aV Ns PX- PVW template < typename Ret >
8w$q4fg0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
j4:Xel/ {
60R]Q typedef Ret result_type;
. 3'U(U } ;
oLS/ 对于单参数函数的版本:
[gDl<6a#4 t-i\gq^ template < typename Ret, typename V1 >
gX|We}H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ri/CLq^D {
dw>1Ut{"3 typedef Ret result_type;
P:>]a$Is } ;
5S*aZ1t18 对于双参数函数的版本:
5m
yQBKE MW2{w<-]7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{%oxzdPc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DJZ$M {
sOO_J!bblP typedef Ret result_type;
Aw]kQ\P& } ;
ES\=MO5a7 等等。。。
e-Zul.m 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@R_ON"h .(7m[-iF! template < typename Func >
+a"f)4\ struct func_return
O+?vQ$z {
3wMnTT"At template < typename T >
c2u*<x struct result_1
:6qt[(<" {
[(2XL"4D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jN AS'JV } ;
%i.Prckrb fZp3g%u template < typename T1, typename T2 >
|s,y/svp struct result_2
K: |-s4= {
X4<Y5?&0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-%dBZW\u2 } ;
DB+oCE<.# } ;
bao"iv~z FeNNzV= qfX26<q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"QvTn= N F,<^ u template < typename Func, typename aPicker >
CiV^bYi class binder_1
^ib
=fLu {
r=/$}l4 Func fn;
iS< ^MD aPicker pk;
F1t+D)KA> public :
)O2IEwPd. #||D,[ _=+ template < typename T >
=6
3tp 9 struct result_1
z%1& t4$ {
0DFVB%JdI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DKF`
xuJP } ;
[$c"}=g[+ &`,Y/Cbw template < typename T1, typename T2 >
h'+F'1= struct result_2
8#w%qij {
ME66BWg{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<.2jQ#So } ;
lPD&Doa y'!"GrbZ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uvAJJIae' DkSs^ym template < typename T >
`2/V.REX$h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D/afa8>LQH {
eM@xs<BR return fn(pk(t));
91-[[< }
tXuf ! template < typename T1, typename T2 >
.Q^V,[on1T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fRT4>So {
mL-6+pJ@ return fn(pk(t1, t2));
oQA,57B }
mGa :~x } ;
ExM VGe .K]Uk/W >?#zPweA 一目了然不是么?
l&*=
.Zc7! 最后实现bind
Dr76+9'i JLt%G^W> ^X?uAX-RP| template < typename Func, typename aPicker >
"lrQC`? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
l"7#(a {
U~d%5?q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'Z]wh .]T }
NTEN rHi4Pw{L 2个以上参数的bind可以同理实现。
d tE"1nR 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。
?\)h2oi!F5 w IP4Z^ 十一. phoenix
"%b Gwv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2m"cK^ pSI8"GwQ for_each(v.begin(), v.end(),
(AX$Svw (
3/PvH E{R do_
` Z/ MQ [
e0#t cout << _1 << " , "
'tDUPm38 ]
$}'(%\7" .while_( -- _1),
"LSzF_mK cout << var( " \n " )
$ai;8)C6 )
5^R?+<rd );
X7[gfKGL)N $$uMu{?0i 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:
M%Ksyr9 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
vt nT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[[pt~=0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K- $,:28 &YcOmI/MM
N:okt)q:% template < typename Cond, typename Actor >
cRuN; class do_while
zWv0y8[d {
yn"4qC#Z Cond cd;
tj*/%G{Y Actor act;
?z <-Ww public :
"Zx<hL* template < typename T >
`23][V struct result_1
9UVT]acq {
aj,o<J typedef int result_type;
1;DRcVyS+ } ;
V#b=mp @OGG]0
J do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;TS%e[lFhQ #vhN$H :&q template < typename T >
N|Ag8/2A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nd+1r|e' {
GKjtX?~1 do
/%s:aO {
r/HCWs| act(t);
x(xi%?G }
`R>z{-@= while (cd(t));
KQvSeH>r return 0 ;
~**x_ v }
.Zj`_5C } ;
C\aHr! vf$IF| +iFt) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|
oK9o6m4 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。
Aq*?Q/pV 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。
HsUh5; 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。
@K+gh# 下面就是产生这个functor的类:
uo J0wG. f$6N h6OQeZ. template < typename Actor >
]@ke_'
" class do_while_actor
wpN3-D {
RRB=JP{r Actor act;
G}^=(,jl public :
P"l'? ` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1+WVh7gF i>]PW|]
template < typename Cond >
`}KxzD picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w/(c}%v}= } ;
'"\'<>Be eBs.RR
]O \wk;Bo 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=JgR c7 最后,是那个do_
R ZQH#+*t} 80_w_i + *4Ldh}S! class do_while_invoker
16Jq*hKU {
5lJL[{ public :
^/#G,MxNy template < typename Actor >
-{k8^o7$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
83SK<V6 {
IQ~qiFCf return do_while_actor < Actor > (act);
}8#Ed;%K }
bT&{8a } do_;
` =P_ed%&' Mmu#hb|W 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
H$C*&p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lFnYQab 最后来说说怎么处理break和continue
lTP#6zqfv 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。
~F@n `!c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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