一. 什么是Lambda
-chk\75 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}VetaO2* 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,
Py}] {? )p?p39>h &_1Ivaen6 e#R'_}\yj class filler
]ULE>a {
T/9`VB%N public :
&O&;v|!9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
G; onJ> } ;
G\\0N^v xRTr@ Uu}a! V 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:
N\f={O8E Oo-%;l`& KV1/!r+* b@p3iq: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
VH>?%aL .UdoB`@!v= 1I^uq>r 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
il403Ae0 -JMlk:~ EKr#i}(x< FF} A_ZFY 二. 战前分析
j1Ng[ 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。
xllk hD4F 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
<aScA`\B# M@TXzn!&o et-<ib<lY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r=S6yq} /* --------------------------------------------- */
_--kK+rU vector < int *> vp( 10 );
Gdi8Al]\Nl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
koTb{U L /* --------------------------------------------- */
~[wh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
q.GA\o /* --------------------------------------------- */
#0F6{&;
M int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
li`4&<WGC /* --------------------------------------------- */
^y1P~4w? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+CQ$-3 /* --------------------------------------------- */
7?[{/`k~? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o5;V=8T; [0lu&ak[& @/DHfs 4O @a[Y[FS 看了之后,我们可以思考一些问题:
.5ItH^ 1._1, _2是什么?
s{30#^1R 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。
S1`;2mAf* 2._1 = 1是在做什么?
2)W~7GED 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。
*!W<yNrR 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。
Gs0x;91 'IykIf q|EE
em 三. 动工
/&T"w,D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ophQdJM gPA),
NrN rNl`w. 83|7#L template < typename T >
p1mY@[A class assignment
@ff83Bg {
vT&xM T value;
c!2j+ORz public :
L'KgB=5K&i assignment( const T & v) : value(v) {}
CnvM>] template < typename T2 >
@71n{9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uy
t' } ;
/1!Wet}f d9E'4Zm "=/YPw^0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x9lG$0k:V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n}T;q1
=Eimbk <-3_tu>l GK>. R<[ class holder
iW\Q>~0#_ {
EAE\'9T&g public :
REaU=-m- template < typename T >
~\C.Nm assignment < T > operator = ( const T & t) const
^rP`
.Z {
|+|q`SwJ return assignment < T > (t);
XXe?@w2{ }
2y"|l } ;
:v(fgS2\
=Ll:Ba Q ]a
,H!0i 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
VuiK5?m `62iW3y static holder _1;
~|>q)4is6a Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!-OPzfHrI 'Drz6K_KrP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kM>Bk\ 而不用手动写一个函数对象。
{)c2#h 42If/N? c[n4{q1 7E}.P1 四. 问题分析
6(9S'~*'R 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
}r)T75_1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
#*"5F* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z;F6:aBa 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8=!BtMd" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l JR T`?{Is['( 五. 问题1:一致性
a7_ &; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ZtFOIb* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6')pM&`t XLeQxp= struct holder
L+rMBa {
ZWVN(U //
kg@Okz N% template < typename T >
/@!%/Kl T & operator ()( const T & r) const
'%}k"&t$i {
HLa3lUo return (T & )r;
~%8T_R /3 }
2^*a$OJ } ;
&.ENcEic aSy^(WN8 这样的话assignment也必须相应改动:
wk'12r6=(- M
yvyp template < typename Left, typename Right >
Q`Z=}^ class assignment
+wwb+aG6{ {
2yt)"DnFk Left l;
7v8V0Gp Right r;
Tw{}Ht_Qq public :
`wzb}"gLsM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$}* bZ~ template < typename T2 >
Ac'0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
I1Jo 8s } ;
42{\u 08Z @Z fQ)q\ 同时,holder的operator=也需要改动:
a*oqhOTQ B]""%&! O template < typename T >
)fRZ}7k: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aT[qJbp1 {
-!~T$}/F return assignment < holder, T > ( * this , t);
I>(3\z4s }
^)| !nd ]V4Fm{] 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。
p;P"mp\' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,'KS:`m! ?c$z?QTMJ return l(rhs) = r;
k/hD2tBLu 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
de&*#O5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
zOEdFU{x f
<,E template < typename Tp >
m4=[e! class constant_t
sX :)g>b {
?hXeZB+b4 const Tp t;
VX;br1$X public :
g$(<wWsU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3)bC, template < typename T >
[i&EUvo const Tp & operator ()( const T & r) const
lHTW e' {
Pa8E.<> return t;
^ |xSU_wa }
}r+(Z.BHM } ;
7jZE(|G- mn>$K"_k 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~g6`Cp` 下面就可以修改holder的operator=了
!b=jD;< ~o+:M0)} template < typename T >
jgz} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Zs$Qo->F {
x+=Ko return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\E!a=cL! }
#jc+2F,+{ qt.G_fOz 同时也要修改assignment的operator()
NQFMExg, ,bLHkBK template < typename T2 >
aR2Vvo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T&ECGF;Y/ 现在代码看起来就很一致了。
>Z\{P8@k0 d"P\ =`+ 六. 问题2:链式操作
N>+s8L.? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G[pDKELL 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
d,c8ks( 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
U)PNY 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
aLWNqe&1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
swfcA\7R 3Y
L template < typename T >
Hju7gP=y} struct result_1
lU}y%J@ {
QO-R> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xYg G } ;
_`H2CXGg g}vOp3^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
`2B,+ytW8 QXQ'QEG template < typename T >
e1EFZ,EcaO struct ref
kPt] [1jo {
D.i(Irqw! typedef T & reference;
BkH- d z } ;
&7}\mnhB template < typename T >
G<5i %@ struct ref < T &>
|9Gng`) {
&V$qIvN$ typedef T & reference;
o/;kzi } ;
w`N|e0G@ BotGPk><c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~=!d>f~U "M GX(SQ template < typename T >
2i~ tzo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
H(JgqbFB* {
&gNb+z+ return l(t) = r(t);
n O^m }
R.Plfm06Ue 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。
<3 b|Sk:T 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=&5^[:ksB |qn`z- 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
aZk/\&=6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&pL.hM^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:75$e%'A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
cJ}J4? 最后的布局是:
-=tf) Add
)r9lT*z / \
\hm;p Divide 5
^-*q / \
{c7ZA%T~R _1 3
N FVr$?P 似乎一切都解决了?不。
61XLL/=P 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。
Ve]ufn6 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。
e(5:XHe 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:
:jJ;&t^^ #[Z1W8e template < typename Right >
(P+TOu-y\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sQ)D.9\~ Right & rt) const
8RA]h?$$J {
H}Jdnu| ko return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&gP/<!# }
*an^
0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L,(H(GeX XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
<wIz8V 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
x)wlp{rLf 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5-=&4R\k 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
y@T0
jI 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
ut<0- 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
i gyTvt! r
I-A)b4 template < class Action >
\$g,Hgp/< class picker : public Action
[SJ)4e|) {
i;CVgdQ8 public :
fP:n=A{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
G$eA(GE // all the operator overloaded
6>fQe8Y } ;
q_hkI] d*Wg>8| Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
EAdr}io 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}o'WR'LX ]12ypcf template < typename Right >
DE $HF*WY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_#jR6g TY {
Dc2U+U(J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_$Wj1h }
(i 3=XfZ!C 9{A[n} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^|P/D 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
-$x5[6bN ;Nd,K
C0k template < typename T > struct picker_maker
r?:zKj8/u {
nn1T5; typedef picker < constant_t < T > > result;
bm</qF'T6 } ;
VV$$t;R/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nx2iEXsa {
vFz#A/1 typedef picker < T > result;
@`IMR$' } ;
G1X${x7 !"G|y4O 下面总的结构就有了:
VbwB<nQl 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。
&&Uc%vIN 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。
"f1`6cx6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[myIcLp^aP 至此链式操作完美实现。
$*KM%M6 daX$=n bg =<) s 七. 问题3
PQ#zF&gL9t 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。
vi4lmkyh^ -;i vBR template < typename T1, typename T2 >
MYmH?A ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LdPA`oI3j {
5Nt40)E}sN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7V="/0a }
4U;Zs3 0+iaO"% 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:
?k}"g$JFn 8Hf:yG, template < typename T1, typename T2 >
.$rt>u,8< struct result_2
\i2S'AblYq {
=!~6RwwwY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
odm!}stus } ;
c9
&LKJ6 b:c$EPK 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
d:_3V rRZ 这个差事就留给了holder自己。
)~Pj3 ]y**ZFA kwM1f=!- template < int Order >
W/\M9
class holder;
Jn+k$'6%# template <>
-J`VXG:M class holder < 1 >
IHrG!owf {
i'\7P-a public :
]bui"-tlK template < typename T >
;ATn& struct result_1
av!'UZP {
]9 ArT$ typedef T & result;
D2@J4;UW*W } ;
8M_p'AR\,y template < typename T1, typename T2 >
u> @Yoyc struct result_2
:
U Yn {
*%(BE*C} typedef T1 & result;
zYz0R:@n+ } ;
mDG=h6y"V template < typename T >
hb,G'IU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#\{j/{VZ {
G'dN_6ho3 return (T & )r;
F4#^jat{ }
n{@^ne4m template < typename T1, typename T2 >
_P:}]5-| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.O1Kwu {
kgQyG[u return (T1 & )r1;
Ln4zy*v{ }
'A#bBn,| } ;
jkrv2 `" "lT>V)NB' template <>
"fq8) class holder < 2 >
$7'K]'UJXO {
n;w&}g public :
7/UdE:~]*= template < typename T >
ITmW/Im5 struct result_1
W3HTQGV {
- /
tzt typedef T & result;
(pud`@D;[ } ;
$yi[wwf4 template < typename T1, typename T2 >
Bm\OH# struct result_2
sT;:V
{
!ot$ Q typedef T2 & result;
?%]?#4bkc } ;
mD]^a;U[X template < typename T >
0\X'a}8Bu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>(9"D8 {
N+V_[qr# return (T & )r;
X *fle }
o(|fapK. template < typename T1, typename T2 >
GQvJj4LJp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Wb7z&vj {
\qA^3L~;5 return (T2 & )r2;
G#f(oGn : }
Cr;d
!= } ;
8A,="YIt t)62_nu Qt
VZ)777 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> >。
.zM M!l3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_ITA $# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9si,z mKh<M)Bz return l(i, j) = r(i, j);
F VVpyB| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LL}b]B[ M,WC+")Z= return ( int & )i;
{-'S#04 return ( int & )j;
4pw:O^v 最后执行i = j;
Rc.8j,] 可见,参数被正确的选择了。
x#0B
"{ Q|1X|_hs E{#Y= J nzI-
y 1}#RUqFrvS 八. 中期总结
km[PbC
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
q*36/I 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<M,A:u\qSQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3L5o8?[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1(ud(8?| OBBEsD/bc {R{Io| ;=ci7IT' *]uj0@S (d@ = 九. 简化
1 xu2$x.b 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。
&qP@WFl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t&^cYPRfY' 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:
Dj$W?dC"^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
KDW=x4*p +-*/&|^等
TXDb5ZCzM 2. 返回引用。
j1hx{P' =,各种复合赋值等
CNRiK;nQ 3. 返回固定类型。
[ ]LiL;A& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`J}-U\4F{ 4. 原样返回。
w*3DIVlxL operator,
cz6\qSh\, 5. 返回解引用的类型。
F87aIJ.pGN operator*(单目)
wwI'n*Q'$ 6. 返回地址。
}ippi6b:r operator&(单目)
4[$D3,A 7. 下表访问返回类型。
@U;U0
operator[]
~?x
`f+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
RE?j)$y?` operator<<和operator>>
4t<l9Ilp AWqc?K@ 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。
5uJ{#Zd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
s/=.a2\ N`Q[OFe template < typename Left >
0
3/<A ^ struct value_return
nRL2Z5iO- {
W2CQk template < typename T >
%!_%%p,f struct result_1
"k%B;!We) {
9"TPAywd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#ivN-WKCl } ;
3|FZ!8D z$q:Yg template < typename T1, typename T2 >
$kM8E@x2 struct result_2
uSRvc0R\ {
'J=knjAT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CaV>\E) } ;
#FHyP1uyc } ;
PM
A61g s,2gd' =IkG;gg 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e=<%{M& nGdEJ 下面我们来剥离functor中的operator()
nYF *f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
#P''+$5, |k-IY]6 return l(t) op r(t)
:d5fU: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N+[ |"v return op l(t)
D]h~\ return op l(t1, t2)
= Nd&My return l(t) op
fjh0Z i45 return l(t1, t2) op
1 iWe&I: return l(t)[r(t)]
tHj |_t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"++q.y *k7vm%#ns 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
;J)8#| 单目: return f(l(t), r(t));
7rdPA9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*YI>Q@F9 双目: return f(l(t));
9u->.O: p return f(l(t1, t2));
;Npv 2yAab 下面就是f的实现,以operator/为例
b3,&RUF o9Z!Z^ struct meta_divide
f/&k$,w {
\~YyY'J template < typename T1, typename T2 >
G \S >H static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
xlH?J;$ {
q[}[w! to return t1 / t2;
b)eKa40Z }
A`D^}F6 } ;
rLfhm
Ds%u eZr}xo@9 这个工作可以让宏来做:
l*yh(3~} A>c/q&WUk #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V=C@ocyZ template < typename T1, typename T2 > \
EK:s# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@YMQbjbr 以后可以直接用
7JedS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y+C.2 ca 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
!Hk$ t (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
LcA~ a<_ \*_@`1m _v+mjDdQ 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
.skR4f,h .kGlUb?^Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8-wW?YTG class unary_op : public Rettype
y8{PAH8S {
3>`CZ]ip} Left l;
2|1s !Q public :
0> 6;,pd" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3gn)q>Xj$ gyI(O>e template < typename T >
B3P#p^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f.o,VVYi {
7sQw&yUL) return FuncType::execute(l(t));
B~0L'8WzW }
4+V+SD %>cl0W3x template < typename T1, typename T2 >
B~/LAD_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mh#dnxeR {
KXgC]IO~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
&tULSp@J }
}Ot
I8;> } ;
G$5N8k[2 O>E2G]K]\ $hkMJ),T~ 同样还可以申明一个binary_op
~)zoIM \ A-GRuC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
NdS6j'%B@7 class binary_op : public Rettype
T/_JXK>W {
>t/P^fr_F Left l;
,u^S(vxyz Right r;
V0gk8wD public :
Ch1+YZG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lD8&*5tDmP 5PJB<M_m: template < typename T >
:.-z) C} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o|s JTY {
#L{+V?
return FuncType::execute(l(t), r(t));
Y}bJN%M }
`>1"v9eF idC4yH42 template < typename T1, typename T2 >
2 NgEzY5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LWB"}#vt {
G36}4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I$Q%iZ{ }
i4Y_5 } ;
*aXZONym
?/_8zpW 0,T'z, 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
|EJ&s393& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?Jlz{ms I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
VWlOMqL995 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。
U8Pnt|0 M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H<M
ggs- 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]22I'+$2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C*}TY)8 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)
1@nGD<,. 下面是修改过的unary_op
%`%xD>![ _jw A_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
kF9T 9 class unary_op
,KlTitJl\+ {
|5wuYG Left l;
1Ftl1uf wl{Fx+<^3 public :
U}xQUFT| }57wE$9K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e!wS"[, E6SGK,f0D template < typename T >
J~5VL |ca struct result_1
K_iy^|0)5] {
!af35WF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8@)/a } ;
Hp_3BulS< ,`/J1(\nd template < typename T1, typename T2 >
O[3AI^2 struct result_2
1NO<K` {
Mj&f7IUO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}b+tD3+ } ;
{4Q4aL( v/]Bo[a template < typename T1, typename T2 >
rl^_RI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XelY?Ph,, {
zh$[UdY6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
q/,W'lQ\; }
MOJ-q3H^W 6&=xu|M<x= template < typename T >
]@o p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(9h{7<wD` {
fW Vd[zuD4 return OpClass::execute(lt(t));
9$,?Grw~ }
1\7SiQ- "D7*en } ;
;p"G<n Z8$@}|jN rN)T xH&*p 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
pR8]HNY0 好啦,现在才真正完美了。
:K& 现在在picker里面就可以这么添加了:
E[J7FgU)<S tr2@{xb template < typename Right >
M:W9h+z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t_&FK A {
U S+PI` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
da3]#%i0 }
$4`RJ{ZJw] 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。
_pQ9q&i4 guv)[:cd; ,MwwA@,9- ZD1UMB0$4 S%b7NK 十. bind
ZoB?F 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
7-+X -Y? 先来分析一下一段例子
"k\W2,q[ VrhG=CK '$~9~90?Z int foo( int x, int y) { return x - y;}
x~xaE*r bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
F;jl0)fBR= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>?yaG= 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。
q('O@-HA 我们来写个简单的。
oUEpzv,J 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jRK<FK 对于函数对象类的版本:
A'qJke= bL+Hw6; template < typename Func >
4E:HO\ struct functor_trait
]yN]^%PYH {
5tR<aIf typedef typename Func::result_type result_type;
6a PZW } ;
3|RfX 对于无参数函数的版本:
s4lkhoN\t ^;GJ7y&,d template < typename Ret >
Py6c=&* struct functor_trait < Ret ( * )() >
Zi/l.=9n {
0@1AH< typedef Ret result_type;
q@P5c } ;
wo84V!"A 对于单参数函数的版本:
bT>%
* 8QDRlF:;< template < typename Ret, typename V1 >
~=P&wBnJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
RX:\@c& {
kRnh20I typedef Ret result_type;
$lci{D32, } ;
7ZS5u+o 对于双参数函数的版本:
M)6_Tal ,T_HE3 K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=35^k-VS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
VB*$lxX {
zl46E~"]x typedef Ret result_type;
y[S5 } ;
UDV,c o 等等。。。
nCEt*~t9VE 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FJo N"X It!%/Y5 template < typename Func >
=0`"T!1 struct func_return
]7v-qd {
V{;Mh
u`+ template < typename T >
|~k=:sSz{ struct result_1
[zIX&fPk$ {
\?h + typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qX`?4"4 } ;
x;lIw)Ti =)"60R7{ template < typename T1, typename T2 >
.Nr}V.?57 struct result_2
rE[*iq,# {
p+#J;. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O9oVx4= } ;
83:m7; } ;
}Gr5TDiV0\ !)ey~Suh N%/Qc hu 最后一个单参数binder就很容易写出来了
aB-*l
%x :x]gTZ? template < typename Func, typename aPicker >
+bI &0` class binder_1
;%odN
d {
3zY"9KUN Func fn;
?s #DD, aPicker pk;
"P.7FD public :
{w}PV5< q
.nsGbl template < typename T >
il\#R%';5 struct result_1
Lo @mQ {
J6_Hlt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`,Q
uO } ;
beEdH> aePhtQF template < typename T1, typename T2 >
BgJ;\NV struct result_2
/"tVOv# {
d"uR1rTk typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[Nr6qxWg } ;
-4Zf0r1u qbu Lcy3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8b!&TP~m1 F N;X"it. template < typename T >
tn+i5Eso typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SouPk/-B80 {
K||9m+ return fn(pk(t));
3o9`Ko0 }
DPw"UY: template < typename T1, typename T2 >
iK#5HW{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qXR>Z=K< {
'b]GcAL return fn(pk(t1, t2));
{'l^{"GO" }
d^
L`dot } ;
/Z';#G,z ,Bk mf| {(U?)4@ 一目了然不是么?
51W\ %aB 最后实现bind
KFCrJ) /B.\ 6 ><}FyK4C template < typename Func, typename aPicker >
\\AufAkJ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cod__. {
Z@>hN%{d+g return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
U+CZv1 }
Bwj^9J/ob )WF]v"t 2个以上参数的bind可以同理实现。
;:,hdFap 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。
IeLG/ fB =hxj B*") 十一. phoenix
=o^oMn Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%W~Kx_ <e-9We." for_each(v.begin(), v.end(),
89*CoQ (
G7yCGT)vQ do_
K:gxGRE [
c"Kl@[1\~ cout << _1 << " , "
Ox7v*[x' ]
|s`j=<rNQI .while_( -- _1),
)XV|D cout << var( " \n " )
Fi vgOa )
hNgbHzW );
B38_1X7 3}e-qFlV8, 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:
qgg/_H:;w 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
DP ,owk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$"1Unu&P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{XH!`\ N7Vv"o s\y+ xa: template < typename Cond, typename Actor >
`T7gfb%1-3 class do_while
*yKw@@d+p {
7ZarXv
z Cond cd;
(7^5jo[D Actor act;
,e$]jC<sv2 public :
EvSo|}JA[ template < typename T >
K>iM6Uv struct result_1
R#gt~]x6k {
$*w]]b$Dn typedef int result_type;
c<- F_+[ } ;
'X_8j` ]# {`?C5<r do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uJ<nW%} Z BjyQ4h template < typename T >
bC*( ,n<' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Br^4N9 {
u`?MV2jU2 do
;D.a |(Q {
0,$eiY)u$ act(t);
x&}pM}ea }
ln4gkm<]t while (cd(t));
Y3@\uM`2# return 0 ;
iR}3 [ }
/$
Gp<.z } ;
Hl-!rP.?0 =)_9GO WqQAt{W/< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^ [FK<9 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。
1./uJB/ 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。
/g$cQ=c 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
vEQw`OC 下面就是产生这个functor的类:
L&h@`NPO a .}IxZM[}D {l/j?1Dxq template < typename Actor >
X*f#S:kiNU class do_while_actor
#._%~}U {
PF=BXY1<UL Actor act;
|e{F;8 public :
'dJ#NT25 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\"r84@< bu[PQsT template < typename Cond >
2XoFmV),F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2J7=
O^$? } ;
`zf,$67>1 P`z#tDT^" *B<Ig^c 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
RNa59b 最后,是那个do_
U|tUX)9O 3B *b d bogw /)1 class do_while_invoker
%{M_\Ae# {
^eF%4DUC; public :
$y%X#:eLJ template < typename Actor >
z"7I5N do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_FpZc?= {
~nQ= iB return do_while_actor < Actor > (act);
g2?kC^=z= }
q47>RWMh% } do_;
u.\FNa p2m@0ou 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qDSZ:36 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hY*ylzr83 最后来说说怎么处理break和continue
%E<.\\^% 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。
kmNa),`{s 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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