一. 什么是Lambda
{==Q6BG* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ZO;]Zt] 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,
WYh7Y #15q`w [wu%t8O2 %2L9kw' class filler
}BfwMq4E)n {
aSK$#Xeu public :
##n\9ipD void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
P,%|(qB } ;
.9ROa#7U;n S3=J1R, ,2cw9?< 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:
+Rh'VZJs X<?;-HrS; @=,J6 ZHF@k'vm/9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T }8aj .K93VTzy 0SDCo\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
AVJF[t , # / 4Wcz< -Kc-eU-&q |/(5GX,X 二. 战前分析
^Gyl:hN 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。
%kUJ:lg;d 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
j=gbUXv/ EP8LJzd" mb/3
#) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O^<6`ku /* --------------------------------------------- */
P9'5=e@jB vector < int *> vp( 10 );
<T}#>xHs3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O:U@m@7 /* --------------------------------------------- */
\vT8
)\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^ID%pd /* --------------------------------------------- */
nph{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%*/[aq, # /* --------------------------------------------- */
%sq=lW5R{b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K)v(Z" /* --------------------------------------------- */
:{AN@zC0\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
hlVP_h"z K
l4", "s*{0'jo !kIw835U 看了之后,我们可以思考一些问题:
4v!@9.!vQ 1._1, _2是什么?
:C&?(HJ&r 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。
af_zZf!0 2._1 = 1是在做什么?
4R0_%x6vG 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。
t"L:3<U7 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。
\Dc\H) v_ J.M ] tb
i;X=5 三. 动工
/qCYNwWH9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
P o_9M4kU Zb1v f"tO*/|` PU>;4l template < typename T >
FFkG,XH class assignment
jmb\eOq+~V {
63f/-64?7 T value;
2ReulL8j public :
d}G?iX;c} assignment( const T & v) : value(v) {}
z~BB|-kp1 template < typename T2 >
w Vof_'F1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[X
I5Bu ~ } ;
Cse0!7_T _ E%[D( mSzwx/3" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w iq{Jo# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}iC~B} :@/fy}! tL5Xfd?u }/LYI class holder
I*ej_cFQ^ {
}n.h)Oz public :
pta%%8": template < typename T >
Za} |Ee assignment < T > operator = ( const T & t) const
m^=,
RfUUd {
f4_\F/ return assignment < T > (t);
izKk@{Md }
5A)w.i&V } ;
{)[i\=,`{ BOWTH{KR<< r:q#l~;^ 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:
8iCIs=06 sH]AB=_ static holder _1;
*HC8kD a%$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Y1~SGg7(@ {,
|"Rpd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`~}7k)F( 而不用手动写一个函数对象。
X=hgLK^3<, lVFX@I =pI ^"Y'zIL 1Q%.-vs 四. 问题分析
gB"Tc[l1 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。
MT5A%|H e 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。
I%&9`ceWY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xo%iL 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
PHXP1)^}S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t2:c@) v Y\O=TZT 五. 问题1:一致性
|x4yPYBL 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?|
[vi4,'wm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Po_OQJ:bd <7 rK struct holder
%8tN$8P {
K4yYNlY //
=gn}_sKNE template < typename T >
+E:(-$"R T & operator ()( const T & r) const
vraU&ze\1 {
q+z\Y? return (T & )r;
aC},h }
S3'g(+S } ;
U,M,E@ NQJqS?^W&M 这样的话assignment也必须相应改动:
:6/OU9f/R [w/t template < typename Left, typename Right >
J*Hn/m class assignment
5:d2q<x:{ {
5{a(
+' Left l;
vw]nqS~N Right r;
##@#:B public :
5% `Ul assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~
t
H s+ template < typename T2 >
TxvPfU? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kn"x[{d } ;
jq]"6/xxb $ddYH 同时,holder的operator=也需要改动:
Qzhnob#C9 -X[[
OR9+ template < typename T >
\?^wu assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PQ]9xzOg[ {
AL7O -D return assignment < holder, T > ( * this , t);
O-5U|wA }
hyKg=Foq Zsogx}i- 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。
w2+]C&B* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#}(Df& |w2AB7EU return l(rhs) = r;
}#x3IE6' 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。
55LF 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1hyah.i]Y mv.I.EL template < typename Tp >
V^z;^mdd class constant_t
)T5h\ZO`; {
;"^9L const Tp t;
.^S78hr]n public :
F\R}no5C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cOZ^huK template < typename T >
}hitU(5t0 const Tp & operator ()( const T & r) const
kA;Tr4EA6 {
T:">,*| return t;
Iq]6] }
Pu*HZW3l } ;
8VmN?"5v $-?5Q~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}.cmiC 下面就可以修改holder的operator=了
Oc9>F\]_m U_;J.{n template < typename T >
9sj W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8@KFln )[ {
SWsv, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Mgs|*u-5 }
V8$bPVps u2BW]T] 同时也要修改assignment的operator()
,M&0<k\ Ti|++oC/& template < typename T2 >
h&M
RQno T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w00\1'-Kz 现在代码看起来就很一致了。
F` 5/9?;| 64' ]F1p0 六. 问题2:链式操作
!TL}~D:J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K('lH-3wS 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。
51opP8 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。
d 4\E 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。
F]A~~P 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d"6]?
tW:/R@@ template < typename T >
N8YBu/ struct result_1
j~S!!Z] {
KBRg95E~]l typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;3}EBcw) } ;
H
L|spl(c ? < O 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:
T5jG IIa *t M7> template < typename T >
{&EZ>r- struct ref
^=Ct Aa2 {
8H#c4%by) typedef T & reference;
Owpg]p yVD } ;
,PMb9O\B template < typename T >
B/D\gjb struct ref < T &>
,V]A63J {
#!Cter2 typedef T & reference;
Y-3[KH D } ;
L^Q+Q)zTh hRa(<Z K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#f3 ;}1( KCh template < typename T >
Mev-M2A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
zt[4_;2Y {
+:]Aqyc\ return l(t) = r(t);
EPe]-C` }
'<&EPUO 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。
-)OkG#J@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
B.mbKntK)R aDl,
K;GL 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
g{W6a2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
blfE9Oy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{pe7]P? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
HCx%_9xlm 最后的布局是:
'ztL3(|X6 Add
Vo 6y8@\ / \
QI#*5zm Divide 5
|pH*
CCA / \
{ 0%TMiVf _1 3
/LI~o~m1) 似乎一切都解决了?不。
N+s?ZE* 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。
9]L! . 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。
1t[;` iZ 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:
xZP >g &V#z kW template < typename Right >
}(+=/$C"# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
" _:iK] Right & rt) const
up&N CX {
XewXTd#x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Oj"pj:fB }
"$W|/vD+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
rwL=R, XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Tr+h$M1_Ja 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。
\,l.p_< 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。
N[,VSO& 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。
yE.495 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?
']ITuP8 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:
w>6"Sc7oc2 \)^,PA3 template < class Action >
8O8\q
;US class picker : public Action
~m?74^ i {
~KAp\!, public :
j<ABO")v picker( const Action & act) : Action(act) {}
FJa[ToZ4+ // all the operator overloaded
!F+|Y"c } ;
K0O-WJ 3$?9uMl# Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Lp:Nw4 _ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
c<=`<!FS[ 4|>
rwQ~t template < typename Right >
YN,y0t/cQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I&TTr7 {
),cQUB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dGbU{#"3s }
2^)D
.& c*x J=Gz6d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
QKp+;$SE' 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。
+cz"`T`X 2 .cg= template < typename T > struct picker_maker
r5MxjuOB1 {
E-UB -"6 typedef picker < constant_t < T > > result;
xm<v">< } ;
l |08 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:y+B;qw {
@-'/__cgt typedef picker < T > result;
^M`>YOU2+ } ;
xwTijSj `z9)YH 下面总的结构就有了:
2d-TU_JqX 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。
T@;! yz}Pf 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。
Gw
~{V picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Qg'c?[~W@ 至此链式操作完美实现。
|d,F-9iw 5f;n<EPy .S~@BI(|< 七. 问题3
L;/9L[s, 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。
LP.HS'M~u Sm$p\ORa template < typename T1, typename T2 >
h5L=M^z!> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!]$V9F{K {
WGH%92 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;[(=kOI }
i&'#+f4t zP_ ] 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:
E]?)FH<oP ppAmN0=G template < typename T1, typename T2 >
oR*ztM
struct result_2
$ q%mu {
w Y8@1>ah typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a?5WKO } ;
0CPxIF& kUNj4xp) 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?
M{C6rm| 这个差事就留给了holder自己。
iI3v[S 2>F\& KMUK`tbaI template < int Order >
QB!jLlg( class holder;
TQ;
Z.)L template <>
"yg.hK` class holder < 1 >
*8z"^7?^= {
[/
AIKZM< public :
I[}75:^Rt template < typename T >
?q\FLb%"7 struct result_1
%dEB /[ {
3\;v5D: typedef T & result;
d)N^PJ/ } ;
ZB-QABn template < typename T1, typename T2 >
Fj
S%n$ struct result_2
,mB Z`X@N
{
=v.{JV# typedef T1 & result;
$j57LY|r } ;
js~tKUvg template < typename T >
F "!agc2! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\Ke8W,)ew {
yH*hL0mO return (T & )r;
ODm&&W#* }
%B@! template < typename T1, typename T2 >
>^dyQyK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$0_^=DEW {
&,J*_F<s2< return (T1 & )r1;
M|d={o9Hp }
djWcbC=g_ } ;
)D;*DUtMVm )T9;6R$b template <>
bG"HD?A_ class holder < 2 >
"jT#bIm {
1@xP(XS public :
Q8p=!K template < typename T >
m#JI!_~! struct result_1
g6WPPpqus {
X2qv^G, typedef T & result;
C\7u<2c } ;
~8TF*3[}[ template < typename T1, typename T2 >
sI'a1$ struct result_2
D}-o+6TI? {
%;7.9% typedef T2 & result;
z5'ZN+ } ;
X/l;s template < typename T >
o+NMA
( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mb&lCd^- {
wq UQ"d return (T & )r;
-OrR $w|e }
o]<jZ_|gB template < typename T1, typename T2 >
vYdR ht\( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PY?8[A+ {
C}q>YRubZ return (T2 & )r2;
.jA\f:u# }
Z^+rQ.%n"& } ;
qe?Qeh(!X +Gow5-( % #u.J
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> >。
^-hEr sK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@D~B{Hg 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,9d9_c.T /%!~x[BeJ> return l(i, j) = r(i, j);
e'34Pw!m 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Pe}PH
I u^=`%) return ( int & )i;
T?n-x?e return ( int & )j;
WWNu:, 最后执行i = j;
kx:jI^ 可见,参数被正确的选择了。
?R|th Z W m
.
}Zh Fi4UaJ3K rFey4zzz pLnB)z? 八. 中期总结
h./P\eDc 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:
yoQ\lk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C`QzT{6! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
iCP~O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Pz%~ST a[sKE? hd2'AlB yzR=A%V8A id ?"PD"% ?iv=53<c# 九. 简化
:HRT 2I 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。
y(5:}x&E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
dY!u)M;~~ 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:
'N\&<dT> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.po>qb6 +-*/&|^等
o_f-GO 2. 返回引用。
e\F}q)_ =,各种复合赋值等
w_Uh 3. 返回固定类型。
T_LLJ}6M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hi|! 4. 原样返回。
L%t@,O#, operator,
;JT(3yK4>p 5. 返回解引用的类型。
7&U&E| operator*(单目)
D//=m= 6. 返回地址。
!:3.D, operator&(单目)
+&5'uAe 7. 下表访问返回类型。
}Cj8 operator[]
d(;4`kd*N 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gmP9j)V6 operator<<和operator>>
19t{|w< z)-c#F@% 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。
W2]TRO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@0NJ{
|yKud template < typename Left >
z wk.bf>m struct value_return
vWjnI*6T# {
X%}nFgqQ template < typename T >
QR0(,e$Dl struct result_1
h/)_)
r.x {
asVX82< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3^,QIG } ;
iPj~I ^YlI>_3s template < typename T1, typename T2 >
TQ]dW struct result_2
Z9K})47T {
gb" 4B%Hm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DHw<%Z-J } ;
Kz?#C } ;
s{}]D{bc @Jn!0Y1_3 7TX2&kMoc 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xZ .!d.rn np9dM 下面我们来剥离functor中的operator()
MYdO jcN 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b5a.go q7\Ovjs0 return l(t) op r(t)
F<|t\KOW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B^v8,;jZT return op l(t)
8sOQ9 return op l(t1, t2)
O;uG?.\ return l(t) op
,$lemH1d return l(t1, t2) op
i=S~(gp return l(t)[r(t)]
vB0RKk}d5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L] %l51U kmPYx)o 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:
646JDX[o 单目: return f(l(t), r(t));
Fhf<T` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
EGVM)ur 双目: return f(l(t));
mtAE return f(l(t1, t2));
?C-Towo=i 下面就是f的实现,以operator/为例
78 f$6J q kz}R[7
struct meta_divide
GVGlVAo|@ {
V3Z]DA template < typename T1, typename T2 >
g}LAks static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0#_'o , {
i3$$,W! return t1 / t2;
fyknP)21I }
Lgk } ;
dT|vYK}\ sD;M!K_ 这个工作可以让宏来做:
a_~=#]a k[j90C5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
U8$4
R,+ template < typename T1, typename T2 > \
!69&Ld static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zi@]83SS# 以后可以直接用
cVnJ^*Z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/] ^#b 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
GL$De,V (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。。。)
X{xBYZv4 #%0Bx3uM W~1~k{A 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
.B2]xfo"` 3?I;ovsM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Pe73g% class unary_op : public Rettype
>$WQxbwM( {
NoE*/!Sr Left l;
ia @'%8 public :
(t+;O; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZBT1Y.qA 46@{5)Tq template < typename T >
: 18KR*;p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!9Z r;K~\ {
DyJ.BQdk) return FuncType::execute(l(t));
AlE8Xu9UB }
b?X.U}62_ l e4?jQQ@L template < typename T1, typename T2 >
w'MGA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a' Ki;]q {
}je,")#W return FuncType::execute(l(t1, t2));
`.jzuX }
b//B8^Eong } ;
x+8_4>,>Y7
afBE{ Ysq'2 同样还可以申明一个binary_op
}o4N<%/+ v{zMO:3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}/tf>?c class binary_op : public Rettype
R0ID2:i]F {
58\&/lYW Left l;
XR2~Q)@ Right r;
TxjYrzC public :
nRL. ppUI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x+ncc_2n&D tz4
]qOH8 template < typename T >
^z1&8k"[^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kft#R#m {
McH>"` return FuncType::execute(l(t), r(t));
9EDfd NN }
vE@!{* ~(!XY/0e template < typename T1, typename T2 >
f`9
b*wV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0sN.H= {
N{
Z
H return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4#x5MM }
$3`>{3x$ } ;
;<yd^Xs 'o|30LzYgQ b2aF 'y/ 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
EVp,Q"V] 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3bk|<7tl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)[0T16 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。
f` =CpO* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_XJ2fA ) 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。。。
Tc8un. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N\:.
M 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)
O5$/55PI 下面是修改过的unary_op
&j(+ /;A Ee4&g<X. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?]D"k4 class unary_op
|f~@8|MQP+ {
.CL^BiD.D Left l;
ee%fqVQ8P ~gB>) ] public :
5N%93{L hxCvk/7sT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}|PY!O
/}Jj template < typename T >
ono4U.C9 struct result_1
PH"n{lW.T {
5>BK%` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>2bKSh } ;
PV|uPuz ^Ge+~o?x template < typename T1, typename T2 >
Y3Vlp/"rB" struct result_2
$)3%U?AP {
O@p]KSfk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
311LC cRp } ;
:Ad&$eg+ \
[a%('} template < typename T1, typename T2 >
sR/b$j>i3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O'Js} {
W6On93sa return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9Xx's%U }
m(pE5B( EwOV;>@T? template < typename T >
=bEda] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I\YV des# {
PO6&bIr return OpClass::execute(lt(t));
m0v:\?S: }
&f&z_WU J_s>N } ;
<.Nx[!'~&d ZDbc rn<PR* 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#1>X58I^ 好啦,现在才真正完美了。
@)Ofi j 现在在picker里面就可以这么添加了:
jBegh9KHq fk_o@
G!0 template < typename Right >
5nsq[Q` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_YF%V;X {
`FoxP return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7Hm3;P. }
(V4
~`i4V 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
)/z@vY Mn)@{^ J~#;<e{\" D1__n6g[ hWX% 66 十. bind
\Gc+WpS( 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Z)jw|T'X 先来分析一下一段例子
{mAU3x HuOIFv 66fO7OJs int foo( int x, int y) { return x - y;}
qi_Jywd:w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
D9z|VIw8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
r#XT3qp$d 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。
9uGrk^<t 我们来写个简单的。
;VWAf;U;B 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fFc/
d( 对于函数对象类的版本:
Uw47LP St e=&^ template < typename Func >
Y.*y9)#S6 struct functor_trait
/iX+ R@ {
)oyIe) typedef typename Func::result_type result_type;
*8LMn } ;
7}X[
4("bB 对于无参数函数的版本:
3D2E?$dX U~pV) J template < typename Ret >
P>Ez'C struct functor_trait < Ret ( * )() >
?mwD*LN3o {
)b:7-}d typedef Ret result_type;
p\bDY } ;
~$~5qwl 对于单参数函数的版本:
p\<u6v ~J %"P,1&\^ template < typename Ret, typename V1 >
Dc_yM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@;'o2 {
1PpyV f typedef Ret result_type;
qzTuxo0B } ;
)a-Du$kd 对于双参数函数的版本:
"sG=wjcw^ E@ESl0a; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.FLy;_f+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qTqwPWW* {
%@u;5qD& typedef Ret result_type;
Sv +IS } ;
OVV]x{ 等等。。。
NgY=&W, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ll C#1 :53)Nv template < typename Func >
nVi[ struct func_return
(vTtDKp@ {
V>b\[(=s template < typename T >
,gS;m
&!'J struct result_1
m&?#;J|B$ {
+u3=dj"[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h-%R<[ } ;
nX=$EQiH f`[R7Q5 template < typename T1, typename T2 >
BG<q IQd struct result_2
Y*14v~\' {
/K(o]J0F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
THS.GvT9[ } ;
|cR;{Z8?_ } ;
` eXaT8 CY"/uSB & 9<+;*/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
w'm;82V:P- /C6k+0ApMT template < typename Func, typename aPicker >
N|6MP
e class binder_1
8@tPm$ {
@0F3$ Func fn;
*3?'4"B{8 aPicker pk;
#H:7@ public :
lMBLIB]i ^3UGV*Ypk template < typename T >
K2<9mDn& struct result_1
>Vwc3d {
hK_LEwd; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<?@NRFTe } ;
rsy'q(N[ F 9@h|#an template < typename T1, typename T2 >
sn)3ZA struct result_2
6=fSE=]DY {
EUxG Aj$- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@g&ct>@y } ;
8/=L2fNN[ eY| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z[3L2U~6 +w+}b^4 template < typename T >
LRNh@g4ei typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ym =FgM\ {
"\3B^ e, return fn(pk(t));
D>LZP! }
])nPPf template < typename T1, typename T2 >
|v$JCU3!A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o
!vE~ {
'7iSp= return fn(pk(t1, t2));
yc?a=6q'm }
l=v4Fa0^jF } ;
:R~MO& uLWh| PEW=@xj2y 一目了然不是么?
&FF"nE* 最后实现bind
LILQ\I<<' _tYx~J2.Q C,v(:ZE$J7 template < typename Func, typename aPicker >
;e1ku|>$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*tK\R&4,4s {
~NpA".PB return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s]f6/x/~ }
%3ICI >kW@~WDMu 2个以上参数的bind可以同理实现。
oz}+T(@O 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。
UOxkO ;{KV /<3 十一. phoenix
Z|lqb= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|bO"_U f)^_|8 for_each(v.begin(), v.end(),
5
4L\Jx (
]zWon~ do_
4X+ifZO [
Y07ZB'K cout << _1 << " , "
'.81zpff ]
SAyufLEv, .while_( -- _1),
4*Hgv:0?kI cout << var( " \n " )
0 g?z&? )
'|Kmq5) );
F*3j.lI p(/dBt[3k 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:
wfq7ob4^ 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
/#m=*&!CB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&L,nqc\3D5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E: $P=%b ,#L=v] 6er-{.L= template < typename Cond, typename Actor >
[YUv7|\ class do_while
J
/f
{
0a-0Y&lQm Cond cd;
y"H*%] Actor act;
/Z@tv.f public :
UHTvCc template < typename T >
*fn*h[pV& struct result_1
W8KDX_vGJ {
4<lRPsvgc typedef int result_type;
Wb?8j M } ;
[Z}9>~m b"vv>Q~U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
V;:j ZpG P8*=Ls+-F template < typename T >
l%1!a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
woD>!r>) {
SU/BQ3 do
*rIk:FehLB {
;3B1_vo9 act(t);
NqDHCI }
vM*($qpAy while (cd(t));
q@nP}Pv&5 return 0 ;
~e+\k>^eN }
,Qe?8En[ } ;
tm#nU w /Q2mMSK1h Q=/</| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q&W[j5E 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。
"3)4vuX@;c 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。
k=4N.*#`y 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。
CkdP #}f 下面就是产生这个functor的类:
Ipq"E 2IKnhBSV3 A .EbXo/ template < typename Actor >
TiO"xMX class do_while_actor
jN6uT&{T {
~==>pj Actor act;
@EnuJe public :
n=c
2Kc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
P#XID 2; \8?Tdx= template < typename Cond >
a6WI170^1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/iJ4{p } ;
c%'RR?Tl %|oJ>+ k|lcc^[0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:=/>Vbd: ) 最后,是那个do_
T
QSzx%i2 d[V;&U o8-^cP1 class do_while_invoker
LS88.w\=S@ {
Zy(W^~NT public :
8$;=Uf,x template < typename Actor >
]2\VweV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
79xx2 {
EodQ*{l return do_while_actor < Actor > (act);
pXtX jb }
j{9D{ } do_;
+E.GLn2/ ]A<~XIu 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+(1zH-^. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lS'-xEv? 最后来说说怎么处理break和continue
?l^1 *Q, 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。
}#Qc \eud 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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