一. 什么是Lambda
huS*1xl 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)Z:D}r8[ 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,
QF\nf_X E_aBDiyDf Y*PfU+y~ ~mARgv class filler
AB`.K{h {
!{(Bc8
hT public :
CUYA:R<) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Hcwfe=K&/ } ;
J-Tiwl 4k-Ak6s $\Y&2&1s 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
BjsT 9?6W/ qSB&Q0T WA"~6U* TKv!wKI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|Ia9bg'1U p/?o^_s 8"9&x}
tl- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>>,G3/Zd* F{!pii5O9 w\YS5!P,V ,d,2Q 二. 战前分析
Xs2 jR14` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
a
\1QnCy 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
%Qlc?Wl: M|K^u.4 h7!O
K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%z-*C'j5H /* --------------------------------------------- */
HyU: BW;
vector < int *> vp( 10 );
p>;@]!YWQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=I546($ /* --------------------------------------------- */
;6Yg}L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
UGI<V! /* --------------------------------------------- */
w CB*v<* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v={{$=/t /* --------------------------------------------- */
~}}<+ JEEO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:86:U 0^ /* --------------------------------------------- */
nYjrEy)Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]|.ked ^0}ma*gi~ )ZpI%M?) jRg
gj`o 看了之后,我们可以思考一些问题:
3WJk04r 1._1, _2是什么?
#mw!_]
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
@m9pb+=v 2._1 = 1是在做什么?
q\?s<l63 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
v}6iI}r Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
)x7n-|y6 0bDc
4m \X:e9~ 三. 动工
oT):#,s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M}x%'=Pox dA~:L`A|X iVI& r
|C.K template < typename T >
{fzX2qMZ] class assignment
w}>%E6UY {
gmRc4o T value;
OL>>/T public :
*x|%Nua" assignment( const T & v) : value(v) {}
FnA Kfh( template < typename T2 >
6M*z`B{hV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
q>.7VN[
vE } ;
tF`L]1r> p2Ep(0w,R5 v'@gUgC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UhDQl%&He 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]- 1(r, Xb%q9Z +Y sGH~jX #&}-
q
RA class holder
Ayw_LCUD {
{5E8eQ public :
bE
!SW2:M template < typename T >
q !z"YpYB assignment < T > operator = ( const T & t) const
SH{@yS[c! {
Cdz&'en^ return assignment < T > (t);
_Sr7b#)o }
rUb{iU;~m } ;
;`78h?` szsVk#p cmG27\c RO 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
j#5a&Z )/$J$'mcxd static holder _1;
NZvgkci_(u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?% 24M\ .*-8rOcc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
! Ld5Y$ 而不用手动写一个函数对象。
u /F!8# 8!{*!|Xd |IcW7( F]
c\Qt 四. 问题分析
"[_j8,t` 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。
.`OU\LA 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。
*/;7Uv7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,TQec:B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IgX &aW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>&PM'k jq,M1 五. 问题1:一致性
&j F'2D^_ 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?|
m^3x%ENZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\)~d,M}kK el9P@r0 struct holder
!<p,G`r {
u5oM;#{@- //
d?*]/ZiR template < typename T >
PEf yHf7` T & operator ()( const T & r) const
}HoCfiE=X {
Fc5.?X- return (T & )r;
JQ1MuE' }
J?8Mo=UZz } ;
BIWe Hx d+q],\"R 这样的话assignment也必须相应改动:
W@T\i2r$z {cXr!N^K template < typename Left, typename Right >
&>JP.//spi class assignment
|(>`qL{| {
QoZV6 Left l;
%F 2h C
x Right r;
}(nT(9| public :
EK';\} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fN&\8SPE template < typename T2 >
/+Z*)q+SbT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&u>dKf)5 } ;
a2Ak?W1 -l= 4{^pK 同时,holder的operator=也需要改动:
Z =+Z96 xe!bfzU template < typename T >
JsJP%'^/R assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MGR:IOTa {
7iP+!e}$. return assignment < holder, T > ( * this , t);
o}rG:rhIh }
h9)S&Sk{s -5<[oBL; 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。
B6
0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e(0OZ_ w Ehx9-*] return l(rhs) = r;
<fUo@]Lv
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。
(7Z+ De? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`8!9Fp h=#w< @ template < typename Tp >
`B)@ class constant_t
O4R\]B#Xu {
EF`}*7) const Tp t;
u} ot-!}Q public :
0g?)j- constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:$k*y%Z*N& template < typename T >
hne@I1 const Tp & operator ()( const T & r) const
b>uD-CSA {
(;{X-c}? return t;
_SBbd9 }
X8)k'h } ;
=D`8,n [ N'`X:7fN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
E 2nz 下面就可以修改holder的operator=了
Q~,Mzt"}W P<PZ4hNx template < typename T >
sA2-3V<t8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
p'R<yB)V {
6w^P{%ul return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)~U1sW&t }
X1@DI_ |}=eY?iXo 同时也要修改assignment的operator()
J,Sa7jv[ )WqolB template < typename T2 >
=CLPz8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"hk#pQ 现在代码看起来就很一致了。
l2
.S^S `2.c=,S{ 六. 问题2:链式操作
'PF>#X'' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5u!\c(TJ+ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
eEZgG=s 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
f$lb.fy5 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。
ofy"SM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
u$T]A8e U=n7RPw template < typename T >
<,} h8;Fr struct result_1
RjWwsC~B {
Q %o@s3~O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tsb[=W!Ar8 } ;
:iE b^F} `ASDUgx Mq 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!T0I; j& 6K.2VY# template < typename T >
As,`($= struct ref
JS/'0. {
&L8RLSfX typedef T & reference;
'`jGr+K,wU } ;
?ko#N?hgI template < typename T >
yv,FzF}7 struct ref < T &>
2zC4nF)>O {
Ta?J;&<u]/ typedef T & reference;
(?4%Xtul1 } ;
m{q'RAw (:l6R9'= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5JzvT JMx noWF0+% template < typename T >
eRMN=qP.q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EX]+e {
a'VQegP(f\ return l(t) = r(t);
J M`w6} }
xi (@\A 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。
-xtT,^<B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Df6i*Ko| # h; 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
D3Q+K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{)" 3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(|QJ[@?q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~`
tuPk~l 最后的布局是:
0Ui.nz j Add
$TUYxf0q / \
u&zY>'}zm Divide 5
5 ^{~xOM5 / \
F-,gj{s _1 3
khy'Y&\F; 似乎一切都解决了?不。
63fYX" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
)@wC6Ij 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
e;.,x 5+ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
X$kLBG[o_ ~~>m template < typename Right >
j)J |'b| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
A]BeI Right & rt) const
]Uv,}W {
'va[)~! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f{9+,z }
xFu ,e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0z=KnQx"4 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。
{hS!IOM 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。
Rpn<"LIoB: 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。
I}8e"# 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。
ASXGM0t 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?
LHY7_"u# 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:
$?GggP d 3BMz{ny= template < class Action >
i%i~qTN class picker : public Action
#cY[c1cNv {
I!/32* s1t public :
YmljHQP picker( const Action & act) : Action(act) {}
mb*Yw6q // all the operator overloaded
s#$t!F??9 } ;
!9d7wPUFr +g1>h,K 3 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。
H!;N0",]N 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:
do" m=y //8W"> u template < typename Right >
N#u'SGTG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5EtR>Pc {
=3(v4E':5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cK$yr)7 }
xkSX KR G$C2?|V)= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S1=P-Ao 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。
_T)y5/[ ?_ H9>/:. template < typename T > struct picker_maker
,6+joKe- {
dgVGP_~ typedef picker < constant_t < T > > result;
uda++^y: } ;
Cd'D
~'= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_ZRmD\_t {
dS1HA>c)O typedef picker < T > result;
*R6lK& } ;
I_1?J*
b4k Y}[<KK}_ 下面总的结构就有了:
e'mF1al 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。
k+_>`Gre} 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。
O*N:A[eW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
? 2}%Rb39 至此链式操作完美实现。
YJ~<pH H;`F}qQ3 VxY]0&sq 七. 问题3
3,p!Fun:r 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。
Z
`F[0- rmg\Pa8W> template < typename T1, typename T2 >
,i_+Z
|Ls ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EZ!! V~ {
=1[_#Moc6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Zfs-M) }
8~U
^G[! O>)eir7
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:
5AT^puL]] s9C^Cy^su template < typename T1, typename T2 >
L@Rgiq|v-| struct result_2
+s#%\:Y M {
6lzjaW5h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|lhnCShw } ;
(MXy\b< *<\`"C; 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?
89d%P
J0 这个差事就留给了holder自己。
..yV=idI f`4=Bl&"{ jI,[(Z> template < int Order >
5 3pW:` class holder;
-'c
qepC{T template <>
_`gF%$]b class holder < 1 >
Mmz;
uy_ {
mAlG}< public :
K+Him]
b template < typename T >
Dbn~~P struct result_1
e"866vc, {
1(;{w+nM typedef T & result;
aQoB1qd8 } ;
Q7x[08TI template < typename T1, typename T2 >
1V,@uY)s struct result_2
>FE8CH!W& {
%Za}q]? typedef T1 & result;
IYn`&jS{ } ;
)B]"""J template < typename T >
5 =;cN9M@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
co,0@.i {
];5J return (T & )r;
mX|M]^_,z }
B2r[oT R template < typename T1, typename T2 >
+kWWx#L# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
EUSM4djL {
#GGa, @O return (T1 & )r1;
xn, u$@F }
<?A4/18K } ;
}/J"/ T RrxbsG1HP template <>
,|c;x1|O class holder < 2 >
_HM?p(H@ {
h`U-{VIrqi public :
[xGwqa03 template < typename T >
gI7*zR4D struct result_1
o;c"-^> {
,LZA\XC typedef T & result;
v
RD/67 } ;
E$lbm>jsb$ template < typename T1, typename T2 >
'7oR|I struct result_2
l4DBGZB {
q=^;lWs4 typedef T2 & result;
qBF|' .$^ } ;
(?A
c`H template < typename T >
.]E"w9~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iq3)}hGo {
IS"[< return (T & )r;
XR]bd }
;):;H?WS|A template < typename T1, typename T2 >
`Ku:%~$/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<e! TF@ {
KxErWP% return (T2 & )r2;
>}wFePl }
_'!qOt7D } ;
.+(ED h,y_^cf Gt{%O>P8t 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> >。
T}J)n5U}\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0J?443AY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@V>]95RX |./:A5_h return l(i, j) = r(i, j);
PM!JjMeQh 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n-K/dI !>'A2V~F return ( int & )i;
8nZ_. return ( int & )j;
nt"\FZ*;3 最后执行i = j;
Fr50hrtkU 可见,参数被正确的选择了。
S?Cd,WxT m>Z3p7!N} O-.G(" )09ltr0@" !L+b{ 八. 中期总结
~_0XG0oA 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:
2iKteJ@h) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
E6R\DM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
kJ%a;p`O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4,@jSr|I3i pj7al; xjD$i'V+ K:e[#b8:R S*n5d >; 5(2 C 九. 简化
Tcv/EST 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。
{li
Q&AZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AaU!a 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:
|L89yjhWBs 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
pFs/ipZX^* +-*/&|^等
3w>1R>7 2. 返回引用。
k]AL\)
&W =,各种复合赋值等
gc I<bY 3. 返回固定类型。
CqWO 0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`_.:O,^n^ 4. 原样返回。
y%9Hu operator,
.5>]DZn6 5. 返回解引用的类型。
)" Z|x operator*(单目)
^7Z?}tgU 6. 返回地址。
)Pubur %, operator&(单目)
oNYFbZw 7. 下表访问返回类型。
Vo[.^0 operator[]
cSv;HN: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
E3{kH
7_'\ operator<<和operator>>
Vug[q=i Hi2JG{i 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。
@/N]_2@8; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
14l6|a
n gJ{az template < typename Left >
]):>9q$C struct value_return
'Hj([N {
5w~ 0Q template < typename T >
1fV)tvU$ struct result_1
N,8.W"fV {
E|oOd<z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{|0YcL } ;
9*~";{O.Oa *yHz#u' template < typename T1, typename T2 >
XxeP;} struct result_2
jq#`cay! {
DGTE#?'( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7'8G,|&:* } ;
74NL)|M } ;
PYNY1|3 v.sjWF 9Y:.v@:}0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6shN% } gwfe
H 下面我们来剥离functor中的operator()
JoG(Nk] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
E:B<_ !]fSS)\H return l(t) op r(t)
[5!{>L` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
pKLNBR| return op l(t)
N_FjEZpX return op l(t1, t2)
[_ uT+q3 return l(t) op
GbQg(%2F return l(t1, t2) op
hAds15 %C return l(t)[r(t)]
Pd;8<UMk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
x1Z'_Qw 7$Wbf4 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:
?MfwRWY 单目: return f(l(t), r(t));
y"8,j m return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Xwu&K8q21 双目: return f(l(t));
_V8;dv8 return f(l(t1, t2));
-glGOTk 下面就是f的实现,以operator/为例
I!(BwYd ttB>PTg# struct meta_divide
*2.h*y'u {
uK#2vgT template < typename T1, typename T2 >
u] G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`SZ-o{ {
r?
}|W2^% return t1 / t2;
eA``fpr }
!,Cbb } } ;
"
o3Hd * RX^ z6 这个工作可以让宏来做:
']sjW'~ y,OG9iD:h #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
VMo:pV template < typename T1, typename T2 > \
>T:0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*)?'! 以后可以直接用
b5.]}>]t DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R?#=^ $7U 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
|+[Y_j (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。。。)
$*:$- w /PE )xA Lr
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
II=!E dK8dC1@,X; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9pr.`w class unary_op : public Rettype
f;OB"p {
/<-=1XJI
Left l;
zK_P3rLsS public :
,_<|e\>~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X(.[rC> 48 0M|^
template < typename T >
UKTfLh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1D!MXYgm1b {
WjSu4 return FuncType::execute(l(t));
?'H+u[1. }
cf^ i!X0 U9Ea}aN template < typename T1, typename T2 >
W4P+?c>'2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^ rUq{ {
M} ri>o return FuncType::execute(l(t1, t2));
d.Ccc/1- }
Wi,)a{ } ;
G^.tAO5:f >lyE@S sA -eD]gm 同样还可以申明一个binary_op
8<ev5af SXE@\Afj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8X278^
# class binary_op : public Rettype
~4twI*f {
=[Z3]#h Left l;
G;[O~N3n. Right r;
~6O~Fth public :
9KJ}Ai binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!g)rp`? ,)TnIByM template < typename T >
%]4=D)Om typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jY=M{?h'' {
i]4n YYS return FuncType::execute(l(t), r(t));
~J5B?@2hK }
C(z'oi:f ?<\2}1 template < typename T1, typename T2 >
g>gf-2%Uo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O(e!Vx{t! {
to1r
88X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*WFd[cKE
}
L`wr~E2u } ;
Br{(sL0e P*U^,Jh< IGlyx'\_ 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
Y" rODk1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f/\S:x-B DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V,8Z!.MG 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。
-okq=9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[7LdTY"Tl 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。。。
N>Uxq&)! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|;d#k+/; 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)
4gVIuF*pS 下面是修改过的unary_op
4vvQ7e7 R(8?9-w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%XZhSmlf class unary_op
_ yDDPuAi {
:qAX9T'{t Left l;
Rh$+9w y7rT[f/J public :
s aHY9{) BgDWl{pm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x%[NK[^& 7fS NF7/+ template < typename T >
Je2&7uR0 struct result_1
XJy.xI>; {
0_Elxc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/iAhGY } ;
$e,r>tgD T(]*jaB template < typename T1, typename T2 >
`
vFD O$K struct result_2
AGjjhbGB {
>ZeARCf"f typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DO+~ } ;
]:'] C+%eT&OO template < typename T1, typename T2 >
[?qzMFb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[kckE-y {
vifw
FPe return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^Oeixi@f }
v]H9`s#, MA}}w& template < typename T >
>LN*3&W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
._<,
Eodv {
+uTl
Lu;MT return OpClass::execute(lt(t));
)l!`k }
D&G?Klq Uq{$j5p8 } ;
:xbj&
l =YfzB!ld j(K)CHH 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
FUJ<gqL 好啦,现在才真正完美了。
rwio>4= 现在在picker里面就可以这么添加了:
$/@
L !y>up+cRjl template < typename Right >
4i}nk
T picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
q4G$I?4 {
X Z3fWcw[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W,H=K##6< }
'Nuy/\[{\ 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。
P{:Z xli0 ^w"hA; Hvy$DX|p B9KBq$e 2+S+Y%~ 十. bind
v,z~#$T& 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
9}Z;(,6/.\ 先来分析一下一段例子
~Z*7:bPN!^ !_~/Y/M _5(1T%K) int foo( int x, int y) { return x - y;}
+xsGa{` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"USzk7=&. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
j72mm! 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
a\oz-`ESa 我们来写个简单的。
|!7leL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=1(7T.t 对于函数对象类的版本:
suW|hh1/Ya )C{20_ template < typename Func >
v^F00@2I struct functor_trait
)R?uzX^qf {
s,!vBSn8 typedef typename Func::result_type result_type;
8bs' Ek{'o } ;
kumo%TXB& 对于无参数函数的版本:
RP[`\ Ex|Z@~T12 template < typename Ret >
&5bIM>)v struct functor_trait < Ret ( * )() >
@Bjp7v:w {
kdx06'4o typedef Ret result_type;
Ea'jAIFPpO } ;
\/gf_R_GN 对于单参数函数的版本:
_*8 6 4GeN<9~YS template < typename Ret, typename V1 >
n9k struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Nh/i'q/ {
*qAG0EM| typedef Ret result_type;
vWrTB } ;
?EPHq,
E 对于双参数函数的版本:
0R`>F"> d#$Pf=} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5L~lF8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
IMMsOl {
xfC$u`e= typedef Ret result_type;
L:mE)Xq2 } ;
L;L_$hu) 等等。。。
}R5EuR m\
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`d4xX@
x
_d template < typename Func >
I.|b:c
xN struct func_return
;L#RFdh {
B]}gfVO template < typename T >
a}|<*!4zUQ struct result_1
9IrCu?n9b {
|O'*CCrCL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M"{*))O\-c } ;
tq@)J_7| ;mz#$"( template < typename T1, typename T2 >
F2_'U' a struct result_2
<exyd6iI {
"oFi+']* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZGI<L } ;
?p 4iXHE } ;
>"b\$",~6 c93 Ok | &`vThs[x 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:[f[-F +~of# template < typename Func, typename aPicker >
!+z^VcV class binder_1
#Cy3x-! {
LjW32>B Func fn;
+|8.ymvm aPicker pk;
ZG#:3d*) public :
Vkd_&z7 c9Cc%EK template < typename T >
xx7&y!_ struct result_1
k $8Zg*) {
NG:4Q.G1g typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:sLg$OF } ;
(JnEso-V +j+
v(- template < typename T1, typename T2 >
K3h7gY| . struct result_2
_/cX!/" {
QlR~rFs9t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.]zZw B } ;
rUyGTe(@h 0+SZ-] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
GBR$k P B"#pvJN template < typename T >
<|X+T, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V51kX{S {
u;1[_~ return fn(pk(t));
_1Ne+"V }
M2d&7>N template < typename T1, typename T2 >
qTwl\dcncC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n@"<NKzh {
mvt-+K?U return fn(pk(t1, t2));
_LfbEv<,T }
9,\AAISi } ;
q+<,FdG
$?gKIv>g r2i]9>w 一目了然不是么?
/YJBRU2 最后实现bind
Otq1CD9 D8PC;@m
L\c3D| template < typename Func, typename aPicker >
I5g|)Y Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3="vOSJ6& {
; !t?* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^J^FGo|M }
QkD]9#Id& hgE:2@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
-O=xgvh" 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Y$c7uA:4 @]}/vsI m 十一. phoenix
_Ye.29 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\ISg6v{/ 7F~g A74h for_each(v.begin(), v.end(),
/k RCCs8t} (
52Dgul do_
5A|dhw [
#Hu##x| cout << _1 << " , "
0YfmAF$/ B ]
kX}sDvP3 .while_( -- _1),
*mWl=J;u cout << var( " \n " )
iCh8e>+ )
rLmc(-q );
~!7x45(1# ]>k8v6*= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ycOnPTh 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
F|.tn`j]U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
60A!Gob 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4t/ ?b r%X
M`;bQX W7_m,{q template < typename Cond, typename Actor >
l. l)w class do_while
EowzEGq!a5 {
_!Tjb^ Cond cd;
<Uf`'X\e6 Actor act;
Cd]A1<6s public :
'X6Y!VDd template < typename T >
P(Zj}tGN struct result_1
8==M{M/eM {
k W
8>VnW typedef int result_type;
2P@6Qe
? } ;
>JY\h1+ H ru`U/6n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3#]II j`\ >m<T+{` template < typename T >
E?KPez typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
whP5u/857 {
B<qsa QG do
RF'nwzM3 {
s] ;P< act(t);
1MnC5[Q }
wxPl[)E while (cd(t));
" Qyi/r41 return 0 ;
*f>\X[wN }
P7bb2"_9 } ;
W$;qhB ,2 W=/,5A <]|HGc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.q4$)8[Pg 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9Hb|$/FD 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。
afD {w*[8 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。
p>3QW3< 下面就是产生这个functor的类:
a;-%C{S9r I\c7V~^hnG ONy\/lu| template < typename Actor >
%N(>B_t\ class do_while_actor
#9.%>1{6Y {
t?Qbi)T=z Actor act;
uW FyI" public :
Hy,""Py do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h7TkMt[l +Ig%h[1a template < typename Cond >
ZUS5z+o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)8 aHj4x } ;
k\j_hu "%a<+D %,
iAngF' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5/h-Hr 最后,是那个do_
T{`VUS/ j;z7T;!i yJ0%6],^g class do_while_invoker
FeO1%#2<y {
bqA`oRb\ public :
VmQ' template < typename Actor >
mEi(DW)( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Qy[S~D_ {
=&9c5"V& return do_while_actor < Actor > (act);
|pG0 .p4 }
BOcD?rrZ0 } do_;
-KfK~P3PF 4e AMb 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>b=."i 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5kQ@]n:<k 最后来说说怎么处理break和continue
yqL" YD 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。
kTI5CoXzq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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