一. 什么是Lambda
H~GQ;PhRx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U7doU' V/ 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,
uum;q-" F.-R r umF
Z?a .fN"@l class filler
&j?#3Qt'_ {
@Ukr public :
<EPj$:: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:@1eph0 } ;
@Ys!DScY, fbWFLSm; !:|TdYrmj 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
y;t6sM@ E Q4KV Ct2j ZqCDo {88gW\GL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
UbEb&9} "Vw m t<T[h2Wd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cE`6uq7p &FH2fMLQ vo\fUT@k P&j(,7 二. 战前分析
)+6v 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
e{X6i^%
m_ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Dfps
gY)/? u5 {JQO >H(i^z/c
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nB%;S /* --------------------------------------------- */
D?C)BcN vector < int *> vp( 10 );
aO@7O* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
tp6M=MC% /* --------------------------------------------- */
qOSg!aft{Q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
J8M$k/"X /* --------------------------------------------- */
4l!@=qwn int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ndjx|s)E /* --------------------------------------------- */
2pzF5h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'fcMuBc+4 /* --------------------------------------------- */
oq4}3bQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0O\SU"bP ZDD..j {%VV\qaC pl5P2&k 看了之后,我们可以思考一些问题:
Tn eq6> 1._1, _2是什么?
f6_];]yP 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。
Xcrk;!IB? 2._1 = 1是在做什么?
|J+(:{}~ 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。
!/^-;o7 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。
Sr&515 ,g7.rEA a-"k/P# 三. 动工
i^_#%L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UPc<gB 6`0mta Q `((Yc]:7 c&X{dJWD template < typename T >
`6[I^qG". class assignment
-29gL_dk. {
@*0cMO;SpG T value;
_bzqd"
31I public :
HJ2*y|u assignment( const T & v) : value(v) {}
21ppSN> template < typename T2 >
cooUE<a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6\u!E~zy } ;
(x"BR r6;$1K*0 cXR1grz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(]RM6i7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q.9qImgN 5GA\xM- {ekCQeDo ],ZzI class holder
kM'"4[,nz {
Fi.aC;sx public :
HxBm~Lcqy template < typename T >
3)ma\+< 6 assignment < T > operator = ( const T & t) const
28hHabd| {
{TOmv return assignment < T > (t);
h'i{&mS_b }
SFb{o<0 = } ;
nLwiCfe Cv>o.Bp| mAeuw7Ni 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.fi/I 4<lQwV6= static holder _1;
BaO1/zk Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
65oWD- -w;(cE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v}sY|p" 而不用手动写一个函数对象。
T/c<23i WEa2E?* F$Ca;cP" GyW.2 四. 问题分析
3;7q` 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。
4D$;KokZ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
g|Y] wd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O<jPGU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{/LZcz[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
WKrX,GF rZojY}dWJ 五. 问题1:一致性
6cdMS[_SD( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?sBh=Ds 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B/J>9||g hH->%* struct holder
uNHdpni {
TZ;p0^( //
e8h,,:l3j template < typename T >
'~ 4pl0TWc T & operator ()( const T & r) const
T"T;`y@( {
DY{cQb return (T & )r;
e,k2vp!<& }
/<&h@$NHH4 } ;
Z?NEO>h7 Nwc!r( 这样的话assignment也必须相应改动:
joXfmHB} 3Wcy)y>2Ap template < typename Left, typename Right >
8ZcU[8r class assignment
J9%@VZut {
<&pKc6+{ Left l;
GIftrYr Right r;
*U=]@I}J public :
{ub/3Uh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:%JC^dV( template < typename T2 >
-fgC"2H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'
)-M\'S$E } ;
pi5GxDA] aV`&L,Q)7E 同时,holder的operator=也需要改动:
CKlL~f EL [4+q+ template < typename T >
pi@Xkw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fd8!KO {
VW@ x=m return assignment < holder, T > ( * this , t);
t` 8!AhOgc }
p T[gdhc K"<*a"1I 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
JR9$.fGJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)9=(|Lp `@`1pOb return l(rhs) = r;
RGD]8mw 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。
64j|}wJ$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hzY[
G: | A:@&| template < typename Tp >
6<Hu8$G| class constant_t
?Qqd "=k4 {
0nW F const Tp t;
Vv*NFJ | public :
%*z-PT22 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
mzD^Y<LTd template < typename T >
uXQ >WI@eF const Tp & operator ()( const T & r) const
jU=<r {
*s)}Bj return t;
Bmo$5$ }
VjbG(nB?_ } ;
:Gh~fm3} ad n|N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\&}G] 下面就可以修改holder的operator=了
Wv K(G3 fP%Fyg^k template < typename T >
7;LO2<|1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h<p3' {
v })Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|G=[5e^s[ }
GlR~%q-jiQ Y/U{Qc\6 同时也要修改assignment的operator()
ivrXwZ7jT %*)2s,8 template < typename T2 >
W"hcaa,& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!rTmR@e$/ 现在代码看起来就很一致了。
(:\LWJX0= G+"8l!dC? 六. 问题2:链式操作
S7n"3.k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
X)uDSI~ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
q42FPq 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
oYX{R 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
GVd48 * 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Jp;k+"<q lr('k`KOQ template < typename T >
iRV;Fks struct result_1
&1)xoZ'\ {
*M~.3$NN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
EychR/s } ;
rhY_|bi4P K5ZnS`c; 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:
uhn%lV] s` >H template < typename T >
Q!CO0w struct ref
-G ?%QG`v {
w;yx<1f typedef T & reference;
RTd^ImV } ;
IG.f=+<0 template < typename T >
6 ,N6jaW struct ref < T &>
M%=P)cC {
p/|(,)'+jx typedef T & reference;
3n(*E_n } ;
t]m!ee8*X< pZ+j[! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
T$b\Q Q5E:|)G template < typename T >
<jd/t19DB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hWGZd~L {
Uh6mGLz*& return l(t) = r(t);
{y );vHf$ }
rveVCTbC 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。
zS%
m_,t 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Fu0.~w b%0BkS* 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
ySruAkw% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
I}:L]H{E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
V;*pL1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3@X7YgILU 最后的布局是:
k\(4sY M Add
=g0*MZ;" / \
tSw>@FM Divide 5
G.VYp6)5 / \
I]sqi#h$2W _1 3
7,_-XV2 似乎一切都解决了?不。
\j:gr>4 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
E\e]K
! 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
=jIxI, OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
sC6r.@[u8t Z>{*ISvpq template < typename Right >
b:x7)$( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}|He?[TR Right & rt) const
ib50LCm {
3}M\c) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0_V*B[V }
75(W(V(q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
iwz`
x 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]0^ind 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。
<lx^aakk! 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。
T{ nQjYb? 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。
U2&HSE|2J 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?
T#e4":A&x 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:
q}Rlo/R ~|=rwDBZ8l template < class Action >
R"Y?iZed3 class picker : public Action
jlRS:$|R0 {
||gEs/6- public :
IuKnM`X picker( const Action & act) : Action(act) {}
iQj2UTds3 // all the operator overloaded
(1y='L2rj } ;
p5qx=p~c z[FI2jl Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
9d] tjT 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
T+BIy|O ! [q}BU4 template < typename Right >
xc*!W*04 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
u
S(@?m$ {
[#zE.
TW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JB'qiuhab }
Bb_}YU2# Uk"Y/Ddm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
6 <r2*` 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。
09x+Tko9;* 4 f3=`[% template < typename T > struct picker_maker
!SN WB {
u
mqKFM$ typedef picker < constant_t < T > > result;
wV
%8v\ } ;
V4oak!}? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
d.b?!kn {
dWIZ37w+D typedef picker < T > result;
|3"NwM> } ;
$OT}`Te~ /9TL&_A-T 下面总的结构就有了:
N7+#9S 5fv 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。
jXH0BPa, 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。
aC}vJ93i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xtu]F 至此链式操作完美实现。
n1JC?+ UJ9q-r $KH@,;Xz 七. 问题3
wC(XRqlE 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
0JrK/Ma3 sMN>wbHwh[ template < typename T1, typename T2 >
2Z-,c;21 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p( HyRCH {
7rJ9
}/<I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
g!.Ut:8L9 }
sOjF?bCdO SkriX\p 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
s?~8O|Mu' 3[iSF5%V*p template < typename T1, typename T2 >
^,~N7` struct result_2
T:dX4=z {
qYDj*wqf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<XY;fhnB } ;
Iy6p>z| i)GeX: 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
e%'z=%( 这个差事就留给了holder自己。
vx PDC~3; #?A]v>I;C CF,8f$:2 template < int Order >
J]$er0`LY class holder;
)Xq@v']%~9 template <>
x$*E\/zi<! class holder < 1 >
K:Mujx: {
,uKs>T^ public :
/kAwe *) template < typename T >
BQ5_s,VM struct result_1
b-,]A2. {
ef^Cc)S-Q typedef T & result;
<8g *O2 } ;
\}U[}5Pk& template < typename T1, typename T2 >
ntDRlX struct result_2
%GNUnr$ {
5#yJK>a7 typedef T1 & result;
[..,( } ;
,*q#qW!! template < typename T >
:,urb* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:~WPY9i` {
],H1 return (T & )r;
NW}>pb9 }
#>MO] template < typename T1, typename T2 >
h85 (N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FLi(#9 {
o(?VX`2" return (T1 & )r1;
_ .-o%6 }
97['VOh0 } ;
9k714bnMLX 03PN{< template <>
?"5~Wwp.T class holder < 2 >
8=lHUn9l {
"
whO} public :
Wg}B@:`T template < typename T >
=}B4I
struct result_1
R>/QARX {
~uP
r]# typedef T & result;
2U=/<3;u } ;
4.,KEt'H template < typename T1, typename T2 >
<K=@-4/Bp struct result_2
[K"U_b}w {
e6tH/`Uln typedef T2 & result;
N*_/@qM> a } ;
z Y$X|=f template < typename T >
"3U{h] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j;ff } b {
,\\%EZ%a return (T & )r;
2r PcNh9 }
fcgDU *A% template < typename T1, typename T2 >
@Fm{6^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i6meY$l {
N#<zEAB return (T2 & )r2;
O;"*_Xq(` }
~rVKQ-+4& } ;
&4w\6IR V6DBKq XgwMppacw 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> >。
6Tm
Rc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\;3B?8wbIl 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;'2`M w>`h3;,2 return l(i, j) = r(i, j);
H<rnJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FgFJ0fo &=+cov(3 return ( int & )i;
M<SbVP|V" return ( int & )j;
el2*\(XT 最后执行i = j;
t
1Ir4 可见,参数被正确的选择了。
U}A|]vi@ u7<qaOzs? Sleu#]- *G2)@0
{ (>!]A6^L~ 八. 中期总结
kT Z?+hx 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:
@2GhN&= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NB!'u)
lFD 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dy2_@/T7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
pmow[e +
d+ hvwEM Mp^OL7p^^ #{)r*"% !I~C\$^U 0Y38T)k 九. 简化
B9m>H=8a 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。
1_33;gP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#Lhj0M;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:
LK
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ei+9G, +-*/&|^等
!]{1h
2. 返回引用。
uFm(R/V =,各种复合赋值等
QoT3;<r} 3. 返回固定类型。
~RZJ/%6F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8xD<A| 4. 原样返回。
0gwm gc/# operator,
&6,Yjs:T m 5. 返回解引用的类型。
2$SofG6D} operator*(单目)
\GbHS*\+ 6. 返回地址。
tpNtoqg_$ operator&(单目)
&.+n
L
7. 下表访问返回类型。
!yV,|)y5F operator[]
Th&Wq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
DJD ]aI operator<<和operator>>
V#-qKV 9QX~aX 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。
) $l9xx[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
OW63^wA`s iSZctsqE template < typename Left >
-A-hxK*^ struct value_return
</+%R"` {
!%Hl#Pv} template < typename T >
(A] m= struct result_1
k+7M|t.?4 {
R$T[%AGZ. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
YjX!q]56 } ;
V.
bH$@ej
gvTOCF template < typename T1, typename T2 >
iX>!ju'V struct result_2
kYI(<oTY~ {
zT4ulXN typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9znx1AsN } ;
|=^#d\?]j } ;
*Sz{DE1U @
(u?=x; },Y;
(n' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(IWix){ )v!lP pe8 下面我们来剥离functor中的operator()
zV_-rf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QNa}M{5>h IioE<wS) return l(t) op r(t)
|W~V@n8"6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
QGbD=c7 return op l(t)
{xBjEhQm return op l(t1, t2)
Z$#ZYD return l(t) op
g+KzlS[6 return l(t1, t2) op
Rbj+P;t& return l(t)[r(t)]
Kt4\&l-De return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
z:i X]df AHMV@o`V 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:
VM\Z<}C 单目: return f(l(t), r(t));
LL$,<q%(P return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PgG |7=' 双目: return f(l(t));
[b
k&Nd[
return f(l(t1, t2));
B0 oY]r6 下面就是f的实现,以operator/为例
s68_o[[E n?P 5pJ struct meta_divide
$?/Xk%d+ {
@)2V"FE4i template < typename T1, typename T2 >
@R OY}CZ{/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$R$c1C'oX {
CI,`R&=xO return t1 / t2;
evmEX <N }
wD?=u\% & } ;
|jaY[_.@ n;k97>m${x 这个工作可以让宏来做:
9+is?Pj wx"6",M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Rvz.ym:F template < typename T1, typename T2 > \
i[t=@^| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@+CSY-g$ 以后可以直接用
kO3k|6f= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
" ;R3260 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
PRk%C0` (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。。。)
^; V>}08 |YGiATD4DG Bbt8fJA~ 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
s[B6%DI/5 Y"/UYxCm|& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JbC\l class unary_op : public Rettype
BWi 7v {
u<y\iZ[
Left l;
b%!`fn-; public :
6P*)rye unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+|"n4iZ!) DN8pJa template < typename T >
&!YH"{b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qnfRN' {
A%m`LKV~@ return FuncType::execute(l(t));
J,=E5T}U^ }
/XW0`FF W] ;6u
template < typename T1, typename T2 >
!VJa$>, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x"wM_hl5L {
\lbiz4^> return FuncType::execute(l(t1, t2));
\IZ4( Z }
Tvx8l
m' } ;
vYt:}$AE 9c;lTl^4; {5tEsv 同样还可以申明一个binary_op
/ ?[gB:s wCTR-pL^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^)IL<S&h class binary_op : public Rettype
5B.??;xtaV {
W7[S7kd Left l;
$9_.Q/9> Right r;
oJ@PJvmR&a public :
9]F&Fz/G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i+x6aQ24 [ 6o:v8&3 template < typename T >
q\HBAry typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8}#Lo9:,d {
ylxfh( return FuncType::execute(l(t), r(t));
}.$B1%2 }
MW[ 4^ Y&Lk4 template < typename T1, typename T2 >
"!/_h > typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
re7\nZ<\| {
=]xk-MY"|R return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VUv.Tx]Z[ }
K9M.+d4 } ;
Rw{v"n ?{z${ bD 0(g MR 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
u[|S*(P 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z%dlajYm: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U?^|>cMr 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。
P_g0G#`4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T\s#-f[x 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。。。
;yER
V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^-;Z8M 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)
}7z+ 下面是修改过的unary_op
$)7f%II h-rj template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s]%! class unary_op
K ':pU1 {
xAz4ZXj=q Left l;
~ kJpB t7M wXZY5-h4 public :
KC-aLq/ kGq f@
I+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,L:)ZZgN [k=9 +0p template < typename T >
}Z?[Ut struct result_1
(l_de)N7 {
[}>6n72gNh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VdOd:w } ;
$q$\GOQ 9
. _t,OX$ template < typename T1, typename T2 >
+sl uu!~ struct result_2
RR[TW; {
bNU^tL3QZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,UZE;lXJ'Q } ;
~+nSI-L *3
8Y;{ 4 template < typename T1, typename T2 >
|#jm=rT0y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a4.:
i {
KdpJ[[Ug/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZL@DD(S-/ }
\ g(#)f N,,2VSUr template < typename T >
<_q/ +x]8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MNmQ%R4jRN {
9k^=m)yS' return OpClass::execute(lt(t));
iC+H;s5< }
o5x^ "# /0B?3&H } ;
{lUl+_58 ;1k0o.3 }t-|^mY> 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
wSyu^KDz 好啦,现在才真正完美了。
qTMz6D!Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
ujqktrhuLb W1`ZS*12D template < typename Right >
BvR3Oi@Wc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~2}ICU5 {
[:S F(*} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
oP75|p }
jtr=8OiL 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。
h1o+7 h#ot)m|I E+Mdl* $rYu4^ m8^2k2 十. bind
H=RV M 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。
&D w~Jq| 先来分析一下一段例子
]~Qk g+>'& /iuNdh GZX!iT int foo( int x, int y) { return x - y;}
:uDB3jN[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N,Bs% p#1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qM !q,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。
U7eQ-r 我们来写个简单的。
G.e\#_RR? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.Awq( 对于函数对象类的版本:
!I/kz }N@ v>!}cB/6 template < typename Func >
M=`Se&-M struct functor_trait
O;?~#E<6w {
P`9A?aG.Z typedef typename Func::result_type result_type;
{Dq51 } ;
i~L7h=__ 对于无参数函数的版本:
bQjHQ"G ?.ihWbW_ template < typename Ret >
qW >J-,61/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
#[yl;1) {
&>fd:16 typedef Ret result_type;
C8q-gP[ } ;
JCfToFB 对于单参数函数的版本:
R\amcQ
9 kl"Cm`b) template < typename Ret, typename V1 >
)d`$2D&iY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O_Q,!&*6 {
iH0c1}<k$ typedef Ret result_type;
R7E"7"M10 } ;
RR=l&uT 对于双参数函数的版本:
%BLKB%5 !{lb# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d6&tz!f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9Wrclai {
9<mj@bI$ typedef Ret result_type;
GqxK|G1 } ;
b;l%1x9r 等等。。。
1*jm9])# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@R{&>Q:. cEu98nP template < typename Func >
cfS]C_6d struct func_return
nHjwT5Q+Q {
gMn)<u > template < typename T >
jQ}|]pj+ struct result_1
sTyGi1 {
/^G+vhlf\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$7YLU{0 } ;
_Y {g5t rID]!7~ template < typename T1, typename T2 >
gHshG;z* struct result_2
{Aw3Itef {
RUu'9#fq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nQ~L.V } ;
3om-,gfZ } ;
.R5z>:A 4*X$Jle| .X1niguXH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V485Yn!$( IA` template < typename Func, typename aPicker >
b@hoH)<9E class binder_1
|D:0BATRP {
Z9I./s9 Func fn;
q'tT)IgD aPicker pk;
kw'D2692 public :
B,T.bgp\ `^vD4qD| template < typename T >
:Ej)AfS struct result_1
EMbsKG {
C:{'0m*jKs typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K%B i8d } ;
XZGyh X7 BW 7[JD template < typename T1, typename T2 >
S:s^si2/ struct result_2
pE N`&'4 {
17d$gZ1O: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^(:Rbsl } ;
Qafg/JU b87o6"j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+\chHOsw C@i g3fhV template < typename T >
!ZW0yCwLQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y~!@ {
v%^H9aK_ return fn(pk(t));
`( Gk_VAa }
fHi+PEbR template < typename T1, typename T2 >
PV2904 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*TkABUL {
NQ!F` return fn(pk(t1, t2));
u 36;;z }
S\m]z e } ;
D=Y HJ>-wB /([aD~. x;Q2/YZ# 一目了然不是么?
uItKs u 最后实现bind
w5Xdq_e3 <T]kpP<lC )FLpWE"e- template < typename Func, typename aPicker >
;r']"JmF, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[>86i {
OHw6#N$\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(x@"Dp=MZW }
=[&Jxy>Y </QSMs 2个以上参数的bind可以同理实现。
tG-MC&;= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
2RCnk&u Y'T#
十一. phoenix
p
pq#5t^[) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yS""*8/ '4rgIs3=x" for_each(v.begin(), v.end(),
+#no$m.bH (
5`Bb0=j do_
nj[6c [
4]GyuY cout << _1 << " , "
K VCS(oN ]
"x11 YM{F .while_( -- _1),
N.?Wev{ cout << var( " \n " )
~nQb;Bdh% )
ra1hdf0" );
W=*\4B] ^BZdR<; 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:
sMx\WTyz 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
"`k[4C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YS*t7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
oS4ag >/*\xg&J <#UvLll template < typename Cond, typename Actor >
`t
-3(>P class do_while
w'!gLta {
[g? NU] Cond cd;
z,tax`O Actor act;
_!CH public :
-]e@cevy template < typename T >
a/ZfPl0Ns[ struct result_1
'};Xb|msU {
g;pFT typedef int result_type;
-vyC,A } ;
I
zT%Kq k8TMdWW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>&R|t_ypw .JqIAC~ template < typename T >
.o>QBYpTw/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RwE]t$T/ {
\0$?r4A do
-l",!sV {
LM}si|
act(t);
Ud](hp" }
>\'yj|
U, while (cd(t));
~BC5no return 0 ;
c1`o3gb }
TsQMwV_h } ;
MAXdgL[] Z8 x(_ft5 C9h8d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
S(Pal/-" 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。
;8@A7`^ 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。
,oCr6 ] 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。
F~B8XUa3 下面就是产生这个functor的类:
Ah,Zm4: i[<O@Rb 6Z$T&Ul{ template < typename Actor >
W+S>/`N class do_while_actor
k`- L5#` {
w*+rB p,f Actor act;
>QyMeH public :
d+(~{xK: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Jd |hwvwFe WIg"m[aIs template < typename Cond >
NS1[-ng picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,MLPVDN*D } ;
G~JQcJFj loZfzN&6A Na=q(OKN 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ukw'$Yt2 最后,是那个do_
N5_v}<CN h3:k$`_ D526X0 class do_while_invoker
yS?1JWUC> {
u*M*WpY public :
sJ,zB[e8 template < typename Actor >
h41v}5!- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
hi37p1t {
cIgF]My*D@ return do_while_actor < Actor > (act);
1G\ugLm }
yY1&hop } do_;
sB6UlX;b: .(sT?M`\J 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(i`DUF'#y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Eb.{M 最后来说说怎么处理break和continue
MG~^> 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。
A`@we 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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