一. 什么是Lambda
vC~];!^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|RwpIe8~ 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,
&
Sy0Of 9)l-5o:D %Rv&VFg d{&+xl^ll class filler
qgrRH' {
i+T#z public :
6gwjrGje\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e/lfT?J\ } ;
%lz \w{ b!SGQv(^M Fh& `v0 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:
W3*BdpTw P{5p'g , A/RHb^N O_0|Q@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/%}+FMj E-_)w mbv\Gn#> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7CYu"+Ea sR,]eo<p& !y$Hr[v hXM8`iFW5 二. 战前分析
zkn K2e,$ 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。
l_iucN 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
%Fq"4% \k0%7i[nZ/ B)/X:[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<(`dU&&%"} /* --------------------------------------------- */
pl
Ii vector < int *> vp( 10 );
=$Sf]L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-"u}lCz> /* --------------------------------------------- */
LgRx\*[C* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l"o@.C}f/ /* --------------------------------------------- */
W+BM|'%}| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4ao
oBY$ /* --------------------------------------------- */
[Ua4{3# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*$/7;CLq /* --------------------------------------------- */
"UKX~}8T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ur={+0
y &tw.]3 Smo^/K`f9 \2-!%i, 看了之后,我们可以思考一些问题:
[Av87!kJ!X 1._1, _2是什么?
H)tYxW 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\6)l(b; 2._1 = 1是在做什么?
Y oNg3 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
AOWX=`J8V Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
jC
,foqL rmUTl {5-4^|! 三. 动工
!tCw)cou 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/u!I2DF ;5=J'8f 3m#v|52oj YoGnk^$ template < typename T >
D^=_408\ class assignment
+c/am`` {
c?CwxI_b8 T value;
?,%vndI public :
x8.7])?w assignment( const T & v) : value(v) {}
15r,_Gp8 template < typename T2 >
A|CW4f, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5,I'6$J
} ;
ylLQKdcL PH9MB A`Z!=og= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
BZQ98"Fz* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Yb%H9A cE/7B'cR <(6@l@J|6 kwMuL>5 class holder
^6#FqK+{u {
SWD
v\Vr public :
<>A:Oi3^ template < typename T >
N)lzX X assignment < T > operator = ( const T & t) const
jRm:9`.Q {
P_j?V"i< return assignment < T > (t);
<wFR%Y/j }
7e/Uc!&* } ;
sVZb[|zSri NO P~?p jx!)N> 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:
i^G/)bq ;
@
h{-@ static holder _1;
ve.iyr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
P1vr}J _YWw7q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$R2T) 而不用手动写一个函数对象。
mk~i (Ee 0J_ AX
02Ur'| ::g"dRS<v 四. 问题分析
v!E0/
gD 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
LZMdW
#,[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
t LdBnf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/u<lh.
hPW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
v'a]SpE5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p^&' C_? YPDc
/ 五. 问题1:一致性
DifRpj I-0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
fGcAkEstT! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rFM`ne<zh 1.o-2:]E struct holder
V5i_\A {
*#+d j" //
RV.zxPw>> template < typename T >
U>(5J,G T & operator ()( const T & r) const
|b;}'
* {
yc+#LZ~(a return (T & )r;
N:)`+} }
!w[<?+%%n } ;
Bg-C:Ok2' U)zd~ug?m 这样的话assignment也必须相应改动:
#-'=)l}i1A 1(gb-u0 template < typename Left, typename Right >
?|%^'(U} class assignment
U_ V0 {
rnIv|q6@ Left l;
r9uY?M Right r;
T73oW/.0X? public :
P~#!-9? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\_!FOUPz( template < typename T2 >
0Q;T
<%U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~{n_rKYV } ;
6^wg'u]c j23OgbI 同时,holder的operator=也需要改动:
GuV-[ ""^9WLH4g- template < typename T >
%{yr#F=t#] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V(L~t=k$ {
( iP,F] return assignment < holder, T > ( * this , t);
1HN_ }
V{HZ/p_Y y`E2IE2o 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。
l'W?X ' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ynw^nmM =P'=P0G return l(rhs) = r;
8.o[K 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。
+DF<o
U~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9K#.0 BC(f1 template < typename Tp >
K>RL class constant_t
K
*{C:Y {
C0 .Xp const Tp t;
[dk|lkj@u\ public :
KAgiY4 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'&?47+W template < typename T >
,T|iA/c const Tp & operator ()( const T & r) const
k|BY 7C {
r4J4|&ym return t;
,G"?fQ7z R }
xE9^4-Px* } ;
9`{Mq9J
*X*D,
VY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cC"7Vt9b 下面就可以修改holder的operator=了
j+_g37$: a+A/l template < typename T >
d;D^<-[i assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#@2 `^1 {
4yQ4lU,r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
mrFMdpaHl% }
mTZlrkT aFyNm@a 同时也要修改assignment的operator()
t^8#~o!% @a%,0Wn template < typename T2 >
5w}xjOYIjV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0Yfk/}5 现在代码看起来就很一致了。
dam.D.o" #xYkG5`lm 六. 问题2:链式操作
MMhd -B1O& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gJs~kQU 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
eFsku8$< 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。
IdzF<>;W 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。
/I[cj3}{+f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5:iril tHJ1MDw' template < typename T >
rp=?4^(u struct result_1
pNVao{::5 {
:JW~$4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~{2@-qcm } ;
C$ZY=UXz!T E+E5`-V 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:
AuO%F
YKY |7|mnOBdDf template < typename T >
o<V-gS struct ref
_NA]=
#J {
c^Wm~"r typedef T & reference;
YI%S)$ } ;
qn+m lduU template < typename T >
N|[a<ut< struct ref < T &>
Bm~>w`1wK {
}d6g{` typedef T & reference;
uVp R^
} ;
s-8>AW
ep 0n(Q@O 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z,2m7C ]^ RgzK template < typename T >
@B&hR} 4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
b~#rUOXb8? {
YI\^hP# return l(t) = r(t);
n`^</0 }
YVs{\1|' 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。
q07rWPM
"e 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Nc;7KMOIA }cS3mJ 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
mtTJm4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.(`u'G= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iqOd]H]v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2V~Yb1P 最后的布局是:
'i`;Frmg Add
>6rPDzW`Dx / \
!PQ@"L)p Divide 5
cu SXv) / \
[9>1e _1 3
-2Ub'*qK 似乎一切都解决了?不。
3J:!8Gmk 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。
$(_i>&d< 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。
QTP1u 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:
koAc-o
ap=M$9L' template < typename Right >
P+Hs6Q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T?% F Right & rt) const
Yoaz|7LS {
Hi|Oeu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`qr[0wM }
Ag?@fuk$J 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T4Zp5m") 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。
|'a5nh! 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。
8-+IcyUza 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。
f PDnkr 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。
IJ=~hBI 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?
))k^7g9M` 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:
'rz*mR8 [81k4kU template < class Action >
u2BVQ<SA class picker : public Action
@BBqH&<` {
|\,e9U> public :
Q6DE|qnV
picker( const Action & act) : Action(act) {}
+F`!
Jt // all the operator overloaded
Gn&)*qCO } ;
*<BasP :%;K`w
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。
~ZL}j+L/ 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!J\Dm- Imi_}NB+ template < typename Right >
whRc YnJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I`FH^= {
\N7
E!82 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+EkZyM~z2 }
8Zwq:lV Q w^P4_Yr[T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#,GpZ 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。
.D>%- !U*i13 template < typename T > struct picker_maker
hOw7"'# ! {
2<|+h=
& typedef picker < constant_t < T > > result;
y%3Yr?] } ;
"r.pU(uxt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&OWiA;e?f {
1*(^<x+n typedef picker < T > result;
.Ml}cE$L } ;
eWcS>N p Sc<3OI 下面总的结构就有了:
.:$%3#N$(Y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/__we[$E 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。
mp!6MO Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
jC <<S 至此链式操作完美实现。
0xZq?9a [V}I34UN xZbm,.v 七. 问题3
k`kmmb> 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。
StaX~J6= ^!N _Nx/M template < typename T1, typename T2 >
nv@$'uQRp ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#ZF|5r + {
7S 1
Y) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
vU&gFEWg }
rhwY5FD? (fb&5=Wzw 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
w\s$ ImyB4welo template < typename T1, typename T2 >
A)s struct result_2
M|6
W<y {
D_(xhM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mgh,)=2cE( } ;
%/-Z1Nv*# J{\S+O2,* 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?
Z/6B[,V 这个差事就留给了holder自己。
7*~
rhQ \oLRNr[F ub0]nov template < int Order >
T6%*t#8r class holder;
=H3 JRRS template <>
,8cw jS2E class holder < 1 >
0;} 9XZ {
f-tjMa /_ public :
d]$z&E template < typename T >
p!|ok#sW struct result_1
%}x/fq {
/`?i&\C3r typedef T & result;
CKmoC0. } ;
4:y;<8+j\ template < typename T1, typename T2 >
o5@
l!NQ struct result_2
srw5&s(3X {
H&6lQ30/) typedef T1 & result;
W5<1@ } ;
n*{e0,gp` template < typename T >
|j#x}8[( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-r_z,h| {
=YR/X@& return (T & )r;
xT#j-T }
+8]}'6m template < typename T1, typename T2 >
# G0jMQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i$?i1z*c} {
~^UQw?; return (T1 & )r1;
Vdjf
F&q }
/Uz2.Ua= } ;
[Z`q7ddd^ +D&W!m template <>
1X.5cl?V class holder < 2 >
aqK<}jy {
S6*3."Sk public :
LBk1Qw}- template < typename T >
#5-0R7\d7 struct result_1
,/BBG\mJ {
vClD)Ar typedef T & result;
HWi0m/J } ;
Qb!9QlW template < typename T1, typename T2 >
)wQR2$x~ struct result_2
nsqc^
K^ {
U{"&Jj typedef T2 & result;
n9B1NM5 \ } ;
\SkCsE#H template < typename T >
FZ
DC? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wLAGe'GX {
/>S=Y"a/7 return (T & )r;
$5z
O=` }
r5xu#%hgp; template < typename T1, typename T2 >
B9`nV.a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]xBQ7Xqf| {
}Y~o =3- return (T2 & )r2;
@]":3 }
I9h?Z&n5 } ;
NYz{[LM Dtl381F J s
de|t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
'9>z4G*Td 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
GxL5yeN@( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i=#<0! m 5K|1Y#X return l(i, j) = r(i, j);
dU+28 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
yeqZPzn (0g@Z`r return ( int & )i;
*aT3L#0( return ( int & )j;
'\Z54$ 最后执行i = j;
D|}
y{~ 可见,参数被正确的选择了。
RNE})B RR>Q$K ; 6Js
{]]qd!, 48nZ
H=(Eh 八. 中期总结
M^DYzJ 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:
@2cGx/1# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@JVax -N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L6c=uN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
avrf]raM| g+|1khS) p "EQ6_f ,rx?Ig}kz JJ[.K*dO eD5.*O 九. 简化
|{udd~oE& 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。
fw Ooi'jb 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ZE863M@. 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:
6 Ty;m>j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%H Pwu & +-*/&|^等
>J,Rx!fq3 2. 返回引用。
{3cT\u =,各种复合赋值等
#e:cB' f 3. 返回固定类型。
\7o&'zEw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X<{kf-GP 4. 原样返回。
Y3^UJe7E operator,
#m[R1G# 5. 返回解引用的类型。
PoTJ4z operator*(单目)
J3`a}LyDf 6. 返回地址。
,xmmS\ operator&(单目)
If[4]-dq 7. 下表访问返回类型。
91'i7&~xdG operator[]
L|O[u^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!c+,OU[ operator<<和operator>>
s?r:McF` `F-<P%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。
l12Pj02 w 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mcbvB5U HoE@t-S template < typename Left >
5qZebD2a struct value_return
x -CTMKX {
=
cQK^$6( template < typename T >
&d}1)? struct result_1
I_ O8 9Sgn {
oN3DM; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$aIq>vJO9 } ;
J)7m::%I o_=t9\: template < typename T1, typename T2 >
l;F\s&^ struct result_2
{yj8LxX^ {
\0bao< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
l=+hs } ;
7I\qEr57 } ;
~O|g~H5; NJ%>|`FEi7 barY13)$U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
04o>POR vMD%.tk 下面我们来剥离functor中的operator()
5B:%##Ug5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`LroH>_ ,#/%Fn%T return l(t) op r(t)
N+0[p@0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@la/sd4` return op l(t)
Dt#( fuk# return op l(t1, t2)
3haR/YN return l(t) op
O%Hc%EfG return l(t1, t2) op
FqWW[Bgd return l(t)[r(t)]
,_wpYTl*X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K$1(HbL p+.xye U( 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
e9\eh? bPU 单目: return f(l(t), r(t));
]?un'$%e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U))2?# 双目: return f(l(t));
JKjVrx>
@ return f(l(t1, t2));
2h;#BJ)) 下面就是f的实现,以operator/为例
t>KvR!+`g S'
<X) struct meta_divide
+<})`(8 {
O-3R#sZ0 template < typename T1, typename T2 >
{9c_T!c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
evQk,;pIm {
hJc^NU5 return t1 / t2;
n1Z*wMwC }
-J&
b~t@ } ;
)a=FhSB[G 0Yo(pW,k 这个工作可以让宏来做:
B]nu \! I9ZJ"29 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
UCBx?9O/0 template < typename T1, typename T2 > \
KvvG
H-] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1nZ7xCDK98 以后可以直接用
qKjUp" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xXQW|#X\ 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
95IR.Qfn! (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。。。)
CBu$8]9= |h 3`z 4yDWVd; 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
_|C T|q @|;XDO`k; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2tMa4L%@C class unary_op : public Rettype
1
F+$\fLr {
O|e/(s?$ Left l;
~E3"s public :
btDPP k' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jlM%Y
ZC ~|R/w%*C template < typename T >
T,uVt^.R+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q3 9;bz {
zz[[9Am! return FuncType::execute(l(t));
K-6+fgeB }
3F\UEpQ fK1^fzV template < typename T1, typename T2 >
G&,2>qxKR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gVpp9VB {
VK/i5yT5N return FuncType::execute(l(t1, t2));
V?C_PMa }
Jo9!:2? } ;
nTH!_S>b(Y Yvxp( a4D4*=!G0 同样还可以申明一个binary_op
fS- 31<? zmpQ=%/H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I3D#wXW class binary_op : public Rettype
ba"a!#wA {
v}^
f8nVR Left l;
qkh.?~ Right r;
2apQ4)6#[H public :
f')3~)" binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a&~]77) -Drm4sTpDb template < typename T >
a FrVP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^p !4`S {
y1zep\-D return FuncType::execute(l(t), r(t));
K#],4OG }
DU:
sQS4 y$7@ ~NH,d template < typename T1, typename T2 >
2\1\Jn#q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;r
XhK$ {
$/uNV1]o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Cb/?hT }
UZUG?UUM } ;
G$HLta |Zo_x}0 B(%bBhs 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
5"JnJH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
07dUBoq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
TAu*lL(F 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。
YErn50L 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,As78^E{ 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。。。
,-XJ@@2gM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NX*9nwp^ 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)
d#eHX|+ 下面是修改过的unary_op
i#~1|2 |V|)cPQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8c'0"G@S class unary_op
IBzHXa>75 {
sE8.,\ Left l;
`|^<y.-6 (A*r&Ak[ public :
dkQA[/k BVC{Zq6hi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ku'%+svD Te#wU e-| template < typename T >
1*x4T%RF$ struct result_1
Y4Z?`TL {
!P!|U/|c typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/j'We-C } ;
j$]t`6gG '+X9MzU*\ template < typename T1, typename T2 >
t@/r1u|iq struct result_2
00G[`a5 {
`4&\ %9 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?#kI9n<O } ;
7@vcQv
kC Y#6@0Nn[G template < typename T1, typename T2 >
_ }!Q4K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?XGZp?6 {
;:9 x.IkxC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DI}h?Uf , }
_jZDSz|Yb z PV/{)S template < typename T >
ORx,n7- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#OWwg`AWv {
{djOU
9] return OpClass::execute(lt(t));
FZA8@J|Q4 }
-"a+<(Y 317Buk } ;
_ksp;kH?) O:7y-r0i 'KQuz)- 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
]NAPvw#p 好啦,现在才真正完美了。
2z[Pw0#V 现在在picker里面就可以这么添加了:
\k1Wh-3 x2ol template < typename Right >
RL&3 P@r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nLtP^
1~9H {
;#~
!`>n? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}(tGjx] }
\R-u+ci$ZY 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。
L8j,?u#
sa#"@j) bY>o%LL- i2j)%Gc} ufR | 十. bind
t'Q48QAb? 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。
A:NY:#uC 先来分析一下一段例子
Oy|9po 2hu6 C3_*o>8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
THua?,oyW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@s
IZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kDv)g 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。
kv5Qxj} 我们来写个简单的。
~b7Nzzfo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1Xs!ew)> 对于函数对象类的版本:
e.jgV=dT- }%1E9u template < typename Func >
AjlG_F struct functor_trait
YT:1=Nf} {
q@!:<Ra,){ typedef typename Func::result_type result_type;
~T-.k
7t } ;
aFSZYyPxwv 对于无参数函数的版本:
'RA[_Z 3|?fGT;P template < typename Ret >
sS|zz,y struct functor_trait < Ret ( * )() >
/.?\P#9) {
,\m c.80 typedef Ret result_type;
@fK`l@K } ;
"_l[4o[D 对于单参数函数的版本:
LH_ 2oJ\ UEe qk"t^ template < typename Ret, typename V1 >
2<O8=I _ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@3@%9E {
Q d./G5CC typedef Ret result_type;
z%KChU } ;
w#1dO~ 对于双参数函数的版本:
%G@aZWk
Sa 6:!fyia template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
M,@SUu v" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yS43>UK_W+ {
+ ND9### typedef Ret result_type;
e)7)~g54 } ;
bDo'hDmW 等等。。。
L$xRn/\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kMo)4Xp \f
LBw0 template < typename Func >
hmH$_YP} struct func_return
8if"U xV( {
@}gdOaw template < typename T >
kUt9'|9! struct result_1
w}0Qy {
JK(&E{80 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-AT@M1K7% } ;
@\y7
9FX a)1,/:7' template < typename T1, typename T2 >
l 3K8{HY struct result_2
Mb>XM7}PU {
f#~Re:7.c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j r[~ } ;
>D<=9G(a } ;
=;H'~ eFQi
K6`i >{S $0D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ECScx02 $<4Ar*i template < typename Func, typename aPicker >
h+UscdUl class binder_1
xgz87d/<: {
-z$0S%2? Func fn;
zq.&Mw? aPicker pk;
6bcrPf} public :
Q*.FUV&; aA`q!s.%A template < typename T >
s%oAsQ_y struct result_1
{1aAm+ {
SN(=e#ljE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^-u HdafP } ;
_oTT3[7P 8>Z$/1Mh template < typename T1, typename T2 >
ib\[ ~rg struct result_2
o%%x'uC {
Iv72;ZCh?6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"t:.mA<v } ;
cWO
)QIE AvE^
F1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@>2rz 7;'.5,-3c template < typename T >
YeC,@d[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
npcBpGL{ {
)O@^H return fn(pk(t));
O2]r]9sh* }
9c{%m4 template < typename T1, typename T2 >
xdfvme[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d Zz^9:C+ {
kgI=0W> return fn(pk(t1, t2));
rtL9cw5 }
u45h{i-e } ;
l ~4e2xoT QP5:M!O<) d =(Yl r 一目了然不是么?
Da8$Is;n 最后实现bind
i %hn +%}5{lu_e ]2\2/~l template < typename Func, typename aPicker >
,rFLpQl picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jaO#><f {
YY:iPaGO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
pmW6~%}* }
!
jX+ox =*:[(Py1 2个以上参数的bind可以同理实现。
^dUfTG9{ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?%dCU~ z _WDBG 十一. phoenix
O5TK&j Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
e(n2+S#N +wz`_i)! for_each(v.begin(), v.end(),
}U?gKlLg (
U)`3[fo do_
K*Nb_|~ [
t|#NMRz cout << _1 << " , "
vN0L(B ]
9Nag%o{*S> .while_( -- _1),
Y1yXB).AH8 cout << var( " \n " )
]O[+c*|w )
E2q B: );
,WO%L~db []=FZ`4 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
cy& 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
f0cYvL] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p-T~x$"c| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1%SJ1oY %;=IMMK pu2 wEQ template < typename Cond, typename Actor >
]} 5I>l class do_while
K)9j
je {
XDP6T"h Cond cd;
.fLiX x Actor act;
F,L82N6\U public :
@o4z3Q@ template < typename T >
vu_>U({.
T struct result_1
]Efh(Gb] {
Z9J =vzsHE typedef int result_type;
`eMrP` } ;
d5w_[=9U (opROsFh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~J:$gu~` abTDa6 /`v template < typename T >
Zzw}sZ?8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RQj`9F {
=1{H
Sf do
vI
pO/m.3 {
p~Yy"Ec;p act(t);
m6bWmGnGC }
vpeq:h while (cd(t));
c{'$=lR " return 0 ;
;H7EB` }
/gqqKUx } ;
Kf:2%_DB tl{]gz ALE808;| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{&\J)oZ 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。
)^jQkfL 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。
1zb$5 {,| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
E@5zd@[ 下面就是产生这个functor的类:
DHh+%|e v?Z'[l S`pF7[%rp template < typename Actor >
f0-RhR class do_while_actor
x><zGXvvp| {
p&k0Rx0Q3 Actor act;
~hS .\h public :
M,b<B_$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<ldid]o
# + 6x"trC template < typename Cond >
>[Xm|A# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
H/cs_i } ;
Y;fuh[# &FL%H;Kfx iP~sft6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!&@2 最后,是那个do_
+V2C}NQ5R {@Blj3 ;w} cj$,ob&DX class do_while_invoker
Hm.X}HO0L {
\ua9thOG public :
Rb{+Ki template < typename Actor >
9U!JK3d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a^@+%?X {
MNkKy(Za return do_while_actor < Actor > (act);
vad|Rp l }
;
qO@A1Hq } do_;
n(Qj||: 2}D,df'W4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@[n2dmj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_Mlhumt 最后来说说怎么处理break和continue
#o"tMh!f 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。
[fd~nD#. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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