一. 什么是Lambda
p[&b@U# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
= WHI/|& 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,
Km,%p@`m q0DRT4K [RY Rt/?Q =K_&@|f+B class filler
|*DkriYY {
lF
t^dl^ public :
?C- ju8]| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
U1(cBY } ;
`X)A$lLr [b_qC'K[ 1 e]D=2y 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Z;,G:@, 0
vYG#S |>OBpb x4(8
=&Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^C92R"*Qu fzA Fn$[ y` {|D* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bDm7$ ( F`GXho[ %'X~9Pvi :K 5?&kT 二. 战前分析
wWSo+40 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。
1xu~@v60 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
1wm`a ^!x! F 81C;D`!K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M6bM`wHH> /* --------------------------------------------- */
'1(6@5tyWk vector < int *> vp( 10 );
CRD=7\0(D+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ql%B=vgKL /* --------------------------------------------- */
"vg.{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jgS3# /* --------------------------------------------- */
z~==7:Os int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D/JSIDd /* --------------------------------------------- */
}+Q4s] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3=^)=yOd /* --------------------------------------------- */
C"$~w3A k for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;mRZ_^V; oe|8 Xk/iyp/ ~y?Nn8+&f 看了之后,我们可以思考一些问题:
#oR`_Dm)P 1._1, _2是什么?
\XYidj 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
g"k4Z 2._1 = 1是在做什么?
2r;h"> 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
a
9{:ot8, Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
_aBy>=2c$ u!&T}i: RRpY%-8M 三. 动工
\yZVn6GVr 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hlZ{bO'f IC (:RtJ H
XFY jm@,Ihz=wI template < typename T >
];"40 /X class assignment
ecQ{ePoU {
r
d-yqdJ T value;
R\XS5HOE( public :
P3n#s2o6y assignment( const T & v) : value(v) {}
"}#%h&, template < typename T2 >
\*'@F+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Kn<+Au_]L } ;
a
DXaQ O!^ >YvOh @}:E{J#g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?qi~8.<w 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K~2sX>l S3i p?9 #oFyi @U 9bM kP2w> class holder
4c95G^dZ {
\uZ|2WG` public :
8|<</v8i template < typename T >
=[&+R9s assignment < T > operator = ( const T & t) const
6)*B%$?x {
o ABrhK return assignment < T > (t);
_)~1'tCs}h }
F'sX ^/; } ;
]uMZvAjb dP+wcl4 U#]J5'i 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
,|3_@tUl ?o$t{AQ static holder _1;
WJu(,zM?G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/d,u"_=l !LM`2|3$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4hLk+ z<n 而不用手动写一个函数对象。
@/|g|4 <#4""FO* 4}k@p>5v' y`L.#5T 四. 问题分析
hc[J,yG 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。
}Hq3]LVE 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。
Ez"*',( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Y]KHCY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`e~i<Pi 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n6.Z{Q'b ZSwuEX 五. 问题1:一致性
F'OO{nF 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?|
o $W@@aM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5>+@.hPX TfT^.p* struct holder
r~YBj>} {
}$ySZa9 //
4H%#Sn#L^! template < typename T >
f<iK% T & operator ()( const T & r) const
&M<"Fmn {
TWGn:mi return (T & )r;
~3M8"}X;L }
{6GX
?aw' } ;
7M7Lj0Y)L 8/(}Wet 这样的话assignment也必须相应改动:
]u!s-=3s ZJU
%&@ template < typename Left, typename Right >
yo->mD class assignment
*$|f9jVh {
DbLo{mFEIj Left l;
bGL} nPo Right r;
R!QR@*N public :
H"(#Tp ZTE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M!5=3>Z template < typename T2 >
X-fWdoN @- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8s2y!pn7Q } ;
U5wh( vi ymqv@Byi8A 同时,holder的operator=也需要改动:
%K')_NS@ n44 T4q template < typename T >
Yj>4*C9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
a>W++8t1 ; {
,b - return assignment < holder, T > ( * this , t);
Anu: }
fdX|t"oz ][tR=Y#&y5 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。
B>>_t2IU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`|>]P"9yp dm[cl~[
Q return l(rhs) = r;
b@8z+,_ 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。
R:&y@/JY8[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]xMZo){[| z9 Ch %A{ template < typename Tp >
^h2+"" class constant_t
3^%2, {
2wB*c9~ const Tp t;
%L-qAI&V public :
p7-\a1P3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FXDB> }8 template < typename T >
Qs
za,09 const Tp & operator ()( const T & r) const
Y:O|6%00Y {
&
[@)Er= return t;
%LP4RZ }
}A@:JR+|
} ;
W)bSLD j3;W-c`5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&U?4e'N)T 下面就可以修改holder的operator=了
b way+lh @@U template < typename T >
f~\H|E8( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w^
z ftm {
:%J;[bS+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r>ed/<_>m; }
9v`sSTlSd $;G<!]& s 同时也要修改assignment的operator()
He'VqUw_ 5NUaXQ template < typename T2 >
|yO%w # T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/eH37H 现在代码看起来就很一致了。
B
E8_.> 4]tg! ks 六. 问题2:链式操作
wU!-sf;]y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
BXU0f%"8U 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
EK=0oy[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
(?8i^T?WP= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
yUJ#LDW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
EC8Z. Uu 8)?&eE' template < typename T >
LH_H
yP_ struct result_1
r'#!w3*Cy {
u28$V]
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\3^V-/SJf } ;
aV|VC$ cL*oO@I&_ 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:
9#P~cW? y7:f^4 template < typename T >
K/Yeh<_& struct ref
![ce } {
R|8L'H+1x typedef T & reference;
467"pqT } ;
(0Br`%!F template < typename T >
)#M$ov struct ref < T &>
)#i"hnYpQ {
%i3[x.M typedef T & reference;
%.f%Q?P } ;
X$\CC18 mxF+Fp~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
J5Zz*'av' %G2g
@2 template < typename T >
[<U=)!Swg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y
`FZ 0FI {
Q njK<}M9 return l(t) = r(t);
W[DoQ @q }
1aS:bFi` 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。
nlhv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
WgR%mm^ @OT$* Qh 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
>Tl/3{V _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@d~]3T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:Ob^b3<t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u9v,B$S 最后的布局是:
+JC"@
Add
'@+q_v@Jl / \
9-{ +U,3) Divide 5
d9S?dx / \
w=(dJ(7gu _1 3
BNjMq 似乎一切都解决了?不。
H.XyNtJ 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。
"}1cQ|0a 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。
OqMdm~4B!j 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:
/KC^x=Xv: BNE:,I*& template < typename Right >
s?m_zJh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C4ktCN Right & rt) const
4Ol1T(J# {
Hs8JJGXWB return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3=oxT6"k }
fA<os+*9i 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=J)-#|eZG 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。
SC%HHu\l 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。
hM!g6\ w 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。
/~WBqcl 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。
z7XI`MZN^ 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?
oXht$Q 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
~Azj Y 8 Ig?9"{9p template < class Action >
*a\x!c" class picker : public Action
bXOM=T {
eP:\\;
; public :
q1L>nvE picker( const Action & act) : Action(act) {}
g||
q
3 // all the operator overloaded
hNYO+LrI) } ;
;:oJFI#; <5j%!6zo Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Ws0)B8y,| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
!mqIq}h U& template < typename Right >
._j?1Fw` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|P&
\C8h {
G#` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<>$CYTb }
gV9bt~ cy?#LS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`?[,1 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。
q'y<UyT6 J9tV|0 template < typename T > struct picker_maker
A9]&w {
\}n_Sk typedef picker < constant_t < T > > result;
JBq6Qg } ;
'J0I$-QYk template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
XPdqE`w=$p {
CF-tod typedef picker < T > result;
l?_Fy_fBt } ;
2{BS `f 7D>_<)%d= 下面总的结构就有了:
s{7bu|0 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。
<6;@@ 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。
#b)`as?!1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|N6.:K[` 至此链式操作完美实现。
`5(F'o iT|7**+3 sdB(sbSF 七. 问题3
S?JGg.) 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。
vN_ 8qzWk *fj]L?, template < typename T1, typename T2 >
YZ:C9:S6X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m}D;=>2$ {
Q;z!]hjBM return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{0a\<l }
Vh=U/{Rp1 4,R"(ej 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:
*CQZ6&^ xj8z*fC; template < typename T1, typename T2 >
^jRX6 struct result_2
`s+kYWg'Z {
j$lf>.[I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
WPpO(@sn } ;
f<rn't{ Q1yXdw 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
| X#!5u 这个差事就留给了holder自己。
stW
G`>X {fV$\^c 0k5 uqGLXe template < int Order >
\JR^uJ{Y class holder;
4:**d[|1 template <>
e9/Mjq\ class holder < 1 >
tKh {
%;u"2L0@ public :
W{Z7= template < typename T >
W?kJ+1"( struct result_1
1k)pJzsc {
bd}[X'4d typedef T & result;
q=`n3+N_H~ } ;
#rr!ApJ template < typename T1, typename T2 >
0J466H_d{ struct result_2
nnT#S {
+%klS `_ typedef T1 & result;
I7=A!C" } ;
="vg/@.>i template < typename T >
E>5p7=Or;" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|dqESl,2 {
1\aTA, return (T & )r;
dXM8iP }
1/;E8{ template < typename T1, typename T2 >
;34p
[RT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yVXVH CB {
y4I Qa.F return (T1 & )r1;
j6k"%QHf }
uH'? Ikx" } ;
8L_OH S|@/"?DC template <>
N`?/kubD class holder < 2 >
0T(+z)Ki {
3>MILEY^ public :
,3-^EfccW template < typename T >
@b., pwZF struct result_1
4]p#9`j {
,:'JJZg@ typedef T & result;
?ILjt? X8 } ;
nsVLgTbx template < typename T1, typename T2 >
jC}HNiM78 struct result_2
E 11C@% {
|=,jom typedef T2 & result;
(5th } ;
MXEI/mDYK template < typename T >
I
2OQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`T1bY9O. {
=6=:OId return (T & )r;
's5rl }
~QPTs1Vk8 template < typename T1, typename T2 >
BB69U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gdqBT]j {
]yqE6Lf9 return (T2 & )r2;
BaIuOZ@, }
s]kzXzRC? } ;
c[ 0`8s! P,-5af*; 8>x'. 8 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> >。
L1g0Dd\Ox 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bE2O[B 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I"3C/ pU2 6H U*, return l(i, j) = r(i, j);
ZADMtsk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ZS]Z0iZv9 a:HN#P)12 return ( int & )i;
]W2#8:i return ( int & )j;
aL90:,V 最后执行i = j;
>D~8iuy]8. 可见,参数被正确的选择了。
|%F4`gz8KP 7D:rq 8$\ 0pEM0M (&v|,.c^)1 ly6zz|c5 八. 中期总结
<BZC5b6 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
MY
c& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
(F.w?f4B3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#<eD 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ceCO *m~ qS!N\p~> zG 9D
Ph =VZ_';b h e?+-~]0 m$v >r\*X 九. 简化
\>lA2^Ef 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。
yOKzw~;0% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
zP2X}VLMo 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:
zYY]+)k? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G?XA",AC +-*/&|^等
Mb\(52`)Q 2. 返回引用。
<Y1Plc =,各种复合赋值等
GtZ.'?- 3. 返回固定类型。
cYC^;,C &| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
} -;)G~h/" 4. 原样返回。
4Nt4(3Kf operator,
es#6/ 5. 返回解引用的类型。
7'i{JPm operator*(单目)
z,SI 6. 返回地址。
2;
,8 u operator&(单目)
&}2@pu[S?7 7. 下表访问返回类型。
>,3 uu}s operator[]
to&,d`k=- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
o}/|"(K operator<<和operator>>
Ma$~B0!;s l*&N<Yu 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。
"qR, V9\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Kn@#5MC
rU 2=8PA/ template < typename Left >
Q25VG5G struct value_return
u)o-H!a {
KZZ Y9 template < typename T >
lA/-fUA struct result_1
vBF9!6X . {
e_KfnPY
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`\\s%}vZ*T } ;
N5sVRL"7 GxG~J4 template < typename T1, typename T2 >
Tjrb.+cua struct result_2
G&1bhi52 {
"uIaKb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'&Y_,-i } ;
Fc \]* } ;
FE,mUpHIR ?jlz:Z4 E JuTv%Y8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<y^_&9 @/^mFqr2 下面我们来剥离functor中的operator()
zN]%p>,)HB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_[Imwu} a4 N f\7 return l(t) op r(t)
][?J8F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F5/,S return op l(t)
; xp-MK return op l(t1, t2)
ZnI15bsDx return l(t) op
id5`YA$ return l(t1, t2) op
gz[3 xH~ return l(t)[r(t)]
_\tv ${ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(,QWK08 !\BZ_guz 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:
YJ"D"QD 单目: return f(l(t), r(t));
j"h/v7~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[*zg? ur 双目: return f(l(t));
$;q
}jvo return f(l(t1, t2));
Y01!D"{\ 下面就是f的实现,以operator/为例
e]88 4FP o#f"wQH;p struct meta_divide
pUqC88*j {
LAxN?ok9gD template < typename T1, typename T2 >
OQ?N_zs, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&5b3k[K" {
msfE; return t1 / t2;
J({D~ }
0]c&K } ;
llX ` r W[;3yMf
这个工作可以让宏来做:
`DgK$ QM C2v_],] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!a F~5P7% template < typename T1, typename T2 > \
V27RK-.N! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
S}%z0g< 以后可以直接用
+c<iVc| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+@3+WD 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
%wOkp`1- (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。。。)
b1 w@toc 1s=Q~*f~d !KK `+ 9/ 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
Y 2ANt w@ I)FFh%m<}a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ur'<8pDb$ class unary_op : public Rettype
Kh$"5dy {
#Iz)Mu Left l;
J}xM+l7uY public :
{E Ay~lo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eZT8gKbjJ) 1a{3k#} template < typename T >
&Z]}rn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z@+nkTJ9&t {
<YFDS;b| return FuncType::execute(l(t));
,*6K3/kW }
l|gi2~ %Y mXyP;k template < typename T1, typename T2 >
;i6~iLY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\M\7k5$ {
[C6ba{9B return FuncType::execute(l(t1, t2));
n
Ab~ }
?}s;,_GH } ;
MBA?, |9Q# 5>f" ZJBb%d1; 同样还可以申明一个binary_op
tjXg ktTP~7UVi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xE?KJ class binary_op : public Rettype
zs#-E_^%M {
e3;D1@ Left l;
\Yr*x7! Right r;
xo'!$a}I2 public :
|@JTSz*Or binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x0Loid\f lF!PiL template < typename T >
vNs%e/~vj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<<MpeMi {
gp`@dn'; return FuncType::execute(l(t), r(t));
mk1R~4v }
m1%rm-M Yt(FSb31H template < typename T1, typename T2 >
E! NtD).=S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*FC8=U2\X {
C
6
\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C][hH?. }
Y%"$v0D } ;
bOr11? )9yQ
C 6J,h}S 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
apa&'%7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
iLSUz j` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<7J3tn B 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。
2w7$"N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3/n?g7B 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
?Xypn#OPt 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Y`ip.Nx 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Bzwll 下面是修改过的unary_op
\T_ZcV f~mwDkf?L template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6P
_+:Mf class unary_op
:P_h_Tizv {
8+oc4~!A@n Left l;
7w)8s Ljz)%y[s public :
2T2<I/")O G^)]FwTs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(v/L ,Lp"Ia template < typename T >
}VJ>}i* struct result_1
,g7O {
(]'wQ4iQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tB>!1}v } ;
z]8Mv(eL JE9v+a{7 template < typename T1, typename T2 >
ZNw|5u^N struct result_2
)m7%cyfC {
D|ze0A@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o!UB x<4 } ;
/(s |'"6 Q"FN"uQ}x template < typename T1, typename T2 >
-"nkC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZzE( S {
wd*B3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9y6u&!PZ\ }
L D[\eJ_ qLLrR,: template < typename T >
<Y"RsW9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F(`|-E"E; {
np^&cY] return OpClass::execute(lt(t));
+&G(AW }
|"LHo
H fU$Jh/#": } ;
P
I"KY@>H 3 twA5)v zS;ruK%2 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
k)>H=?mI 好啦,现在才真正完美了。
'Jf
LTG. 现在在picker里面就可以这么添加了:
85&7WAco"B ;?HP/dZLz template < typename Right >
_?"y1L. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X:Z3R0 {
p)B/(% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J(#6Cld`c }
G;cC!x< 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。
O"~[njwkE MS""-zn< %^lD Gf.ywqE$Y$ 72~L ? 十. bind
F*U(Wl= 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。
}b54O\, 先来分析一下一段例子
~|=D.}#$ Q9OCf"n $ B`eK_'7t int foo( int x, int y) { return x - y;}
cL#-vW<s3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*RS/`a;, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Fya*[)HBo 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;rk4)lij 我们来写个简单的。
$Be hU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c9 EtUv~ 对于函数对象类的版本:
_$$.5?4 }w4OCN\1
template < typename Func >
F,S)P`? struct functor_trait
u=nd7:bv {
K.QSt typedef typename Func::result_type result_type;
zl8M<z1`1 } ;
26aDPTP $< 对于无参数函数的版本:
YNV,
dKB &'^.>TJ\ template < typename Ret >
)@DDs(q=i struct functor_trait < Ret ( * )() >
9oc_*V0< {
If'2
m_ typedef Ret result_type;
L3\#ufytb } ;
LI.WcI3uS 对于单参数函数的版本:
<Mvniz k^ZP~.G template < typename Ret, typename V1 >
W6>t!1oO+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.:&`PaMt {
RP{0+ typedef Ret result_type;
c?CfM> } ;
P x Q] $w 对于双参数函数的版本:
!aUYidd v*Gd=\88 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>D u=(pB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|
U0s1f {
K!\v?WbF typedef Ret result_type;
FW8Zpr!u } ;
(]cL5o9 等等。。。
(
y!o 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
TsT5BC63 1LS1 ZY template < typename Func >
f$^wu~ struct func_return
qZF&^pCF} {
X[Ufq^fyA template < typename T >
/v9qrZ$$ struct result_1
R/"f {
RgV3, z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bj@sci(1? } ;
GFLat =$4I}2 template < typename T1, typename T2 >
f@YdL6&d- struct result_2
iw MxTty {
A'`F Rx( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=| T ^)J } ;
mOj; 0 R } ;
tgG
8pL BNJ0D
Z:^#9D{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M>5OC)E o} QP+ template < typename Func, typename aPicker >
=5*Wu+S4r class binder_1
N{bg-%s10i {
8<}=f4vUj5 Func fn;
AJ6l#j- aPicker pk;
Kw"e4 a public :
rzHBop-8 rK'Lvt@w template < typename T >
.?s jr4 struct result_1
o@gceZuk {
#pPOQv:~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.*YF{!R`h } ;
octQ[QXo# 7~+Fec`Ut* template < typename T1, typename T2 >
mvH8hvD9 struct result_2
?3K~4-!?/ {
$\*Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
glCpA$;VPu } ;
Gn4b*Y&M]3 (N&i4O-I binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
py7Zh%k w( SY template < typename T >
[err$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!%M,x~H {
}0\SNpVN return fn(pk(t));
5B|.cOE }
s"#N; template < typename T1, typename T2 >
4vi?9MPz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%dnpO|L {
r
ezp7 return fn(pk(t1, t2));
[;IE Z/ZX }
L&s~j/pR } ;
{1Cnrjw 75p9_)>96 mZB:j]T 一目了然不是么?
7"2BZ 最后实现bind
0cKsGDm 2;T?ry7 WqefH{PB template < typename Func, typename aPicker >
+o4o!;E) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
TYD( 6N {
!m:WoQ/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;"IWm<]h;- }
Uv[a
~' ($`IHKF1.l 2个以上参数的bind可以同理实现。
$+J39%Y!^ 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。
/9kxDbj XdThl 十一. phoenix
7.VP7;jys Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]tu
OWR M887 Q'HSi for_each(v.begin(), v.end(),
k-3;3Mq (
Q 8Ek}O\MC do_
5@1h^wv [
*JX$5bZsI cout << _1 << " , "
&Qda| ]
]\K?%z .while_( -- _1),
l=9D!64 cout << var( " \n " )
tH;9"z#
~ )
<2@t~9 );
(BtU\f#d Pq<43:*? 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
9~j"6wS 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
i_m&qy<v operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
V0m1>{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wuY-f4 :_i1gY) xib}E[-l# template < typename Cond, typename Actor >
T_2'=7 class do_while
<<S4l~"o {
cd,'37 pZ Cond cd;
yx`@f8Kr Actor act;
='D%c^;O8' public :
bE%
Hm! template < typename T >
'X+aYF}Ye struct result_1
>CKa?N; {
5K9W5hA:D typedef int result_type;
(9( xJ) } ;
%P1zb7:8 *IbDA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y<POdbg z5({A2q template < typename T >
vh"';L_*37 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#]+BIr` {
4d@0v n{ do
FEhBhv|m {
rMWvW(@@D act(t);
}`
`oojz }
PT,*KYF_O" while (cd(t));
+Q_xY>ej return 0 ;
_3wJ;cn. }
bZWR.</ } ;
YdvXp/P:| X)]>E]X EhO\N\p(Q= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
pHVDug3 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/oe0 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
W'k&DKhTqF 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5[zr(FuE 下面就是产生这个functor的类:
A<H]uQ> nUONI+6Z/ 9VaSCB template < typename Actor >
|af<2(d class do_while_actor
;QuxTmWp^ {
6k,@+@]t. Actor act;
24InwR|^ public :
OdyL
j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"o;%em*Bc ,agkV)H template < typename Cond >
Yy[=E\z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^+~$eg&js } ;
uq:'`o-1 uJ=&++[ `$ bQ8$+Ci 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jc6~V$3 最后,是那个do_
nC/T$
#G \K9Y@jnr X+emJ&Z$@ class do_while_invoker
'%Oo1:wJ {
$?: -A public :
RToX[R;1E template < typename Actor >
&C,]c#-+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H!y@.W{_ {
@AG=Eq9<o return do_while_actor < Actor > (act);
Tz&cm= }
BI#(L={5 } do_;
?b^<Tny
2 (ux 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VasQ/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
cv_O2Q4,@ 最后来说说怎么处理break和continue
cP/( h 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。
ZMyd+C_P2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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