一. 什么是Lambda
q%g!TFMg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l70a&[W 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,
MLbmz\8a 3}:(.K xSnkv,my< k0@b"y* class filler
`7v"( {
>(>,*zP<9 public :
xL-]gwq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JDp"!x{O } ;
zEHX:-f8 <'{*6f@n 6ol*$Q"z 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
'T!^H Pdq}~um3{ /2%646 L5 -p0O`R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O[$,e% NNOemTh rKhhx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0|a ,bwZ mE|?0mRA % XfYMv38( %QYH]DR 二. 战前分析
{WYJQKs8 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。
Mj9Mv<io 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
G+?Z=A:T8 <D_UF1Pk ?pBQaUl& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y'$Re /* --------------------------------------------- */
bdS vector < int *> vp( 10 );
|Ok@:Au transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
I34|<3t$ /* --------------------------------------------- */
8@$`'h^6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
uWtj?Q+M| /* --------------------------------------------- */
ZNHlq5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,/oqLI\ /* --------------------------------------------- */
`RF0%Vm~t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
JX.3b_O /* --------------------------------------------- */
8^ujA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-z s5WaJn/ W(gOidKKz >8v4fk
IK [>IV#6 $ 看了之后,我们可以思考一些问题:
'<Fr}Cn 1._1, _2是什么?
!_yWe 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。
e&R?9z-* 2._1 = 1是在做什么?
"j2th. 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。
SS)9+0$ 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。
IonphTcU! #YiphR& 51sn+h<w 三. 动工
:637MD>5lO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
MWl2;qi )z".lw %X5p\VS\7 mqt$'_M template < typename T >
~; V5*t class assignment
L?Fb} {
H Q_IQ+ T value;
D&dh>Pe1; public :
^t2b`n60 assignment( const T & v) : value(v) {}
6E)emFkQ template < typename T2 >
TJO?BX_9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GJ9'i-\*\ } ;
`K%f"by a'Vz|SG ?LwBF;Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H(QbH)S$6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^o LMgz -4;$NiB? vWs#4JoG ` P,-NVB class holder
O>KrTK-AV {
x+Ws lN2a public :
: Yb_ template < typename T >
2]UwIxzR assignment < T > operator = ( const T & t) const
r.JM!x8 {
p0|PVn.^h return assignment < T > (t);
_w.H]`C!X }
l^cz&k=+ } ;
6)h~9iK j=up7395 ?!Wh ^su- 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:
"n, %Hh !>8/Xz~- static holder _1;
2{6%+>jB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
w;wgh`ur CZzgPId%x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f;`7}7C 而不用手动写一个函数对象。
2Kmnt(> .3
S9=d? <9/?+) 4}r.g0L 四. 问题分析
@UK%l
:L 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。
N?{.}-Q 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。
03?7kAI 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J?$`Tnx^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8=-/0y9, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J5zKwt tt0 3gU` 五. 问题1:一致性
qy( kb(J 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
84g8$~M 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BGrV,h^ ] :. struct holder
r}4 {
KX^! t3l6 //
t!&p5wJ*Q template < typename T >
aJzyEb T & operator ()( const T & r) const
GTocN1,Z~a {
5{|tE! return (T & )r;
,GYK3+}Z }
[!S%nYs&8L } ;
~5;2 ni8n m:W+s4!E 这样的话assignment也必须相应改动:
,7n8_pU 6sQY)F7p template < typename Left, typename Right >
[NU@A >H class assignment
,opS)C$ {
rNl%I@G Left l;
}08Sv=XM Right r;
68()2v4X public :
d9.I83SS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hbSXa' template < typename T2 >
h @2.D|c)g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[2.;gZj } ;
n48%Uwa, ):st-I!o 同时,holder的operator=也需要改动:
tL\L4>^7T 7Ml OBPh template < typename T >
E G J/r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
A kEt=vI {
ayZWt| iHA return assignment < holder, T > ( * this , t);
k0IztFyj:R }
dk_! ~Z e% #?B
* 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。
?2<V./2F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D}/nE>* AmX ~KK return l(rhs) = r;
M=sGPPj 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。
(2dkmn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
THcX.%ToT B42qiV2/k template < typename Tp >
jyFKO[s\X class constant_t
m~`f0 {
4Jk[X>I~ const Tp t;
l~n=_R3 public :
KS R'X0' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2Xqa?ay0> template < typename T >
3RP\w~? const Tp & operator ()( const T & r) const
z]R% A:6K {
~mvD|$1z return t;
a\xf\$Ym }
DoFF<LXBt } ;
+<^c2diX ZJOO*S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t $u. 下面就可以修改holder的operator=了
Io4Ss1=" Y.#:l< template < typename T >
8S@"6TG`
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)E}eK-Yu {
la_FZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;tWi4iT+. }
_53NuEM1 K[[ 5H 同时也要修改assignment的operator()
4Ep6vm X t/c)[l hV template < typename T2 >
G8@LH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X-F:)/$xG 现在代码看起来就很一致了。
Bi`m +ob Wo,fHY 六. 问题2:链式操作
_{mG\*q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
d$PQb9Q+f 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
3|vZ`} 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[w}KjV/yi 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
s>a(#6Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t}2M8ue(& SV i{B* template < typename T >
3
Bn9Ce= struct result_1
8RJa;JsH {
T%@qlEmf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|K'7BK_^J } ;
I7{
Q\C4 S,GM!YZg 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
10ZL-7D#m +5ue)` template < typename T >
vve[.Lud' struct ref
f= 33+8I {
m8z414o typedef T & reference;
m$A-'*' } ;
C''[[sw'K template < typename T >
Z]k+dJ[- struct ref < T &>
`YK%I8 {
&` weW typedef T & reference;
ntD8:%m } ;
K~jN"ev E)%r}4u> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1l+j^Dt'[ 1w|u
^[~u\ template < typename T >
z{G@t0q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NqZR*/BOz {
ufXU return l(t) = r(t);
^Z G 3{> }
g?e-D.pSF 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。
~MZ.988:< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rtk1 8U- LO;Z3Q>#0 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
SkMBdkS9z[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V>B*_J,z. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#brV{dHV, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|3uE"\nfA 最后的布局是:
o,DI7sb Add
Yc~c(1VRz / \
*egAx Divide 5
U?yKwH^{ / \
%|gj46 _1 3
|p
@,]cz 似乎一切都解决了?不。
=y1/V'2E 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。
o3xfif 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。
KI8Q
=* 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:
qh~S)^zFJ rR3(yy0L template < typename Right >
z9P;HGuZ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7Hp~:i30 Right & rt) const
,?>:Cdz4 {
te8lF{R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]x`I@vSf7R }
m~l[Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x\!Uk!fM 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。
7s'r3}B` 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。
uY*|bD`6& 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。
x2 m
A 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。
pk2}]jx" 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?
S1a}9Z| 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:
xN]88L}Tn 1F58 2 l template < class Action >
a>/jW-? class picker : public Action
2=ZZR8v {
T0Zv. public :
]WP[hF picker( const Action & act) : Action(act) {}
'CC;=@J // all the operator overloaded
nLv"ON~ } ;
yct^AN|% /Jw65 e 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。
4e 55 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:
H:&|q+K=# >XiTl;UU template < typename Right >
SSG}'W!z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OBJk\j+Wi {
4?F7% ^vr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vW:XM0 }
6=xbi{m$ \IG"Te Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4'ymPPY 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。
Xv1mjHZCC tr$~INe template < typename T > struct picker_maker
#.z`clK# {
6KzdWT typedef picker < constant_t < T > > result;
2t7Hu)V } ;
"lJ[H=\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)./'`Mx? {
#{u> typedef picker < T > result;
@x
z?^20N } ;
Z )f\^ FtL{f=
下面总的结构就有了:
^6[o$eY3 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。
8C!D=Vhh 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。
]$gBX= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4)=\5wJDg1 至此链式操作完美实现。
/\&Wk;u3 Q-LDFnOFwp muqIh!nn 七. 问题3
=7WE 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
09>lx$ rM?ox
template < typename T1, typename T2 >
V=g<3R& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j,c8_;X! {
p|b&hgA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[$b\#{shtP }
U~e^ Z>#MTxU( 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:
8=h$6=1S :Sj r template < typename T1, typename T2 >
0aS&!"o! struct result_2
C3
m#v[+ {
"|:I]ZB typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
z|gG%fM } ;
jS,zdJs= `*nK@: 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
rZBOWT 这个差事就留给了holder自己。
z
a^s%^:yK N7`<t&T@ 'F665 template < int Order >
+ ^9;<>P class holder;
i+z;tF` template <>
wEImpsC` class holder < 1 >
_+\hDV>v {
pWwB<F public :
bl)iji`] template < typename T >
~!w()v n struct result_1
'"=Mw;p {
J0hY~B~X typedef T & result;
S2jO } ;
j`9+pI template < typename T1, typename T2 >
jJmg9&^R struct result_2
@fH?y Z=> {
3 #zwY typedef T1 & result;
\5wC&|WEB } ;
P|S'MS';: template < typename T >
I=,u7w`m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e8TJ =}\ {
W~1MeAI return (T & )r;
I&e,R }
=v$H8w template < typename T1, typename T2 >
$^2 j#]uX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;b""N, {
+P~E54 return (T1 & )r1;
VS#i>nlT }
[]{g9CO } ;
]g/%w3G K_Jo^BZ template <>
Eu AJ.n class holder < 2 >
Xja l6e)[ {
3eV(2 public :
nx(O]R,Sw template < typename T >
uxq!kF'Ls struct result_1
nJTV@mXVq {
aQ ~ typedef T & result;
*q%)q } ;
2S1wL<qP template < typename T1, typename T2 >
8u::f`vi struct result_2
0;-S){ {
iz`u@QKc% typedef T2 & result;
-4JdKO } ;
`'u|4pRFs template < typename T >
N~-N Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/hue]ZaQq {
`A\
!Gn? return (T & )r;
<!\J([NM8 }
'iN8JO> template < typename T1, typename T2 >
:8;8-c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?o h3t {
u OEFb return (T2 & )r2;
ku*|?uF }
{Ex0mw)T } ;
a$I;
L g]C+uj^ 5Mb1==/R 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> >。
%D z|p]49! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,\5]n&T;r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@ :i>q$aF a%f5dj+ return l(i, j) = r(i, j);
apUV6h-v 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}k}5\%#li5 R|{6JsjG10 return ( int & )i;
&^thKXEC return ( int & )j;
W K#lE&V3 最后执行i = j;
=,I,K=+_x 可见,参数被正确的选择了。
=5_8f il-v>GJU7{ $g#j, G7C9FV bR VLtb16| 八. 中期总结
l\5qa_{z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_y`'T;~OY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_'Q}Y nEv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^zqz$G# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2P9h x5PiV z@&_3 Gl k+-u4W +98~OInySZ 8Md*9E#J(" sl%B-;@I 九. 简化
,Mc}U9)F 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。
O>w$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=bf-+gZD 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:
QsI>_<r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
oHu0] XA +-*/&|^等
~&k1P:#R 2. 返回引用。
Z/hSH
0 (~ =,各种复合赋值等
\I#2Mq? 3. 返回固定类型。
f?[y- 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Tb}`]Y`X 4. 原样返回。
Wuye:b! operator,
'fcJ]%-= 5. 返回解引用的类型。
{Ca#{LeLk operator*(单目)
u&bo32fc 6. 返回地址。
RhbYDsG operator&(单目)
yBauK-7*c 7. 下表访问返回类型。
CbS9fc& operator[]
sP5PYNspA 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#(bMZ!/( operator<<和operator>>
u;~/B[ ^"l>;.w 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。
wvJm)Mj+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H
<F6o-* O>|Q Zd template < typename Left >
;2)@NH struct value_return
.0.Ha}{6b {
Jh M.P9 template < typename T >
.\{GU9|nO struct result_1
&cayhL/% {
q+e'=0BHd: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jan73AOX } ;
cl1h;w9s "J%u
!~ template < typename T1, typename T2 >
#Cvjv;
QwY struct result_2
h&[]B*BLr {
?J6J#{LRd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
h+CTi6-p } ;
&'c1"%*%8> } ;
0z_e3H{P27 z~L(kf4 #r#UO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(6>8Dt 9[ vUvIZa 下面我们来剥离functor中的operator()
:=T+sT~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)g9Zw_3 <8+.v6DCd return l(t) op r(t)
<i%.bfQ/- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z-*L[ return op l(t)
6i(nyA
2! return op l(t1, t2)
t]2~aK<] return l(t) op
ygWo9? return l(t1, t2) op
E
Rqr0>x return l(t)[r(t)]
,N?~je. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
JN$v=Ox{ 3!,XR\`[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
f,k'gM{K 单目: return f(l(t), r(t));
loLQ@?E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TmoODG>@ 双目: return f(l(t));
7^ITedW@ return f(l(t1, t2));
liA)|.H 下面就是f的实现,以operator/为例
0.~QA+BD:S o;D87E6Z struct meta_divide
4T{+R{_Y1 {
>hJ$~4? template < typename T1, typename T2 >
m5v9:5{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vjhd| {
c'vxT<8fWW return t1 / t2;
*rXESw]BR }
Wr a W } ;
o6'I%Gs mawomna 这个工作可以让宏来做:
I_6?Q^_uZ |ITp$_S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\A6MVMF8 template < typename T1, typename T2 > \
Q&opnvN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1y2D]h /' 以后可以直接用
IgI*mDS&b DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ra0:Lg' 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
0~iC#lHO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
X};m \Bz %g5TU 6WP v~H1Il_+ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
'_lyoVP 2E33m*C2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9z$]hl class unary_op : public Rettype
y<W?hE[ {
GpMKOjVm| Left l;
gPSUxE`O. public :
gbsRf&4h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l"5$6h 1P.
W 34 template < typename T >
m4bfW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|Zr5I"; {
%6+J]U return FuncType::execute(l(t));
UCj4%y6t }
?&I gD. bZHuEh2w template < typename T1, typename T2 >
R7;SZo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M$DJ$G|Z {
Gtd!Y
x return FuncType::execute(l(t1, t2));
vA2@Db} }
Fq!12/Nn } ;
>ygyPl
;1s J]UlCg J~eY,n.6] 同样还可以申明一个binary_op
IT!
a)d IMIZ#/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(Z"QHfO' class binary_op : public Rettype
?Z0T9e< {
h#'(i<5v
Left l;
]:i
:QiYD Right r;
Sj]k5(& public :
/%EKq+ZP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*vc=>AEc RIOR%~U template < typename T >
.F:qJ6E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e48`cX\E {
vCyvy^s-I return FuncType::execute(l(t), r(t));
P*oKcq1R }
py`RH)
Bj09?#~[ template < typename T1, typename T2 >
xoF]r$sC8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|-4C[5rM {
4 d4le return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
x|i"x+o }
nv1'iSEeOl } ;
2
*IF M[ $(Pu ^'.=&@i- 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
;v'7l>w3\w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*(YtO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mE(EyB< 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。
z"*X/T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|!{Q4< 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。。。
drP2%u 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1{4d)z UB 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)
CZRrb 84 下面是修改过的unary_op
Hy5_iYP5 [H;HrwM
s) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(__=*ew class unary_op
}1]/dCv {
vzJ69%E_ Left l;
?(Q" y\ r7Bv?M^! public :
\s?OvqI: s^ rO I~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V#[I/D h=SQ]nV{ template < typename T >
$r|R`n = struct result_1
dl;~-'0 {
}uo5rB5D typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(rO_Vfaa } ;
H=])o21 P7QOlTQI template < typename T1, typename T2 >
>JwdVy^ struct result_2
)hmU/E@ {
geU-T\1[l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i3t=4[~oL } ;
<GPL8D ~R/w~Kc!/A template < typename T1, typename T2 >
$V-]DD%Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r_p9YS@I {
r9z_8#cR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'EU{%\qM }
j)ZvlRi, CN8GeZ-G template < typename T >
^@ s!"c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v{`Z {
%41dVnWB^4 return OpClass::execute(lt(t));
mj5$ 2J }
H|;6K`O_ _'<V<OjVM! } ;
q9o =,[ kRs[H xI3 ~r;da 9 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
5MV4N[; 好啦,现在才真正完美了。
_d6mf4M]5 现在在picker里面就可以这么添加了:
-B:Z(]3#\ !Sr^4R +Z template < typename Right >
XRXKO>4q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)bRe"jxn7 {
iz]Vb{5n% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@QI]P{ }
k1Zu&4C\ 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。
Oh6_Bci Ntr5Q
IPd vR`-iRQ?_ /+4Dq4{t) u /!U/| 十. bind
5EDHJU> 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。
nR4L4tdS 先来分析一下一段例子
GjZ@fnF VaC#9Tp2X 1Lz`.%k`: int foo( int x, int y) { return x - y;}
o/buU{)y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zOYkkQE3mJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S+>&O3m 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。
`%;nHQ" 我们来写个简单的。
:,rD5aOQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4 q}1 对于函数对象类的版本:
k$:QpTg[ f/Km$#xOr template < typename Func >
[W=%L:Ea struct functor_trait
IcZ_AIjlk {
^% BD typedef typename Func::result_type result_type;
d='z^vHK } ;
piJ/e 对于无参数函数的版本:
{YZ)IaqZ C.L5\"% template < typename Ret >
$de_> struct functor_trait < Ret ( * )() >
(Tp+43v {
RtH[OZu(8 typedef Ret result_type;
:Q2\3 } ;
8~RUYsg 对于单参数函数的版本:
]W<E#^ I=D{(%+^d template < typename Ret, typename V1 >
PN2\:l+` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fC
xN! {
=YF\mhMQ: typedef Ret result_type;
T[xGF/ } ;
RK(uC-l 对于双参数函数的版本:
j>gO]*BX~ -aG( Yx template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/ :"%m:-P struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ek_k_! {
X
+;Q= typedef Ret result_type;
Noz+\O\ } ;
/'
L20aN2 等等。。。
a<tUpI$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
OdgfvHDgW Wd$N[ | template < typename Func >
CvmZW$5Yo struct func_return
D}"\nCz}y& {
j)Kk:BFFY template < typename T >
qMYR\4"$ struct result_1
G39H@@ *O0 {
QnZR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^q"p8 } ;
[ /*$?PXt ({D.oS template < typename T1, typename T2 >
.6!]RA5!= struct result_2
J&^r}6D {
1w+OnJI? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FePJ8 } ;
n-,~Bp
[ } ;
]@l~z0^|[_ G,{L=xOh FU!U{qDI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V5KAiG<d W()FKP\??! template < typename Func, typename aPicker >
ERL(>) class binder_1
,8o]XFOr {
R8EDJ2u# Func fn;
@^Mn
PM aPicker pk;
",E6)r public :
#:T5_9p yHQ.EZ~% template < typename T >
BdUhFN* struct result_1
5yp~PhHf {
;5my(J*b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E1 *\)q } ;
*[
Wh9 ,H $f>WR_F template < typename T1, typename T2 >
@U;-5KYYi struct result_2
v7O{8K+ {
x0.&fCh% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z-[Jbjhd } ;
@`}'P115@ {xEX_$nv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wX#\\Jgi U,iTURd template < typename T >
#`z!f0
P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^!{oyw
{
ehxtNjA return fn(pk(t));
Yc:b:\0}F6 }
XF\`stEnb template < typename T1, typename T2 >
<n }=zu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
":]O3 D{r {
=6 return fn(pk(t1, t2));
z &<Rx[ }
P_-zkw } ;
+hjc~|RK V$q%=Sip U{>!`RN 一目了然不是么?
m{%_5 nW 最后实现bind
ui9gt"qS` +6gS] b@1QE template < typename Func, typename aPicker >
7azxqa5: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2#/ KS^ {
[n74&EH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]-x#zp;= }
\vQ_:-A ;i:Uoyi 2个以上参数的bind可以同理实现。
(Egykh> 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。
/6gRoQ%j L@a-"(TN+ 十一. phoenix
7Fy^K;V" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
D>G&aQ _rs#h) for_each(v.begin(), v.end(),
TlBLG.-^ (
/cI]Z^& do_
=[1W.Zt [
c
|C12b[ cout << _1 << " , "
KOF! a ]
}a<MVG:>SF .while_( -- _1),
Q&QR{?PMD cout << var( " \n " )
7/*;rT )
oAvJ"JH@i );
Jr''S}@|x ]|[xY8 5} 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:
|0qk 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
0-|1}/{4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
H?'VQ=j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ab_aB+g ] xVl90ak -\NB*|9m| template < typename Cond, typename Actor >
`gss(o1} class do_while
{ @-Q1 {
?: meix Cond cd;
(4g;-*N Actor act;
k*!J,/=k public :
B=Zo0p^ template < typename T >
b7>;UX struct result_1
2>EIDRLJ- {
~NTpMF typedef int result_type;
aD&10b9` } ;
efbt\j6@%2 vG\Wr.h0!= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
W_DO8nX v>nJy~O] template < typename T >
10[~ki-1; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$C[YqZO {
a,j!B
hu do
uWfse19 {
U|
N`X54 act(t);
6B+
@76w H }
a:;*"p[R while (cd(t));
Y7{|EI+@ return 0 ;
vfy-;R( }
ol[{1KT{ } ;
J,~)9Kh$ 5#d(_ Me`"@{r|# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*|=&MU*+ 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。
r?[mn^Bo 5 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。
tICxAp: 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。
'[juPI(! 下面就是产生这个functor的类:
eq@ v2o7 a"EQldm|d Eui;2P~ template < typename Actor >
71A{" class do_while_actor
\7C >4 {
?%LD1 <ya Actor act;
5#fLGXP public :
=x^I 5Pn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Hou{tUm{xC qq?>ulu*W template < typename Cond >
}40/GWp<f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_c(=> } ;
'<}7bw}+c !^LvNW\| .K7A!; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
cX=` Tl 最后,是那个do_
C>03P.s4c Vm.u3KE ]{"(l( class do_while_invoker
I|LS_m {
z$<6;2 public :
{?jdPh template < typename Actor >
z%AIv% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J%A`M\ {
q%y_<Fw#E return do_while_actor < Actor > (act);
sZbzY^P }
9M!_D?+P? } do_;
~/#?OLj(T qB=pp!zQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(dT!u8O e 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K9P"ncMt 最后来说说怎么处理break和continue
b\+|g9Tm 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。
cj8r-Vu/N 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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