一. 什么是Lambda
d[I}+%{[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&`[Dl(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,
g4*]R>f
zWI C4: w`Js"_\ 9l:Bum)9 class filler
c~+l|r=u? {
q#N8IUN}4 public :
3?GEXO&,E void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
p<3^= 8Y$ } ;
gyW##M@{ v-@xO&< - ?W hJ.U 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:
,kKMUshBi t`X-jr)g fu 95-)M xI7;(o" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"!6 Ax-' 7$7Y)&\5w QNH5Cq;Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
T=w5FT TY3WP$u n1xN:A xA9{o+ 二. 战前分析
fN TPW] 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。
#Xc6bA& 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
RvF6bIqo ^\uj&K6l =%YU~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|8b*BnS /* --------------------------------------------- */
KS/1ux4x vector < int *> vp( 10 );
$b/oiy!=|3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~E=.*: 5( /* --------------------------------------------- */
L+PrV y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X#mp pMU /* --------------------------------------------- */
:*"0o{
ie int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~'e/lX9g- /* --------------------------------------------- */
6t|FuTC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fRe$}KX /* --------------------------------------------- */
zM^ux!T= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
shwKB 5 $*bd})y)I Y
zXL8 "|S \J5-% 看了之后,我们可以思考一些问题:
5Y
4W:S 1._1, _2是什么?
c_]$UM[7L 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。
\ qc8;"@ 2._1 = 1是在做什么?
_W4i?Bde 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。
:cmfy6h] 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。
`7P4O /s>ZT8vaAs K4i#:7r'b 三. 动工
k, )7v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Uc6BI$Fmz ;SF0}51 9KVeFl /H=fK template < typename T >
zm}4=Kz} class assignment
-Rhxib|< {
9~DoF]TM T value;
M=$y_9# public :
AG2iLictv assignment( const T & v) : value(v) {}
`Y-uNJ'.N template < typename T2 >
9)Y]05us T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pO$`(+q[ } ;
P$Y<
g/s4 KL!k'4JNY VY$hg 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lDNB0Ad 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|C@)#.nm[ NjVuwIm+ ehI*cf({ O,ZvV3 class holder
eMVfv=&L<3 {
M ]W'>g)G public :
A"k6n\!n; template < typename T >
q[Hxy assignment < T > operator = ( const T & t) const
g>x2[//pk {
k/O|ia6 return assignment < T > (t);
Qv,|*bf }
;VM/Cxgep } ;
h{S';/=8 ZPn`.Qc |cJyP9}n 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%up]"L&i R>Fie5? static holder _1;
+O}6 8N Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ck2O?Ne ~" B0P>7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~d ~$fR 而不用手动写一个函数对象。
gQgG_&xkC &@c=$+#C eCMcr !. +q"d= 四. 问题分析
'O8"M 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
"{&\ nt 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
gAC} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f
GE+DjeA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{bl&r?[y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bgqN&J)Jr) U2=5Nt5 五. 问题1:一致性
u }D.yI8 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
`#A&v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z_D8}$! /d9I2~}B struct holder
S3i%7f^C?N {
BHOxwW{ //
cfMj^*I template < typename T >
^.&uYF& T & operator ()( const T & r) const
;#I(ucB< {
[#$ -kd~ return (T & )r;
OqtQLqN }
9
bYoWw } ;
5Az=)q4Q cBBc^SR 这样的话assignment也必须相应改动:
R+#|<e5@%o E< "aUnI template < typename Left, typename Right >
,h5\vWZ class assignment
DGj:qd( {
$SRpFz5y$ Left l;
<s2IC_f<+ Right r;
}RYr) public :
9e^[5D=L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZwB<
{? template < typename T2 >
Mi,yg=V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$FZ~]Ef } ;
Q}d6+ C hU3c;6]3 同时,holder的operator=也需要改动:
y!u)q3J0& z4b2t} template < typename T >
[U]U *x assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H ifKa/}P8 {
n@XI$>B return assignment < holder, T > ( * this , t);
8s-y+M@. }
Ij` %'/J E?z3 D*U 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。
YD
H!Nl 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2Hw&}8 iagl^(s return l(rhs) = r;
I;<0v@ 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。
t, #7F$t 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
rCGXHbj% 9+nB;vA template < typename Tp >
x2=Bu#Y class constant_t
KV9'ew+M {
JGOry \ const Tp t;
<qT[ public :
KiAWr-~gJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uf]SPG#/D template < typename T >
;{EIx*<d const Tp & operator ()( const T & r) const
6=U81 {
3}(6z"r return t;
c[J?`8 }
OB`(,m# } ;
k\BJs@- \@;$xdA$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z<L}ur 下面就可以修改holder的operator=了
^MIF+/bQ +wc8rE6+W template < typename T >
-}Zck1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)UbPG`x8 {
a?jUm. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WD#
96V }
]xC#XYE:dy -{`8Av5)E% 同时也要修改assignment的operator()
ve($l"T (StX1g' template < typename T2 >
%]7'2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*N>n5B2 现在代码看起来就很一致了。
Lh%z2 5t <}7 5Xo 六. 问题2:链式操作
kvcDa+# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9<n2-l|) 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。
m}A| W[p< 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。
\ vn!SO7 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。
)U12Rshl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'
`
_TFTO R!i\-C1 S template < typename T >
f~Y;ZvB struct result_1
`eZzYe(N {
Jq>rA typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/pY-how%! } ;
OQW%nF9~ eHHY.^| 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:
a-e_ q riR(CJ}Ff template < typename T >
&Va="HNKt struct ref
mtU{d^B {
$%BI8_ typedef T & reference;
tGE=!qk } ;
{wy{L-X template < typename T >
'0-YFx'U0V struct ref < T &>
nuKcq!L {
>|X ) typedef T & reference;
u9nJ;: } ;
Su/8P[q_ 6VUs:iO1j5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
J':X$>E| QC,fyw\ template < typename T >
GP>\3@> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Mj&G5R~_ {
M*!WXQlud return l(t) = r(t);
:V3z`}Rl }
JDJ"D\85 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。
fmq''1u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(>
W\Nf cY5w,.Q/! 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
i0:1+^3^U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
kmUL^vF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cX!C/`ew> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_01wRsm%2 最后的布局是:
Rh}}8 sv Add
\q($8< / \
6r|=^3{ Divide 5
O1D|T"@ / \
oXjoQ _1 3
IRGcE&m 似乎一切都解决了?不。
[
*Dj7zt: 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Fc#Sn2p* 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
4O{G^; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Ol B9z &~Pk*A_: template < typename Right >
h@E7wp1'~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0kSM$D_ Right & rt) const
JK`$/l|7 {
QChncIqc return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2eHVl.C5 }
9: .m]QN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[YP{%1*RM XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
I_5/e>9 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`Xz!apA 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
^2H; 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
2"HTD|yy 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
r<'DS9m 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
; PncJe5x ?JG^GD7D template < class Action >
NXQ=8o9,9 class picker : public Action
N8pV[\f {
; >>n#8` public :
}K8e(i6z picker( const Action & act) : Action(act) {}
L2+cVR // all the operator overloaded
RyP MzxV } ;
4(sHUWT mogmr Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
0^R, d M 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
PWZd< Q?;Tc.O"/ template < typename Right >
^GAJ9AF@( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0
zK{)HZ {
.b+ix=: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H0#=oJr$)W }
(:qc[,m /2zan} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z~X/.> 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。
(M"rpG>L l_/(J)|a template < typename T > struct picker_maker
Db<#gH {
E(j#R" typedef picker < constant_t < T > > result;
%0} ^M1 } ;
v+"4YIN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ka!v(j{E {
g\fj6 typedef picker < T > result;
4MS#`E7LrC } ;
}rI:pp^KS GkX Se)#p 下面总的结构就有了:
t+}wTis 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。
GE(~d ' 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。
>9rZVNMU picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7jIBE 至此链式操作完美实现。
i? ~-% w+>+hq Q8%_q"C 七. 问题3
\$ipnQv 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。
_ Lb"yug 7Vsp<s9bj template < typename T1, typename T2 >
m<hP"j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@]vY[O!&; {
@2/|rq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[K.1 X=O} }
:${tts2g ?:J_+?{E 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
}a||@unr /@k#tdj template < typename T1, typename T2 >
l P3|h* struct result_2
^"X.aksA {
9Q%lS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X}v*"`@Q } ;
-3R:~z^L ? +L, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
m+hI3@j 这个差事就留给了holder自己。
X`KSj
N&( P[WkW# 3$nK
template < int Order >
9p qsr~ class holder;
j 4?Qd0z template <>
4u6 FvN class holder < 1 >
::oFL#+ {
I_<XL< public :
e~SK*vR%] template < typename T >
&/? Ct!_ struct result_1
^
~Eh+ {
TC?B_;a typedef T & result;
TwPQ8}pj? } ;
Reikf}9Q template < typename T1, typename T2 >
x,,y}_YX struct result_2
AU$~Ap*rsa {
.J)TIc__|A typedef T1 & result;
sgp.;h' } ;
F3}MM
dX template < typename T >
-I|xW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MjMDD {
etr-\Cp return (T & )r;
>ou=}/< }
{Yj5Mj|# template < typename T1, typename T2 >
#{8IFA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qNQ54# {
*p}mn#ru- return (T1 & )r1;
8wsU`40=Q }
)hZ7`"f,ZN } ;
:(n<c =X4Fn^w"4O template <>
DXLXGvcM class holder < 2 >
Tc6cBe, {
G)Gp}4gV} public :
d05xn7%!{ template < typename T >
#d-({blo< struct result_1
] 3{t}qY$A {
X.fVbePxUU typedef T & result;
,9P-<P } ;
$o[-xNn1 template < typename T1, typename T2 >
Y !<m8\ struct result_2
.k,j64
r {
Ei4^__g\' typedef T2 & result;
E3uu vQ#| } ;
:;+!ID_ template < typename T >
ipv5JD[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g3tE.!a5- {
YN8x|DLi? return (T & )r;
{*yvvb }
Fz7t84g( template < typename T1, typename T2 >
op6]"ZV-C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^Oz~T|) {
T~[:oil return (T2 & )r2;
?@b6(f
xX }
{iD/0q } ;
Fw<"]*iu ,h*gd^i [b++bCH3 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
B7%,D} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
UleT9 [M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
X7*F~LFrj >XgoN\w return l(i, j) = r(i, j);
z=D5* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,->ihxf v
vErzUxN return ( int & )i;
,>j3zjf^ return ( int & )j;
6<&A}pp 最后执行i = j;
kF|$oBQ 可见,参数被正确的选择了。
J
n.7W5v 1w>[ ,P~e)<. \Id8X`,eD AwJg/VBo) 八. 中期总结
UFB|IeX?q 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:
w~]2c{\Qz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u3h(EAH> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o-<i+ To% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Za@\=}Tt ZX_QnSNZ? g#I`P& zdP?HJ=F Zo=,!@q( khX/xL 九. 简化
G@s:|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。
#aqnj+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
BValU 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:
]5'*^rz ^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
AH,?B*zGj +-*/&|^等
Zr}>>aIJ]k 2. 返回引用。
Q4mtfpiDx =,各种复合赋值等
48p3m)5
3. 返回固定类型。
ev&l=(hY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ckX8eg!f 4. 原样返回。
I(6%'s2 operator,
~D5
-G?%$" 5. 返回解引用的类型。
/IirTmFK operator*(单目)
m0G"Aj 6. 返回地址。
oypLE=H operator&(单目)
4f j}d.? 7. 下表访问返回类型。
UB@(r86d operator[]
uz8eS'8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Q}&'1J operator<<和operator>>
!+$qSD,%x !KV!Tkx h 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。
<@7j37,R7V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m#h`iW x.gz sd template < typename Left >
q`AsnAzo& struct value_return
PCCE+wC6 {
_3
!s{ template < typename T >
o]0E struct result_1
@G&oUhS {
Mx}r! Q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<,Gjo]z } ;
F]OWqUV 7gtaI3 template < typename T1, typename T2 >
X'd\b}Bm struct result_2
K%9!1' {
drCL7.j#L typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c'$y_] } ;
hQ3@Cf W } ;
6@Q; LV+ Tu:lIy~A s2sJJdN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`~axOp9N S?DMeZ{: 下面我们来剥离functor中的operator()
j+.E#:tu" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@V4nc
'o. 9'X "a return l(t) op r(t)
:4:U\k;QwA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1%@i4 return op l(t)
m[ S1 return op l(t1, t2)
({4?RtYm return l(t) op
k H06Cb return l(t1, t2) op
Xk^<}Ep)c return l(t)[r(t)]
y] Q/(O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fN`Prs A rp]H&5.* 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:
LWo )x 单目: return f(l(t), r(t));
$SLyI$<gP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3&X5*-U 双目: return f(l(t));
]<},[s return f(l(t1, t2));
zll?/|% 下面就是f的实现,以operator/为例
AfW:'>2 787i4h:71 struct meta_divide
(!ud"A|ab4 {
dDe$<g5L4 template < typename T1, typename T2 >
ud(w0eX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.>5E 4^$% {
FOa2VP% return t1 / t2;
neWx-O }
c*8k _o, } ;
<l)I%1T_c <XpG5vV 这个工作可以让宏来做:
'kCr1t P; =,Q$e8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\p iz Vt template < typename T1, typename T2 > \
$+
\JT/eG9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Jpe\ 以后可以直接用
}8'bXG+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
uQkFFWS 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
!"^//2N+, (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
jivGkIj!8 grCz@i ~
Q;qRx 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
@}e5T/{X}T -[lOf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WGMEZx class unary_op : public Rettype
(d5kD#.N {
A3e83g~L Left l;
gM#]o QOGE public :
rcMSso2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/`B:F5r GA)t!Xg^ template < typename T >
2G`tS=Un typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%,5_]bGvb
{
bu r0?q return FuncType::execute(l(t));
y[:xGf]8@ }
M,9f}V) QK/~lN template < typename T1, typename T2 >
r`CsR0[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6M_,4>
- {
dX~$#-Ad86 return FuncType::execute(l(t1, t2));
|`6*~ciUV }
KP]{=~( } ;
ZC:7N{a -]~vEfq+T (E?X@d iu 同样还可以申明一个binary_op
CrI:TB>/" b$1W> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.qk_m-o class binary_op : public Rettype
aRF}FE,u {
S6Fn(%T+9 Left l;
4XXuj Right r;
6` @4i'. public :
,O/ t6' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
EG[Rda zU,Qph
,< template < typename T >
]728x["(19 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aaM76; {
aoVfvz2Y return FuncType::execute(l(t), r(t));
-9z!fCu3 }
y d4\%%] },LO]N| template < typename T1, typename T2 >
Sr?2~R0& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iSg^np {
wXnluE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1z$K54Mj }
Zw<\^1 } ;
U}2b{ CDU$Gi B78e*nNS#2 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
9d_
Zdc 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
YA[\|I33 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/I/gbmc) 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
FH}2wO~ _ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#XPY\n^k 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
~SN * 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
AeN$AqQd/ 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)
-\V!f6Q 下面是修改过的unary_op
Ri mz~}+ 7)#8p@Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
qzt.k^'-^
class unary_op
wYAi-gdOi {
EAPjQA-B? Left l;
Qt`;+N( mW&hUPRx public :
&K.js Ufr,6IX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vle`#c. M\rZr3 template < typename T >
'V#$PZx struct result_1
+9!=pRq {
JRYCM}C] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e"O c } ;
R Q2DTQ-$ a*(,ydF|L template < typename T1, typename T2 >
@&xWd{8' struct result_2
\\UOpl {
mx3p/p typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ziTE*rNJ } ;
zz_(*0,Qcr D(&XmC[\Y template < typename T1, typename T2 >
`ZhS=ezgr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w1J%%//(h {
.:/[%q{k return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gHmy?+) }
O@-|_N*;K fx3oA} template < typename T >
}u?DK,R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&\>. j| {
N,ysv/zq7 return OpClass::execute(lt(t));
z=1N}l~|* }
Mv\]uAT` *1`q
x+1 } ;
cl1>S 3 %s*F~E .hVB)@/ 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
o7sIpE9 好啦,现在才真正完美了。
mGP&NOR0^y 现在在picker里面就可以这么添加了:
6O\a\z o/4U`U)Q0v template < typename Right >
=+ALh- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+Jw+rjnP {
)y"8Bx=x4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y)uxj-G }
:[d*
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。
w
tSX(LNY 7v]9) W=y Hkzx(yTi _MxKfah' ?M9?GodbP. 十. bind
MN<uIqG 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。
@5tGI U;1 先来分析一下一段例子
BRTCo,i "(+p1
N'n\_ x int foo( int x, int y) { return x - y;}
uq\[^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q/]t$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
u{8:VX 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。
wn/Y5 我们来写个简单的。
#,CK;h9jy! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,-`A6ehg 对于函数对象类的版本:
I4(z'C ^?R8>97_? template < typename Func >
Gc,6;!+( struct functor_trait
hQ\W~3S55 {
lQKq{WLFx. typedef typename Func::result_type result_type;
$A^OP{ } ;
k7)<3f3&S. 对于无参数函数的版本:
RfQ*`^D 6rBP,\m template < typename Ret >
t7 +U! struct functor_trait < Ret ( * )() >
e N^6gub {
:rSCoi>K typedef Ret result_type;
b*TQKYT } ;
f^|r*@o 对于单参数函数的版本:
bsv!z\} %`\=qSf* template < typename Ret, typename V1 >
9}$'q$0R] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
IN?6~O
p {
89P'WFOFK typedef Ret result_type;
se*!OiOt } ;
")i_{C,b^ 对于双参数函数的版本:
a St:G*a" l?O%yf`s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
vVf%wei^# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o?/fObV@( {
B3Da w/G typedef Ret result_type;
/3j3'~0 } ;
Kb~i9x& 等等。。。
",pd 9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
k{J\)z TT^L)d template < typename Func >
Y*0j/91 struct func_return
@y8)
"m" {
?/}-&A" template < typename T >
[sZ,nB/ struct result_1
AHet,N {
qo7jrY5G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h3j`X' } ;
7Cx-yv p%-;hL! template < typename T1, typename T2 >
OZ4% 6/ struct result_2
Le2rc*T {
q0KGI/5s4+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n!h952" } ;
Ww
=ksggpB } ;
6ag0c&k I[KAW" i QvqifDmh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8qwPk4 /mwsF]Y template < typename Func, typename aPicker >
Q*8efzgs| class binder_1
rw%OA4> {
jH[{V[<#X Func fn;
o,!W,sx_ aPicker pk;
+HEL ^ public :
;!B>b)% +r$VrNVs template < typename T >
t;W'<.m_ struct result_1
@5{h+ ^ {
p~z\&&0U0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)<`/Aaie } ;
o$Z]qhq /;WFRp. template < typename T1, typename T2 >
X4/3vY struct result_2
S7B?[SPrN[ {
e?<$H\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YbJB.;qK } ;
Q#pgl @wh-.MD binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]Uul~T <
;fI*km template < typename T >
&X)^G# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JPq' C$ {
i}~U/.P
return fn(pk(t));
9n;6;K# }
J )UCy;Y template < typename T1, typename T2 >
+GT"n$)+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v dPb-z4 {
8>'vzc/*> return fn(pk(t1, t2));
w%~Mg3| }
.`^wRpa2M } ;
`Gh#2U ^F87gow%`B 8:k-]+#o 一目了然不是么?
Ex5LhRe>= 最后实现bind
Nx<fj=VJ 3u4P
[ JxQGL{)
> template < typename Func, typename aPicker >
^@;P -0Sy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
du&9mOrr {
LuWY}ste return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6o~CX }
gNSsT]) ]>,Lw=_[_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
T26'b . 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
0(+dXzcwM Nh+XlgXG 十一. phoenix
#yOn / Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Q;=3vUN Te H_DVxj for_each(v.begin(), v.end(),
N.-*ig.YR7 (
9.Yn]O do_
-!X\xA/KN [
TJs ~}&L cout << _1 << " , "
0|FQIhVuY ]
<Gz* 2i .while_( -- _1),
'Xg9MS& cout << var( " \n " )
k];fQ7}m<0 )
Yw,LEXLY );
8s>OO& |],ocAN{ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:@J.!dokF 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
eKL3Y_5p@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9Nu:{_YoP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p0C|ECH bP{uZnOM2P
7?2<W-n template < typename Cond, typename Actor >
wg|/-q- class do_while
!Z%pdqo`. {
VevDW }4q* Cond cd;
xN44>3# Actor act;
&Tk@2<5= public :
!}L
cJ template < typename T >
'Jl73#3 struct result_1
{r1}ACw{ {
lVS.XQ2< typedef int result_type;
|%fM*F^7/ } ;
Mgg m~|9) =xM:8
hm do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Il$Jj-) 9l}G{u9a template < typename T >
A(wuRXnVWK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"SU
O2-Gj {
?V4bz2#!1O do
Cm#[$T@C {
io*iA<@Gx act(t);
$ cYKVhf }
jCL 1Bj while (cd(t));
p-B
|Gr| return 0 ;
cGS7s 8U }
CF/8d6}Vf } ;
F+?g0w[' h|[oQ8) X>ck.}F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X5c)T}pyv 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。
u51Lp 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。
Pe?b#
G 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。
G*rlU 下面就是产生这个functor的类:
N_f>5uv t? [8k&Z ;7N~d TBQ template < typename Actor >
GaLQ/V2R class do_while_actor
R9O1#s^ {
JG=z~ STz Actor act;
)H-y public :
/@+[D{_Fw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@;h$!w< ?a'P;&@7 template < typename Cond >
yo_;j@BGR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
El|Y]f } ;
xc_-1u4a9 oE'Flc.
D:Fi/JY~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
uui3jZ: 最后,是那个do_
z;6,, 6G]hsgro 7r wNjY# class do_while_invoker
X"O^4MnvI {
{}N=pL8MS public :
i[m-&
template < typename Actor >
n$y@a?al do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
< <]uniZ\ {
esK0H<] return do_while_actor < Actor > (act);
@&GfCg5Cb }
Wtqv } do_;
8 ;o*c6+ 4-Cca 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d^ZrI\AJ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
fm&pxQjg 最后来说说怎么处理break和continue
OzS/J;[PO[ 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。
pDM95.6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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