一. 什么是Lambda
7rSUSra 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lk +K+Ra/ 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,
&{ {DS s3-ktZ@ >fye^Tx l;BX\S class filler
Nr"N\yOA/ {
-m160k3 public :
aE BP9RX}z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
eh(Q^E;* } ;
,0Zn hS)kq 'Y[A'.*}4 p??/r 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:
O|Ic[XfLx C|f7L>qe "rGOw'!q> y<`?@(0$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
q.MVF]
xD
nuQ6X5>.= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$G_Q`w=jM }IN_5o(( {TncqA c,q"}nE8w 二. 战前分析
0sd-s~; 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
+V9B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
^
6.lb\ ZCBPO~&hO' b!]0mXU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s$Zq/l$1x /* --------------------------------------------- */
*e<Eu>fW#& vector < int *> vp( 10 );
P=^#%7J/l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QP%kL*=8 /* --------------------------------------------- */
6!B^xm.R @ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(kC} ,} /* --------------------------------------------- */
tQ~<i %; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~g1, !Wl /* --------------------------------------------- */
X
B*}P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
m*!f%}T /* --------------------------------------------- */
14D7U/zer for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*w/WHQ`xI /u)Rppu 8rwYNb.P R|1xXDLm*E 看了之后,我们可以思考一些问题:
0HR|aqPo 1._1, _2是什么?
ck+b/.gw` 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
qon{
g 2._1 = 1是在做什么?
L"foL 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
C4{\@v}t Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ISS\uj63M
s8_aL)@f |=cCv_y 三. 动工
zBt`L,^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:,kU#eZ$- Vf0fT?/K n}A?jOSAe xHB/]Vd- template < typename T >
o-~~,n\ class assignment
8PBU~mr {
r!$'!lCR T value;
9k:W1wgH1 public :
/zG+] assignment( const T & v) : value(v) {}
f<89$/w template < typename T2 >
^Cg^`n?@b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
e3eVvl5] } ;
mF'-Is =3|pHc hJ4 1OJ*wI* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|mxNUo- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
S<nP80C RzS|dGNQE PW%1xHLfk 5g``30:o class holder
WRD
A ` {
2@ 9pr public :
W|dpFh` template < typename T >
fw' r. assignment < T > operator = ( const T & t) const
MBB5wj {
r219M)D? return assignment < T > (t);
s>|Z7[* }
0e+W/Tq } ;
3;a
R\:p@w ,?g=U8y| sEce{"VC 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:
z2w;oM$g Vkr`17`G static holder _1;
p9-0?(] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
M8';%=@ G02ox5X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!4R>O6k 而不用手动写一个函数对象。
74K)aA X JY5@I. ^qxdmMp)l A&?}w_|9 四. 问题分析
x;]x_fz 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Ge~q3" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
k-"<{V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]9jZndgC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
__!m*!sd 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y@Y`gF6F Ic'Q5kfM 五. 问题1:一致性
R]u
(l+` 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
lv4(4$T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
90~*dNk -~
0] 7Cpl struct holder
?g2zmI!U {
{odA[H //
SIq1X'7 template < typename T >
(w+%=z"M T & operator ()( const T & r) const
%3M95UZ2 {
kMy<G8 s return (T & )r;
2 H[ ; v + }
0p-#f|ET } ;
FV
A
UR IX9K.f 这样的话assignment也必须相应改动:
0[/vQ+O ]2 -kl;!:'.3 template < typename Left, typename Right >
14H'!$ class assignment
nbGoJC:U {
6xHi\L Left l;
:zlpfm2 Right r;
`(!NYx public :
j 1(T )T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_gKu8$o=- template < typename T2 >
Z,WubX< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%e{(twp } ;
f=o4I2Y[ <Nex8fiJ9 同时,holder的operator=也需要改动:
pI>*u ]x "u;YI=+ template < typename T >
vM`7s[oAK assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
JSgpb?( {
=}v ;1m return assignment < holder, T > ( * this , t);
WSLy}@`Vx }
:uo[&&c EKuSnlTXba 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
IIxJqGN: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e_/x&a(i8 s~J=<)T*6 return l(rhs) = r;
-es"0wS<u 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
WfG(JJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'wZ_4XjD mc
ZGg;3 template < typename Tp >
+I52EXo class constant_t
`
W4dx& {
rjUBLY1( const Tp t;
V^n0GJNo public :
JrDHRIkgm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
B3mS] template < typename T >
Uk,g> LG const Tp & operator ()( const T & r) const
LkBZlh_ {
#~k[ 6YR 0 return t;
\iru7'S }
/^:2<y8Ha } ;
Q[PK`*2) \dcdw*v@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kUa)smh 下面就可以修改holder的operator=了
7Fz
xe$A }>}1oUCi template < typename T >
CISO<z0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*N F$1 {
3qi_]*dD return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AW~"yI< }
Au.:OeJm I@\+l6&#; 同时也要修改assignment的operator()
=eBmBn z/ 7$NxJH template < typename T2 >
3;_
n{& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>A}0Ho 现在代码看起来就很一致了。
LA4<#KP ;`(R7X
*3 六. 问题2:链式操作
MBw-*K'?zB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
CPviR<ms_ 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。
NTmi 2c 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。
WUEHB 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。
\Q&,ISO\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%8mm Hh +E5=$` template < typename T >
!tNd\}@ struct result_1
T3N"CUk {
zO~9zlik typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>7b)y } ;
ZFvyL8o qX#MV>1 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
9+qOP>m >jx.R template < typename T >
3fr ^ T struct ref
OgCy4_a[f {
wLJ]&puwm typedef T & reference;
p&N#_dmlH } ;
S8vV!xO template < typename T >
WE6\dhJ< struct ref < T &>
2.lgT|p {
5`-UMz<] typedef T & reference;
#0"~G][# } ;
Yr+23Ro 7G93,dJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
j9R6ta3\l `tEo]p template < typename T >
mdbp8,O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%Mn.e a {
D WiBG return l(t) = r(t);
2oVV'9;B }
DN8}glVxV 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
~i0R^qfr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/ T
c= |/`%3'4H 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
,EpH4*e _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A??@AP[7M _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
}#`:Qb \U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/)>S<X 最后的布局是:
cYNV\b4- Add
lr@#^ / \
8g~EL{' Divide 5
q]% T:A= / \
/rc%O*R _1 3
1(#;&:$`i 似乎一切都解决了?不。
d8o53a] 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。
-db75= 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。
\3XqHf3|o 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:
>mq,}!n x/fX`y|(}* template < typename Right >
;_?MX/w|& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!>$4]FkV Right & rt) const
uJU*")\V {
,!#ccv+Vm% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q<(YP.k }
aelO3'UN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_5Bcwa/ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
&^".2)zU 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
O;9?(:_ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ExBUpDQc 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
8wZf]_ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
PWr(*ZP>hI 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
=8{WZCW5 +A8j@d#: template < class Action >
MGpt}|t- class picker : public Action
_BM4>r?\ {
f3MRD4+- public :
&&>tf%[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
0(TTw(; // all the operator overloaded
RFaSwf,5n } ;
Cby;?F6w Z|lU8`'5 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
s1N?/>lmB 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
t=
#&fSR =EP13J template < typename Right >
K=::)/{P picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6xK[34~6 {
<Zb/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H}}$V7]^), }
O[^%{' oqd;6[%G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_qwQ;!9 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。
;,h/
Kv&g5&N, template < typename T > struct picker_maker
CY:d`4 {
~uWOdm-"[ typedef picker < constant_t < T > > result;
13k
!'P } ;
!^oV # template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kOwMs<1J {
g=L]S-e typedef picker < T > result;
56lCwXCgA } ;
YY((#"o;l D/y bFk 下面总的结构就有了:
hwYQGtjF 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。
H6*^Ga 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。
H`hnEOyLp picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xM >W2 至此链式操作完美实现。
_gj&$zP \>. LW9 1/+C5Bp* 七. 问题3
{$D,?V@%_ 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。
>et-{(G *iO u' template < typename T1, typename T2 >
tC?=E#3V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n:
ui {
N?Q+> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yF}OfK?0f }
))kF<A_MK
zG }? 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:
f"G- z;f2*F template < typename T1, typename T2 >
8`>h}Q$ struct result_2
5zJj]A {
7"F*u : typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
H<hVTc{K } ;
!3n)|~r;K 5@IB39 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?
1J=.N|(@Q 这个差事就留给了holder自己。
(/d5UIM{& P9Yy9_a|x 8
;d$54
b template < int Order >
{'sY|lou class holder;
N[]Hc template <>
1d"Z>k:mn class holder < 1 >
XgN` 7!Z {
h+p*=|j` public :
u@'0Vk0zGH template < typename T >
:NHH
Dl struct result_1
c .3ZXqpI; {
,u }XWV typedef T & result;
^H{R+} } ;
(/!r(#K0,' template < typename T1, typename T2 >
#4MBoN(3 struct result_2
<9E0iz+j {
?_x
q- typedef T1 & result;
s^0/"j |7 } ;
4'j
sDcs template < typename T >
F^"_TV0va typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`e9$,h|4 {
Q?ahr~qo return (T & )r;
B[=(#W }
geQ{EwO8n template < typename T1, typename T2 >
gTgMqvt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P./V6i<: {
S=R7`a<.5 return (T1 & )r1;
+;$oJJ }
](tx<3h } ;
{2/LRPT <DKS+R template <>
m }a|FS class holder < 2 >
Y$N)^=7 {
^4r73ak/): public :
!TZhQiorC template < typename T >
s+Fi @lg, struct result_1
iHwLZ[O{ {
[U}+sTQ typedef T & result;
[Vd[- } ;
*D o/+[Ae template < typename T1, typename T2 >
q)H1pwxD struct result_2
u p.Q>28r {
l Z#o+d2Y typedef T2 & result;
lzw3= H } ;
bCref$| template < typename T >
3iw{SEY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Nx{$} {
TG}*5Z` return (T & )r;
0TfS=scT }
tz#gClo template < typename T1, typename T2 >
,jXM3?>B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
O^/Maa/D1 {
FMkOo2{ return (T2 & )r2;
6x"Q
}
aQI^^$9g } ;
2*(Z==XC7 (P&4d~)m rl9.]~ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?$f)&O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
uwRr LF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[
W2fd\4 91Uj}n% return l(i, j) = r(i, j);
iX0iRC6f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
z0|&W&&D O+%WR return ( int & )i;
}2K $^uR return ( int & )j;
kYzC#.|1 最后执行i = j;
nz9DLAt 可见,参数被正确的选择了。
y5Tlpi`g GUF"<k 2X:4CC%5 t){"Tfc: -(O-% 八. 中期总结
{]"]uT# 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
-n'F v@U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D")_;NLE1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Lh.`C7] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
S1D@vnZ3O\ 8q1wHZ Wrr cx( 5{n*"88 e/->_T(I .VTy[|o 九. 简化
K}6dg< 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+~xnXb1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&$`yo` 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:
DGevE~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^F:k3,_[ +-*/&|^等
,39aF*r1Q 2. 返回引用。
`R"I;qV =,各种复合赋值等
iCHt1VV] 3. 返回固定类型。
BTM),
w2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`/HUV&i"S 4. 原样返回。
WM)-J^)BJ operator,
9;?UvOI; 5. 返回解引用的类型。
54rkC/B> operator*(单目)
C>[Uvc 6. 返回地址。
_|"Y]:j_ operator&(单目)
-l%J/ : 7. 下表访问返回类型。
|+`c3*PV operator[]
ID.n1i3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.S(,o. operator<<和operator>>
~+Z{Q25R 1heS*Fwn' 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。
"B_K
XL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cUDoN`fSl, V/LQ<Yke template < typename Left >
RT>{*E<I struct value_return
U%h);!< {
xQw7 :18wQ template < typename T >
V7TVt,-3 struct result_1
u*qV[y5Bl {
tgjr&G}a@0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_z[#}d;k } ;
P ~PIMkt o[H{(f1% template < typename T1, typename T2 >
:SxW.?[%u struct result_2
;/j= Ny{9 {
[!%![E typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`bc;]@" } ;
Fq9Q+RNMZL } ;
zD3mX<sw 9<Kj6t_ F#|:`$t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,t)x{I;C) U35AX9/ 下面我们来剥离functor中的operator()
\;rYo.+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3=W!4 9o>8o return l(t) op r(t)
Z'H5,)j0R return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&i!vd/*WlD return op l(t)
pIbdN/z return op l(t1, t2)
wO2_DyMm@ return l(t) op
6i0A9SN return l(t1, t2) op
ZylJp8U return l(t)[r(t)]
7OjR._@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+nQw?'9Z ^!q?vo\j| 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:
;W>Y:NCrp 单目: return f(l(t), r(t));
^( Rvk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]0L&v7[ 双目: return f(l(t));
xV%6k{_:G return f(l(t1, t2));
c*UvYzDZL 下面就是f的实现,以operator/为例
qH['09/F6 `Y?87f:SP struct meta_divide
<, 3ROo76 {
'_b.\_s-d template < typename T1, typename T2 >
/*|oL#hK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~{}#)gGU {
Y<0 4RV return t1 / t2;
xnE|Umz }
HNL42\Kz! } ;
f{0F|w<gf GU Q{r!S 这个工作可以让宏来做:
4Z|vnj)Z ~SSU` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
GElvz'S~ template < typename T1, typename T2 > \
UU8pz{/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
HK+/:'Pu 以后可以直接用
jSc#+_y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(@WA1oNG 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
NAPX_B,6 (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。。。)
:6q]F<oK .UoOO'1K ZIdA\_c 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
fb da LSQz"Ll
l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TY(bPq class unary_op : public Rettype
r]ShZBAbYp {
U.{l;EL:T Left l;
(LHp%LaZ\; public :
4`Ic&c/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S>.F_Jl 2Hum!p:1 template < typename T >
$4MrP$4TI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Tfl>/% {
B^%1Rpcn return FuncType::execute(l(t));
-+t]15 }
*%vwM7 `>o?CIdp template < typename T1, typename T2 >
{,OS-g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J9T3nTfL {
%6--}bY^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
p\{-t84n }
bqQq=SO } ;
[yj).*0 u{z``] ` ]Ppau 同样还可以申明一个binary_op
0P>OJYFr' +y 87~]] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WL+]4Wiz class binary_op : public Rettype
L#)(H^[ {
8QK5z;E2~ Left l;
>M Jg , Right r;
kM`l public :
Z/rTVAs@r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#yI.nzA* PR|R`.QSs template < typename T >
a?YCn! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V<HU6w {
5PcJZi^.l return FuncType::execute(l(t), r(t));
tRpEF2 }
%zU`XVNN+ =uDgzdDyE template < typename T1, typename T2 >
<}6{{&mT4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Jgu94.;5 {
-CH`> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n41@iK2l }
6n1rL } ;
a^5^gId5l! A[WV'!A, |#l= 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
1y^K/.5- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#y|V|nd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?[x49Ux,P 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
{K#NB_*To 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~el3I=KC} 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
P'MY[&|mM' 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}bU8G ' 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
)EyI0R] 5 下面是修改过的unary_op
+jC*'7p@ OdI\B template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Hx$c
N class unary_op
9;%CHb& {
*c[2C Left l;
S]sk7 %7`f{|. public :
!QmzrX}h qW 1V85FG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G,= yc@uq :ug4g6;#H0 template < typename T >
fx8EB8A7K7 struct result_1
QCPID: {
>s3gqSDR typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fQ+VT|jzx } ;
[~D|peM3 :`)~-`_ template < typename T1, typename T2 >
*=Z26 struct result_2
QH]M {
~tB;@e typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.ut{,(5 } ;
j<%])
2fIRlrA$ template < typename T1, typename T2 >
(eCFWmO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ECa$vvK
m {
9s
+z B return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hgRVwX }
{J/I-=CmML zq5'i!s !0 template < typename T >
z<gu00U7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t4Z {
^5=UK7e5KY return OpClass::execute(lt(t));
aKF*FFX }
S~$'WA :PbDU$x } ;
Vv$HR !~<siy a=GM[{og 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
bt+,0\Vg5 好啦,现在才真正完美了。
>95TvJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Hg}I]!B {mE! Vf template < typename Right >
p<WFqLe(": picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!/K8xD$ {
k6IG+:s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"fQRk }
x2|6 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。
P4
ul[zZ TPO1 GF H'RL62! 6*GjP ;S= r0m)j 十. bind
5CJZw3q 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。
p@&R0>6j 先来分析一下一段例子
BX;5wKfA FgA//)1 dTEJ=d40 int foo( int x, int y) { return x - y;}
5T4"j;_.BL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9Z\z96O- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V'Y{v 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。
.
,NB( s` 我们来写个简单的。
KiLvI,9y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z)F#u:t 对于函数对象类的版本:
J."{<& fUag1d template < typename Func >
rlok%Rt4Z struct functor_trait
Wf02$c0#K {
yt.c5>B^ typedef typename Func::result_type result_type;
<l\N|+7R } ;
[UPNd!sy 对于无参数函数的版本:
t\j!K2 d+z[\i template < typename Ret >
urY`^lX~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
o%(bQV-T {
&yH#s
8^8 typedef Ret result_type;
nR5bs;gk" } ;
^6 /j_G 对于单参数函数的版本:
"2n;3ByR L9IGK< template < typename Ret, typename V1 >
~] =?b)B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
((3t: {
t\5c@j p typedef Ret result_type;
m>Ux`Gp+ } ;
UFZ"C, 对于双参数函数的版本:
?)A2Kw>2 `]2@_wa template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_^uc 0= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*)VAaGUX> {
7{BnXN[ typedef Ret result_type;
hd^x}iK" } ;
G_oX5:J* 等等。。。
$fArk36O# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|uha 38~ *Jnh";~b template < typename Func >
|paP<$ struct func_return
`\FI7s3b {
. A<sr template < typename T >
+80 2`eax struct result_1
iV)ac\ {
UC9{m252 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!y vJpdsof } ;
p?myuNd[ q@ Kk\m template < typename T1, typename T2 >
]UUI~sFE struct result_2
7u%a/ < {
IlHY%8F{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kJ8vKcc } ;
yuNfhK/#r } ;
0M!0JJy#* OAok PKtU:Eg 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z*bC#s? me. /o(!? template < typename Func, typename aPicker >
2,AaP*, class binder_1
O<`R~ {
9y+[o Func fn;
@%B4;c aPicker pk;
nUqy1( public :
)Xno|$b5Eo '0Zm#g template < typename T >
XV2=8#R struct result_1
jfSg){ {
4;\Y?M}g? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_W9&J&l0so } ;
T'R,vxP)\ $r"A@69^RS template < typename T1, typename T2 >
]18Ucf struct result_2
"-U3=+ {
~PYFYjHC typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F"BL#g66 } ;
:`zV
[A:D v |ifI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
IO[^z
v4F u{+!&
2}k template < typename T >
N *1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[aNhP;< {
~u2w`H?V return fn(pk(t));
Ars,V3ep }
#NJ<[Gew template < typename T1, typename T2 >
E._hg+
(Hi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.Cfp'u%\; {
#11RLvDQd return fn(pk(t1, t2));
$NCm;0\B| }
P CsK() } ;
JjDS"hK# Gt'/D>FE0 U9F6d!:L7A 一目了然不是么?
sS'{QIRC' 最后实现bind
++k J\N{ ]-EN/V _Y7:!-n} template < typename Func, typename aPicker >
x:C@)CAr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!OQuEJR {
EOQaY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
w06gY }
#W^_]Q=5R' \d5}5J]a&n 2个以上参数的bind可以同理实现。
~,G]glu8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?1$\pq^ HSql)iT 十一. phoenix
&z QWIv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
l]u7.~b +Z$a1Y@ for_each(v.begin(), v.end(),
cE2R r (
DCK_F8 do_
rT<1S?jR [
`r9^:TMN cout << _1 << " , "
CwB] )QV? ]
43F^J%G .while_( -- _1),
:P"9;$FY cout << var( " \n " )
:1NYpsd.i )
;3
dM@>5[ );
5IO3 % p? mVHFT~x7} 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:
}Oh5Nm) 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
I2W{tl operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:^.u-bHI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
b8e*Pv/ N&,"kRFFo _UaPwJ template < typename Cond, typename Actor >
XJ
_%! class do_while
ZgK@Fl*k {
tB!|p 6 Cond cd;
gvK"*aIj Actor act;
^:U;rHY public :
@@; 1%z template < typename T >
S~} +ypV struct result_1
xNx`J@xt$ {
^[*AK_o_DQ typedef int result_type;
#e*$2+`[A } ;
8W{ g gi
'^qi2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Yr:>icz| s7AI:Zv template < typename T >
%K`4k.gN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'oT|cmlc {
hPS/CgLq do
}0krSzcn#, {
EtPgzw[#c9 act(t);
=$[W,+X6f }
4bWfx_0W while (cd(t));
&4[<F"W>47 return 0 ;
`c> A>c| }
Aw5K3@Ltz } ;
QZz&1n nWd:>Ur "NlRSc# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$F<%Jl7_Z 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
qP@L(_=g 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
~y`Pwj 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
-\5[Nq{N 下面就是产生这个functor的类:
Z#%}K
Z "rL"K Sw/J+FO2 template < typename Actor >
A<]&JbIt class do_while_actor
,Z >JvTnH {
OrzM
hQaf Actor act;
r';Hxa ' public :
rE9Ta8j6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-i2D#i' oXvdR(Sb^ template < typename Cond >
ik8|9m4/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9$n+-GSK } ;
3#7ENV` {-~05,zE }3LBbG0Bw 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Jx)~kK 最后,是那个do_
$gXkx D `4se7{'UK` Xq[:GUnt class do_while_invoker
xq8}6Q {
U;^CU!a public :
j0Id!o template < typename Actor >
S5zpUF= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R994R@gz {
MYKs??]Y1 return do_while_actor < Actor > (act);
"h^A]t;qe }
F0X5dv } do_;
"v*oga% yIn/Y 0No 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6tDg3`w> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8ct+?-3g 最后来说说怎么处理break和continue
oSpi{ $x 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。
"6 uTo0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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