一. 什么是Lambda
-jMJAYj V 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:=J,z,H_U 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,
foQ#a 6`f2-f9%iq >nzdnF_&zW ,yd?gP-O class filler
!Q#{o^{Y~ {
lT(oL|{#P public :
;3'.C~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
kT;S4B } ;
-wjN"g< 5}`_x+$%(` M)U{7c$c7 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:
dPhQ :sd> -|E!e.^7: OoWyPdC+P $sEy%- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'Fmvu o<N nV Y.*y9)#S6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/iX+ R@ tg{H9tU;
)oyIe) u9N 1pZ~ 二. 战前分析
>Z1sb n 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xD6@Qk 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
v8y1b% L21VS ,#I b[`Yi1^]%g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3`k;a1Z#O' /* --------------------------------------------- */
{~F4WjHJp vector < int *> vp( 10 );
KQ~i<1&j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7AObC4 g /* --------------------------------------------- */
mya_4I
m sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
SLh(9%S; /* --------------------------------------------- */
/kfgx{jZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@;'o2 /* --------------------------------------------- */
C+TI]{t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qzTuxo0B /* --------------------------------------------- */
)a-Du$kd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d+'p@!W_ m@^1JlH sQ
fFu L31HGH2l 看了之后,我们可以思考一些问题:
vMS
|$L 1._1, _2是什么?
<kCU@SK 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
3? HhG 2._1 = 1是在做什么?
UXdUO@ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}5hqDBK? Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(2=Zm@Zpf kO}AxeQ ?:)]h c 三. 动工
?O8ViB?2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9M:O0) s h-%R<[ nX=$EQiH t]YC"%[S template < typename T >
0|a(]a}V*j class assignment
'#&os`mQ {
{|'E T value;
ZSG9t2qlv public :
\ioH\9 assignment( const T & v) : value(v) {}
`|/<\ template < typename T2 >
^pYxKU_O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4y+< dw } ;
yrlf+tl Y 1t\iU ' hs2RSq 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@w?P7P<O` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2* 2wY = }yz (xH *3?'4"B{8 Dp':oJC class holder
iB498t {
3J5!oF{H public :
^3UGV*Ypk template < typename T >
2'W<h)m)z assignment < T > operator = ( const T & t) const
wbst8*$ {
k<"oiCE return assignment < T > (t);
[DF,^4g }
7D;cw\ | } ;
hUF5fZqii oIduxbAp ,.7*Hpa 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:
OEkN(wF LS917ci- static holder _1;
[Ki0b^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-&-Ma,M? +>r/ 0b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o/+13C 而不用手动写一个函数对象。
SF>c\eTtx d&+h}O cj1cZ- ?]}8o}G 四. 问题分析
FN8NTBk 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。
[_Qa9e 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。
@]ytla>d 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=_:et0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=Xqc]5[i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
IyWI5Q"t ])nPPf 五. 问题1:一致性
Y4v|ko`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?|
rl#p".4q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BBtzs^C| rv|)n>m struct holder
]{ntt}3G, {
P7{gfiB //
Uk6HQQ template < typename T >
orjj'+;X T & operator ()( const T & r) const
LyAn&h} {
ZR(x%ews return (T & )r;
,.}]ut/Tm }
njWL U! } ;
FW21 U< G1o3l~x 这样的话assignment也必须相应改动:
#~<0t(3Q #g]vc_V template < typename Left, typename Right >
`0Oh_8" class assignment
T>NDSami {
j4^9 7 Left l;
.8by"?** Right r;
*tK\R&4,4s public :
;{U@qQD7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]3X@_NYj template < typename T2 >
oyYR-4m\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~2gG(1%At9 } ;
%3ICI 1f":HnLRM 同时,holder的operator=也需要改动:
]hFW73FV }#^
B#?O template < typename T >
HBu[gh;b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
''0fF_P {
Wwr;-Qa}g return assignment < holder, T > ( * this , t);
f)^_|8 }
Ljp%CI[i K|:@Z 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。
j,"@?Wt7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!'cl"\h 5'X ]k@m_ return l(rhs) = r;
@T'i/}nl 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。
kNobl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_s .G *%S"eWb template < typename Tp >
MP4z-4Y class constant_t
ZHm7Isa1 {
}MH0L#Tu const Tp t;
)|DM~%$QM public :
\E*d\hrl{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NbU [l template < typename T >
id2j7|$, const Tp & operator ()( const T & r) const
F7O(Cy"1 {
i5CK*"$Q return t;
Nw1#M%/!r! }
A^y|J`k| } ;
Vv.|br`;} R'! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
br":y>=, 下面就可以修改holder的operator=了
{;:/-0s IHcD*zQ template < typename T >
xT+zU} z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
B#.L {
6y9t(m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!g(KK|`,m }
3tZ]4ms} 98uV6b~g 同时也要修改assignment的operator()
nh!a)]c[ '8{Ne!y template < typename T2 >
RF%KA[Dj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
DUC#NZgw 现在代码看起来就很一致了。
!>zo_fP o1h={ao 六. 问题2:链式操作
.U?'i< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
OslL~< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+ayos[<0# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
urMG*7i <c 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
w[IE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
RIY,K*f. T`;%TO*Y template < typename T >
8(~K~q[Cr struct result_1
%\H|B0 {
`m!j$,c. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_U
|>b> } ;
CkdP #}f ^7 &5
z&o 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:
PGLplXb#[S ~s]iy9i template < typename T >
RH O( ?8"_ struct ref
2E)wpgUc?e {
s0k`p<q typedef T & reference;
n1VaLD } ;
CB/D4j; template < typename T >
%Ntcvp) struct ref < T &>
N#DYJ-~* {
EB2!Hp uQ3 typedef T & reference;
|>tKq;/ } ;
YYu6W@m] v,4pp@8rv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3
%|86:* 3P^sM1 template < typename T >
m6[0Kws& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Od%"B\ {
O0pDd4)" return l(t) = r(t);
49dd5ddr }
b#hDHSdZ, 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。
lMg+R<$~I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i5K[>5 F=a<~EpZ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
}A7j/uy}s _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
bS"fkf9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Htgx`N|
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
p|&Yku= 最后的布局是:
/5:bvg+ Add
g#t[LI9(F[ / \
}7
c[Q($K Divide 5
DIzH`|Y / \
b+&%1C _1 3
tjluk 似乎一切都解决了?不。
A#95&kJpy 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
i* NH'o/
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。
Y[K*57fs 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:
fvF?{k> ~} ( 8c9 /7h template < typename Right >
/|eA9 ] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jg\Z;_!W Right & rt) const
twlk-2yT! {
s#tZg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p~,]*y:XT }
kAC&S!n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_J?
Dq 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。
T3pmVl 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。
^]a #7/]o 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。
%+K<<iyR| 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。
|>JS!NM
I 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?
G6FEp` 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:
Dqe^E%mc :"IE template < class Action >
kZerKP class picker : public Action
iMP]W_ {
e^[H[d.WMC public :
}t%!9hr5D picker( const Action & act) : Action(act) {}
~ ArP9
K" // all the operator overloaded
dRaNzK)M } ;
}C>{uXv _oUHJ~&, 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。
(Yis:%c\! 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:
/(BMG/Tb q~vDz]\G template < typename Right >
Lg*B>= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
CS=qj-( {
}=8B* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*]VFvh }
bdibaN-h pn.T~"% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`/ q|@B7 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。
,J{ei7TN x>* Drm 7 template < typename T > struct picker_maker
v!ujj5-$I {
uec!RKE typedef picker < constant_t < T > > result;
x\s|n{ } ;
m:WyuU< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,eZ1uBI? {
QiLEL typedef picker < T > result;
D6Goa(!9d } ;
Ffv`kn@ PUBWZ^63 下面总的结构就有了:
0 rXx RQ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
[5MJwRM^!; picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
P5#r,:zL picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d~:!#uWyFk 至此链式操作完美实现。
J<dVTxK12 PV/77{' \a6^LD}B 七. 问题3
'b#0t#|TM 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
I9mvte R%qGPO5Z\c template < typename T1, typename T2 >
d\61;C ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@g$Gti {
N%"Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
72Iy^Y[MX }
"Za>ZRR '
)?f{ 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:
n1&% e6XhO ,>eMG=C; g template < typename T1, typename T2 >
0\@dYPa&C struct result_2
Y))u&*RuT0 {
`9uB~LY^i typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wm$}Pch } ;
1I<rXY(a` K,boVFs 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
|&[L? 这个差事就留给了holder自己。
8&3V#sn' '&gF> gUpb4uN template < int Order >
#z2rzM@/: class holder;
4)"n
RjGg template <>
}f8Uc+ class holder < 1 >
L}}y'^( {
_&j}<K$-( public :
_`_%Y(Xat template < typename T >
nM-h&na{s struct result_1
'eJ+JM<0% {
lI-L`
x typedef T & result;
c=L2%XPP } ;
Jnna$6G)B template < typename T1, typename T2 >
dz*7gL;7G struct result_2
Sk:ws&D1u {
,^x4sA[/ typedef T1 & result;
T:IW%?M } ;
k7>|q"0C template < typename T >
*hQTO=WF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sz^5b! {
;zIP,PMM return (T & )r;
spGB)k,^ }
oA =4=` template < typename T1, typename T2 >
qd#sY.|1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$T`<Qq-r {
hlJq-*6' return (T1 & )r1;
t7m>A-I }
>OG:vw)E } ;
VGceD$< |ZCn`9hvn template <>
i2sN3it class holder < 2 >
;B?DfWX {
\L(*]:EP public :
#DN0T' B template < typename T >
9uer(}WKT struct result_1
<HJl2p N {
"=+7-` typedef T & result;
gx&Tt } ;
#%D_Y33; template < typename T1, typename T2 >
d8m6B6
CW struct result_2
MH{GR)ng:9 {
05spovO/' typedef T2 & result;
z%e8K( } ;
K,w"_T template < typename T >
;w%*M}`5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cFJ-Mkll {
-Y
H< return (T & )r;
B7]C]=${m }
E[*Fz1> template < typename T1, typename T2 >
]]&M@FM2z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8S<@"v {
B?)@u|0 return (T2 & )r2;
raCi 8 }
m^#rB`0;L } ;
d , Y#H0` &CIVL#];e un=2}@ ' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Oer^Rk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n#:N;T;\a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K\$J4~EtG .{=$!8|&I9 return l(i, j) = r(i, j);
Ma\Gb+> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
e+j)~RBnu3 \N4
y< return ( int & )i;
gF0q@M y~ return ( int & )j;
}>'PT- 最后执行i = j;
:OkT? (i 可见,参数被正确的选择了。
j8n4fv-)f v$7EvFS LK;k'IJ \igmv]G% G
<uyin> 八. 中期总结
GQl$yZaK{ 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:
+8#_59;x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Cxcr/9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
l%`F&8K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
XO9M_*Va S_T1y ]a!xUg!S 5 gv/Pq & !
/NG.Wf J%jB?2
1:o 九. 简化
~j#]tElb 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。
:T._ba3| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v\,N 5 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:
,i0b)=!o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{XWZ<OjG +-*/&|^等
k~/>b~.c 2. 返回引用。
RiTa \ =,各种复合赋值等
}->.k/vc 3. 返回固定类型。
A)~X, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
E%'~'[Q 4. 原样返回。
K3' niGT operator,
p?2Y }9 5. 返回解引用的类型。
d~?X/sJ t operator*(单目)
(s1k$@d 6. 返回地址。
+E; 2d-x*p operator&(单目)
sU"}-de 7. 下表访问返回类型。
cwuO[^S} operator[]
I`w4Xrd 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(__yh^h:m operator<<和operator>>
7;tJK^J` #CnHf OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nD0}wiL{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I0'[!kBF| T /mI[*1xI template < typename Left >
iajX ~kv struct value_return
L3p` {
78Aa|AJU template < typename T >
UDc$"a}ds{ struct result_1
/\w)>0 {
R'dSbn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
e.*%K!( } ;
_6k*'aT~FK Maqf[
Vky template < typename T1, typename T2 >
tdEnk.O struct result_2
37q@rDm2 {
~+H"
-+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w]_zp?\^
} } ;
e }*0ghKI } ;
~=wCwA|1 Dgql?+2$ 9M /SH$Qy 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`s]4AKBO k;EPpr-{ 下面我们来剥离functor中的operator()
c.|l-zAeX 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1TM~*<Jb teW6;O_ return l(t) op r(t)
)%X;^(zKM return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#$1og= return op l(t)
G|m1.=DJm return op l(t1, t2)
{i*2R^5 return l(t) op
KZbR3mi, return l(t1, t2) op
3loY qeP return l(t)[r(t)]
ur\qOX|{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6 8iV/7 Nk;iiz+_p 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
d$Y7u 单目: return f(l(t), r(t));
tURc bwV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fa epDjY8 双目: return f(l(t));
m3^/:< return f(l(t1, t2));
{3Y )rY!z 下面就是f的实现,以operator/为例
BYM3jXWi0v R|P_GN6> struct meta_divide
4<X!<]3] {
|3{&@7 template < typename T1, typename T2 >
\@~UDP]7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(5<^p& {
==H$zmK return t1 / t2;
QJW`}`R }
M|[ZpM+ } ;
W><dYy=z5 +-a&2J;J' 这个工作可以让宏来做:
,SScf98,j QR>
Y%4 ;h #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D%7kBfCb template < typename T1, typename T2 > \
RkuuogZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9]>iSG^H 以后可以直接用
D\~e&0* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_ OaRY] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}#v{`Sn%^C (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+zkm( gr-x|wK y\F=ui 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
=6=_/q2 zTD@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<8#ObdY! class unary_op : public Rettype
r,N[ )@ {
nW+YOX|+ Left l;
up%Z$"Y public :
l+y}4k=/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}E}8_8T6 Y& ] 8 { template < typename T >
2uk x (Z
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7@PIM5h {
[<wbbvXR return FuncType::execute(l(t));
RiO="tX' }
gcJF`H/iNK L7mz#CMWf template < typename T1, typename T2 >
eX2<}'W< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d'l$$%zJ {
Iia.k'N return FuncType::execute(l(t1, t2));
CiL94Nkd9 }
!RlC~^
- } ;
M8@_Uj 5M23/=
N cgj.e 同样还可以申明一个binary_op
s(&;q4| S*)o)34U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l#@&~f[ class binary_op : public Rettype
p8, 0lo {
n+D#k 8{ Left l;
1Qh`6Ya f Right r;
Z0fJ9HW public :
L|^o71t| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DI&MC9j( OK`Z@X_,bW template < typename T >
D22Lu;E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q2_`v5t {
t]^_l$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
ex?\c" }
RP(/x+V ewB!IJxh template < typename T1, typename T2 >
{@r*+~C3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?z"KnR+?Q {
}.:d#]g8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}#= Od e }
[.q(h/b } ;
vZajT!h K@@9:T$ >Wh3MG6 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
y67uH4&Vm 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ggou*;' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b4 hIeBI\ 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。
9.0WKcwg 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=p&sl;PsLw 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。。。
4w{-'M.B 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@+^c"=d1S 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)
Lm.`+W5 下面是修改过的unary_op
V2yveNz\7 [[qwaI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
eO{@@?/y class unary_op
67J*&5? | {
w{'2q^>6* Left l;
D{AFL.r{ 4YJ=q% G public :
jNy?[
) /#yA%0=w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q[s2}Z!N; +$(0w35V5 template < typename T >
h39e)%x1 struct result_1
)o8g=7Jm {
">6&+^BN' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*?8RXer } ;
)&.!3y 660 _=6 OP8 template < typename T1, typename T2 >
K&UE0JO' struct result_2
Bp0bY9xLg_ {
<lOaor
c typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(^H5EeGV{ } ;
cw+g
z!! w &vhWq template < typename T1, typename T2 >
m4gU*? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A1Q
+0 {
n(jjvLf return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TmiWjQv` }
M7VID6J. /Dw@d,&[ template < typename T >
`{G?>z Fp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8D2yR#3 {
wZv-b*4 return OpClass::execute(lt(t));
n+quSF) }
pGGV\zD^ O3ZM:,. } ;
Za!w#j%h CT}' ")Bm u)7
]1e{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
baIbf@t/ 好啦,现在才真正完美了。
/p$=Cg[K 现在在picker里面就可以这么添加了:
a`38db(z pb$fb template < typename Right >
$WNG07]tU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
m;h<"]< {
6{7 3p@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ycjJbL(. }
B+Q+0tw*i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
=xBT>h; !~d'{sy6 Yzd2G,kZ= Y*\6o7 =yh3Nd:u 十. bind
( 2zeG` 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
&A"e,h(^ 先来分析一下一段例子
p1
4d,}4W .Qfnd# tzNaw %\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
t {=i=K3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6+Jry@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V5Xi '= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
=z-5 我们来写个简单的。
0dh#/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A|C_np^z2 对于函数对象类的版本:
M*H<
n* %|jzEBz@ template < typename Func >
/=trj5h struct functor_trait
1uC;$Aj6: {
^5>du~d typedef typename Func::result_type result_type;
jIZ+d;1 } ;
bx7\QU+ 对于无参数函数的版本:
K>LpN')d 9ET/I$n template < typename Ret >
G)~MbesJ struct functor_trait < Ret ( * )() >
NGj"ByVjx {
!^1[ s@1 typedef Ret result_type;
d|3o/@k } ;
GY7s 对于单参数函数的版本:
w~{| S7/ >3+FZ@.iT template < typename Ret, typename V1 >
wlL8X7+: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0`Gai2\1@ {
R|H[lbw typedef Ret result_type;
H1C%o0CPY } ;
Me<du&
T 对于双参数函数的版本:
\KNdZC?V2 r!~(R+,c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X
[!X>w&z| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.c: )Qli {
rd|crD3 typedef Ret result_type;
(tpof
5a } ;
g#Mv&tU 等等。。。
-^Rb7 g- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
iz$FcA] +
lP5XY{ template < typename Func >
}z?xGW/k struct func_return
8Y xhd
. {
&!6DC5 template < typename T >
HrDTn&/ struct result_1
.
Jb?]n {
2pjW,I!` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O!yakU+ } ;
r/^tzH's 0w'|d@*wV template < typename T1, typename T2 >
}ymc5- struct result_2
9='=-;@/5 {
IJldN6&\q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2mSD"[% } ;
>"O1`xdG } ;
|&Au6 3 ^IYJEqK n'ehB%" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
PK_Fx';ke^ K`~BL=KI template < typename Func, typename aPicker >
ckAsGF_B~! class binder_1
&7fY_~ )B {
T6,V Func fn;
%
<^[j^j}o aPicker pk;
G{/; AK public :
)F
+nSV; fWd~-U0M^ template < typename T >
L)1C'8). struct result_1
D>ojW|@} {
D9,e3.?p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7F=2t_2O } ;
P&,hiGTDi >/8ru*Oc template < typename T1, typename T2 >
I'xC+nL@ struct result_2
/z..5r^,ZZ {
.r7D)xNa@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q6eN+i2 ; } ;
y{YXf!AS v3?kFd7%H~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hTDV!B-_( m**0rpA template < typename T >
nZ&T8@m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]c5DOv& {
B'<!k7Ewy return fn(pk(t));
\y[Bu^tk }
~."!l'a template < typename T1, typename T2 >
lfXH7jL2~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yLjV[qP {
^=Q8]W_* return fn(pk(t1, t2));
N&?T0Ge; }
lt{lHat1 } ;
`i=JjgG@ h -Tsi:%b aMBL1d7 一目了然不是么?
*Yj~]E0`1 最后实现bind
+:fqL ESn6D@" p(~Y"
H template < typename Func, typename aPicker >
yI3Q |731) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
JL?Cnk$! {
mXQl; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
w'!ECm>*` }
G(:s-x ig6 -l\~p4U 2个以上参数的bind可以同理实现。
g[m3IJzq 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。
o<Xc,mP z Z@L4ZT 十一. phoenix
1RCXc>}/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j?Cr31 umZlIH[7 for_each(v.begin(), v.end(),
gTqeJWX9wP (
N-XVRuv do_
".Lhte R? [
ay=KfY5 cout << _1 << " , "
q1U&vZ3]c ]
m$7x#8gF
.while_( -- _1),
+fC#2%VnU cout << var( " \n " )
os}b?I*K )
yT[Lzv# );
J"/JRn \_lG#p| 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
|P^]@om 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
B jH ~Ml2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,DexJ1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M4zX*&w.T 44'=;/ Ko1AaX(I'+ template < typename Cond, typename Actor >
Oyi;bb<# class do_while
[B}1z {
t9?R/:B% Cond cd;
[SCw<<l< Actor act;
hO^&0? public :
hZp=BM"bJ template < typename T >
8]sTX9 struct result_1
`%FIgE^ {
>(IITt typedef int result_type;
}%-UL{3% } ;
]cx" /d{glOk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
//#xK D fKPiRlLS template < typename T >
JVD@I{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q,<n,0)K {
^t\kLU do
\?bwm&6+r {
[ED!J~lg8 act(t);
WpXODkQL }
5u'TmLuKT while (cd(t));
}s`jl``PM return 0 ;
P3+)pOE-SI }
aeG#:
Ln+{ } ;
*Gg1h@& di-O*ug Aivu %}_| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
l84h%, 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
a9yIV5_N 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ArNur~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2(c<U6#C'l 下面就是产生这个functor的类:
EO4"Z@ji o>xxmyW| ?D RFsA template < typename Actor >
kV*y_5g class do_while_actor
UI|v/(_^F {
2"pE&QNd Actor act;
t`
}20=I+ public :
9F2w.(m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c*y$bf< LVPt*S= / template < typename Cond >
K!IF?iell picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
OSSd;ueur$ } ;
q`/amI0 1_Dn?G^H 7sQ]w
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/Nj:!!
AN 最后,是那个do_
S[W9G)KWp LP5eFl`|T S1}1"y/ class do_while_invoker
8gVxiFjo {
5?V? public :
lH#@^i|G template < typename Actor >
5;3c< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
h]J&A {
#,f}lV,& return do_while_actor < Actor > (act);
*kX3sG$8 }
|@o]X?^ } do_;
p/\$P= JLy)}8I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
w5dIk]T 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v$gMLu= 最后来说说怎么处理break和continue
c8k6(#\ 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。
&+E'1h10 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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