一. 什么是Lambda
qV9` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
q,$UKg#i 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
zUIh8cAoE ZUAWSJ,s &FkKnz4IZ n*@^c$&P class filler
/o+,
=7hY {
_BtppQIWv public :
{5^'u^E void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/$&~0pk } ;
a%*W^R9Ls Qj[4gN?}= )'DFDrY 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:
!ssE >bDa Y?ZTl762 h_*=_ 2|} V |#B=W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Qaq{UW b(;"p-^ $axaI$bE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zd>[uIOR Ml+.\'r .y+>-[j?B MvL%*("4b 二. 战前分析
Q:>;d-D|1 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。
zP
rT0 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
JWlH(-U4| 8Tt2T}
Y dZ`nv[]k~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u2JkPh&!rq /* --------------------------------------------- */
pb_mW;JVu vector < int *> vp( 10 );
q|=tt(}G transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%zb7M%dC6` /* --------------------------------------------- */
6\OSIxJZF sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&"Ua"H) /* --------------------------------------------- */
K)l{3\9l| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"*kWM /* --------------------------------------------- */
Vy16Co for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qECc[)B /* --------------------------------------------- */
jWUN~#p! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u?Iop/b y !47!Dn ;T-i+_ o@EV>4e y 看了之后,我们可以思考一些问题:
"EWU:9\0 1._1, _2是什么?
vb{&T< 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。
i ,4 2._1 = 1是在做什么?
*=~
9? 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。
2=(=Wjk. 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。
XMa(XOnX gigDrf} >(`|oD`,Y 三. 动工
i3rvDch
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=f.f%g6 JEU?@J71O uhQ3 e`<=&w template < typename T >
vyN=X]p class assignment
cV&(L]k>` {
Itj|0PGd T value;
>fdS$,`A public :
W-7yi`5 assignment( const T & v) : value(v) {}
*ZKfyn$+~ template < typename T2 >
Fr/8q:m& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
kx]f`b } ;
a!Z,~ V8 |1-0x%@[ ; ?n? Ep [D 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lOI(+74 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8
x|NR? Vnv<]D
zC p9oru0q 67/hhO class holder
2EQ:mjxk {
2X]2;W)S; public :
XHlPjw template < typename T >
wgkh}b
assignment < T > operator = ( const T & t) const
rZ w&[ G {
Ij@YOt return assignment < T > (t);
~"
}t8`vP1 }
'`/1?,= } ;
dH&N< ?!Rlp/ k{y@&QNj 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:
.;/@k%> 5W 5\*L static holder _1;
n#,AZ& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Zhz.8W 7! <cU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y9Yh%M( 而不用手动写一个函数对象。
e,`+6qP{ r}D`15IHJ wH{lp/ c 6E@+xU 四. 问题分析
/bfsC&
3 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。
KB*[b 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。
#E{OOcM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1wE~dpnx 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@~QW~{y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'u_'y fCO!M1 t 五. 问题1:一致性
QmbD%kW`3 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?|
b==<7[8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7!Ym~M= q:J,xC_sF( struct holder
-UUPhGC {
NnrX64|0 //
jP@H$$-=wH template < typename T >
1 /7H` O? T & operator ()( const T & r) const
)Qp?N<&' {
IUbYw~f3 return (T & )r;
2[qO;js }
X/2Xr(z"k } ;
A5!f# /3'-+bp^= 这样的话assignment也必须相应改动:
;u!>( QQ Mm^o3vl template < typename Left, typename Right >
l)a]V]oQ class assignment
6yv*AmFh {
,%v Left l;
"eZNci Right r;
z)]_ (zZ^ public :
7=Ew[MOmM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ko>pwhR} template < typename T2 >
{p
yo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^3*/x%A,g } ;
#f\U3p 5~aSkg,MD 同时,holder的operator=也需要改动:
oPo<F5M]d% 8iqx*8} template < typename T >
o_bj@X assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:&&Ps4\Sq {
qyp"q{k0
return assignment < holder, T > ( * this , t);
T$0//7$') }
,]y)Dy [fxAj] 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。
T AwA)Zg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y9pQ1H<F; /".+OpL return l(rhs) = r;
k8 ,.~HkU 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。
d]0fgwwGC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R`!x<J &]16Hb~ template < typename Tp >
}yK_2zak5i class constant_t
A^bg*t, {
~Pv4X2MO const Tp t;
j'X]bd' public :
$*9h\W-)`Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Do=*bZ;A template < typename T >
$X9-0- const Tp & operator ()( const T & r) const
4g$mz:vo {
=HQH;c" return t;
aq oT }
A_CEpG] } ;
C.}Z5BwS ZiSy&r:( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q,PB;TT 下面就可以修改holder的operator=了
?UcW@B{ a% Q.8 template < typename T >
FxTOc@< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0 #VH=p ga {
YB*ZYpRVl return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n;xtUw6\ }
$s)G0/~W <,`=m|z9k 同时也要修改assignment的operator()
R1&(VK{ iNT 1lk template < typename T2 >
:G9.}VrU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T&tCXi 现在代码看起来就很一致了。
[NQ`S
~_: >]&LbUW+ 六. 问题2:链式操作
.px*.e s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
neoT\HV 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Q/1
6D 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
M$FQoRwH 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。
OzA"i y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"m3u}!`3 Y"K7$+5#\ template < typename T >
dSS_^E[{ struct result_1
[6FCbzS_W {
u;F++$= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
qCc'w8A } ;
4IG'Tm /H: '(W_b; 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:
,}=x8Xxr )67Kd] template < typename T >
BBnj}XP*4 struct ref
8]YFlW9 {
7M<7^)9 typedef T & reference;
di
"rvw;R } ;
: N> 5{ template < typename T >
V+nqQ~pJ& struct ref < T &>
dScit!T" {
k10dkBoEX typedef T & reference;
pV=X } ;
s4@AK48 xzyV|( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZcYxH|Gn i
jg'X#E template < typename T >
|FS79Bv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
OU]!2[7c {
so9h6K{qcp return l(t) = r(t);
j;=+5PY }
MV-fDqA( 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。
5$`i)}:s 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#6 e
|4\.",Bg 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
G;Q)A$- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9} :n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
zF>|
9JU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$"!"=v%B 最后的布局是:
*S~gF/*kP Add
W=M]1hy / \
h:Q*T*py Divide 5
1Yo9Wf;vP / \
eRWTuIV6 _1 3
PB.@G,) 似乎一切都解决了?不。
IR;lt 3 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
J-:\^uP 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ReE6h\j OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
+`r;3kH .. |O%`-2p]p template < typename Right >
</>;PnzE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V&-pgxf; Right & rt) const
]uI#4t~ {
W~$YKBW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V)mRG`L }
9*h?g+\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;$ D*,W
* 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。
]S[M]-I 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。
s_N?Y)lS+( 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。
6wYd)MDLL 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。
lM3UjR|@ 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?
q~^Jd=cB\ 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:
bJ*jJl x L%# #U'e3 template < class Action >
2ro4{^(_ class picker : public Action
ex
@e-< {
JQP7>W public :
T$U,rOB" picker( const Action & act) : Action(act) {}
5}x^0
LY // all the operator overloaded
wN-3@ } ;
_ n,Ye&m xL3-(K6e Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Vahfz8~w/ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
%a{$M{s f
wWI2"} template < typename Right >
OGw =e{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IP~*_R"bM {
h|$.`$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Kr3L~4> }
9+)5 #!0 aF7" 4^ P Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
l ~kxt2& 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。
+Em+W#i%? vn}:$|r$J template < typename T > struct picker_maker
l`G .lM( {
2 1.;lj typedef picker < constant_t < T > > result;
y#!8S{ } ;
J+r\EN^9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3qR%Mf' {
;HtHN
K(o typedef picker < T > result;
?xu5/r< } ;
rH"& "a
%5on 下面总的结构就有了:
k\8]fh)J\7 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。
$-H#M]Gq 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。
vY&[=2= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|j($2. 至此链式操作完美实现。
}SIUsh' h W\q 4loG$l+a1 七. 问题3
H(GWC[tv 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。
4,"% *^e06xc: template < typename T1, typename T2 >
^"WrE(3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d%FD=wm {
Pb4%"9` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&sleV5V }
,_?P[~1 th]1>
. 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:
ys`"-o[* 99j^<) template < typename T1, typename T2 >
`1aEV#; struct result_2
@2ZE8O#I {
lcR53X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
FGY4 u4y } ;
= s^KZV ltRvNXx+] 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?
[(Ss^?AJW 这个差事就留给了holder自己。
FMMQO,BU .G8+D%%. T<1*R>el template < int Order >
{,61V;Bpm class holder;
[9dW9[Z+! template <>
is@8x!c class holder < 1 >
w-9M{Es+j {
Gxx:<`[ON public :
^GMM% template < typename T >
&qKJN#NM@ struct result_1
V`Ve__5; {
Rg@W0Bc) typedef T & result;
C{AVV< } ;
WfYu-TK* template < typename T1, typename T2 >
*F7ksLH|q struct result_2
7~(|q2ib {
l>p S23 typedef T1 & result;
naE;f) } ;
sTeW4Hnp template < typename T >
SKO*x^"eU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,?s3%<\2 {
$*a'[Qot# return (T & )r;
^UTQcm }
7` AQn], template < typename T1, typename T2 >
]@YBa4}w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5R"My^G {
yv1Z*wTpO return (T1 & )r1;
67<Ym0+ = }
Qxb5Y)/jn } ;
GR6BpV7 t<~$?tuZ template <>
>HMuh) class holder < 2 >
,FWC|uM" {
AY3nQH
public :
t*X
k'(v template < typename T >
Xi vzhI4 struct result_1
3zi(|B[,? {
1C)
l)pV typedef T & result;
o9&&u1`M/ } ;
<*I%U] template < typename T1, typename T2 >
Qry?h*p+` struct result_2
P,1[NW {
`x%(
n@ g typedef T2 & result;
N0`v;4gF$] } ;
!\D[lh}rL template < typename T >
;oL`fQyr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0Bbno9Yp {
6%N.'wf return (T & )r;
Lckb*/jV& }
|j3fS[.$ template < typename T1, typename T2 >
k4WUfL d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L{XNOf3 {
rO#WG}E<" return (T2 & )r2;
="X2AuK%1$ }
Z*,Nt6;e } ;
mWhQds6 'L$%)`;e jpg$5jZ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
sJA` A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jvGGIb"&1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ey4RKk, %p? +r return l(i, j) = r(i, j);
ean_/E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
K7o!,['W ``
!BE"yN return ( int & )i;
aB@D-Y"HO return ( int & )j;
k;aV4
0N9 最后执行i = j;
++b1VBP 可见,参数被正确的选择了。
+-8S,Rg@ b=Rw=K.
u/W PDwi] )6mf E RnuM 八. 中期总结
%OS}BAh^i 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
T4H/D^X| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.aJ\^Fx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J-Xw}|>@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QPL6cU$&R
d"h*yH@ 8HL$y-F i6)7)^nG {[Bo"a>% jS_fwuM 九. 简化
*CsRO 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
/3( a'o[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cu)ssT 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
os<YfMM<:/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/E(319u_ +-*/&|^等
mPhrMcL
2. 返回引用。
?<_yW#x6 =,各种复合赋值等
K
chp% 3. 返回固定类型。
?ykQ]r6a< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
wOfx7D 4. 原样返回。
6xDYEvHS operator,
hT
c
VMc 5. 返回解引用的类型。
gmF Cjs operator*(单目)
;;A8*\*$ 6. 返回地址。
f=$w,^)M operator&(单目)
v$H=~m 7. 下表访问返回类型。
>%x N?% operator[]
fMGL1VN 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/&PRw<}>_o operator<<和operator>>
EL--?<g ]f%yeD 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。
LYYz =gvZl 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=IbDGw( `>.^/SGu>? template < typename Left >
U^AywE] struct value_return
q\0CS>. {
4V2}'/|[ template < typename T >
Nn`l+WA3 struct result_1
P1gW+*? {
m{dXN= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6a_MA*XK } ;
?vnO@Bb/a H>zX8qP+ template < typename T1, typename T2 >
n\X'2 struct result_2
nTy8:k '] {
U%<E9G594 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[;/4' } ;
SVJL|S 3k } ;
&?(<6v7 !z EW) 5uo?KSX% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]$4DhB QQ*`tmy 下面我们来剥离functor中的operator()
RB,`I#z1f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@ PboT1 /Qa'\X,f3 return l(t) op r(t)
yniXb2iM return l(t1, t2) op r(t1, t2)
n5Coxvy1 return op l(t)
c >8IM return op l(t1, t2)
8ztVv return l(t) op
fN!ci'] return l(t1, t2) op
:NHP," return l(t)[r(t)]
pm)kocG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Wqy\yS [ 9A7LDHst7 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:
9)y7K%b0 单目: return f(l(t), r(t));
){D6E9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-l:4I6-hi 双目: return f(l(t));
bi@z<Xm% return f(l(t1, t2));
LBcnBo</v 下面就是f的实现,以operator/为例
j3W) xE.yh#?.k struct meta_divide
<6!;mb
;cX {
6k4ZzQ} template < typename T1, typename T2 >
>ocDh~@aP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
u0o}rA {
>+/2g return t1 / t2;
WLO4P }
ryC7O'j_P } ;
iJ-z&=dOe lR<1x 这个工作可以让宏来做:
[|5gw3y >'/KOK" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
o(gEyK template < typename T1, typename T2 > \
\#yKCA'; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Xur{nk~? 以后可以直接用
{E 'go] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
hOOkf mOM 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
?"+g6II (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。。。)
cZb5h 9 >.xgo6 $;J:kd;< 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
'5f6
M^}|2 7o99@K, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:l;SG=scx class unary_op : public Rettype
w3<%wN>tE {
0gIJ&h6*f Left l;
?q*,,+'0 public :
PLV-De unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$2kZM4 ;YfKG8(0 template < typename T >
?D\6@G:,#@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q{c/TRp7 {
}hm"49,O return FuncType::execute(l(t));
3*v&6/K }
+";<Kd - mw!EDJ;' template < typename T1, typename T2 >
c}-WK*v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*LZB.84 {
FD1Z}v!5IJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
=O.%)| }
H\PY\O&cP } ;
*7JsmN? -(;<Q_'s{" ; *ZiH%q, 同样还可以申明一个binary_op
=[
+)T[ -50Nd=1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fZ6-ap,u class binary_op : public Rettype
QnZ7e#@UP {
l&2pUv= Left l;
s?9$o
Qq1 Right r;
\*
/R6svz public :
g'pB<?'E' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S 9;:) 9 aacW template < typename T >
6?(Z f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PF+SHT'4}# {
[
U`}) return FuncType::execute(l(t), r(t));
TIIwq H+h. }
A`I ;m0< 4e!>A template < typename T1, typename T2 >
M3EB=tU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D=!T,p= {
D| gI3i return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|bM?Q$>~ }
Cvgk67C=$ } ;
y88lkV4a ~USU\dni qrLE1b 1$ 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|q`KOF 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0;X0<IV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?3t]9z 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。
5;:964Et 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
G,-x+e" 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。。。
66Tx>c"H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
cg|C S? 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)
qN@-H6D1= 下面是修改过的unary_op
_yu_Ev}R Mv 1V
Vk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ln*_mM/Q% class unary_op
BIn7<.& {
;XDGlv% Left l;
OGGuV Y 7.!`c-8
u public :
fEYo<@5c] vUD>+*D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?E|be
) =K`]$Og}8 template < typename T >
FJC}xEMcN struct result_1
?,AWXiif {
SQhw |QdG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T/YvCbo } ;
IPxK$nI^ \*r]v;NcP template < typename T1, typename T2 >
Y5XhV;16 struct result_2
n u!tk$Q {
G@+AB*Eu typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[+_0y[~,tB } ;
8EC$p} S O@)D%*;v template < typename T1, typename T2 >
e<E]8GAF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t$k$Hd'; {
v0uA]6: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7jtDhsVz }
+H `FC E==vk~cz template < typename T >
%.mHV7c)% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w.9'TR {
iI@m e= return OpClass::execute(lt(t));
{T(z@0Xu }
0%OV3` vN8Xq+ } ;
>6\rhx> a?gziCmS?C 5.o{A#/NTl 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
A{(<#yRfg 好啦,现在才真正完美了。
*0!IHr"fn 现在在picker里面就可以这么添加了:
<7X6ULQ m@#@7[6]o template < typename Right >
|h{#r7H0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LE>b_gQ$
2 {
U|YIu!^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W%&'EJ)62 }
+^tw@b 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。
^Ss4< ry[NR$L/m P+s-{vv{0 r_?i l]l f83Tl~ 十. bind
0X:
:<N@ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Vt;!FZ 先来分析一下一段例子
D@
R>gqb 8Z1pQx-P2C /4_^'RB int foo( int x, int y) { return x - y;}
+:D90p$e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q7-.-k<dQ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_6/q. 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。
Lr ;PESV 我们来写个简单的。
lMW4SRk1C 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
25-5X3(>j= 对于函数对象类的版本:
|v?*}6:a pQ/
bIuq template < typename Func >
#nS[]UbwZ struct functor_trait
0*umf.R {
xZpGSlA typedef typename Func::result_type result_type;
%^VQw! } ;
9p '#a: 对于无参数函数的版本:
/:o (Ghc? !5escR!\D template < typename Ret >
mok%TK struct functor_trait < Ret ( * )() >
U%)m
[zAw {
1-6[KBQ8 typedef Ret result_type;
>Vl8ZQ8 } ;
{%cm;o[7o 对于单参数函数的版本:
5Z@~d'D o;\c$|TNU template < typename Ret, typename V1 >
2ij/! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DTi\ 4&41 {
DD(K@M typedef Ret result_type;
.dStV6 } ;
@*{sj`AS
' 对于双参数函数的版本:
I'$}n$UvZ `E4OgO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wn-{Vkpm struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<xpHlLc {
xO nW~Z typedef Ret result_type;
ulzQ[?OMl } ;
(RtjD`e} 等等。。。
Y\pRk6, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
z')zVoW, /H m),9NN template < typename Func >
v?S~ =$. struct func_return
_8;)J {
1E'/! | template < typename T >
>QJfTkD$ struct result_1
y7x[noGtR {
gJv;{;% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y5AJ1A6?E } ;
8fI&-uP{g LNR~F_64Q template < typename T1, typename T2 >
{95u^S= struct result_2
<F7g;s'q9 {
X8Ld\vZYn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zC[lPABQ } ;
-jJw wOm } ;
<GthJr>1D u^{6U(% (b}}' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=Lyo]8>,X _s> ZY0 template < typename Func, typename aPicker >
%C^%Oq_k class binder_1
/Wqx@# {
jj&4Sv#> Func fn;
*gxo!F} aPicker pk;
>tFv&1iR public :
=e>#oPH XA%a7Xtni template < typename T >
iH#b"h{w struct result_1
14,Pf`5Sz {
'z}Hg
* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}CyS_Tc } ;
6-w'? G37 8iDg2_l`G template < typename T1, typename T2 >
-<0PBl struct result_2
Q:#Kt@W {
V&>\U?q: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<P"4Mk7`s } ;
;& PK6G $^1L|KgXp binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
KOQ9K DIU9Le template < typename T >
$)fybnY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uKBSv*AM {
%j=xL V\ return fn(pk(t));
ydyGPZt }
L`!M3c@u template < typename T1, typename T2 >
i47xF7y\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ps*dO {
Lk-%I? return fn(pk(t1, t2));
{ta0dS;1 }
j+>#.22+ } ;
sMikTwR/^ O73 /2=1V 3w
B 03\P 一目了然不是么?
N%,!&\L 最后实现bind
j$K[QSn -q-/0d<l NQD*8PGfj template < typename Func, typename aPicker >
F$QAWs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g+-=/Ge {
,VM)ZK=Tr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
c&o|I4|Y, }
:gNTQZR {Va"o~io 2个以上参数的bind可以同理实现。
$YyN-C 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。
F9|\(St & +[DL]e]@U 十一. phoenix
bS9<LQ* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MwlhL? x\
pC& for_each(v.begin(), v.end(),
v.ftfL! (
,;2x.We do_
=eXJZPR [
( _{\tgSm cout << _1 << " , "
r95l.v ]
"^~>aVuXf .while_( -- _1),
$6c8<!B_ cout << var( " \n " )
Z{|U!tn )
XU}|Ud562 );
`Xbk2KD p $:YJ<HvG< 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:
y'9
bs 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
]/p)XHKo operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p$5+^x'( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
r`THOj\cM j|u6TG NTHy!y<!h template < typename Cond, typename Actor >
Use`E class do_while
!*?Ss {
"o*zZ;>^ Cond cd;
H@uCbT Actor act;
u,d@oF(= public :
r] +V:l3 template < typename T >
<V3N!H_d struct result_1
Z]I[?$y {
jZm57{C#*? typedef int result_type;
}a(x
L'F } ;
Y2DR
oQ NY5?T0/[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#l(cBM9sz ?5%|YsJP_ template < typename T >
{&'u1y R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6[h3pb/m {
P|[i{h do
0.^9)v*i {
^XV=(k;~bX act(t);
1|L3} 2 }
9M)N2+hkZ while (cd(t));
Fn8d;%C return 0 ;
);^]
is~ }
ugM,wT&~Y } ;
dz',!|> v@43%`"Gj tNskB`541 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0Wf,SYx`s 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。
}Om+,!_d 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。
TB]Bl. 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。
r$~w3yN)v 下面就是产生这个functor的类:
oJF@O:A {e4ILdXM f!`,!dZgkd template < typename Actor >
n')#]g0[ class do_while_actor
`hD\u@5Tw {
2VOdI Actor act;
(9N75uCa public :
])=k";76 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*q8L$D .TN9N template < typename Cond >
acWm+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GdqT4a\S } ;
oEHUb?(p -ISI!EU$ bF88F_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
mCtuR*z_ 最后,是那个do_
3N?WpA768/ MorR&K D?u*^?a2 class do_while_invoker
.)W'{2J-
{
lc%2Pi[X public :
1*eWo~G template < typename Actor >
Ks.pb !r do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@`N)`u85[ {
T4`.rnzyRb return do_while_actor < Actor > (act);
mAk@Q|u }
.1u"16_ } do_;
<;d?E%` &Bbs\
; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
GM6Y`iU 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
a*d>WN.;U 最后来说说怎么处理break和continue
&v+8RY^F= 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。
eu(1bAfS&T 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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