一. 什么是Lambda
`4,]Mr1b 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$wcTUl 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
*>k6n5% KP_7h/e zHD8\* u`"Y!*[ - class filler
N8)]d {
v)aV(Oa public :
r-_-/O"l void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
eB9F35[ } ;
v.53fx ? CU; R(s[JH(& 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
W/.n
R[! I2gSgv% ma6Wr !J ]l}bk] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wlDo(]mj=O 8:U0M'}u> P6)d#M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
o QR?H t!59upbN}3 .M s$)1 Rl'xEtaN 二. 战前分析
xLP8*lvy 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。
24*3m&fA*K 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
t$PJ*F67M (ZP e{;L. 1U(!%}, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p.5 *`, ) /* --------------------------------------------- */
_6->D[dB vector < int *> vp( 10 );
]}pAZd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:BF
WX /* --------------------------------------------- */
_TyQC1 d sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r-Oz k$ /* --------------------------------------------- */
w+{{4<+cd int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bYYjP.rcF /* --------------------------------------------- */
s>=$E~qq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f[q_eY /* --------------------------------------------- */
gX(8V*os^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
x[R?hS,0t X;v{,P=J MfraTUxIo/ 212 =+k 看了之后,我们可以思考一些问题:
X7SSTcA 1._1, _2是什么?
88}0 4 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
2<*Yq8 2._1 = 1是在做什么?
mhF@S@ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
_)~|Z~ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&zPM#Q u1|v3/Q- qc3?Aplj 三. 动工
W+.?J
60 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^y~oXS( a?)g>e
HN kdMB.~(K= iig&O(, template < typename T >
dBHki*.u class assignment
Is97>aid {
bBQHxH}vi T value;
9lX[rBZ public :
V /)3d assignment( const T & v) : value(v) {}
NM1TFs2Y* template < typename T2 >
:~p_(rE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}dSFv
} ;
}'\M}YM @"^(} 6 ,88%eX| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Pd(n|t3[8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
R!WeSgKCs cSj(u%9} SNV;s, mN#&NA class holder
kEg~yN {
:0Fwaw9PH" public :
lb]k"L%KU7 template < typename T >
Lya?b assignment < T > operator = ( const T & t) const
Kt_HJ! {
[ <Q{ return assignment < T > (t);
V.[b${ }
|h:3BV_ } ;
R xWD>: }U b "Vb n4zns,:)/ 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:
os(}X(
/`w'X/'VJ static holder _1;
-Q!?=JNtQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
n4
Y
]v u[!Ex=9W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=PoPp 而不用手动写一个函数对象。
#elaz8 5 \)PS&Y8n U4Pk^[,p1G *8 ] 四. 问题分析
U9AtC.IG! 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。
CjA}-ee 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。
w2tkJcQ3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.sUL5` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=k+i5:@] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H{;8i7% a[gN+DX%L 五. 问题1:一致性
|nO}YU\E 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?|
Iq47^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D7$xY\0r ;<` struct holder
3lNw*M|") {
uMP&.Y( //
L^nS%lm template < typename T >
X .S8vlb4z T & operator ()( const T & r) const
zdDJcdbGd1 {
!?)iP return (T & )r;
J~G"D-l<9/ }
+z\O"zlj } ;
.]Z,O>N {c$%3iQq 这样的话assignment也必须相应改动:
B Zw#ACU _d<\@Tkw template < typename Left, typename Right >
#60<$HO:Z class assignment
4>@-1nt} {
KL*UU,qU Left l;
,<-a 6 Right r;
&nZ.$UK< public :
j8p'B-yS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?r~](l template < typename T2 >
]9pcDZB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k4nA+k<WI` } ;
#kGxX@0 8%9OB5?F6 同时,holder的operator=也需要改动:
%K]nX#.B& Xq%!(YD| template < typename T >
KBGJB`D* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uO-R:MC {
/h%MWCZWm^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
:hxZ2O?5_ }
@)8C h-h}NCP 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。
Jh:-<xy) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3'2}F%!Mv 1')/ BM2 return l(rhs) = r;
s/'gl 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。
& ~[%N
O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Wkv**X} Afa{f}st template < typename Tp >
g@"6QAP class constant_t
O^gq\X4} {
PZl(S}VY const Tp t;
=U".L public :
]QU52R@M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UoxF00H@! template < typename T >
s^{j const Tp & operator ()( const T & r) const
Jq`fD~(7 {
V1;Qt-i return t;
7+u%]D! }
OiY2l;68 } ;
i]LK,' BmUzsfD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Xc5[d`] 下面就可以修改holder的operator=了
:<IW' ikRIL2Y template < typename T >
|,&!Q$<un assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
RN:#+S(8 {
*id|za|:k return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FZmYv%J }
(^Do#3 0QIocha 同时也要修改assignment的operator()
emS +%6U k*c:%vC! template < typename T2 >
[I4FU7mpH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MgMLfgt"V 现在代码看起来就很一致了。
7<^D7 KwQO,($,] 六. 问题2:链式操作
|_2ANWHz 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nZ7v9o9 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。
M7Hk54U+t 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
W\<#`0tUt 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。
O x$|ZEh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=3SL&
:8 83l)o$S template < typename T >
Z#o\9/{(R struct result_1
iK%Rq {
X0Oq lAw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
r IK|} 5 } ;
ZJ[ Uz_%W OEwfNZQ- 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:
BtHvfoT F<(xz= template < typename T >
.DvAX(2v struct ref
LMG\jc?, {
M<~F>(wxA typedef T & reference;
NxX1_d } ;
N[+dX_h template < typename T >
Gj_b GqF8} struct ref < T &>
D[#\Y+N {
MM8)yCI typedef T & reference;
};!c]/, } ;
B=c^ma
B-gr2- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}t-r:R$, M7>\Qk template < typename T >
iRVLo~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%-'U9e KN {
6HqK%( return l(t) = r(t);
YYvs~?bAy }
6Rf5 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
oV!9B -< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5~"=Fm<uD ]Ojt3)fB 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
sk3;;<H _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0?h .X=G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(_08?cN +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`WW0~Tp3 最后的布局是:
O46/[{p+8 Add
Elq8WtS / \
4QVd{ Divide 5
M1M]]fT0ME / \
-)I _+N _1 3
K/,lw~> 似乎一切都解决了?不。
mDmWTq\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
r4lG 5dV 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
|5/[0V-vy OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
n{yjH*\Z *sG<w%% template < typename Right >
-/qrEKQ0U? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FTenXJ/c Right & rt) const
o <'gM]$ {
]/']{*T1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D_)vGvv3;. }
T:&+#0< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.e AC!R 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(CI')Q 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。
,i,=LGn 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。
nJya1AH; 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。
Z7/dRc
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?
<XagkD 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:
m&%b;%,J \nyFN template < class Action >
bcs!4 class picker : public Action
X m3t
xp# {
mC7Y * public :
Wd}mC<rv1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
)pLq^j // all the operator overloaded
e`rY]X } ;
RVsN r
rZ M Sj0D2H 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。
_YS+{0
Vq% 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:
$g};u[y &F}+U#H template < typename Right >
Chup %F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|@ HdTGD {
7e<Q{aB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I@ k8^ }
Jq#Cn+zW F%d"gF0qu Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;^*!<F%t9R 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
`Vi:r9|P NHF?73: template < typename T > struct picker_maker
@7=D ]yu {
lRr-S% typedef picker < constant_t < T > > result;
TfVD'HAN;l } ;
[VW;L l template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
h;KK6*Z*$E {
S\ZAcz4 typedef picker < T > result;
NLl~/smMS } ;
(r4VIlap uLM_KZ 下面总的结构就有了:
+CT$/k functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
eNFUjDm picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
H=#Jg;_w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1znV>PO! 至此链式操作完美实现。
2>k)=hl: R6XMBYK^ y^\#bpq&\ 七. 问题3
@RIEO%S 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
c1J)yv1y h$k3MhYDes template < typename T1, typename T2 >
'>Y
2lqa ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=7Vl{>*1N {
He!!oKK> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
v`BG1&/| }
cvA\C_ WN#lfn8 7 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:
h.;CL#s J\'5CG template < typename T1, typename T2 >
rb'Gve W[ struct result_2
jSYg\Z5! {
Ib8i#D V typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
})lT fy } ;
YXVJJd$U 3{:<z4>{ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
rcmAVl:$> 这个差事就留给了holder自己。
;
,<J:%s }>~>5jc/Pg zD;]
sk4 template < int Order >
Te}yQ= + class holder;
O)uM&B= template <>
1cBhcYv" class holder < 1 >
EE6|9K> {
!<zzP LC public :
'5/}MMT template < typename T >
dJ:x1j struct result_1
Q'%o;z* {
_-J @$d% typedef T & result;
4E\ntufo } ;
_|B&v template < typename T1, typename T2 >
@:9fS struct result_2
kO_XyC4( {
o`mIi typedef T1 & result;
'Q>z** } ;
psX%.95Y template < typename T >
aiZo{j<6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0"psKf' {
4F,Ql"ae( return (T & )r;
4<<bk_7' }
L?27q template < typename T1, typename T2 >
u?;Vxh3@| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rHgdvDc {
` ]P5, return (T1 & )r1;
+`zi>= }
s.^9HuM } ;
#2R%H.*t w<e;rKr template <>
=l4\4td9p class holder < 2 >
iEVA[xy=D {
r`R~{;oT public :
2HGD{;6>v{ template < typename T >
p;=kH{uu struct result_1
),Ho( %T\ {
)_^WpyzF1 typedef T & result;
^I<T+X+< } ;
rgdQR^!l6 template < typename T1, typename T2 >
Eu/y">;v# struct result_2
72ViPWW {
Kq 4<l typedef T2 & result;
k5t^s } ;
]vQ?]d?>a template < typename T >
$7n#\h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iSr`fQw# {
Ivt} o_b* return (T & )r;
L>Oy7w)Y }
gJ5wAK+? template < typename T1, typename T2 >
bV$8
>[` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3$N %iE6 {
[j}7 @Mr`\ return (T2 & )r2;
xR|eye R }
.z$Sm } ;
3P#+)
F~ 5`"*y iv $FQcDo|[ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
7<1fKrN?GF 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1Y"35)CR) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=Esbeb7P nl'J.dJe return l(i, j) = r(i, j);
yMbcFDlBr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<Hh5u~ ;4kx >x*H return ( int & )i;
te;Ox!B& return ( int & )j;
@0ov!9]Rw- 最后执行i = j;
&cu] vw 可见,参数被正确的选择了。
*hZ~i{c,7 ;Lsjh# GL5^_`n <DXmZ1 D#d8 ^U 八. 中期总结
tCbr<Ug 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0ck&kpL:9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
eMN+qkvH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Wg`+u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
L7Qo- y)p$_.YFF EItxRHV5 4ypRyO Kunle~Ro &$m=^ 九. 简化
J&63Z 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。
}2Cd1RnS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
CO:*x,6au 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:
$v:gBlj%" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
x/%7%_+' +-*/&|^等
Sf'i{xye 2. 返回引用。
$-$5ta{s =,各种复合赋值等
v~V;+S=gz 3. 返回固定类型。
X:G&5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
QJ a4R 4. 原样返回。
hGed/Yr operator,
B:O+*3j 5. 返回解引用的类型。
QT1:>k operator*(单目)
l5=u3r9WYC 6. 返回地址。
GB<R7J operator&(单目)
zP:~O 7. 下表访问返回类型。
e{fZ}`=7y operator[]
W>Mse[6`c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\;-=ODC operator<<和operator>>
J4gI=@e n2n00%Wu[ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
\|eJJC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r7Nu>[r5 j6tP)f^tD template < typename Left >
m\6SG' X struct value_return
=$b-xsmeG {
09 template < typename T >
H\)gE> struct result_1
_kn]#^ucCe {
+P[88! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
u?q&K|
} ;
Zk]k1]u*5 3TU'*w
& template < typename T1, typename T2 >
7o;x (9 struct result_2
>"cr-LB {
s.^c..e75C typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
UvPp~N7, } ;
gf0PMc3l } ;
/:#j?c PM~bM3Ei W
*YW6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j6n2dMRvSE #"Fg%36Zd 下面我们来剥离functor中的operator()
99F>n[5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4@DVc7\x$ oy2(A g\ return l(t) op r(t)
T(Y}V[0+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
')C|`(hs return op l(t)
#mgA/q?A return op l(t1, t2)
[zY!'cz? return l(t) op
QjQ4Z'.r > return l(t1, t2) op
|yLk5e~@- return l(t)[r(t)]
i[^k.W3gf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
HG3.~ 6X sL)Rg(rkx 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:
5{')GTdX> 单目: return f(l(t), r(t));
"w*@R8v return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
shM{Y9~O9& 双目: return f(l(t));
=MMCf0 return f(l(t1, t2));
OYBotk]{1 下面就是f的实现,以operator/为例
d4ic9u*D (JevHdI*V struct meta_divide
+->\79<#V( {
Dp!;7e s| template < typename T1, typename T2 >
yrO?Np static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pz$_W {
-{!&/;Z return t1 / t2;
:tKbz
nd/ }
ZR1+
O8 } ;
LPq2+:JpS DXKyRkn6e 这个工作可以让宏来做:
Ip>^O/}$1 9U]pH%.9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
rwoF}} template < typename T1, typename T2 > \
q1UBKhpnH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
--Oprl 以后可以直接用
c+1vqbqHG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LlU'_}> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
'#H&:Htm;L (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ab{;Z5O !{IC[g n jUYF.K& 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
YjFWC!Qj$ =]T|h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[d0%.+U class unary_op : public Rettype
DK)u)?! {
Fl<(m Left l;
bpGzTU public :
HP;|'b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VR"8Di&) MM7"a?y) template < typename T >
s}jlS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1sD~7KPg? {
*h2`^Z return FuncType::execute(l(t));
hPcS,
p{% }
1c'79YU 5KK{%6#f\ template < typename T1, typename T2 >
"rVU4F) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.XIr?>G {
EVG"._I@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
`%uK0qw" }
S:#e8H_7m] } ;
Im6U_JsNZh `\wUkmH Bn{)|&; 同样还可以申明一个binary_op
NJ<N %hcjK `y'aH
'EEd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
):S!Nl class binary_op : public Rettype
2pz4rc {
$1~c_<DN Left l;
uw_H:-J Right r;
=w6}\ 'X public :
L/)B}8m\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Uh*@BmDA {f-XyF1` template < typename T >
)PwQ^||{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+uELTHH= {
/0
_zXQyV return FuncType::execute(l(t), r(t));
(oF-O{ }
oQ{cSThj o'96ON0 template < typename T1, typename T2 >
b9y)wBC%` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G,B?&gFX {
r4EoJyt return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Gh'X.?3 }
n%*tMr9 s } ;
XwtAF3oz RYH)AS4w' \ p3v#0R{ 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
h<)yJh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$5x]%1R DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g#}tm< 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。
9Yn)t#G'`F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
y=#j`MH{> 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。。。
o ~;M" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@*SA$9/l 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
N2T&,&,t 下面是修改过的unary_op
D!S8oKW {a.
<` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{gw[%[ZM class unary_op
pD[pTMG@$ {
t?HF-zQ Left l;
# v+;: FJ}gUs{m public :
-qfnUh $,@JYLC2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y`6\L$c Gp8psH template < typename T >
fQO
""qh struct result_1
U:\p$ hL9 {
Iqx84 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L/%Y# } ;
I )5<DZB9 V,m3-=q template < typename T1, typename T2 >
K_Re}\D struct result_2
^\T]r<rCY {
%W&1`^Jl typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!UVk9 } ;
\OT6L'l], ]q&tQJ/Fa template < typename T1, typename T2 >
??j&i6sp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k/@Tr
: {
NZP7r;u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=-5[Hn% }
>9MS"t I3PQdAs~&h template < typename T >
*x!LKIpv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?^. Pt {
8 ip^] return OpClass::execute(lt(t));
`H"vR:~{ }
,WGc7NN` %0zS } ;
'gCZ'edM ~5T$8^K ']h
IfOD"r 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
sjn:O' 好啦,现在才真正完美了。
a5 bPEJ=I 现在在picker里面就可以这么添加了:
Cdmy.gx^ op.d;lO@ template < typename Right >
KGD'mByt" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
H#`8Ey {
#N$9u"8C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
c;^A)_/ }
(-J<Vy] 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
R+uw/LG ;?`@"YG) %4/xH9 JRo;(wqZ N8QH*FX/F1 十. bind
TaWaHf 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
-x5F;d} 先来分析一下一段例子
|Qr:!MA }jiK3?e 6bUl>4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
bS%C?8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
tpGCrn2w> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%I0}4$ 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。
QXY}STs 我们来写个简单的。
x)5LT}p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
kV+ R5R 对于函数对象类的版本:
MyFCJJ/ _ Mn6 L= template < typename Func >
wPgDy struct functor_trait
SiR\a!, C {
h1-Gp3# typedef typename Func::result_type result_type;
p#=;)1 } ;
EZ{\D!_Y 对于无参数函数的版本:
+q-c8z ]!faA\1 template < typename Ret >
LQ>$>A( struct functor_trait < Ret ( * )() >
6n,xH!7 {
Yv=g^tw typedef Ret result_type;
| k}e&Q_/G } ;
JqSr[q 对于单参数函数的版本:
{=iyK/Uf O2lIlCL template < typename Ret, typename V1 >
}lO
}x struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4 4`WYK l {
|]tZ hI"3< typedef Ret result_type;
XWXr0>!,? } ;
I=odMw7Hj 对于双参数函数的版本:
7>&1nBh. f }LQ\a8]< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$Elkhe]O % struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=x#&\ui {
dm& /K
4c typedef Ret result_type;
3HKxYvc C } ;
*IqVY& 等等。。。
~ k<SbFp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6klD22b2$ HzEGq,. template < typename Func >
^/<|f,2 struct func_return
}AJ L,Q7q {
1daL y template < typename T >
-=sf}4A struct result_1
Q1]Wo9j {
*{nunb>WO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O4!9{ } ;
+f$Z-U1H/ ^Et,TF\ template < typename T1, typename T2 >
8W$L:{ez struct result_2
H `5Ct {
x=vK
EyS@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BUDGyl/= } ;
X|Dpt2A= } ;
0e\y~#- j/'
g$ s>r ^r%uK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
QoWR@u6a Y$+QNi template < typename Func, typename aPicker >
lvPpCAXY class binder_1
wE4;Rk1 {
vcM~i^24) Func fn;
%l;*I?0H aPicker pk;
8,y{q9O public :
:$2Yg[Zc3 K( z[} template < typename T >
MHFaSl struct result_1
bs P6\'\4 {
ZMJ3NN]F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ydup)[n } ;
{lMqcK j-6v2MH template < typename T1, typename T2 >
82s5VQ6 struct result_2
pl?kS8#U? {
k,lqT>C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l#ZyB| } ;
%p*`h43; iJ4<f->t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%Co
b(C&} kfRJ\"`
template < typename T >
|@ *3^' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pND48 g; {
)vQNiik# return fn(pk(t));
aP_3C_ }
-[Y:?lA template < typename T1, typename T2 >
>Zo-wYG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B>@D,)/bT5 {
9?(x>P return fn(pk(t1, t2));
T\fudmj& }
Az9J\V~" } ;
8F)=n \ NA\ x< +[_gyLN<5b 一目了然不是么?
NZfd_? 3 最后实现bind
'QR4~`6I ET3,9+Gj =EWD
|< template < typename Func, typename aPicker >
/cYk+c
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
F@EZ;[ {
K k`<f d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r_q~'r35 _ }
F "!`X# RPY6Wh|4 2个以上参数的bind可以同理实现。
umryA{Ps 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。
f}%sO H(?e&Qkg 十一. phoenix
H6{Rd+\Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
QY=QQG ^(J-dK for_each(v.begin(), v.end(),
Cc*|Zw (
"raj>2@ do_
v =>3"!* [
6# R;HbkO cout << _1 << " , "
:/~_sJt C ]
X tR`? .while_( -- _1),
eWw y28t cout << var( " \n " )
T%w(P ^qk )
y/H8+0sEk );
`u$24h'! CM"s9E8y 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
eiOi3q 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
'h k @>" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|\/~
8qP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E tdd\^ dbd"pR 8v Wz5d|b template < typename Cond, typename Actor >
F\:{}782u class do_while
u>1v~3,r# {
(a,6a Cond cd;
4@gl4&<h Actor act;
>|(WS.n 3C public :
{8_:4`YZ template < typename T >
S~}$Ly@ struct result_1
fq{I$syY {
2AmR(vVa" typedef int result_type;
(Y&R0jt } ;
=w t-YM JLt{f=`%F do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
31H|?cg< ddl3fl#f template < typename T >
W%w82@' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7~:>WMv9 {
Kgps_tY% do
Gtf1}UJC {
2 e) act(t);
gZ=)qT]Pj }
;wfH^2HxE) while (cd(t));
:LG}yq^ return 0 ;
YK7gd|LR] }
Ed4_<: } ;
5QNBB|X@ =xl7vHn7 ?NQD# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6CCZda@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
+HYN$> 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。
N <ja6Ac 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。
iFY]0@yt 下面就是产生这个functor的类:
H)-L%l|9 (gFQK[ ;H`=):U template < typename Actor >
Ti /;|lP@ class do_while_actor
,80jMs {
4c~*hMry Actor act;
X}kVBT1w+x public :
"bLP3 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~y( ,EO @fUX)zm> template < typename Cond >
Ey
0>L picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hn*}5!^ } ;
7m vSo350 \nn56o@eN iLc)"L-i 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
YN$ndqOP 最后,是那个do_
Ov F8&*A 8uD8or RRK^~JQI.2 class do_while_invoker
Mp}!+K {
Nu>sp,|A public :
+F#=`+V template < typename Actor >
BHIZHp do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
sqgD?:@J {
]=O{7# return do_while_actor < Actor > (act);
r! cNc }
vy>];!Cu } do_;
+ytT)S 3uB=L7. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^d5gz0d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
vY8WqG] 最后来说说怎么处理break和continue
^'
edE5 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。
/TR"\xQF 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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