一. 什么是Lambda
DtJTnvG~B 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v1"g!%U6 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,
(9YYv+GGd* Gkodk[VuLs gSv[4,hXd FG;<`4mY class filler
%+7T9>+ {
kP}hUrDX5 public :
7k`*u) Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-|k&L}\OB0 } ;
J^g,jBk lEyG9Xvi y[^k*,=
9 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:
Dc&9emKI _86*.3fQG -e`oW.+ V'Z&>6Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2Pem%HE~P I", &%0ycm z*dQIC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k binf rt 3f7 s* ax72e hL} t4jd
KYA 二. 战前分析
#4P3xa 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。
x:A-p..e 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
!Ig|m+ Z92iil;t HvqF@/xh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R%Ui6dCLo /* --------------------------------------------- */
9k=U0]!ch vector < int *> vp( 10 );
B0b[p*gIl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
68koQgI[^ /* --------------------------------------------- */
"'z,[v50& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(b/A|hl /* --------------------------------------------- */
3wN?|N int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
nOAJ9 /* --------------------------------------------- */
2qs>Bshf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@pF
fpHq?> /* --------------------------------------------- */
`2xH7a- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
yqC Q24 k#axt
Sc JQKC;p P+)qE6\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
KA 5~">l 1._1, _2是什么?
r/NSD$-n 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"3{#d9Gs 2._1 = 1是在做什么?
c;:">NR 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&a%WM Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
{fGd:2dh nS_Ta ==QWwPpA 三. 动工
s<[A0=LH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]pW86L% \#4m@ B.89_!/:p f4]N0 template < typename T >
QGs1zfh* class assignment
0HGl f
{
T
n"e T value;
2v0!` &?M{ public :
yJ!OsD assignment( const T & v) : value(v) {}
XDPL;(? template < typename T2 >
j|:dYt`WM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K(<$. } ;
,i?) D`6iDit 9ky7r;? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^_v[QV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
10p8|9rE}B 6X/wdk "jMqt9ysN 8wr8:(Y$ class holder
"`pNH' {
Vy__b=ti? public :
m#tpbFAsc template < typename T >
pmD4j8F_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
n-DaX
kK {
(a[.vw^g return assignment < T > (t);
6?N4l ]l }
3y99O
$EAc } ;
"!O1j
r; )zU: L>dkrr)e 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:
e}c&LDgU H@GE)I>^@ static holder _1;
5F2_xH$5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%SAw;ZtQ: @5xu>g Kn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GF8 -_X 而不用手动写一个函数对象。
yGxv?%%2 'BY-OA#xJ mzWP8Hlw u:@U
$:sZ 四. 问题分析
XVt/qb%)r 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
8'A72*dhX 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
LXj5R99S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ciudRK63M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%%%S"$t 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.[?BlIlm Q$~n/ 五. 问题1:一致性
kbYeV_OwM 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
!SO8O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_%~$'Hy F30
]
struct holder
7{e=="#* {
[ %}u=}@ //
j?6X1cM q template < typename T >
glE^t6) T & operator ()( const T & r) const
WkP
+r9rT {
N2ied^* 0 return (T & )r;
`pL^}_>|GM }
d;7uFh|o } ;
c0_E_~ n((vY.NDV 这样的话assignment也必须相应改动:
\L # INP4~ t{dSX?<nt template < typename Left, typename Right >
2 rN ,D( class assignment
-oyO+1V {
!2tW$BP^ Left l;
9MY7a=5E~ Right r;
kM/Te{< public :
lFSe?X^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4)6xU4eBaL template < typename T2 >
p\p\q(S"> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
MZ>6o5K| } ;
ORN6vX(1 4|?{VQ 同时,holder的operator=也需要改动:
I$t3qd{H& CZ<~3bEF template < typename T >
o|BP$P8V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
nH|,T% {
E.`U`L return assignment < holder, T > ( * this , t);
.7NNT18 }
5kypMHJm p d[ncL 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。
;`YkMS`=W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P>ceeoYQuA }x0- V8 return l(rhs) = r;
=&wmWy 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。
}@1q@xU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#oeG!<Mn /cr}N%HZB template < typename Tp >
51C2u)HE class constant_t
J5p"7bc {
"\W-f const Tp t;
p(;U@3G public :
=gfI!w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S{4z?Ri, ' template < typename T >
GZS1zTwBL const Tp & operator ()( const T & r) const
(&|_quP7O {
Pg9hW return t;
A[IL
H_w }
)#|<w9uec } ;
8.'#?]a CQ`=V2:"ON 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2sNK 下面就可以修改holder的operator=了
=S '%`] f? <IW#ME template < typename T >
IK,|5] *Ar assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}bN%u3mHws {
E$9Ys return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^ -FX }
iGB_{F~t4} g%F"l2M 同时也要修改assignment的operator()
x `V;Y]7' 0]HYP;E"U template < typename T2 >
;n|^1S<[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
drsB/ 现在代码看起来就很一致了。
r>bJ%M} (E]!Z vE 六. 问题2:链式操作
]Qm]I1P 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"UwH\T4I 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
^5r9 5 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
qRbf2; 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5>AX*]c 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r!
Ay:r 64:fs?H template < typename T >
tGB@$UmfU struct result_1
qY 4#V k {
QRLt9L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/c):}PJ^#7 } ;
|lv|!]qAma )}9rwZ 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:
ioPUUUb) r,_?F7 template < typename T >
qC'{;ko struct ref
l7De6A" {
d\|!Hg, typedef T & reference;
IHRGw } ;
If%/3UJ@ template < typename T >
3]?#he struct ref < T &>
Ytgj|@jsp {
B:7mpSnEQ typedef T & reference;
Xy%p "b< } ;
vX ] Gf4, r1fGJv1!o 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}`+B=h-dW h,"4SSL template < typename T >
41SGWAd#: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IUtx!.]4 {
|*`Z*6n return l(t) = r(t);
"O(9 m.CZ }
4V~?. 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。
*}8t{ F@k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@Vu(XG %Z*sU/^ 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
ur$l Z0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)XWP\
h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rSrIEP,c' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p0pWzwTG3 最后的布局是:
qpXWi
&g Add
U)3DQ6T99 / \
RVeEkv[qp Divide 5
;D$)P7k6 / \
+E1h#cc) _1 3
<\;#jF%V 似乎一切都解决了?不。
8n>9;D5n 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。
!fj(tPq 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。
B,{K*-7)MX 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:
GQ
|Mr{.; XU"~h64] template < typename Right >
9*a=iL*Nw assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:^(>YAyHj^ Right & rt) const
/d%=E {
4^URX>nx8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+!|9hF' }
x*/S*!vx\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7.`fJf? 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。
^`G}gWBx}w 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。
tPF.r 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。
w4gg@aO 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。
!50[z: 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?
ghRVso( 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:
KRA/MQ^7~U ow]053:i template < class Action >
hvaSH69*m class picker : public Action
!@v7Zu43, {
Q 7?#=N? public :
JeE;V![ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ywwu0.H< // all the operator overloaded
VTH>
o>g } ;
q*9!,!e T~='5iy| 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。
yYfsy?3 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:
p }~qf HZ:6zH template < typename Right >
1 9CK+;b picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;&)-;l7M {
ZEx}$<)_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J7g8D{4 }
wY_)y S@/IQR Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$A-J,_:T< 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。
gp\<p-} b"{'T]"*j template < typename T > struct picker_maker
;N?]eM}yf {
+csi[c)3E typedef picker < constant_t < T > > result;
Ug<#en } ;
h[@tZ(jrY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q1KZ5G)6GJ {
|Ur"&
Z{ typedef picker < T > result;
m+T;O/lG0{ } ;
7](KV" %V mUikA9u5= 下面总的结构就有了:
,]d/Q< 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。
?BZ PwGMs 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。
Y<%@s}zc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/x
p| 至此链式操作完美实现。
*(T:,PY $arK( 2HsLc*9{4 七. 问题3
wG-HF'0L 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
z)r=+ - >E{";C) template < typename T1, typename T2 >
>]vlkA( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4p,EBn9( {
f@|A[>"V return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
LoN< oj5 }
=V-|#j x#xFh0CA 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
?Yth0O6?sb U"^kH| template < typename T1, typename T2 >
gL*>[@RO struct result_2
Ni-xx9)= {
'9
[vDG~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+b3RkkC } ;
sg3OL/" |8l<$J 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?
'R'*kxf 这个差事就留给了holder自己。
1;Cyz) 3 09hn "AsKlKz{B template < int Order >
YSic-6z0Ms class holder;
f=r<nb'H template <>
xRzFlay8 class holder < 1 >
Q/(K$6]j {
IID-k public :
<oT^ A|JFj template < typename T >
/-_h1.! struct result_1
:*Z4yx {
V)~.~2$ typedef T & result;
Vk
K } ;
O7-mT8o template < typename T1, typename T2 >
>_-s8t=| struct result_2
=JK@z {
t4zkt!`B typedef T1 & result;
Cz\ew B } ;
*
KDI}B> template < typename T >
YQ9'0F[l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
M3c$=> {
mD$A4Y-'p return (T & )r;
N~goI#4 }
`>f6)C- template < typename T1, typename T2 >
"55skmD.P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.f%fHj {
bLij7K2H return (T1 & )r1;
~J wb`g. }
v&Yi } ;
eTI%^d| \E72L5nJW template <>
*'.|9W class holder < 2 >
MDhRR*CBh {
u~7hWiY<2 public :
(C-{B[Y template < typename T >
LtWP0@JA struct result_1
o{* e'4 {
J>wt(] y typedef T & result;
W=^#v } ;
`w#Oih!6A| template < typename T1, typename T2 >
D/Z6C&/I struct result_2
VRWAm>u {
bv]`!g:
C typedef T2 & result;
jVv0ST*z } ;
]qethaNy template < typename T >
Cc+t}"^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D.B.7-_8 {
.zA^)qgL return (T & )r;
V)Z}En["1 }
Su
586;\ template < typename T1, typename T2 >
#C~+JL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.0S~872 {
$UMFNjL
return (T2 & )r2;
\\r)Ue] }
?i7%x,g(Z } ;
tX9{hC^ Y}t \4 di CJ/X}hi, 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
C]O(T2l{l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Tzt8h\Q^z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q8:Has M>wYD\oeg return l(i, j) = r(i, j);
zvYq@Mhr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b*;Si7- 0t^M3+nc return ( int & )i;
s1MErd return ( int & )j;
Ed0QQyC@9 最后执行i = j;
oI0M%/aM 可见,参数被正确的选择了。
?Nup1!D e}D3d=6` *? 5*m+ #X%~B' ~+Rc}K 八. 中期总结
N+m)/x
=: 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
@)UZ@ ~R 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8qk?E6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Nh8Q b/:: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:=}US}H$ 8|):`u $yn];0$J X^T:8npxt 1{r3#MVL *i\Qo 九. 简化
h hG4-HD 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。
8e*,jH3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
w zYzug 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:
Keuf9u 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
bt"W(m&f +-*/&|^等
D2<fw# 2. 返回引用。
8J=?5 =,各种复合赋值等
;'?l$
._ 3. 返回固定类型。
;Yx )tWQI 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?p9VO.^5 4. 原样返回。
1QqYQafA operator,
;E@G`=0St 5. 返回解引用的类型。
)_1zRT| 9 operator*(单目)
JQ}$Aqk 6. 返回地址。
MA;1;uI, operator&(单目)
>G);j@Q 7. 下表访问返回类型。
aJYgzr, operator[]
I*LknU@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
TS /.`.gT operator<<和operator>>
Fp@TCPe# Z&0'a OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ki [UV
zd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GMMp|WV| =.y~f A! template < typename Left >
6;C3RU] struct value_return
;epV<{e$q4 {
${+ @gJ+S template < typename T >
Ge,;8N88 struct result_1
-cZDGt {
5Ycco,x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~(x;5{ } ;
$tz;<M7B k:JrHBKv\ template < typename T1, typename T2 >
~GTz:nC* struct result_2
f:ZAG4B {
[PQ?#:r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-`<kCW" } ;
'6Ay&A3N] } ;
G:<`moKgL n3}!p'-CC %FXfqF9 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m<{<s T 8aO~/i:(. 下面我们来剥离functor中的operator()
CLeG<Hi
~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7:9.&W/KE H,+I2tEs return l(t) op r(t)
j{Hao\F8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'&.# return op l(t)
AgV G`q return op l(t1, t2)
4!+pc-}- return l(t) op
^&bRX4pYo return l(t1, t2) op
, #U.j return l(t)[r(t)]
'a$Gv&fu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j6>.n49_ ]Tkc-ez 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:
2kdC]|H2? 单目: return f(l(t), r(t));
M&NB/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)t$,e2FY 双目: return f(l(t));
hF@Gn/ return f(l(t1, t2));
Np'2}6P 下面就是f的实现,以operator/为例
_@
*+~9%8p 8wVY0oRnU struct meta_divide
>Y_*%QGH_ {
VYt!U template < typename T1, typename T2 >
COTp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yHHt(GM|o {
K?s+ 3 return t1 / t2;
#ggf' QIHp }
/%0<p,T } ;
w"SoeU S}$r>[t 这个工作可以让宏来做:
_Qh
z3'I1 Kw8u`$Ad7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\e!vj.PU template < typename T1, typename T2 > \
S+'rG+NJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"I=\[l8t 以后可以直接用
/e]'u&a DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{e+-vl 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
% z#f.Ql (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。。。)
4'-|UPhx
fv`O4 P(XaTU&- 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
GN!qyT _~q?_'kx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ow0!%|fO class unary_op : public Rettype
6B@CurgB {
FXzFHU/dP Left l;
+hE(Ra# public :
abJ"
[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qf=1?=l291 ^|/]( template < typename T >
dn}` i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x_c7R;C {
rAs,X return FuncType::execute(l(t));
LJOr!rWi }
8F:e|\SB# 'Hi:
2Wh template < typename T1, typename T2 >
/[ 6j)HIS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-S$1Yn {
yv\#8I:qh return FuncType::execute(l(t1, t2));
m=:4`_0Q }
:^Fh!br== } ;
DK=cVpN%s @BrMl%gV *;m5'}jsy 同样还可以申明一个binary_op
/Nr*`l 4<cz--g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"Ae@lINn[y class binary_op : public Rettype
K
=wBpLB {
\MK*by Left l;
CBDG./ Right r;
m8SA6Y\ public :
zCOgBT~p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
NTS#sgP f]G>(V=i template < typename T >
z81esXl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?[&2o| {
Fe.t/amS/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
_=q!
BW }
rz"txN kl"+YF5/ template < typename T1, typename T2 >
h.!}3\Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hzI|A~MFB {
"wlt> SU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)@~J }
M[ z)6. } ;
CH
fVQ|!\ ?-tVSRKQ (ewe"N+ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
w~#nYM=fP! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^/5XZ} * DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8/t$d#xHI 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。
LGc&o]k 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
TRZRYm" 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。。。
Dw7vv]+ S 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*xE,sj+( 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)
i5>+}$1 下面是修改过的unary_op
6YuY|JD hLDA]s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[xh*"wT#g class unary_op
,-+"^> {
MG /,== Left l;
7 ~ztwL En&5)c+js4 public :
8?*RIA.a bu&t'?zx! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p'sc0@}_O 2Bk$ lx7 template < typename T >
M7>(hVEAW' struct result_1
oo=#XZkk {
w#N?l!5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bS
>0DU } ;
jnuY{0(& TO;.eN!sv template < typename T1, typename T2 >
tLm867`c7 struct result_2
,pq{& A {
:9l51oE7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DhI>p0* T } ;
=He.fEy %Hi~aRz template < typename T1, typename T2 >
G>T')A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
__p_8P {
rFJ[dz return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OySy6IN]q }
Z\>, ),O `PI(%N template < typename T >
v4*rPGv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f?Bj _z {
ED![^= return OpClass::execute(lt(t));
*QE<zt }
kpfwqHT ul5|.C } ;
EZr6oO@Nc 2wh#$zGy @Jv# fr 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
66ohmP@04Z 好啦,现在才真正完美了。
-wr(vE, 现在在picker里面就可以这么添加了:
oh}^?p NCt~9xS. template < typename Right >
-Wjh* * picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E8[XG2ye {
%!W%#U0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
kojG-M }
!Cb=B 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6Y?`=kAp %8D?$v"#Z k`@w(HhS \^s2W:c Q?]w{f( 十. bind
y< ud('D 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。
7vNtv9 先来分析一下一段例子
s!`H MCd F!{ =LqL@5Xr int foo( int x, int y) { return x - y;}
^Y<M~K972 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z"qv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
MLeX;He 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"N(=B 我们来写个简单的。
eaxfn]gV 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F,.Q|.nN 对于函数对象类的版本:
1gk0l'.z ?&\h;11T template < typename Func >
u#!GMZJN struct functor_trait
khS/'b {
LV\ieM typedef typename Func::result_type result_type;
4JSZ0:O } ;
a+'}XEhSC: 对于无参数函数的版本:
1W0.Ufl) v*Xk WH5 template < typename Ret >
.xo_}Vw struct functor_trait < Ret ( * )() >
7y>(H<^> {
N+hedF@ZU typedef Ret result_type;
n5 >B LtY } ;
/khnl9~+ 对于单参数函数的版本:
]'6'<S +/(|?7i@ template < typename Ret, typename V1 >
i.F8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3Mxz_~ {
mDlCt_h typedef Ret result_type;
/Go>5B> } ;
u(8~4P0w 对于双参数函数的版本:
eL_^: - D| [/>x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
B3eNFS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
oFb\TiLu {
Fdr*xHx$P typedef Ret result_type;
%kJh6J } ;
dA|Lufy# 等等。。。
89db5Dx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
f>O54T .L. T<XfZZ)l<` template < typename Func >
|$Qp0vOA} struct func_return
uvR0TIF4 {
i]LU4y%' template < typename T >
Z4\tY^NI struct result_1
nrI"k2oA@ {
ypgliq( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\)p4okpR } ;
mn(/E/ {qY3L8b template < typename T1, typename T2 >
=!(S<]; struct result_2
.zQ4/ {
>).@Nb;e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Av@&hD\ } ;
7Y%!,ff } ;
0BT;"B1 ! Zno[R F1 9;RaP+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\)uy"+ Z` *iPs4Es- template < typename Func, typename aPicker >
&"sX^6t class binder_1
,\BfmC_i {
Z@<q/2).| Func fn;
v!nm
&" aPicker pk;
])+Sc"g4k public :
!1D%-=dWX <ur KIu template < typename T >
37%`P\O;s struct result_1
Ngn\nkf {
*U( 1iv0n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bMSD/L } ;
H?rSP0. dVasm<lZ template < typename T1, typename T2 >
rdORNlK& struct result_2
=~,$V<+c
{
hdo+Qezu: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L+v8E/W } ;
/E=h{| U;x99Go: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
PpX{+^z-% 0SAG6k~x template < typename T >
s#'|{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]hCWe0F {
=g{_^^n return fn(pk(t));
,apd3X%g }
^4n2
-DvG template < typename T1, typename T2 >
TKj/6Jz| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u!=]zW% {
-~QlHp&SY return fn(pk(t1, t2));
ucIVVT(u }
O+CF/ipX/ } ;
KUl
Zk^a mafAC73 >=Rd3dgDG 一目了然不是么?
X=S}WKu 最后实现bind
lW{I`r\] AxG?zBTFx xEd#~`Jmr template < typename Func, typename aPicker >
KD[)O7hYC picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:Su 5 {
2c*VHIl; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z_eqM4{ }
LaAgoarN z9OMC$,V 2个以上参数的bind可以同理实现。
":(Cpf0 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
xc3Ov9`8% LN,$P 十一. phoenix
)[^:]}%r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8yJk81
gY Q@3ld6y for_each(v.begin(), v.end(),
UC?2mdLt^ (
Z(Ls#hp do_
j,gM+4V^ [
.q'FSEkMJ cout << _1 << " , "
8&`T<ECq> ]
y7}~T!UyfF .while_( -- _1),
l1`c?Y cout << var( " \n " )
N?`GZ+5 )
D%5 {A= );
!Cv<>_N). Bt`r6v;\ 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:
:">~(Rd ZH 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
6P/9Vh j' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$D2Ain1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O7L6Htya :u|UVp5 ,M9hb<:m template < typename Cond, typename Actor >
# 8-P class do_while
l*V72!Mv {
'
m#Ymp Cond cd;
z;@S_0M,Z Actor act;
U%SNROj public :
z<C~DH template < typename T >
lfI7&d* struct result_1
2[bR6 T89 {
"}azC|:5 typedef int result_type;
r0XGGLFuZl } ;
s*A|9uf5 l<+,(E= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
X#\P.$ XQ?) template < typename T >
7C6BZ$( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)F9V=PJE {
s t 3]Yy do
i~M.F=I5 {
wE=8jl* act(t);
~m"M#1,ln3 }
#xE>]U while (cd(t));
=F;^^VX return 0 ;
;:K?7wfXn }
]`+"o[ } ;
DyV[+P boHm1hPKS ^SES')x 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!-Tmu 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Uu<sntyv 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
P|QnZ){ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
jq]\oY8y 下面就是产生这个functor的类:
L?pvz} vzQmijr- vskM; template < typename Actor >
?_`P;}4# class do_while_actor
q.Aw!]:! {
8*X
L19N Actor act;
OjL"0imN6 public :
{Eb2<;1o{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
UM;bVf? oI"Fpo template < typename Cond >
LHGK!zI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*xX0]{49q } ;
jYssz4)tp T"jDq1C/,E tw^.(m5d 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G7#~=W
2M 最后,是那个do_
s#CEhb .*..pf|/ a[OLS+zf!P class do_while_invoker
6j.(l4} {
uTFEI.N public :
6O?S r, template < typename Actor >
k{$"-3ed do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
jF2GHyB {
[ Sa
C return do_while_actor < Actor > (act);
w\[*_wQp }
d3hTz@JY } do_;
*`/@[S2,cu \% Ih 6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k.VOS0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\d8=*Zpz7 最后来说说怎么处理break和continue
$XzlW=3y 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。
iK23`@&%_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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