一. 什么是Lambda
s,|"s|P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|)[I$]L 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
S(ky: kb~;s-$O`s >[r ,X$] x"83[0ib class filler
HE{JiAf {
=pnMV"'9 public :
kdW$>Jqb void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B }t529Z } ;
m4_ZGjmJM sg9 nmWo:ox4;( 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:
AO~f=GW k%Wj+\93f iyJx~: Q`)iy/1M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iY;>LJmp m'PU0x y"T(Unvc 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Rc2JgV S>;+zVF] xtFGj,N H~<w*[uT 二. 战前分析
SSn{,H8/j 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。
4'#?"I 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
FI8vABq )F'r-I%Hi mkuK$Mj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L]Dq1q8` /* --------------------------------------------- */
vX}#wDNP vector < int *> vp( 10 );
*n x$r[Mqj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V {C{y5 /* --------------------------------------------- */
g@|2z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xU;/LJ6 /* --------------------------------------------- */
V:
n\skM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d=eIsP'h /* --------------------------------------------- */
:x3"Cj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
F10TvJ
U /* --------------------------------------------- */
[9d4 0>e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`Rx\wfr} _V,bvHWlM \\P*w$c $!7$0WbC 看了之后,我们可以思考一些问题:
C$4!|Wg3 1._1, _2是什么?
BFswqp: 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
+!cibTQTT 2._1 = 1是在做什么?
1b,MJ~g$ 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。
w&x$RP 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。
>Vph_98| h'.B-y~c a`6R}|ZB 三. 动工
qGdoRrp0Ov 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$ww0$
;[B-!F> #+8G` i\dd template < typename T >
#CRd@k? class assignment
s<{) X$ {
V/]o': T value;
x5R|,bY public :
;T :]?5W! assignment( const T & v) : value(v) {}
pEq }b+- template < typename T2 >
in7h^6?I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2= zw! } ;
,t
+sw4 ,}/6Za )x3p7t)# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W!V-m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]([^(&2 IG90mpLX 9`td_qh R!rj:f!> class holder
~EM(*k._ {
|#ZMZmo{ public :
W
H%EC$ template < typename T >
>e!Y 63` assignment < T > operator = ( const T & t) const
e=`=7H4P {
IL{tm0$r return assignment < T > (t);
!3)WW)"!r }
6h7TM?lt } ;
&3 *#h r"!xI ;r}yeISf 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
sBa&]9>m @?*;
-]#) static holder _1;
^$s&bH'8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
e2kW,JV/<$ }H:wgy` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LZDJ\"a- 而不用手动写一个函数对象。
Y)2#\ F -8yN6
0| hv *XuT/ {uurLEe? 四. 问题分析
3.6Gh|7 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。
1D1qOg"LE 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。
`L%<3/hF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_R}yZ=di 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$|t={s34 下面我们可以对这几个问题进行分析。
JnLF61 o ~M=o:^nH 五. 问题1:一致性
ajW2HH*9}A 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?5;N=\GQ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
40G'3HOp zEt!Pug struct holder
.Nk5W%7]= {
1Gy
[^ //
#^{%jlmHxJ template < typename T >
/[A#iTe T & operator ()( const T & r) const
P=.~LZZ]89 {
9.B gsV . return (T & )r;
R>B6@|}? }
kK:U+`+ } ;
e~geBlLar o4jh n[Fx 这样的话assignment也必须相应改动:
5?m4B:W Z1_F)5pn template < typename Left, typename Right >
:eIQF7- class assignment
beB3*o {
[\rzXE Left l;
]3~u @6 Right r;
}Fsr"RER@{ public :
T+oOlug assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B!U;a=ia template < typename T2 >
@VQ<X4Za T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l{*Ko~g } ;
_*Ej3=u tX6_n%/L 同时,holder的operator=也需要改动:
n=?wX#rEC# V''fmWo7 template < typename T >
|g'ceG- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
U4qk<! {
R_b4S%jhx return assignment < holder, T > ( * this , t);
@9~x@[ }
[Sj"gLj A4(k<<xjE 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w
c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b,X+*hRt \VWgF)_ return l(rhs) = r;
\/b[V3<" 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
F"1tPWn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N 1ydL BkP4.XRI template < typename Tp >
;*0nPhBw0> class constant_t
2.vmZaKP {
CY.4 >, const Tp t;
1Vc~Sa public :
_mJhY0Oc constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6s'n
r7'0 template < typename T >
]E)\>Jb const Tp & operator ()( const T & r) const
'bsHoO {
CDoD9Hq, return t;
`z$P,^g` }
L4Kg%icz l } ;
a l9(
9) _%Yi^^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Uq~b4 X$ 下面就可以修改holder的operator=了
UD.ZnE{" efE=5%O template < typename T >
":q+"*fy assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*Ms&WYN- {
I;n<)
> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
5{#s<%b. }
=iH9=}aBFC [$td:N
* 同时也要修改assignment的operator()
+v$W$s&b-h 0+u>"7T template < typename T2 >
v7Ps-a) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H23 O]r 现在代码看起来就很一致了。
sPVE_n ,SNt*t1" 六. 问题2:链式操作
3hxV`rb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6}VFob#h8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e=aU9v
L 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
|KVVPXtq%C 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
<sw=:HU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
A3*(c3 NCY2^ template < typename T >
"Q:h[) a struct result_1
z`.<dNg {
'$eJATtC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{> 8?6m- } ;
Z/!awf> *_7/'0E(3 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:
o';/$xrH 8vtembna4 template < typename T >
,LP^v'[V7 struct ref
\Rb:t} {
0S9~db typedef T & reference;
fFYoZ/\ } ;
OhMJt&s9P= template < typename T >
a2ho+TwT struct ref < T &>
$rTb'8 {
8Lgm50bs typedef T & reference;
S4?WR+:h } ;
OZd
(~E J#ClQ% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qS"#jxc==+ ]T)<@bmL template < typename T >
!d U$1:7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t%J1(H {
}}ic{931 return l(t) = r(t);
*/_ 'pt }
^\kH^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
SH#*Lc
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-(>Ch>O ,,+4d :8$ 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
8ICV"8( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6GPI
gPL, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wW/q#kc +5 调用divide的对象返回一个add对象。
X/90S2=P 最后的布局是:
c8Ud<M . Add
Zd%wX<hU" / \
XogCq?_m Divide 5
v;U5[ / \
rGXUV`5Na _1 3
RjTGm=1w 似乎一切都解决了?不。
X,#~[%h$-= 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。
'TuaP`]< 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。
!c{F{t-a 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:
$IjI{% U8y?S]}vo template < typename Right >
R&&&RI3{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jWV}Ua Right & rt) const
yP>025o't {
T:Ee6I 3l return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H0sTL#/L \ }
E`V\/`5D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;,e16^\' & XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
B /w&Lo 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
F?05+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
#p55/54ZI 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
iU37LODa2T 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
M8<Vd1-5 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
J=gFiBw >C!^%e;m template < class Action >
@SpP"/)JY class picker : public Action
ZTz07Jt {
|FM*1Q[1 public :
<Z<meB[g picker( const Action & act) : Action(act) {}
a'/i/@h // all the operator overloaded
u%+k\/Scp. } ;
hjM?D`5x +xU( {/ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
l"1D'Hk 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Ox&G
[ D>@NYqMF template < typename Right >
5oSp/M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:$,MAQ'9 {
o|xZ?#^h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dFDf/tH }
i}P{{kMJ ;RX u}pd Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Cl9 nmyf
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。
..+#~3es#y ' h<( template < typename T > struct picker_maker
fByf~iv, {
EY<"B2_% typedef picker < constant_t < T > > result;
m8b,_1 } ;
{7@*cBqN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s</qT6@ {
6h,!;`8O typedef picker < T > result;
3NDddrL9 } ;
Z+J4q9^$ \`xlD&F@U 下面总的结构就有了:
-fmJkI 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。
7>BfHb 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。
w4Df?)Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
G$MEVfd" 至此链式操作完美实现。
3Cc#{X-+ D\9-/p C !Srv7 七. 问题3
\3^ue0 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
1ONkmVtL gCC7L(1 template < typename T1, typename T2 >
t(-,mw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zU+q03l8Ur {
0
}od Q# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_`&l46 }
ByJPSucD 0V(}Zj> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Zx_^P:rL "O<ETHd0 template < typename T1, typename T2 >
2~?E' struct result_2
PWiUW{7z {
JHvev,#4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kVs YB } ;
OM&GypP6& J;8d-R5 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
nWY^?e'S 这个差事就留给了holder自己。
7<;oz30G!L yG/!K uA qrw template < int Order >
*|dK1'Xr class holder;
Pap6JR{7 template <>
2a48(~<_ class holder < 1 >
U|%}B( {
+jwHYfAK) public :
H4AT>}ri template < typename T >
tLa%8@;'$ struct result_1
|oXd4 {
ZDbe]9#Xh typedef T & result;
Q]/%Y[%| } ;
n*=#jL template < typename T1, typename T2 >
p\ ;|Z+0= struct result_2
M\5| {
k-=LD typedef T1 & result;
aW&)3C2-x } ;
II}M|qHaK template < typename T >
iP"sw0V8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+|,4g_(j {
XgHJ Oqt return (T & )r;
-"dt3$ju }
e@ZM&iR template < typename T1, typename T2 >
; s/<wx-C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/~ {`!30 {
+)"Rv%. return (T1 & )r1;
U\tx{CsSz }
l9&k!kF` } ;
qrlC
U4 9DNp template <>
SI+Uq(k class holder < 2 >
KRC"3Qt
{
u/u(Z& public :
c Pf_B= template < typename T >
#6<1
=I'j struct result_1
OpEH4X.Z {
qGV_oa74 typedef T & result;
V>`ANZ4 } ;
Fds
11
/c7 template < typename T1, typename T2 >
=oq8SL?bJ* struct result_2
lt&(S) {
UE.kR+1 typedef T2 & result;
KaNs>[a8 } ;
^x: lB> template < typename T >
C'#)mo_@t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ct w <-' {
I1U2wD return (T & )r;
?Z7QD8N
}
Tz,9>uN template < typename T1, typename T2 >
-PE_q Z^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Zob/H+] {
hcj}6NXc return (T2 & )r2;
tO3R&"{ }
)_=2lu3%{ } ;
~(QfVpRnV= VE|l;aXi _V-K yK 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
p/HDG
^T:u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2H)4}5H 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
o'!=x$Ky P.,U>m return l(i, j) = r(i, j);
6p)AQTh> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q,&Li+u| MxIa,M< return ( int & )i;
QS&B"7;g return ( int & )j;
rTIu' 最后执行i = j;
6(f'P_* 可见,参数被正确的选择了。
Yg^ &4ZF Y#ZgrziYM [7FG;}lB- \:WWrY8& qJrT 八. 中期总结
c>B1cR
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:
:x*)o+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T`ibulp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"0P`=n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}|kFHodo I4X9RYB6c tNi>TkC}` h^yqrDyJ
J, 9NVw$ ##7y|AwK 九. 简化
GkIY2PD 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。
N7+L@CC6T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6QX m]<
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:
`OBzOM 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
kt/,& oKI +-*/&|^等
s{Z)<n03 2. 返回引用。
MY^{[#Q =,各种复合赋值等
F~mIV;BP 3. 返回固定类型。
{arqcILr 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ZD]1C~) 4. 原样返回。
"La;$7ds operator,
R-13DVK 5. 返回解引用的类型。
f<Hi=Qpm operator*(单目)
lir=0oq< 6. 返回地址。
T }}2J/sj operator&(单目)
'+PKGmRW 7. 下表访问返回类型。
`<C<[JP:o operator[]
9{toPED 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6Yj{%
G operator<<和operator>>
uZ!YGv0^ YX0ysE*V:& 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。
;.A}c)b 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#X}HF $t{= i+*!"/De template < typename Left >
P=QxfX0B struct value_return
9r!8BjA {
%=`JWLLG template < typename T >
kJWg},-\ struct result_1
7>JTQ CJ {
{{?g%mQ6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Xu] ~vik } ;
2?JV "O= Lgg,K//g template < typename T1, typename T2 >
=&WIa#!= struct result_2
'a['lF {
Jj"{C] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{>f"&I<xw } ;
1@F-t94I } ;
HL38iXQ(
3 h:
' |)O VfX^iG r 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
g4IF~\QRVi lB,1dw2(T 下面我们来剥离functor中的operator()
w&p+mJL. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3
jZMXEG) 4b8G 1fm return l(t) op r(t)
C0wtMD:G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~]?:v,UIm( return op l(t)
Aqyw return op l(t1, t2)
1)ue-(o5 return l(t) op
uE-(^u return l(t1, t2) op
<RGH+4LF return l(t)[r(t)]
sT M;l, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T6U/}&{O zJe KB8 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
oP&/>GmXL 单目: return f(l(t), r(t));
z5E%*] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(Rw<1q`, 双目: return f(l(t));
KGz Nj% return f(l(t1, t2));
1/.BP 下面就是f的实现,以operator/为例
Bm$|XS3cD l4bytI{63 struct meta_divide
ig,.>'+l {
o*cu-j3 template < typename T1, typename T2 >
d*@T30 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e97G]XLR {
<xI<^r'C9e return t1 / t2;
U"PcNQy }
Hn|W3U } ;
)4yP(6|lx 8dGsV5" * 这个工作可以让宏来做:
BI1M(d#1L" NJUKH1lIhR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
GWA"!~Hu template < typename T1, typename T2 > \
IDohv[# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*WwM"NFHDd 以后可以直接用
3Z!%td5n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!GcBNQ1p+7 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
_olQ;{ U: (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。。。)
y>I2}P l5[5Y6c> YKyno?m 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
a3@E`Z <DF3!r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
po| Ux`u class unary_op : public Rettype
"-~7lY% {
(Ou%0
KW Left l;
F B]Y~;( public :
b9bIvjm_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U0x
A~5B v=U<exM6% template < typename T >
USg"wJY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eV9U+]C` {
ci0A!wWD return FuncType::execute(l(t));
AGlBvRX7e }
'p@f5[t Jj4HJ9 template < typename T1, typename T2 >
@!8aZB3odt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TEtmmp0OD {
8q2a8I9g return FuncType::execute(l(t1, t2));
mQ"~x] }
"Ep"$d } ;
-+R,="nRQ vObZ|>.J~O "+HJ/8Dd1 同样还可以申明一个binary_op
70'OS:J=\ B*,6;lCjX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AO#9XDEM class binary_op : public Rettype
YpZB-9Krf {
1"h"(dA Left l;
;Qi:j^+P) Right r;
=pH2V^<<# public :
DIC*{aBf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a<cwrDZ E~!$&9\ template < typename T >
l_I)d7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kDmm {
R9XU 7_3B return FuncType::execute(l(t), r(t));
t{md&k4 }
YQMWhC,8hy ^Q/*on;A,/ template < typename T1, typename T2 >
[+ud7l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$8tk|uh {
D"7}&Ry: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
55S s%$k@ }
`TrWtSwv } ;
)6"}M;v K-RmB4WI Et=Pr+Q{c 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
JZ5k3#@e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X9x`i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
W06aj ~7Z 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。
?cU,%<r 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|]\zlH"w 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。。。
fY<#KM6X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
AwM`[`ReE 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)
7;>|9k 下面是修改过的unary_op
q lc@$ !eX0Q 2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
CPz<iU class unary_op
?ZF):}rvZ {
Ailq,c Left l;
Qqm?%7A1 C}huU public :
-/f$s1 LrU8!r`a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;!n> T{dQ4
c template < typename T >
Dqy`7?Kn struct result_1
(0-Ol9[ {
\}Q=q$) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ORM>|& } ;
YWZ;@,W @G5T8qwN template < typename T1, typename T2 >
VjQ&A#
struct result_2
E7Lqa
S {
gV_v5sk
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q*I*B1p[m } ;
c1YDln "@V yc6L template < typename T1, typename T2 >
*22Vc2[i; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qO6M5g: {
T#!>mL|9| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k{' ZaP) }
zdN[Uc+1Bd +kSu{Tc template < typename T >
(_FU3ZW! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O(^h_ {
rT2Njy1 return OpClass::execute(lt(t));
xo>0j# }
Ho &Q}<( ,!orD1,' } ;
+O}Ik.w F!+1w(b: n!)$e;l 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3H2~?CaJ 好啦,现在才真正完美了。
S<Dbv? 现在在picker里面就可以这么添加了:
;V,L_"/X q/O2E<=w*c template < typename Right >
M2Q,&>M
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:_e[xB=Yy {
;aQ``B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_ *f>UW*, }
omE- c 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
=AIts[!qd I&-r^6Yx dq93P%X24 ]?^V xB7L adLL7 十. bind
Y'U1=w~E 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
nCQtn%j't 先来分析一下一段例子
=%<=Bn hGtz[u#p l5 9a3=q int foo( int x, int y) { return x - y;}
Pn,I^Ej . bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<KMCNCU\+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*b{IWOSe^ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\<{a=@_k9 我们来写个简单的。
aTcz5g0" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ACRuDY 对于函数对象类的版本:
Ht[$s4 0P &'uP?r9c$ template < typename Func >
;cMQ0e struct functor_trait
Oeh A3$|# {
O= S[n typedef typename Func::result_type result_type;
VLXA6+ } ;
ddQ+EY@! 对于无参数函数的版本:
k]m ~DVS P$EiD+5#z template < typename Ret >
jVff@)_S struct functor_trait < Ret ( * )() >
Kg%9&l {
1K Vit{ typedef Ret result_type;
JduO^Fit } ;
J"aw 1 对于单参数函数的版本:
ZHTi4JY LG[N\%<!H template < typename Ret, typename V1 >
.S//T/3O]Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s"jvO>[ {
M}8P _<, typedef Ret result_type;
#9,8{ O" } ;
-1Q24jrO- 对于双参数函数的版本:
Xm#W}Y' Xg dBLb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/4x\}qvU struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Q yqOtRk {
Kd:l8%+ typedef Ret result_type;
En\@d@j<u } ;
r=Xo; d*TE 等等。。。
ebBi zc= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r8 9o _vTr?jjfK template < typename Func >
5r5on#O& struct func_return
T]th3* {
a_b#hM/c; template < typename T >
Fb{N>*l. struct result_1
$1.-m{Bd {
HV a9b; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V0;"Qa@q } ;
1jKpLTSs ^lp=4C9 template < typename T1, typename T2 >
Q.N!b7r7 struct result_2
4R'CLN
|t {
a>47k{RSzE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m.lR]!Y=w } ;
oJa}NH
} ;
#Z1%XCt z|pt)Xl mG~kf]Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"rBB&l TAG@Ab template < typename Func, typename aPicker >
URb8[~dR: class binder_1
G_+/ e]P {
3Q,&D'];[ Func fn;
SH)-(+72d aPicker pk;
O>L,G)g public :
wO]e%BTO 3t-STk? template < typename T >
&~*](Ma struct result_1
(WHgB0{ {
OlT8pG5Oa typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CcQc!`YC } ;
)0/9
L /9br &s$B template < typename T1, typename T2 >
r^m&<)Ca struct result_2
r D@*xMW {
a3 }V/MY typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gvI!Ice# } ;
"qgwuWbM jL-2
}XrA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,7d/KJ^7 F^GNOD3J template < typename T >
^BA
I/WP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Lg<h54X {
#scZP return fn(pk(t));
4aArxJ }
@ki|#ro template < typename T1, typename T2 >
(
v*xW. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LG8h@HY&L {
xt|^~~ / return fn(pk(t1, t2));
,lH
}Ba02F }
wN.S] } ;
~u&gU1} 7"!`<5o^ 7<su8*? 一目了然不是么?
XP)^81i| 最后实现bind
9)wYSz' Nvd(?+c lJ;Wi template < typename Func, typename aPicker >
>@7$=Y>D picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'>
ib
K| {
P")I)>Q6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
t*hy"e{*a }
\
ku5%y hJ(vDv% 2个以上参数的bind可以同理实现。
Z[Tou 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
u\Cf@}5( M{ncWq*_j 十一. phoenix
<&m50pq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jfG of* D% j GK for_each(v.begin(), v.end(),
G4'Ia$ (
pa46,q&M do_
x`g,>>&C [
$z[S0C m cout << _1 << " , "
+(2$YJ35 ]
'i%r .while_( -- _1),
J$}]p cout << var( " \n " )
m\qeYI6, Z )
Gko"iO# );
MsXw
8D 4Kch=jt4# 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
[2-n*a(q 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*k7BE_&*0Z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
kqCsEtm] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
A'#d:lOA -gvfz&Lz Fq~uuQ template < typename Cond, typename Actor >
v \i"-KH class do_while
OTF/Pu$ {
X.>=&~[ Cond cd;
X7!q/1$J Actor act;
p{5m5x public :
t8-P'3,Q$ template < typename T >
S46aUkW. struct result_1
O[VY|.MEk {
O&<p
8 typedef int result_type;
]L~NYe9 } ;
{_N9<i{T wPM&N@Pf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
s)- ;74( wj6u,+ template < typename T >
Hk*1Wrs* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e' M&Eh {
Imv#7{ndq do
@$jV"Y {
cTGd< act(t);
%g@?.YxjT }
(=^KP7 while (cd(t));
"jAd.x?X7e return 0 ;
qm$(_]R~` }
}gQ2\6o2g } ;
Rq}lW.<r {3x>kRaKci l
L;5*@
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U,P>P+\@ 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。
Ms|c"?se 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。
Qn8xe, 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。
I]C
Y>' 下面就是产生这个functor的类:
dCi:@+z8 dJgLS^1E ;~<To9O template < typename Actor >
KFbB}oId class do_while_actor
3'.@aMA@ {
bVUIeX' Actor act;
n/skDx TE public :
#B5,k|"/,M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
o{y}c-> Wa|V~PL+T template < typename Cond >
d9$RmCHe} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
J[<Zy^"Y; } ;
5csh8i'V O?X[&t
+7b8 ye 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_nqnO8^IG4 最后,是那个do_
?zBu`7j c9nR&m8(+ 'O(=Pz class do_while_invoker
Gt.'_hf Js {
wNHn. public :
Fs~(>w@ template < typename Actor >
?:wb#k)Z/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gQr+~O {
g$s;;V/8e return do_while_actor < Actor > (act);
\Sd8PGl*' }
H<Sf0>OA } do_;
(1'DZxJ&u i"G'#n~e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?z1v_Jh 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Oin9lg-jR 最后来说说怎么处理break和continue
(j'\h/ 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。
Zkd{EMW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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