一. 什么是Lambda
DIR_W-z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8Fy$'Zx' 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
9%e&Z'l +L_!$"I &WN#HI."] 7=yC*]BH-= class filler
?I{pv4G: {
ea-NqdGs;m public :
o@TxDG void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&{${ Fq } ;
Jolr"F? >[TB8 DJ?kQ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+JoE[; pC 5J
'@ F3*]3,&L `p`)D6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rb_ cm b|F_]i T fpbb <Ro 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
KLv`Xg \ ~IvAnwQ' icW?a9 b& Bw2-4K\"kc 二. 战前分析
Dohq@+] O 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
U
X)k;h 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9Z}Y2:l' )-$Od2u2c e(7F| G* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2_lgy?OE` /* --------------------------------------------- */
4$Oakl*l vector < int *> vp( 10 );
_[|~(lDJl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{KJ !rT /* --------------------------------------------- */
ud]O'@G< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nO^aZmSu /* --------------------------------------------- */
o33wePx, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\6A-eWIQif /* --------------------------------------------- */
ssbvuTr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#({0HFSC:j /* --------------------------------------------- */
ql,k 5.l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r 7w1~z %00KOM: o*OYZ/_L 6gz
!K"S 看了之后,我们可以思考一些问题:
df_hmkyj 1._1, _2是什么?
O>]I!n`!!A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
}Z5f5q 2._1 = 1是在做什么?
WW33ZJ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
L{H`
t{A Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
)cnH %6X W]E6<y' ut8v&i1? 三. 动工
"
`rkp= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
px6[1'|g \"!Fw)wj )}QtK+Rq &%M!!28X: template < typename T >
=6FA(R|QU class assignment
+&?#Gdb {
;&mefaFlWp T value;
w1q-bIU public :
V$U#'G>m assignment( const T & v) : value(v) {}
T,z7U2O template < typename T2 >
%JUD54bBt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wrw4Uxq } ;
#{-l(016y 1/b5i8I2v Ph@hk0dgr/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z%ZAN- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$oF0[ }S (jj=CLe #-T xhwYs WI@l2`X class holder
XcN"orAo {
5d ?\>dA public :
Y3%_IwSJ| template < typename T >
p'SclH[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
[2h4%{R& {
}Xa1K;KM{ return assignment < T > (t);
[wp(s2= }
FU]jI[ } ;
Cp!bsasj SSCyq#dl$ ~`Uil= 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:
V{qpha4'P }
O:Y?Wq^ static holder _1;
i
n$~(+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'YFy6rds a]=k-Xh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aK|],L 而不用手动写一个函数对象。
tfz"9PV80 NW=gi
qB wqx9 Pp{Re|. 四. 问题分析
t%S2D 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
}BFX7X 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
A,PF#G( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:{8,O- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b8FSVV
7@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xLN$!9t zWO!z= 五. 问题1:一致性
4:zyZu3fm 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?|
n{*A<-vL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T<ka4 ;Q.'u struct holder
?1afW)`a.v {
lZ'ZL* //
\281X template < typename T >
xwhS[d T & operator ()( const T & r) const
.ri?p:a}w {
R+&{lc return (T & )r;
52P^0<Wq }
9O4\DRe5c } ;
+~n"@ / n_9Wrx328 这样的话assignment也必须相应改动:
1sNZl& =v !'? template < typename Left, typename Right >
J]ri|a class assignment
/A82~ {
UA3!28Y&E3 Left l;
XjFaP { Right r;
bbG!Fg=qQ? public :
v"x'rx# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?mbI6fYv template < typename T2 >
~P,@">} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j
V'~> } ;
W<\*5oB%H mV;)V8' 同时,holder的operator=也需要改动:
GswV/V+u rCsH
0:l8P template < typename T >
1SG^g*mf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
zgPUW z
X= {
K)P].htw return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q`HG_n@? }
1Q!^%{Y; jmr1e).]; 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。
./_4D} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|>v8yS5 w)<h$<tU return l(rhs) = r;
yv(\5)XF 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!{S HlS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"ZR^w5 umI6# Vd`= template < typename Tp >
&\5%C\0Z< class constant_t
J%1 2Ey@6 {
V_P,~! const Tp t;
dk.VH!uVb public :
[J6q(}f constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
aMO+y91Y( template < typename T >
%&&;06GU} const Tp & operator ()( const T & r) const
2X`5YN; {
/rzZU} 3[ return t;
9._Osbp3P }
c.Do b?5 } ;
p77 X0BBJ( e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8+8P{_ 下面就可以修改holder的operator=了
o]WG8Mo- Wu
U_RE template < typename T >
ct@i]}"` assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
B+n(K+ {
r1AG1Y return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X.)D"+xnH }
a{!
8T O_|p{65 同时也要修改assignment的operator()
KO&oT#S vF.Ml template < typename T2 >
t'DYT"3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+^V%D!.$@ 现在代码看起来就很一致了。
%z5P%F'5 FW,@.CX 六. 问题2:链式操作
Nh+ZSV4WJ: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zH1:kko 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。
.J.|
S4D 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。
&&sCaNb 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。
Cl'3I%$8K 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%#-'|~ :yE7jXB template < typename T >
v@;!fBUt struct result_1
1xt N3{c {
V0a)9\x(\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&+-]!^2o } ;
OE_>Kw7q Wz-7oP%;I 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Q(7M_2e7 ;sfk@ec template < typename T >
g9oYK struct ref
O/bpm-h`8c {
=~F.7wq*^ typedef T & reference;
&~a/Upz0]_ } ;
)1 =|\ template < typename T >
J<=k
[Q struct ref < T &>
)kuw&SH, {
QP0[ typedef T & reference;
k=r)kkO) } ;
HE>sZ; H_+F~P5RC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'k9dN
\ev 4>$weu^ template < typename T >
>5+]~[S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
L2m~ GnP|? {
[Csv/ return l(t) = r(t);
( R0>0f@ }
>djTJ>dl_u 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。
-+w^"RBV 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|"XxM(Dm LAfv1 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
Nw=mSW^E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gBCO>nJws _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
qD?-&>dBWi +5 调用divide的对象返回一个add对象。
b+qdl`Vd 最后的布局是:
^lYa9k Add
dJYQdo^X / \
_ZD8/?2QV Divide 5
!;ipLC;e} / \
e-.s63hm _1 3
A/+bwCDP 似乎一切都解决了?不。
&T)h9fyc 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。
_6,Tb] 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。
e$+/;MRq OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
g0
NSy3t ,F)9{ <r] template < typename Right >
07:N)y, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WnL Ma|e Right & rt) const
K)d]3V! {
pg;y\} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fX[6
{ }
\L@DDK|"`6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nC>'kgRt XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
0p;pTc 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
]@D#<[5\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
39+6ZTqx 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
]sf1+3 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
h72#AN 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
MPg"n-g* D+"-(k template < class Action >
j~a"z4 0 class picker : public Action
cii]-%J}c {
YLEa;MR public :
S`qa_yI)Ed picker( const Action & act) : Action(act) {}
^*fZ // all the operator overloaded
T1&^IO-F7$ } ;
X/D^?BKC 1sT%g}w@| 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。
%di]1vQ 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:
q|23l1PI Vif0z*\e{ template < typename Right >
B?G!~lQ)o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w>q:&Q {
Qmk}smvH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WjrUns }
xp4w9.X5( GT)63| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
W_##8[r(? 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。
d\R]> S-8wL%r template < typename T > struct picker_maker
Q--VZqn {
/_`f b)f typedef picker < constant_t < T > > result;
;B'5B]A3 } ;
*r&q;ER template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g@<E0
q&`$ {
J*lKXFq7 typedef picker < T > result;
#ZPU.NNT? } ;
:UyNa0$l:" 0x-58i0 下面总的结构就有了:
UA{tmIC\ 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。
a*pwVn 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。
#s!q(Rc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&@c?5Ie5 至此链式操作完美实现。
t~luBUF $8{|25
*E
!IZbMn6 七. 问题3
|7K[+aK 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
: *~}\M* *6-f vqCv template < typename T1, typename T2 >
vSt7&ec ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'%u7XuU-] {
+EmT+$>J return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P~>E }
f?ImQYqP
@wy&Z 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:
jL|y4 #!m`A+!~! template < typename T1, typename T2 >
rc*iL struct result_2
fjE {
Myl!tXawe8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y4\BHFq } ;
%<g(EKl )w{bT] 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?
-`iXAyr)m 这个差事就留给了holder自己。
0g-bApxz*& b.`<T"y C+*qU template < int Order >
t8"*jt class holder;
x2#5"/~4 template <>
+>em
!~3 class holder < 1 >
^V
DJGBk {
_h%
:Tu public :
"Ih>>|r template < typename T >
AhZ`hj struct result_1
SWAggW) {
^4+ew>BLSv typedef T & result;
@>wD`<U| } ;
<Rs#y: template < typename T1, typename T2 >
){AtV&{$ struct result_2
BFU6?\r {
Zu4|1W typedef T1 & result;
I9! eL4e } ;
;XJK*QDN template < typename T >
N1lhlw6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[79 eq= {
*K9I+t"g return (T & )r;
S$CO T)7 }
hX-([o template < typename T1, typename T2 >
`1cGb *b/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0_}^IiG {
+`EF0sux return (T1 & )r1;
9uXu V$. }
C~do*rnM^ } ;
]L'FYOfrpx "(@W^qF}d template <>
]!u12^A{ class holder < 2 >
.Z,3:3,] {
c0J=gZiP public :
uCA!L)$ template < typename T >
0jS"PH?[ struct result_1
- nWs@\ {
R^%uEP typedef T & result;
u/Os } ;
OH.Re6Rr template < typename T1, typename T2 >
4Xna}7 struct result_2
9n$0OH
/q {
`w_?9^7mH typedef T2 & result;
NDG3mCl } ;
5e!YYt> template < typename T >
U Ox$Xwp5& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|E\0Rv{H3 {
/PP\L]( return (T & )r;
?
x1"uH }
LPjsR=xi template < typename T1, typename T2 >
X(D$eV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sGNVZx {
"J0,SFu: return (T2 & )r2;
E,Q>jH }
aBPaC=g{HO } ;
)ca^%(25!z F{1;~Yg% DRldRm/ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
+39Vxe:Oy 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p_!;N^y. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a:C'N4K ;(). return l(i, j) = r(i, j);
5xZ *U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zw{cli&S cD-.thHO return ( int & )i;
8^fkY'x return ( int & )j;
M@a?j<7P,m 最后执行i = j;
zl>l.zJ 可见,参数被正确的选择了。
x4SI TY O*3x'I*a 20hF2V =e7,d$i a8T<f/qW k 八. 中期总结
O?uT'$GT 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
mU1lEx$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Z, Kbt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
xCH,d:n= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
J@ x%TA 0G/VbS X !5 %K^l]tWa@ w=I'
CMRt :$&%Pxm 九. 简化
rs01@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.BsZ.!MPL( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
IVYWda0m 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!UE'
AB 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!1f8~"Z +-*/&|^等
7%Zl^c>q 2. 返回引用。
a^qLyF&F =,各种复合赋值等
\H$Ps9Xh 3. 返回固定类型。
!Gu,X'#Ab 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
DSY:aD! 4. 原样返回。
.BGM1ph}~ operator,
@R=gJ:&a 5. 返回解引用的类型。
03*` T operator*(单目)
]%I cUd} 6. 返回地址。
YV*s1t/ operator&(单目)
7s_#X|A$ 7. 下表访问返回类型。
'iO?M'0gE# operator[]
` bd 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ODK$G
[- operator<<和operator>>
ZCi~4&Z# J=4R" _yo OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
W=M`Bkw{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
C=ni5R ;bVC7D~~4w template < typename Left >
.Gv9RKgd~ struct value_return
bs!N~,6h {
&^e%gU8!\ template < typename T >
FR9<$ struct result_1
@'U9*:}U {
Zrp`91&I typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i"%X[(U7 } ;
8DbXv~3@ |ofegO}W7 template < typename T1, typename T2 >
h5WS<P struct result_2
Dt)\q^bH) {
Vh^fbv`? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
MZf$8R } ;
mD-qJ6AM } ;
78>)<$+d KE:PRX tLe!_p) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
IlsXj`!e 1a3rA 下面我们来剥离functor中的operator()
y0>asl 首先operator里面的代码全是下面的形式:
. $uvQpyh %)T>Wn%b]v return l(t) op r(t)
{~>?%]tf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q}e"E
cr return op l(t)
YLVV9( return op l(t1, t2)
Pcut#8?
return l(t) op
F+Rtoq| return l(t1, t2) op
xy$73K6 return l(t)[r(t)]
Kdk0#+xtP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C%d\DuJ5'~ w*<XPBi
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
#pP4\n-~hU 单目: return f(l(t), r(t));
*JE%bQ2Q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
IY6DZP 双目: return f(l(t));
SA&0f&07i return f(l(t1, t2));
Mg;%];2Nt 下面就是f的实现,以operator/为例
qPZ'n=+ ~4h<nc struct meta_divide
Nq1la8oQ3 {
r2}u\U4> template < typename T1, typename T2 >
)&]gX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^%|,G:r {
GZ0?
C2\ return t1 / t2;
,#[0As29u }
G 'IqAKJ } ;
)o)<5Iqh MTo<COp($ 这个工作可以让宏来做:
_#@n^c j78WPG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Pe6}y template < typename T1, typename T2 > \
i2KN^"v?N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
I|69|^ 以后可以直接用
OV3l)73?t DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
uKc x$ 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
6yk=4l\ (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。。。)
LVKvPi /5Aum?~ 1Q\P]
- 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
rx2?y3pv /aS= vjs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ap=m5h27 class unary_op : public Rettype
lM1~K {
q1ybJii Left l;
h}-}!v public :
abiZ"?( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]&6# {I- ]-[M&i=+& template < typename T >
ta"uxL\gge typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_:@~bHd {
e??tp]PLn return FuncType::execute(l(t));
9A_{*E(wd }
Py#TXzEcC :LCyxLI template < typename T1, typename T2 >
a n0n8l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xlH3t&i7 {
5\}E4y return FuncType::execute(l(t1, t2));
$\q.Zb }
_*Ej3=u } ;
7^syu;DT9Y v#?;PyeF 3H|drj:KV 同样还可以申明一个binary_op
&Q* 7 TfHL'u9B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ns]$+| class binary_op : public Rettype
F` &W5[ {
]D4lZK>H Left l;
!E| m'_x* Right r;
{< EPm&q public :
Cbpz Yv32 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qWf[X' 2A:&Cqo template < typename T >
jib pZ) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4o"?QV: {
#lc6-K# return FuncType::execute(l(t), r(t));
y06xl:iQwF }
3D^cPkX ":q+"*fy template < typename T1, typename T2 >
4I .'./u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>TiEYMW {
q|0l>DPRp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Gpi_p }
H23 O]r } ;
RR'sW@ 1;'-$K`} 1Wiz0X/ 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
8I Ip,#%v 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g*`xEb=' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3rd8mh&l 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。
ec/>LJDX7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}!?RB v'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。。。
c{ +bY.J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B?yjU[/R 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)
jVZ<i}h0B 下面是修改过的unary_op
ly35n` La3rX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
t%J1(H class unary_op
$4~Z]-38#A {
$zU%?[J Left l;
O1)\!=&
. (CgvI*O public :
mQR9Pn}H aWH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6/?onEL9_ 6y1\ar(A template < typename T >
-%gEND-AP struct result_1
, ,ng]&%i {
iRlpNsN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m(}}%VeR"z } ;
p\F%Nj, \v5;t9uBZ template < typename T1, typename T2 >
`'sD (e struct result_2
K)se$vb6 {
YYPJ(o\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-zn_d]NV } ;
J=gFiBw g>;@(:e^/ template < typename T1, typename T2 >
{V[}#Mf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'21gUYm {
qk3|fW/- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
MpGG}J[y }
(_<,Oj#*S QIevps* template < typename T >
7gZ}Qy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y&8,f|{R {
Qubu;[0+a return OpClass::execute(lt(t));
uOJqj{k_." }
Uc'}y!R V+y"L>K } ;
l
v hJ y%;o
Owi/e 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
\`xlD&F@U 好啦,现在才真正完美了。
"t(_r@qU/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
h]k$K H~nZ=`P9& template < typename Right >
0.0-rd> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1ONkmVtL {
0kOwA%m return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O0xqA\ }
uE-(^u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6hxZ5&;(* zJe KB8 #,%bW[L<N `H+"7SO C= ~c`V5>r 十. bind
v"USD<
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
xE/?ncTK^ 先来分析一下一段例子
t#k]K] nf.Ox.kM) ;8s L int foo( int x, int y) { return x - y;}
fF@w:;u bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T+kV~ w{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
d54iZ` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
mMAN*}`O 我们来写个简单的。
xe@1H\7: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S,#1^S 对于函数对象类的版本:
5S~ H[>A" {)[o*+9 template < typename Func >
-ss= c # struct functor_trait
V=O52?8 {
Abc{<4 z0? typedef typename Func::result_type result_type;
f1 ; } ;
W }NUU 对于无参数函数的版本:
c_J9CKqc iC"iR\Qu template < typename Ret >
#}`sfaT struct functor_trait < Ret ( * )() >
r&gvP|W% {
iq#{*:1 typedef Ret result_type;
w,UE0i9I } ;
Z)?$ZI@ 对于单参数函数的版本:
>3 o4 U2 b8mH.g&l template < typename Ret, typename V1 >
DIC*{aBf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BU`X_Z1) {
<b 5DX typedef Ret result_type;
kiTC)S=]) } ;
t{md&k4 对于双参数函数的版本:
^Q/*on;A,/ I2[U #4n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#<{v~sVp& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9*qwXU_aV {
[vg&E
)V typedef Ret result_type;
.#[ 9q- } ;
.-gJS-.c 等等。。。
,9&cIUH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
w~lH2U'k} %M6OLq!K template < typename Func >
`fv5U% struct func_return
|T:R.=R$~ {
epy2}TI template < typename T >
\!u<)kkyT struct result_1
fz'qB-F
Y {
F};R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(0-Ol9[ } ;
%:3XYO.w- y`I>|5[` template < typename T1, typename T2 >
4fLRl-) struct result_2
">V1II
7 {
UU=]lWib typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;[ <(4v$ } ;
w~Tg?RH: } ;
$xO8? ^rWg:fb -Vn#Ab_C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
YT(N][V BT7{]2?&V template < typename Func, typename aPicker >
FnvpnU", class binder_1
;1k&}v& {
M @5&. Func fn;
0jTReY-W aPicker pk;
!XPjRd q public :
(Pc>D';{S o1AbB?%= template < typename T >
2`o
@L struct result_1
I&-r^6Yx {
2B_|"J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bRAD_ } ;
(&}[2pb! o/pw=R/): template < typename T1, typename T2 >
F0$w9p struct result_2
a?[[F{X9^ {
>Hf{Mx{< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
* %D_\0; } ;
&'uP?r9c$ 1 Pk+zBJ$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.a4,Lr#q. /VYT]( template < typename T >
^r~[3NT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J(]|)?x2 {
9c@M(U@Yh return fn(pk(t));
1T!o`* }
[)"\Aq template < typename T1, typename T2 >
}e\"VhAl/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]?6wU-a {
ZJDV'mC} return fn(pk(t1, t2));
Q yqOtRk }
Y`g o V } ;
Ci`o;KVj _dKMBcl)E .W{CJh 一目了然不是么?
'+9<[] 最后实现bind
>7W)iwF OxHcoNrz o GuAF q template < typename Func, typename aPicker >
aE~T!h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vl:~&I&y;R {
h*Fv~j'p return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^yW['H6V }
\5a.JfF =Kj{wA
O 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZID- ~
6 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。
,
>7PG2
a ,C,nNaW 十一. phoenix
#Th)^Is Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
v]EMJm6d| ~vXbh(MX for_each(v.begin(), v.end(),
\ ca<L (
8UU
L= do_
Jl_W6gY"Z [
%`i*SF(gV cout << _1 << " , "
r^5%0_F] ]
:i&]J$^; .while_( -- _1),
.57p4{ cout << var( " \n " )
-))S )
NgTB4I8P );
lTC0kh ps'_Y<@ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
kWW2N0~$ 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
%,WH*") operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}||u{[ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
sFM$O232 XP)^81i| #1-WiweO template < typename Cond, typename Actor >
/3M8;>@u class do_while
NK qIx {
>B6*`3v Cond cd;
\
ku5%y Actor act;
4'z)J1M public :
lqfTF template < typename T >
=803rNe struct result_1
wp@_4Iq1$ {
-6+7&.A+ typedef int result_type;
a,Pw2Gcid } ;
A,F~*LXm WkXgz6 P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^i|R6oO_5 l/={aF7+ template < typename T >
>Lo\?X~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X&WP.n) {
-gvfz&Lz do
7?yS>(VmT {
0g[ %)C act(t);
R%KF/1;/ }
V22z-$cb while (cd(t));
$w*L'
< return 0 ;
2 {?]W/&fS }
Wh i#Ii~ } ;
OK]Q Db wj6u,+ WGz)-IB!PE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cCZp6^/<x 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。
~yJ 2@2I 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。
F6}RPk\=i 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。
drAJ-ii 下面就是产生这个functor的类:
Ei:m@}g WblH} x9F* $G template < typename Actor >
Y"t|0dO%b class do_while_actor
GOxP{d? {
N|mggz Actor act;
F7<M{h5s public :
gA=Pz[i)p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$E[O}+L$# jy~hLEt7 template < typename Cond >
Wg %] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
o Tvg%bX } ;
)Jvo%Y hD#Mhy5h ]foS.D, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Z<|x6% 最后,是那个do_
N#-%b"( gGNo!'o %J6>Vc!ix= class do_while_invoker
,r3`u2) {
W/RB|TMT public :
Gmu[UI}w8 template < typename Actor >
UHV"<9tk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@[FO;4w {
M%jR`qVFg. return do_while_actor < Actor > (act);
`!X8Cn
}
w:I!{iX } do_;
DCa=o SIM>Lz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UH&1QV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
bfb9A+]3' 最后来说说怎么处理break和continue
@}^VA9ULK 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。
a-#$T)mmfj 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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