一. 什么是Lambda
;x4yidb6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|f+fG=a67V 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,
rF
. Oo 0 QeD ;GzG FdMTc(> Oa7jLz'i class filler
4% 2MY\ {
7]8apei| public :
i7xBi:Si void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k)S'@>n{u } ;
U p: M[S
@86I|cY 9 H~OC8R: 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:
[u/W h+ (e[8`C 93y!x} :Pi=" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6>/g`%`N CrEC@5j 76EMS?e 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oF(|NS^ b$eZ>X KoTQc0b! [!b=A:@ 二. 战前分析
DsGtc<l% 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。
EY[J;H_b 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
]08
~"p l\~F0Z/O .V|o-~c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
47
9yG/+\ /* --------------------------------------------- */
EnXTL]=0S vector < int *> vp( 10 );
Vw b6QIs transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"TePO7^m /* --------------------------------------------- */
b)@b63P_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G^_fbrZjN /* --------------------------------------------- */
nL&[R}@W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]"4\]_?r /* --------------------------------------------- */
WhN~R[LE_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<>^otb,e$ /* --------------------------------------------- */
bupDnTF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"A,-/~cBV e'1}5Ky [78^:q-/0 [f\TnXq24 看了之后,我们可以思考一些问题:
eh}{\P 1._1, _2是什么?
{/SLDyf%Z 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。
84u%_4/ 2._1 = 1是在做什么?
o-%DL*^5 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。
N?krlR 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。
UqaV9 k\wI^D C.oC@P 三. 动工
uj9IK 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T_*R^Ukb5 'J"m`a8no !_My]>S ~V<imF template < typename T >
b(|1DE0Cv class assignment
6l-V%3- {
"] 0sR T value;
0NMekVi public :
p8a\> { assignment( const T & v) : value(v) {}
maR5hgWCHe template < typename T2 >
h#!u"'JW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
V8{5 y
<Y> } ;
j=~c(
B ]Uee!-dZ 'CSIC8M<j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|T@\-8Ok 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}+Ne)B E _.y0QkwV L#^'9v}Hb c3$h-M(jVJ class holder
b 5X~^L {
%d/Pc4gfc public :
5??\[C^"} template < typename T >
/?wH1 , assignment < T > operator = ( const T & t) const
<Fa]k'<^) {
J` J^C return assignment < T > (t);
nR1QS_@{L }
D-<9kBZs } ;
#A '|O\RGP mgxoM|n6 )|?s!rw + 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:
. w_oW mD lSzLR~=Au static holder _1;
<cn{S` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
QXcSDJ ,>rr|O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5}uH;E)4 而不用手动写一个函数对象。
6.!Cm$l X <<hb 4G4[IAu_ mu?6Phj 四. 问题分析
1k
*gbXb 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。
q{?ku!cL 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。
7z=zJ4C 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_*SA_.0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{{WA=\N8C 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:bhpYEUMx ` 5.PPI\h2 五. 问题1:一致性
qx $-% P 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?|
lbCTc,xT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
KAucSd` ]}~[2k. struct holder
v~2$9x!9 {
q-g3! //
LXIQpD,M template < typename T >
%$)[qa3 T & operator ()( const T & r) const
,&1DKx {
f<`is+" return (T & )r;
[=63xPxs. }
~e,D`Lv } ;
e*7nq~ B5 o<hT/ P 这样的话assignment也必须相应改动:
{PXN$p:' UKBVCAK template < typename Left, typename Right >
Jv|uI1V class assignment
4+Sq[Rv0 {
>>**n9\q Left l;
-gWqq7O Right r;
XQW+6LEQ public :
x2|YrkGv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
RGw=!0V template < typename T2 >
|hp_<F9. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q"|,HpQ } ;
iBq|] SD "' 同时,holder的operator=也需要改动:
fgs){Ng` eVobs2s template < typename T >
x-Kq=LFy. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BM(8+Wj {
k* ayzg3F> return assignment < holder, T > ( * this , t);
t8Sblgq }
`uO(#au,U 7r`A6 \
! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
vPm&0,R*y: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hPs7mnSW :N \j@yJK return l(rhs) = r;
}=1#ANM1 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-R^OYgF 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?R
4sH mVg$z template < typename Tp >
ionFPc]. class constant_t
X=i^[?C {
@a08*"lbp const Tp t;
xz-z"
8d public :
p)5j~Nl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uM!$`JN template < typename T >
5'JONw'\ const Tp & operator ()( const T & r) const
Z/#&c {
~i)m(65: return t;
Lci SQ
R! }
SLzxF uV } ;
,]1oG=`3v 9~bl 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
njbEw4nX 下面就可以修改holder的operator=了
wT;3>%Mtr Ck71N3~W template < typename T >
%\5wHT+) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*Nv!Kuk {
,/d
R return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HgHhc&- }
sFd"VRAV~E >k:BG{$Kae 同时也要修改assignment的operator()
zh5$$*\
zG\g{cB template < typename T2 >
aq'dC=y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
mlIX>ss|7B 现在代码看起来就很一致了。
G+k[. (AHZmi
V 六. 问题2:链式操作
gmU_# J%~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9ghZLQ 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。
~]+-<O^U~ 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。
9.<d S 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。
3kAmRU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ds@w=~ ls5s}X template < typename T >
\,:3bY_d struct result_1
4WK@ap-~ {
Z3:M%)e_u$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<SiD m-=E } ;
"qL4D4 5hNjJqu 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:
xM ]IU
< 6kW <i,A
- template < typename T >
PQla- struct ref
]1A"l!yf {
\/ rK0|2A typedef T & reference;
z^+`S: } ;
Au+SCj template < typename T >
w28!Yj1Q struct ref < T &>
it=4cHT {
4@,d{qp~ typedef T & reference;
OBGA~E;% } ;
E,6(/`0H* Ka[@-XH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Qo*,2B9R L ]+1?T)<! template < typename T >
A>;Q<8rh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^i3~i?\,P {
_dCsYI% return l(t) = r(t);
/*5t@_0fe }
DNsDEU 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。
@@L@r6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#UR4I2t* zd)2@jX= 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
_pu G?p _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(*63G4Nz\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ld~8g, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;p~ &G"-C` 最后的布局是:
jM%qv Add
d*%-r2K / \
I!(.tu6u6c Divide 5
|*4)G6J@n / \
auOYi<<>W _1 3
n\v\<mVTb7 似乎一切都解决了?不。
z7+y{-{Z 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。
&KfRZ`9H 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 .9]b 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:
^%X,Rml<e (k?,+jnR template < typename Right >
S>~QuCMY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;IhkGPpWP Right & rt) const
S5eQHef {
@kR/=EfS return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'</ }
Rul Zh2C 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.pNPC|XU 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。
?}*A/-Hx0U 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。
(5@9j 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。
hw`+,_ g 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。
846j<fE 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?
-a`EL]NX 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+,q!X }Sa2s&[< template < class Action >
[3`T/Wm class picker : public Action
y6KI.LWR9 {
l[]K5?AS>- public :
#84pRU~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
H27J kZ& // all the operator overloaded
0dhJ# [Y } ;
DJ"O`qNV3 2Up1
FFRx 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。
{.9phW4Vr? 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:
}?B=R#5 T:Dp+m!\{ template < typename Right >
[T', ZLR| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
L{$ZL & {
hx$-d}W{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jqHg'Fq }
F,#)8>O ADRjCk}I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Oqzz9+ 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。
y|!%C-P >'eOzMBn template < typename T > struct picker_maker
\ief [ {
uAT01ZEm typedef picker < constant_t < T > > result;
]X+3" } ;
7G}vQO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
R}4o{l6 {
SymSAq0$F typedef picker < T > result;
X ^>o/U } ;
Sv.z9@S o[*</A
} 下面总的结构就有了:
}*l V functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ann!"s_ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
QZk:G+$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
VY8p[` 至此链式操作完美实现。
ABEC{3fWpu -CW&!oW N!DAn\g 七. 问题3
~,yHE3B\G 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。
$DC*&hqpt L'4ob4r{L template < typename T1, typename T2 >
)NZ6!3[@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l(9$s4R {
''!pvxA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O!='U!X@P }
DHGv<
F@ 70&v`" 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:
(+>~6SE Y."ujo #bB template < typename T1, typename T2 >
1(M0C[P struct result_2
a_I!2w<I {
(utm+*V, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`(1em%} } ;
evPr~_ 2}]6~i 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?
zvL&V
.> 这个差事就留给了holder自己。
$*K5 @lAOi1m,, rq9{m( template < int Order >
{rGq|Bj class holder;
S5d:?^PGg template <>
bv0B class holder < 1 >
oM-{)rvQd {
k(o[T),_%0 public :
c&)H template < typename T >
qf+jfc(Iby struct result_1
/dhx +K~ {
-2|D(
sO typedef T & result;
+FQ:Q+ } ;
sl|s#+Z template < typename T1, typename T2 >
(.P;VH9R\ struct result_2
Y\BB;"x1 {
7Upm typedef T1 & result;
PB4E_0}h } ;
&d`Umm] template < typename T >
$/],QD_;" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hSaS2RLF {
fOJk+?
c return (T & )r;
+-'qI_xo }
:q~qRRmjBe template < typename T1, typename T2 >
r\vB-nJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
EG&^;uU {
n<8$_?- return (T1 & )r1;
MTb}um.($ }
FR0zK=\ } ;
x`PIJE hiaj!&+Q template <>
L;nRI. class holder < 2 >
p]`pUw{ {
ixBM>mRK public :
dpZ7eJ template < typename T >
&[*_ - struct result_1
7t5X {
_|DP typedef T & result;
@<CJbFgJp } ;
tA#X@HIE template < typename T1, typename T2 >
H24g+<Tv struct result_2
=G}_PRn {
rRcfZZ~` M typedef T2 & result;
tt[P{mMQ } ;
z:u`W#Rf template < typename T >
Ms1G&NYP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<tf4j3lwH {
*Vfas|3hZI return (T & )r;
$@x3<}X; }
kSU5
} template < typename T1, typename T2 >
n#z^uq|v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z$7YC49^ {
>]:R{1h return (T2 & )r2;
gK(E0p" }
;T#t)oV } ;
-B4uK mI9h| n 6;n^/3*# 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
hp-<8Mf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>-X&/i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%T'?7^\> 82$By]Y9 return l(i, j) = r(i, j);
[ R~+p#l+Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+V2a|uvEc ^{6Y7T] return ( int & )i;
Td;e\s/] return ( int & )j;
,9?'Q;20 最后执行i = j;
q{U -kuui 可见,参数被正确的选择了。
<ya'L& bx6@FKns} /2FX"I[0V% <(f4#BP _'I9rGlx3 八. 中期总结
1'aS2vB9 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:
+D
h=D* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e3S6+H),I 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
uXhp+q\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n|,Es!8:o U">OdoZ,E+ ZM|>Va/X !?l 23(d +vU.#C_2 20fCWVw}?} 九. 简化
_I8-0DnOM 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。
M
j5C0P( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qh2.N}lW 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:
"Q/3]hc. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yBl<E$= +-*/&|^等
wz,
\zh 2. 返回引用。
IcQ?^9%{ =,各种复合赋值等
;JZXSM-3 3. 返回固定类型。
Etl7V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%kc g#p+tE 4. 原样返回。
AoR`/tr, operator,
RF;N]A?* 5. 返回解引用的类型。
^-ACtA) operator*(单目)
WEsH@
[ 6. 返回地址。
VKs\b-1 operator&(单目)
sRMzU 7. 下表访问返回类型。
Wt`D operator[]
p0tv@8C> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;=7z!:) operator<<和operator>>
q6ikJ8E8b S1B/ClKWq OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
G{"1I 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
eT|_0kx1 9:Y:Vx template < typename Left >
NRl"!FSD;" struct value_return
}Sh-4:-D {
JxvwquI template < typename T >
:rj78_e9 struct result_1
c !;wp,c {
k N^)6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x)?\g{JH } ;
|`okIqp q-RGplx template < typename T1, typename T2 >
=;`YtOL struct result_2
j~{2fd<> {
vr vzV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+sI.GWQ_: } ;
{L=[1 } ;
~mp$P+M(%p Z\L@5.*ydE |")x1'M 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}ot _k- "4`%NA 下面我们来剥离functor中的operator()
\fhT#/0N
首先operator里面的代码全是下面的形式:
f8 jaMn9o wY95|QS return l(t) op r(t)
kmoJ`W} N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+doT^&2u* return op l(t)
{eXYl[7n return op l(t1, t2)
@(
t:E`8 return l(t) op
gctaarB& return l(t1, t2) op
V4-=Ni]k return l(t)[r(t)]
A!D:Kc3
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sfV.X:ev -1:Z^&e/ 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:
mQs$7t[>t 单目: return f(l(t), r(t));
A|J\X=5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/ZDc=>)~ 双目: return f(l(t));
,
.I^ekF return f(l(t1, t2));
X W)A~wPBs 下面就是f的实现,以operator/为例
k~#|8eLv !_) ^bRd struct meta_divide
[Mz;:/ {
l:eN u}{& template < typename T1, typename T2 >
8:% R|b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&w0=/G/T=~ {
?nW#qy!R return t1 / t2;
Y+GeT#VHe }
\DqxS=o; } ;
}^[@m# d*$<%J 这个工作可以让宏来做:
V+24- QWh )^H9C"7T #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r%pFq1/'! template < typename T1, typename T2 > \
l*Ei7 |Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}qhK.e 以后可以直接用
"6yiQ\`J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
fZ}Y(TG/ 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
F5+_p@!i (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。。。)
Fz&ilB /zf>>O` 9D{).f0 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
FH8mK) ATM:As:<@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=jc8=h[F< class unary_op : public Rettype
_|3TC1N$n {
4D$sFR|?t Left l;
MuV0;K\ public :
WgJAr73
l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&hN&nH"PC \.P}`Bpa template < typename T >
qYZ7Zt; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>JPJ%~y {
nFnF_ return FuncType::execute(l(t));
n/oipiYx }
5`'=Ko,N N5s|a5 template < typename T1, typename T2 >
]H#Rm#q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gkML .u {
F[D0x26^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
\h7J/es^p! }
.xkV#ol } ;
D4Y!,7WEVt ClMtl59 B9IXa; 同样还可以申明一个binary_op
]Wd`GI hLbT\J`I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x56
F class binary_op : public Rettype
j22#Bw {
0*Km}?;0- Left l;
?e y&Un" Right r;
nj^q@h public :
=HV-8C] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f:[d]J| $wYuH9( template < typename T >
6"Lsui?? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?[S
>&Vq {
OKZam ik~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
K>R;~
o }
u@bOEcxK o%+A<Ri template < typename T1, typename T2 >
ECS<l*i57& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}.MoDR3\ {
&@W4^-9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Dl zmAN }
YR|(;B } ;
&=z1$ih>2\ 762o~vY6$ F8S~wW=\w 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
3j+=3n, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_)#=>$k\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)7I.N]= 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
9*=@/1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
yL;o{
G 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
hmBnV 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+e0dV_T_> 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
T6R7,Vt'v 下面是修改过的unary_op
9B+ zJ Vte `rz`3:ZH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
uP%axys class unary_op
f/0v'
Jt {
hi {2h04 Left l;
{{.sEi* +EST58 public :
R0Ax$Cv{ vbRrk($` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`z-H]fU POqRHuFq template < typename T >
P\22op_te- struct result_1
]cF1c90% {
P"R97#C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$[M}K } ;
#1QX!dK+ 'a;ini template < typename T1, typename T2 >
lFp!XZ! struct result_2
,J~,ga~ {
="3a%\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]z-']R; } ;
^%n124 Y<p zy8z template < typename T1, typename T2 >
H$~M`Y9I~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.k# N7[q= {
zW"~YaO%C return OpClass::execute(lt(t1, t2));
; g Z%U }
LPEjRG, *.kj]BoO template < typename T >
to99_2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8_xnWMOe {
eaV3)uP return OpClass::execute(lt(t));
Z|2Eb* }
y#b;uDY R#Y50hzT } ;
JQ*D t{_!Z(Rt5) qTyg~]e9( 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
/a@ k S 好啦,现在才真正完美了。
r#LnDseW 现在在picker里面就可以这么添加了:
?Wwh
_TO ]UK`?J=t2g template < typename Right >
_FL<egK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j.k@6[R>? {
]}BB/KQy^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y{,2X~ 7 }
$ I#7dJ"* 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。
,+~2&>wj /wr6\53J Kn']n91m joe9.{ s>T`l 十. bind
gzor%)C 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。
7nm}fT
z7 先来分析一下一段例子
aw1P5aPmX S2ark,sp6 |-|jf int foo( int x, int y) { return x - y;}
=KV@&Y^x4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
f7Yz>To bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6A}eSG3 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。
x7f:F. 我们来写个简单的。
QO@6VY@ 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@9Y\. , 对于函数对象类的版本:
LaDY`u0G% 9x(}F<L template < typename Func >
q&Q/?g>f struct functor_trait
rw&y,%2 {
zyDZ$Dhka typedef typename Func::result_type result_type;
=:4?>2) } ;
K<#-"Xe; 对于无参数函数的版本:
Lj iI+NJ :.DI_XN` template < typename Ret >
90p3V\LO struct functor_trait < Ret ( * )() >
c -w0 {
}hCaNQ&jH typedef Ret result_type;
4Hk6b09 } ;
u^l*5F%DK 对于单参数函数的版本:
IQIbz{bMx H-Pq!9[DB template < typename Ret, typename V1 >
lj*8mS/;h struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/tP7uVL
R {
;,dkJ7M typedef Ret result_type;
{EL'd!v7e } ;
_#FIay\ahB 对于双参数函数的版本:
k Q~ %=pn P% Q@9kO> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\dTQQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ywEDy|Wn$~ {
izf~w^/ typedef Ret result_type;
0Z,{s158L } ;
7
5|pp 等等。。。
s@s/'^` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F@1d%c b_l3+'#ofM template < typename Func >
LEK/mCL struct func_return
Xem5@
(u {
(f~gEKcB2u template < typename T >
XVF^,Yf struct result_1
[sj VRW- {
EE]=f=3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`NSy"6{Z } ;
87<9V.s2 .LObOR5J7 template < typename T1, typename T2 >
*NlpotW,f struct result_2
3 Z1OX]R {
13a(FG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4\6:\ } ;
;v_V+t<$ } ;
!| xZ6KV E:w:4[neh Sl>>SP 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W2eAhz& )o jDRJ& template < typename Func, typename aPicker >
ru{f]| class binder_1
2xn<E>] {
`?9T~, Func fn;
d0
-~|`5 aPicker pk;
[N:BM% FQ public :
NR4Jn?l{ a4&:@`= template < typename T >
SY1GR n struct result_1
j[XYj6*d {
AIh*1>2Xn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,[`$JNc } ;
\A<v=VM| <MdGe1n template < typename T1, typename T2 >
#3 bv3m struct result_2
6peyh_ {
I4D<WoU;dJ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Nfw YDY } ;
OOB^gf}$' O>V(cmqE` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|pW\Ec#( VVuR+=.& template < typename T >
&U"X$aFc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)~
z Z'^ {
{DBIonY]; return fn(pk(t));
eko]H!Ov( }
%0XvJF)s template < typename T1, typename T2 >
6E|S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kus}WJ {
Mo^`\/x! return fn(pk(t1, t2));
4D"4zp7 }
;%zC@a~{ } ;
s[AA7>]3 H}nJbnU JsQ6l%9 一目了然不是么?
Y~qb;N\ 最后实现bind
c2<,|D| >I<PO.c! S "
pI template < typename Func, typename aPicker >
it1/3y
=] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qLjT.7 .x {
!>g:Si" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*YvRNHP }
8eyl,W=dn NL!9U,h5| 2个以上参数的bind可以同理实现。
q#[`KOPV 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
)Yj%# P))^vUt~ 十一. phoenix
|~e?,[-2`r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w*~Tm >U (?Q|s, for_each(v.begin(), v.end(),
>i~^TY-& (
:.&{Z" do_
8^ #mvHah [
`ROG~0lN( cout << _1 << " , "
2`Gv5}LfyR ]
hh"-w3+ .while_( -- _1),
4#BRx#\O cout << var( " \n " )
wda';@y5( )
N|dD! );
GYK\LHCPd 2{oThef[O 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4hAJ!7[A. 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
`W5-.Tv operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YfDWM7x7, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
I=rwsL S/gm.?$V m 7LUrU template < typename Cond, typename Actor >
2wlKBSON class do_while
5%i:4sMx
* {
oF|N O^H Cond cd;
.+.j*>q>u Actor act;
.SS<MDcqIt public :
H3O@9YU template < typename T >
S# we3 struct result_1
`_qK&&s {
-x]`DQUg typedef int result_type;
1oY^]OD]W } ;
QLo(i (! KG)! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;Icixu'O T|) {< template < typename T >
0A[e sWmP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j]5WK_~M {
;O=h$8] do
K1q+~4>\| {
MXZ>"G act(t);
8q^o.+9 }
<~"lie1 while (cd(t));
cxP&^,~ return 0 ;
zG9|K }
w *!wQ,o } ;
PLR0#).n ]r/^9XaqtA Sycw %k 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q!'qC*Gyfn 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=1hr2R(V 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
M\2"gT-LV 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
a.%LHb 下面就是产生这个functor的类:
?J!3j{4e #@f[bP}a 1~yZ T template < typename Actor >
9lzQ\} class do_while_actor
7+,vTsCd {
M\oVA=d\0 Actor act;
]k%PG-9 public :
3Qn!y\# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gPXa>C ( [E]_Q template < typename Cond >
tw K^I6@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M"Y0jQ( } ;
-,#+`>w \vbk#G
hH AHbZQulC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_eQ-`? 最后,是那个do_
lxb zHlX =JO^XwUOo @F5f"8!.\ class do_while_invoker
'\7G@g?UZ {
smy}3k public :
pV\YG B+ template < typename Actor >
grom\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
IApT'QNM {
[3>GGX[Ic return do_while_actor < Actor > (act);
Y%`SHe7M }
> 0> } do_;
Kx`/\u=/ t'qL[r%? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Qst$S} n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7'p8a<x 最后来说说怎么处理break和continue
.IrNa>J~ 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。
;iQEkn2T|} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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