一. 什么是Lambda
u^, eHO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1R-WJph 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,
fS?}(7 H}?"2jF id+ ~ V ?k@^U9?R class filler
Ir#]p9:x {
[>![ViX public :
lha)4d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#x*\dL } ;
7H.3.j(L ? fW['% 0fu*}v" 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:
8
kvF~d
; z9Z4MXl \(_(pcl /*P) C'_M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2ci[L:U z.lIlp2: =U'!<w<- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9k/L m AO,
o|,#4F S#kYPe s@zO`uBc 二. 战前分析
(1 (~r"4I 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。
Uo?4o*} 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
/g$G
G9 /z!Tgs4 r3qKT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PzOnS /* --------------------------------------------- */
;6:9 EEd vector < int *> vp( 10 );
bMn)lrsX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o%7-<\qS /* --------------------------------------------- */
Me79:+d sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
S4\a"WYg /* --------------------------------------------- */
90#* el int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<2N{oK. /* --------------------------------------------- */
G 9|2
KUG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/yHjds /* --------------------------------------------- */
/k8I6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:{+~i.* rGQ2 ve KRz~3yH{c {]2^b ) 看了之后,我们可以思考一些问题:
eAmI~oku 1._1, _2是什么?
Om^(CAp 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
fLnwA|n= 2._1 = 1是在做什么?
f0vO(@I 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#9gx4U Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
KLvAe>#, p[w! SR%= LN~mKoW 三. 动工
]DKRug5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q 9fK)j1$ EB|
iW2' dP?prT M!+J[q template < typename T >
?z`={oN class assignment
oUwo!n} {
3CgID6[Sy T value;
GF6 o public :
,A'| Z assignment( const T & v) : value(v) {}
"I66@d? template < typename T2 >
cI P.5)Ca T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/v^'5j1o } ;
h;,1BpbM f-3CDUQ` fGb}V'x}r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
udu<Nis4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{.542}A 1~ W@[D
bn)1G$0| k:I,$"y4 class holder
OHi.5 ( {
+}O -WX? public :
#B<EMGH template < typename T >
}[Z'Sg]s assignment < T > operator = ( const T & t) const
g3].STz6w {
OKAU*}_ return assignment < T > (t);
Ym1vq= }
]f#s`.A~ } ;
L/Q[N^ (^ o!:Z?.! 1l$2T
y+
= 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:
0u1ZU4+EC QuqznYSY{ static holder _1;
Qn7T{ BW Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PQDLbSe)\ +=jS! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bhxs(NO 而不用手动写一个函数对象。
yI 2UmhA 3("C'(W =nHKTB> iP0m1 四. 问题分析
kzKej"a; 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)i %*IY 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。
?D6uviQg 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6LBdTnzUd 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ss+F 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wkM1tKhy/ nS04Ha
五. 问题1:一致性
.26mB
Xr 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?|
K f/[Edn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q0NFz mG .Q%Hi7JMi struct holder
,c4HicRJ# {
X>8,C^~$1 //
g3z/yj template < typename T >
F%h3?"s T & operator ()( const T & r) const
8@;]@c)m {
G9f6'5 O return (T & )r;
Ea&|kO| }
Fp/{L } ;
C3}:DIn"w >G:Q/3jh 这样的话assignment也必须相应改动:
~ubvdQEW hI'WfF!X template < typename Left, typename Right >
F{0\a;U@^ class assignment
!l9{R8m>eJ {
pcy;]U? Left l;
xj3qOx$ Right r;
WeM38&dWY public :
6;Z-Y>\c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+4s]#{mP template < typename T2 >
$Z:O&sD{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
s0/O/G? } ;
$D1ha CL x~V[}4E%> 同时,holder的operator=也需要改动:
3PE.7-HF 4yxQq7
m, template < typename T >
I/`"lAFe assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8@t8P5(vL {
UGSZg|&6#* return assignment < holder, T > ( * this , t);
D5,]E`jwu }
3>KEl^1DB c_3B: F7 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。
iApq!u, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&Q3Fgj lI<jYd
0fZ return l(rhs) = r;
GGp.u@\r 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。
uzBQK 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w}ji]V} Zz0bd473k? template < typename Tp >
&BRk<iwV class constant_t
L[x`i'0B {
9MMCWMV const Tp t;
G&ck98 public :
0
0N[
:% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.xN<<+|_v' template < typename T >
AJ\&>6GZ(b const Tp & operator ()( const T & r) const
zmo2uUEd {
i"h\*B= return t;
%T({;/ }
Sc7 Ftb% } ;
DZSS :C:6bDQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%L=e%E=m 下面就可以修改holder的operator=了
AS7L Az&>.* template < typename T >
iFd
!ED assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{ ADd[V {
3`bQ0-D; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;P91'B~t }
{7o3wxsS /65YHXg, 同时也要修改assignment的operator()
-G(me"Cu wZ(1\
M( template < typename T2 >
fz(YP=@ZnP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#EH=tJgO|J 现在代码看起来就很一致了。
;|q<t C?\(?%B 六. 问题2:链式操作
iXDG-_K 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9{u= 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。
#AJW-+1g.= 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。
=I# pXL 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。
YnEyL2SuU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(/A.,8Ad I0m7;M7 P template < typename T >
731Lz*IFg struct result_1
K!6T8^JH {
hY`<J]-'` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S%iK); } ;
M+ +Dk7B EtcT:k?y 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:
ciblj?"Wi |p:4s"NT template < typename T >
bf_
>?F^ struct ref
$e\s8$EO {
bo\ bs1 typedef T & reference;
76l. {TXF } ;
EpS/"adI-! template < typename T >
,X|Oe@/ struct ref < T &>
0Y8gUpe3P6 {
$gl|^c\ typedef T & reference;
zG9FO/@av } ;
cXq9k!I% %g9ym@s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0z>IYw|UB `=(<!nXJx template < typename T >
C
m:AU; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bBi>BP= {
%p 6Ms return l(t) = r(t);
}b4 56J }
%3`*)cp@ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
``/L18 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
k8s)PN Cog }a 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
o<nM-"yWb _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{8m&Z36E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Qw0k-t0=4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
G<C D4:V 最后的布局是:
#:?:gY< Add
BZ?w}%-MO / \
JG;}UuHYM Divide 5
OLx;j+p
/ \
}ILBX4c _1 3
b$@I(.X: 似乎一切都解决了?不。
"09v6Tx 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。
|b\a)1Po: 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。
z};|.N} 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:
ja9u?UbW ]!TE template < typename Right >
bPTtA;u assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dk7x<$h-h0 Right & rt) const
JZ}zXv {
S<T'B0r8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?=7k<a~ }
}XUL\6 U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|eRE'Wd0 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
zfop-qDOc 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
kwp%5C-S 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
'd
N1~Pa 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ozY$}|sjDT 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?
H^'%$F?Ss 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
G ]h F:jNv3W1 template < class Action >
+(!/(2>~ class picker : public Action
>a975R*g {
-7!L]BcZ. public :
V?OTP&+J% picker( const Action & act) : Action(act) {}
p-j6H // all the operator overloaded
+&\.
]Pp } ;
Kb]}p ,~3rY,y- Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
,|*Gr"Q= 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
"EpH02{i ,x\qYz+7| template < typename Right >
q]1p Q)\'p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*$O5.`] {
:?UcD_F return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<oXBkCi0r }
3[Q7'\ E,d<F{=8,o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
W$X/8K bn 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Fug4u?-n 53hX%{3 template < typename T > struct picker_maker
+tk`$g {
Z,p@toj' typedef picker < constant_t < T > > result;
d%I7OBBx@ } ;
/,SVG1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
t;+b*S6D {
[Q:mq=<Z% typedef picker < T > result;
i=/hLE8T* } ;
^zTe9:hz/\ &w9*pJR % 下面总的结构就有了:
8AW}7.<5 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。
v#gXXO[P1 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。
B.=n U picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(1cB Tf 至此链式操作完美实现。
Jt}`oFQ5l :2KPvp7? i+(>w'=m 七. 问题3
kMW9UUw 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。
)*_G/<N)| .(/HU Qn template < typename T1, typename T2 >
"'t f]s ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,|z@Dy {
U B+~K/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/*;a6S8q }
\5tG>>c i 3XB`|\: 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:
t;Z9p7rk k>i`G5Dh template < typename T1, typename T2 >
)^8[({r~ struct result_2
R<fF
^^ {
p8XvfM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q~#>MB}". } ;
_N:$|O# &KBDrJEX 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5mV!mn:H: 这个差事就留给了holder自己。
13 h,V]ak 8+Tv@ %AJ9fs4/ template < int Order >
Q\zaa9P class holder;
%7-(c
template <>
<V)z{uK class holder < 1 >
NA$)qX_ {
u`wD6&y* public :
{k=3OIp template < typename T >
KaMg[G struct result_1
p*<I_QM! {
4r83;3WXs typedef T & result;
/pkN=OBR } ;
sMAj?]hI$ template < typename T1, typename T2 >
Q7e4MKy7 struct result_2
LK4NNZf7 {
">!pos`<C typedef T1 & result;
uO]|YF } ;
3=U#v< template < typename T >
>o13?-S%e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+5I5 {
G11KAq( return (T & )r;
=\u,4 }
oMemF3M template < typename T1, typename T2 >
UhDf6A`] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l?IeZisX {
94O\M
RQ* return (T1 & )r1;
Z,AY<[/C }
lO|LvJyx } ;
y+Nw>\|S 1`|Z8Jpocj template <>
zOA~<fhT class holder < 2 >
J~J+CGT~2 {
i._RMl5zg public :
$DfK}CT template < typename T >
117lhx].' struct result_1
UrciCOQf {
Bx\ o8k typedef T & result;
9;I%Dv } ;
W$wX[ template < typename T1, typename T2 >
&b^_~hB:q struct result_2
i,"Xw[H*s {
9i 9
,X^= typedef T2 & result;
%'g)MK!e } ;
%Iflf]l template < typename T >
l
x;87MDs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jP/Vqe%%8 {
;=IJHk1& return (T & )r;
<sm"3qs"_ }
vO$cF* template < typename T1, typename T2 >
` ;mQ"lO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\"RCJadK {
eD(5+bm
return (T2 & )r2;
{[:C_Up)f }
raOuD3 } ;
N LQ".mM+ |*w)]2Bl :zo5`[P 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
*k#"@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[*It' J^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z.SKawm6T *-fd$l. return l(i, j) = r(i, j);
a+J> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6Q>:vQ+E Xu~N97\G return ( int & )i;
VI9rezZ* return ( int & )j;
Oq% TW|a# 最后执行i = j;
oB!Y)f6H1 可见,参数被正确的选择了。
UkD\ma [O ^/"Qk d])ctxB e0TxJ* RLL
ph 八. 中期总结
gCsN\z 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:
Iv3yDL; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/kyO,g$9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
H;_Ce'oU( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6W1+@
q aY,Bt jyF*JQjK4 4qE4 i:b <)LR gfN=0Xj4 九. 简化
\kUQe-:he
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
urkuG4cY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
IEm~^D#<= 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
(||qFu9a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"XV@OjrE +-*/&|^等
Q3=5q w^ 2. 返回引用。
y2?9pVLa\y =,各种复合赋值等
1k:yU( 3. 返回固定类型。
6~ y' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KC; o 4. 原样返回。
Wk3-J&QbS operator,
2brY\c
F 5. 返回解引用的类型。
r{d@74 operator*(单目)
1 Vc_jYO@ 6. 返回地址。
ECM#J28D operator&(单目)
-le^ 5M7 7. 下表访问返回类型。
TlyBpG=p operator[]
F~E)w5?\O 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1Zp/EYWa{ operator<<和operator>>
E <j=5|0t 6J JA"] ` OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S}h
d, "I 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3 ;F 2uT6M%OC template < typename Left >
UE5,Ml~X struct value_return
";&PtLe {
YwY?tOxBe template < typename T >
0e#PN@ struct result_1
Z/: yYSq {
E Lq1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;c]O *\/ } ;
6W3oIt ]Oo!>iTQi template < typename T1, typename T2 >
:epB:r struct result_2
p`7d9MV^ {
0&|M/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[R8BcO( } ;
r9bAbE
bI } ;
A0A|c JP W[`ybGR< oF+yh!~mM 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D2D+S OOIp)=4 下面我们来剥离functor中的operator()
,Js_d 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.WN&]yr, |zfFB7}v return l(t) op r(t)
Mi(6HMA.SF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7=X6_AD return op l(t)
p(I^Y{sGI return op l(t1, t2)
[bo"!Qk% return l(t) op
iKu3'jZ/O return l(t1, t2) op
tFn[U#' return l(t)[r(t)]
=Oh$pZRymu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&Q"vXs6Gt BH^*K/^ 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:
Zp_j\B 单目: return f(l(t), r(t));
\pK&gdw return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
af6<w.i 双目: return f(l(t));
6?US<<MQ return f(l(t1, t2));
3K~^H1l 下面就是f的实现,以operator/为例
r^"sZk# b|x B< struct meta_divide
,*lns.|n {
/#:*hn template < typename T1, typename T2 >
\j)c?1*$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|SMigSu r` {
/i@.Xg@: return t1 / t2;
hF^JSCDz l }
AZNo%!)o } ;
hr'?#K 9%ct 这个工作可以让宏来做:
75R4[C6T ]!P6Z? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=w _T{V template < typename T1, typename T2 > \
oliVaavj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
13 JG[,w 以后可以直接用
;2fzA<RkK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
K]>4*)A: 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
u\xrC\Ka (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。。。)
G5 )"%G. 4Vf-D%
h>a H|?r_Ns 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
F [-D
+Nka O7Jp; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=r`E%P: class unary_op : public Rettype
Eqny'44 {
4TU\SP8sM Left l;
bfJ<~ss/ public :
Q(1R=4?.Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[!KsAsmk *}(B"FSO template < typename T >
-2U|G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)Rk(gd {
~k
6V?z} return FuncType::execute(l(t));
n3/Bs }
=.m/X> srImk6YD template < typename T1, typename T2 >
#z_.!E typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bccf4EyQ
Y {
UiK)m:NU return FuncType::execute(l(t1, t2));
8r,0Qic2K }
+W[{UC4b } ;
0_^3
|n ] 4*E: e*D,2>o 同样还可以申明一个binary_op
\Z~@/OVc Pa|*Jcr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>K%+h)%kI class binary_op : public Rettype
a)+*Gf7? {
+]H!q
W: Left l;
0H'G./8 Right r;
}.=wQ_ public :
+'[*ikxD=g binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
11A;z[Zk 5HAAa I template < typename T >
/b4>0DXT5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-"Nvu {
JkLpoe81 return FuncType::execute(l(t), r(t));
e5n"(s"G*[ }
+rrA>~ {FN4BC`3+ template < typename T1, typename T2 >
G)3r[C^[k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F A%BzU5^ {
hx~rq`{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<{eJbN p }
%wJ>V-\e } ;
2 XjH1 8)f/H&)>8 R&/"?&pfa 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
=|
r%
lx 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q{q;X{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h)r=+Q\'(S 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。
QT"o"B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.36]>8 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。。。
Ob|tA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xCu\ jc)2 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)
~!Rf5QA85 下面是修改过的unary_op
b|.<rV'BTt B-$ps=G+z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}qhND-9#@ class unary_op
OR10IS {
"@xL9[d Left l;
*>lXCx `7 Nk; public :
cm>+f ^4?n ~^g*cA
t} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%W2
o`W$ S)^eHuXPI template < typename T >
jyRz53 struct result_1
'z};tIOKJk {
#\LYo{op/. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KM
oDcAjH } ;
H ;HFen| zK: 2.4 template < typename T1, typename T2 >
6ZC~q=my struct result_2
\%#luk@: {
Oh7wyQiV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Gfle"_4m8 } ;
!@)tkhP drB$q[Ak9 template < typename T1, typename T2 >
(%]M a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~#P` 7G {
cMAY8$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=A/$[POr }
MnW"ksH ;'4Kg@/ template < typename T >
}~ga86:n0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S<++eu {
g`H;~ w return OpClass::execute(lt(t));
P#2#i]- }
:1!k*5 Vf$q3X } ;
"Qe2U(Un #\O?|bN'q JZ"XrS0? 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
4m_CPe 好啦,现在才真正完美了。
DV~g 现在在picker里面就可以这么添加了:
idZ]d6 %wmbFj} template < typename Right >
o5w = picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1F[W~@jW {
hJoh5DIE95 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4~0@(3 }
r
4+%9) 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。
-lI6!a^ $w! v t&(\A,ch% N6/;p]| 5S%#3YHY2 十. bind
}vX/55 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
n'<F'1SWv 先来分析一下一段例子
b5UIX Kim g;</ |Z pIvr*UzY int foo( int x, int y) { return x - y;}
{9h`h08?z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
' n "n; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\.MPjD 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
>m`<AynJ 我们来写个简单的。
!4fT<V( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Y^}c+)t 对于函数对象类的版本:
l|
QQ PA${<wyBR_ template < typename Func >
+C`zI~8 struct functor_trait
R"{oj]d;$F {
,) 3Eog\- typedef typename Func::result_type result_type;
0d #jiG } ;
EceD\}
对于无参数函数的版本:
A@
4Oq Qr*7bE(a template < typename Ret >
[hKt4]R struct functor_trait < Ret ( * )() >
>Te h ?P {
SQI =D8 typedef Ret result_type;
bBXUD;$ } ;
2@$`xPg
对于单参数函数的版本:
r[kmgPld 1H7bPl| template < typename Ret, typename V1 >
9rM6kLD struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7!#34ue {
[!>DQE typedef Ret result_type;
;cW9NS3: } ;
q-d#bKIf 对于双参数函数的版本:
{s~t>R p+ E9PD1ADR template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+dF/$+t struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G297)MFF {
eRvnN>L typedef Ret result_type;
};nOG; } ;
vo]$[Cp|4 等等。。。
}Uunlz< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
LE4P$%>H tLe"i> template < typename Func >
]MV=@T^8# struct func_return
A$XmO}+ {
5$"IUq* template < typename T >
T Ue=Yj struct result_1
`>skcvkm {
rsC^Re:*jr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f-a+&DB9 } ;
aA&}=lm =F90SyzTy template < typename T1, typename T2 >
=&v&qne9 struct result_2
y>_*}>2 ,O {
{x/)S*:Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=9cN{&qf } ;
)w&k&TY4H } ;
o_&*?k* s
N|7 zFeo8S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!d3:`l< J+=+0{} template < typename Func, typename aPicker >
0N4+6k| class binder_1
|;(0] {
Wd/m]]W8Q Func fn;
%LeZd}v aPicker pk;
.z&,d&E public :
a) 5;Od ~xV|<; template < typename T >
S|v")6 struct result_1
k1Thjt {
VLs%;|`5D typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%SlF7$ } ;
UfAN)SE" ]9/{ template < typename T1, typename T2 >
3lD1G~ struct result_2
8^|lsB}x? {
a.!|A(zw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Or*e$uMIY } ;
x;p7n2_ K~ShV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ej&ZE
n RbGq$vYol/ template < typename T >
rLzN#Zoi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
( 17=|s {
"<5su5] return fn(pk(t));
ZAcH`r* }
ri?>@i-9= template < typename T1, typename T2 >
Zr
U9oy&!C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FqT2+VO~ {
ap[{`u return fn(pk(t1, t2));
BqA }
+{F2hEYP } ;
rfVHPMD0 w;Jby f R?Xq@c 一目了然不是么?
Q7vTTn\ 最后实现bind
~gAp`Q G^Q8B^Lg 8Q2qroT template < typename Func, typename aPicker >
eub2[, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~$\9T.tre2 {
:s5wFumD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
sWc_,[b }
cB ,l=/? E0o?rgfdq 2个以上参数的bind可以同理实现。
E"l/r4*f@ 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。
;&N=t64" QSxR@hC 十一. phoenix
Z:2a_Atm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
BD(Y=g SL O~ for_each(v.begin(), v.end(),
IW<nfg (
#OT8_D do_
Wu!s [
2Vn~o_ga cout << _1 << " , "
>ARZ=x[ ]
1"4Pan .while_( -- _1),
8o SNnT cout << var( " \n " )
} qf=5v )
vTdJe );
;`f14Fb &*4C{N 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:
UbnX%2TW 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
Zr%,F[j? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
oY K(=j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Uf
?._&: H`:2J8 .a0]1IkatV template < typename Cond, typename Actor >
,L.*95, class do_while
?E*;fDEC {
Sl!#!FGI Cond cd;
{|E' Actor act;
rEF0A&5 public :
o;zU;pkB template < typename T >
9[5qN!P;y struct result_1
t{ R\\j {
5x=aJl;G typedef int result_type;
$Sx(vq6( } ;
RZgklEU Biva{'[m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(T9Q6\sa aJ{-m@/5 template < typename T >
$\w<.)"# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5OR2\h!XZt {
KmYSYNr@, do
@BfJb[A# {
wOLDHg_ act(t);
(qbL=R" }
C+m%_6< while (cd(t));
"?X,);5S return 0 ;
X>la!}sV }
x* 9 Xu"? } ;
<l.l6okp T)Zef '
a>YcOw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)-s9CWJv 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。
'xP&u<(F 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。
$1E'0M` 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。
k Xg&}n7 下面就是产生这个functor的类:
Lhz*o6) Sk6B>O <: zJ
$&`= template < typename Actor >
'-l.2IUyT class do_while_actor
$SOFq+-T {
s?5vJ:M
Xr Actor act;
mp:xR ^5c public :
Ct<]('Hm( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
KL<,avC/ kdP*{ template < typename Cond >
$A;%p6PO) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
m4r<=o } ;
cSD$I^$oq euyd(y$'k j6: jN-z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=`KA@~XH4 最后,是那个do_
;xl0J*r chE}TK VrIR!9%: class do_while_invoker
r6QshCA" {
Ht"?ajW{ public :
\:m1{+l template < typename Actor >
KPrH1 [VU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_qO'(DKylC {
Tpd|+60g return do_while_actor < Actor > (act);
F+SqJSa }
PrKH{nyJk } do_;
U!\~LKfA xep8CimP' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rQD^O4j R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KDS}"/ 最后来说说怎么处理break和continue
@g5qcjD'[ 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。
.nzN5FB
U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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