一. 什么是Lambda
\hq8/6=4s 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
O%)9tFT 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,
MkYem6 z44uhR h 21WqLgT3 4 z`Q5J9_<cV class filler
$}F]pa[ {
g9
yCd(2<5 public :
n$Pv2qw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Zk/NO^1b } ;
&6:,2W&s 8bysg9H0 }3*h`(Bv7 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:
.*f;v4! >3kR~:; bFVdv&
6d.m@T6~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RSi0IfG5 yk5P/H) y,r`8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,,Db:4qfjD 2$Ji4`p}S GHlra^ njX:[_& 二. 战前分析
g SwG=e\ 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。
QbNv+Eu5 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
jQr~@15J# $XI<s$P%(% PRLV1o1# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ljis3{kn"" /* --------------------------------------------- */
$Us@fJr vector < int *> vp( 10 );
kg61Dgu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;`+RSr^8$ /* --------------------------------------------- */
sogbD9Jc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
87Uv+((H /* --------------------------------------------- */
2%<jYm#'z- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}?~uAU- /* --------------------------------------------- */
O}`01A!u; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:aqh8bv /* --------------------------------------------- */
\|pAn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T7T!v <F3sQAe
aK>9:{]ez ?% X9XH/! 看了之后,我们可以思考一些问题:
`%XgGHiE 1._1, _2是什么?
^kD?0Fm 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。
^VIUXa 2._1 = 1是在做什么?
G9a%N 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。
^(\Gonf< 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。
vX/A9Qi,U. (p?3#|^ z\h+6FCD 三. 动工
#-Rz`Y<& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
aK&+p#4t vedMzef[@> _Ry.Wth _%2Umy| template < typename T >
pzax~Vp class assignment
tZYI{m{ {
nMa^Eq# T value;
r:5Ve&~ public :
Vtg/,1KQ assignment( const T & v) : value(v) {}
/2cI{]B template < typename T2 >
.fsk DW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+7Lco"\w< } ;
/C:'qhY, xI4I1"/ j'i42-Lt/p 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Yq?I> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i-FUAR tN{t-xUgk SN{*:\>, 5An0DV5 class holder
N
Sh.g# {
u0Erz0*G4 public :
xs I/DW template < typename T >
mCt>s9a)H assignment < T > operator = ( const T & t) const
&o/4hnHYt {
(K6`nWk2 return assignment < T > (t);
w&"w" }
=.X?LWKY } ;
f>5RAg ZQkw}3*n N
&[,nUd 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:
]k:m2$le 8T)zB6ng static holder _1;
W#L"5pRg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
AMd)d^; bVeTseAG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=[K)<5,@ 而不用手动写一个函数对象。
j?f <hQ {~t4 ww($0A`ek qZJ*J+ 四. 问题分析
o w_y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
6lWFxbh 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
e^NEj1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;Zq~w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?a>7=)%AH 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]kkBgjQbS B#6pQp$ 五. 问题1:一致性
G\+nWvV7 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?|
+w.Kv
; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_qeuVi=A ij(4)= struct holder
HQ3`:l {
!1'-'Q@f //
R2O.}!' template < typename T >
a9Fm Y` T & operator ()( const T & r) const
iEviH>b5 {
jN%p5nZ^EK return (T & )r;
7vaN&%;E% }
NceB'YG| } ;
t/*K#]26 fHd!/%iG 这样的话assignment也必须相应改动:
{*
j^g6; "Wk{ 4gS7l template < typename Left, typename Right >
r^A#[-VyNP class assignment
=b<<5N s {
N4H+_g| Left l;
Yc82vSG' Right r;
WYC1rfd= public :
As+;qNO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N
2"3~ # template < typename T2 >
W/r mm* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{?/8jCVd } ;
`GQiB]Z ,![Du::1 同时,holder的operator=也需要改动:
ZJ9Jf2 c ,B %fjcn template < typename T >
t\pK`DM-[ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
C5+`< {
So=nB} b[? return assignment < holder, T > ( * this , t);
oKYhE }
aw/7Z` @mx$sNDkL 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。
\$'m^tVU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7y)=#ZG'R *1W,Mzg return l(rhs) = r;
tP`G]BCbt 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。
QM ZUt 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'}Wu3X `(,*IK a template < typename Tp >
{@V3?pG?p class constant_t
}xb_s {
qo6LC >Qg const Tp t;
>&;>PZBPCO public :
l#b|@4:I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+`*qlP; template < typename T >
7wQ+giu const Tp & operator ()( const T & r) const
xegQRc {
t0bhXFaiE return t;
abo>_"9- }
~`2&'8 } ;
u`Z0{d zr.+'
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
nuSN)}b<Q 下面就可以修改holder的operator=了
Ug7`ez4vw `z}vONXpAX template < typename T >
*
-KJh_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ypD<2z^ {
z!s.9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+9zJlL^A% }
VW9>xVd4 UZje>.~? 同时也要修改assignment的operator()
{}_ Nep/; oWp}O? template < typename T2 >
.Iwur;/\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.?rbny 现在代码看起来就很一致了。
_ }E-~I> %j'G.*TD 六. 问题2:链式操作
#2PrGz]
现在让我们来看看如何处理链式操作。
*N-;V|{ 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。
U~:N^Sc 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。
U!&_mD#
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。
UzgA26; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v/R[?H) b0@>xT template < typename T >
b4Z`y8= struct result_1
R"U/RS {
&yxNvyA[u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
AH2_#\ } ;
/m`}f]u s\'y-UITi1 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:
p)B33ZzC 6a4 'xq7 template < typename T >
8 ]q struct ref
CmEpir{}( {
TGU:(J'^ typedef T & reference;
R_Zv'y6 } ;
w9RF2J template < typename T >
.dx
4,|6 struct ref < T &>
%G;0T;0L {
vBh; typedef T & reference;
j G- } ;
I|,pE**T Y5dD|]F| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]} 61vV q$r&4s)To template < typename T >
sl/=g
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z Yw;q3" {
U;xu/xDRi return l(t) = r(t);
Y^52~[w~ }
q#P$'7" 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。
S6v!GQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U|gpCy yND"bF9 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
.L9']zXc` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'_:(oAi,C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
B*\$
/bk, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!FTNmyM~F 最后的布局是:
9-0<*)"b> Add
]@v}y& / \
:e*DTVv8 Divide 5
8b|OXWl / \
u!Xb?:3uj _1 3
&
_; y.! 似乎一切都解决了?不。
2w+U$6e C 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。
lnS(&`oh\= 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。
L7'%;?Z 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:
UMV)wy|j @;vNX*-J template < typename Right >
z{9=1XY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%Y~>Jl Right & rt) const
dsJm>U) {
N0i!l|G6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w OI^Q~ }
.it#`Yz; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vCw<G6tD 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。
UuU/c-. 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。
*?/tO,
R? 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
BZK2$0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.XXW |{ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
7R}9oK_I 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
uG!:Z6%p C{EAmv' template < class Action >
u*3NS$vH class picker : public Action
UtnZNdlv {
nq"evD5 public :
`vd= ec picker( const Action & act) : Action(act) {}
'+j<n[JLC // all the operator overloaded
_AFQ >j } ;
62) d22 NzQ9Z1Mxy 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。
: [q0S@ 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:
'OwyyPBF #B8*gFZB template < typename Right >
A /(lK q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e,>%Z@92( {
bB!#:j>(v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8)N@qUV }
.N,&Uv- "-31'R- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
T .REq4< 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。
M|q~6oM #] CFA9z template < typename T > struct picker_maker
+Y}V3(w9X {
`ltN,?/ typedef picker < constant_t < T > > result;
:_5/u|{
} ;
[}OgSP9i template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:_ROJ {
%f j+70 typedef picker < T > result;
{%C*{,#+8q } ;
LCs__. [U>@,BH 下面总的结构就有了:
.Obn&S 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。
!M7<BD}; 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。
K_~h*Yc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<[Q3rJ 至此链式操作完美实现。
*)<B0SjT <F;v`h|+S OoBCY-gj* 七. 问题3
nOb?-rR 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。
ZE?f!ifp ~gE:- template < typename T1, typename T2 >
%dMqpY7" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L[g0&b%%- {
*>NX%by) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>5hhd38 }
MZV_5i@: #*9-d/K 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:
.B72C[' c hB9Ee@ template < typename T1, typename T2 >
.pPm~2]z struct result_2
R!(ZMRMn {
>(r{7Qg typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sa1h%< } ;
{D`'0Z1" yF13Of^l./ 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?
JhHWu< 这个差事就留给了holder自己。
m/B6[ N~^yL <O {2&m`Dbm template < int Order >
fB1TFtAh class holder;
KS}hU~ template <>
^/U27B class holder < 1 >
vxFTen{-F {
@%/]Q<<q public :
j}1zdA template < typename T >
mYxyWB struct result_1
dq\FBwfe {
6at1bQ$ typedef T & result;
NTo!'p:s } ;
vb
Y3;+M> template < typename T1, typename T2 >
6e,xDr struct result_2
.IarkeCtb {
7O5`v(<9n> typedef T1 & result;
5U`ZbG } ;
oF]cTAqhC. template < typename T >
j.e0;!
(L} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hR#-u1C {
F&RgT1* return (T & )r;
h!rM^ }
+Y"r71|A6+ template < typename T1, typename T2 >
VU`OO$,W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m: n`g1 {
fq )vK return (T1 & )r1;
VhL{'w7f }
A4C+5R } ;
t.T
UmJ H}hFFI)#Oo template <>
:bu>],d-8' class holder < 2 >
&;yH@@Z {
b[9&l|y^ public :
/X"/ha!=&D template < typename T >
]\-^>!F #K struct result_1
ncu`vYI. {
N;Dp~(1
J1 typedef T & result;
dZ#&YG)?e } ;
6!x&LoM template < typename T1, typename T2 >
vo>d!rVCV struct result_2
`?T#Hl>j {
d)f@ 5/< typedef T2 & result;
Y3.$G1{#0w } ;
X cr
= template < typename T >
<8,o50`B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"Z
Htr<+ {
:y*NM,s return (T & )r;
m>USD?i }
>~%e$a7}+ template < typename T1, typename T2 >
+#U|skl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,}oM-B {
qm/Q65>E return (T2 & )r2;
:NJ_n6E }
pl@O
N"=[ } ;
,B?~-2cCz OsBo+fwT <,o>Wx*1C 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> >。
W} WI; cI 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Lbe\@S 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.2d9?p3Y We0.3aG return l(i, j) = r(i, j);
r/pH_@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Grs]d-xI mxor1P#| return ( int & )i;
!It`+0S
b return ( int & )j;
%CWPbk^ 最后执行i = j;
D\IjyZ-O 可见,参数被正确的选择了。
SJD@&m%?[ 9T#;,{VQ P96pm6H_; +]=e;LN $0 fYKO J5f 八. 中期总结
HhO".GA 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oFOnjK"|F 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%ZHP2j
%~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o FjIA! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c/c$D;T }Zl&]e 21k5I #U NM ]bgpP zdXkR] $kR N
h6 九. 简化
OL4z%mDZi 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。
oIUy -| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U(~+o 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:
&-(463 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3u%{dG a +-*/&|^等
z-M3 2. 返回引用。
9x,RvWTb =,各种复合赋值等
]Q[p@gLd 3. 返回固定类型。
jzU.B u. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d,Y_GCZ7|W 4. 原样返回。
Y*mbjyt[?X operator,
ge]STSM0n7 5. 返回解引用的类型。
hiNEJ_f operator*(单目)
/}-CvSR 6. 返回地址。
^vG8#A}] operator&(单目)
6e&>rq6C 7. 下表访问返回类型。
>0Q|nCx operator[]
xf|mlHS+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1lv2@QH9 operator<<和operator>>
v\(2&* 2^?:&1: 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。
apE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
n3J53| %v cwGbSW$t template < typename Left >
Z7 E struct value_return
'X shmZ0& {
qzb<J=FAU template < typename T >
DTWD|M struct result_1
_X@v/sAy {
cQ9q;r`% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{Zp\^/ } ;
asJ)4ema L(X6-M: template < typename T1, typename T2 >
KK@.~'d struct result_2
IIy~[4dW {
~'R(2[L!; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
aZ\UrV4, } ;
2t $ j } ;
@LJpdvb 'M3">$N 610D%F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WxF:~{ ayAo^q 下面我们来剥离functor中的operator()
_{M\Bs2< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pmX#E >[X{LI(_<< return l(t) op r(t)
%#$EP7"J return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Wh&8pH: return op l(t)
[Y`,qB<B return op l(t1, t2)
ak:c rrkx return l(t) op
u ElAnrm return l(t1, t2) op
2B,] -Mu) return l(t)[r(t)]
6m6zA/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gzeQ|m2] ^{8Gt@ 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:
-,["c9'3 单目: return f(l(t), r(t));
x\QY@9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wY"Q o7 双目: return f(l(t));
[~&XL0 return f(l(t1, t2));
fHZTXvxoL 下面就是f的实现,以operator/为例
n`4K4y%Dy} w |l1' struct meta_divide
KM`eIw>8 {
}2ZsHM^]% template < typename T1, typename T2 >
Ko^c|}mh*! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Vx @|O% {
<x!GE>sf+ return t1 / t2;
UUMtyf }
^ :F. } ;
DS<}@ Ux+Q 这个工作可以让宏来做:
GIAc?;zY BATG FS& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
E#s)52z=B template < typename T1, typename T2 > \
d:F @a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
hUm'8)OJ 以后可以直接用
d[;.r DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\w'*z&`W9 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
;*,f< (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。。。)
not YeY7wR ~,2/JDVJ5- wfjnA~1h 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
=w$}m_AM w}CmfR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
GLGz2 ,# class unary_op : public Rettype
\o';"Q1H {
z,|{fKtY} Left l;
qgDRu ]ba public :
}mZwd_cK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<r3J0)r} $U/YR&vcw template < typename T >
{8I. `U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}cN@[3v {
pD&&l!i&[ return FuncType::execute(l(t));
D_8x6`z }
;}'D16`j *cO sv template < typename T1, typename T2 >
B^^r\L9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K5"#~\D {
)*:`':_a return FuncType::execute(l(t1, t2));
Dwl3Cj }
n-TQ*&h]3S } ;
;.bm6(; WMj}kq)SY) CSCN['x 同样还可以申明一个binary_op
n>'Kp T9| <G*nDFWf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ooV*I|wcI
class binary_op : public Rettype
: g.46dp4 {
Sua[O$ Left l;
,<2DLp%%D Right r;
w/L ` public :
TFcT3]R[rL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_$>pw< yOvm`9 template < typename T >
lq"f[-8a2q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sv;_HZ {
m%PC8bf`S return FuncType::execute(l(t), r(t));
l|hUw }
|{@FMxn|q B*gdgM*` template < typename T1, typename T2 >
O=9-Qv| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%K]euEqs {
pc?>cs8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
sp*Vqd }
03j]d&P%d
} ;
~l2aNVv; LF0sH)e] vO;I(^Q 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
v|E"[P2e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'u` .P:u? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{%#)5l) 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"4%"&2L 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*]i!fzI'] 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5 Qoew9rA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!u]1dxa 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4Yl; 下面是修改过的unary_op
lHV[Ln`\x ?i`l[+G template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L_w+y class unary_op
o:6@Kw^ {
dZ _zg< Left l;
FCkf# Y-0?a?q2Fr public :
g&n )fF t&9A
]<n%, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\RVW nbG/c80 template < typename T >
@X3{x\i'I struct result_1
D13Rx 6b {
P+)DsZ0ig typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s#uJ
;G } ;
"l >Igm 4Bl{WyMJ | template < typename T1, typename T2 >
1bw{q.cmD struct result_2
;@
[
0x {
b$eXFi/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t^ZV|s 1 } ;
#Mg]GeDJ{ M?/jkc.8H template < typename T1, typename T2 >
M4WiT<|]R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R=Tqj,6 {
iZZ (4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
-WQ^gcO=7 }
LOTP*Syjf <40rYr$/J template < typename T >
CB&iI' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DI;DECQl$ {
c"n ?'e return OpClass::execute(lt(t));
fBQ?|~:n }
7u[j/l, Gy[O)PEEh } ;
3/#:~a9Q cJgBI(S5 ,TRTRb; 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
$#|gLVOQ 好啦,现在才真正完美了。
<94_@3 现在在picker里面就可以这么添加了:
Jxqh)l F]mgmYD% template < typename Right >
#oJ5k8Wy picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;}z\i {
u0`%+:]0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=YG _z^' }
` gW<M 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
mm5$>
[%U Uje|`<X ?GTU=gpQ v2,%K`pAU QKE9R-KTE 十. bind
+-B^Z On 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。
6:%
L![FX 先来分析一下一段例子
JH7Ad (: Ez{MU@Fk ql<rU@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
b~BIz95 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Z@gnsPN^r bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=:SN1#G3n 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。
\Ofw8=N-2 我们来写个简单的。
MV=9!{` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{_U
Kttp 对于函数对象类的版本:
I-agZag% OTZ_c1"K template < typename Func >
?RzD Qy D struct functor_trait
kw`WH)+F {
<ER'Ed
typedef typename Func::result_type result_type;
hAj1{pA, } ;
@t1V
o}c 对于无参数函数的版本:
1.q_f<U s6o>m*{ template < typename Ret >
M/z}p struct functor_trait < Ret ( * )() >
8z5# ]u; {
$0^P0RAH typedef Ret result_type;
_owjTo} } ;
]B=C|usJ 对于单参数函数的版本:
1p'Le! +u'I0>)S template < typename Ret, typename V1 >
MCh#="L2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
HMY@F_qY`u {
dO7;}>F$n typedef Ret result_type;
?r_l8 } ;
bw&myzs 对于双参数函数的版本:
=e?$ M YwcPX`eg template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A$.fv5${ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
//Ai.Q.J[ {
Gs2p5nL< typedef Ret result_type;
3/JyUh? } ;
vs6, 等等。。。
I^Z8PEc+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u-"c0@ -=698h* template < typename Func >
htP|3 B struct func_return
1nPZ<^A&@ {
w{ `|N$ template < typename T >
#0;HOeIiH struct result_1
j8 C8X$ {
_#o'
+_Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}1-I[q6 } ;
z<]bv7V X5
ITF)& template < typename T1, typename T2 >
^/Sh=4=G struct result_2
CVXytS?@x {
#=}$OFg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&W }<:WH~ } ;
^6p'YYj"5 } ;
~2u\ 3z;_KmM 9j*0D(" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8RwX= t5
a7DD template < typename Func, typename aPicker >
@tRMe64 class binder_1
a <X0e> {
u&QKwD Uh Func fn;
ngi<v6 i aPicker pk;
e~v(eK_ public :
l0tYG[ z(c9,3 template < typename T >
H;WY!X$x struct result_1
ezTZnutZ {
G[idN3+# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.]Mn^2#j } ;
7.bN99{xPM v[<Bjs\q5 template < typename T1, typename T2 >
q;AT>" = ) struct result_2
P,bd' {
+f4W"t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oN(-rWdhZ } ;
5,b]V)4 #G3N(wV3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6Gn4asoA > 7`&0? template < typename T >
u@%|kc` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lu UYo {
0'$p$K return fn(pk(t));
3}&ZOO }
UEz i*"-v2 template < typename T1, typename T2 >
!d9AG| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,ZI\dtl {
IPA*-I57 return fn(pk(t1, t2));
k5+]SG`]] }
;BH>3VK } ;
>Cd9fJ&0gP +C7T]&5s O2-M1sd$ 一目了然不是么?
MmU%%2QG 最后实现bind
Uedvc5><t nq`q[KV: (&&87( template < typename Func, typename aPicker >
: cp picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[~Hg}-c {
0o&}mKe return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.6T6 S
v }
2Eh@e([PMs SlT*C6f 2个以上参数的bind可以同理实现。
zXc}W*ymj 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。
xQt 3[(Z a}.Y!O& 十一. phoenix
?)tK!' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
E1>/R m[2'd for_each(v.begin(), v.end(),
:X ., (
Na!za'qk[o do_
2f:Mm'XdB [
0|)19LR cout << _1 << " , "
oJaAM|7uv ]
V"d=.Hb> .while_( -- _1),
Pl~P- n cout << var( " \n " )
&+nRIv S_` )
J l7z|Q S );
H)JS0
G0 =L0fZf 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:
fU*C/ d3 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
,9/5T: 2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ex($ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6GOcI#C9C V;9 }7mw Ht=$] Px template < typename Cond, typename Actor >
J^H=i)A class do_while
IKf`[_,t] {
)bWrd$X Cond cd;
j.c8}r& Actor act;
L]zNf71RD public :
a20w, template < typename T >
4'At.<]jL struct result_1
LR$z0rDEM {
q9}2 typedef int result_type;
shi
Hy*(v } ;
dl/X."iv! ;A^K_w' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|"}4*V_ * DNth4z template < typename T >
I5pp "*u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t9*= {
Lk(S2$)* do
mCb 9*| {
}V^e7d act(t);
WV_`1hZX }
|>sv8/! while (cd(t));
44C+h return 0 ;
)W9_qmYd" }
/| GH0L } ;
NV!4(_~ |[w^eg ^HFo3V
}h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iK x+6v 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。
DPPS?~Pq 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。
dM|g`rr
E 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。
B82,.? 下面就是产生这个functor的类:
G)+Ff5e0L[ 6D*chvNA; S:s
3EM template < typename Actor >
Z t`j\^4n class do_while_actor
91;HiILgT
{
?Leyz Actor act;
(@?eLJlT public :
U?6yke do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^uBwj}6 !1-&Y'+ template < typename Cond >
V
[4n'LcE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
FU]4oKx } ;
IgA.%}II} W8.j/K: /W9
&Ke 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4I.1D2 1jA 最后,是那个do_
-h9#G{2W[ 83?1<v0% X<K9L7/* class do_while_invoker
^n71'MW {
<UAP~RH{ public :
QE6El'S template < typename Actor >
:C}H y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yam}x*O\xn {
BA`:miH< return do_while_actor < Actor > (act);
UG=I~{L }
#L1>dHhat } do_;
,9UCb$mh zn[QvY 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'8Qw:f h 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zW)gC9_|m- 最后来说说怎么处理break和continue
E.#6;HHzN 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。
Xv*}1PZH 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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