一. 什么是Lambda
^uCZO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AQ)DiH 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,
Sv#S_jh b=$(`y UiE 1TD{ Bjc<d,]
class filler
Q0j4c {
Crg@05Z public :
vRI0fDu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!pJd^|4A] } ;
?"@`SEdnU2 ]=Tle&yM+T aGz$A15# 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:
tS[@3h cqd}.D $:}sm0; z%lLbKSe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i8nzPKF2$3 BbCaIt +{b3A@f|F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]yAOKmS ,v@C=4'm 3'jH,17lWV dTTC6?yPXf 二. 战前分析
]tsp}M@ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
,^n5UA`PK 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&x.n>O YQ$Wif:@(n eeM$c`Y< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YiGSFg /* --------------------------------------------- */
c,L{Qv"n{ vector < int *> vp( 10 );
Ljs4^vy<J transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
v!WkPvU /* --------------------------------------------- */
=6O<1<[y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
opIbs7k- /* --------------------------------------------- */
w l#jSj%pd int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{b,#l]v /* --------------------------------------------- */
P9f,zM- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ox%.We5 /* --------------------------------------------- */
]_js-+w6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3uy^o W*WSjuFr2 J#) %{k_ X%R ) 看了之后,我们可以思考一些问题:
"lnI@t{o 1._1, _2是什么?
W6&mXJ^3L 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
g;-6Hg' 2._1 = 1是在做什么?
w:3CWF4q] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
OhW o Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
L|y9T{s *-,jIaL; H$)__V5I,q 三. 动工
"QLp%B,A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#>_5PdO ?Zh,W(7W XY)I ~6$Y IfzW%UL template < typename T >
=@*P})w5. class assignment
E oh{+>:6 {
q Oyo+hu T value;
"?Yf3G: \0 public :
*wl&Zzx assignment( const T & v) : value(v) {}
#-7m@EU;O template < typename T2 >
b{(= C
3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pT<}n 9yB5 } ;
,7os3~Mk9 e\95X{_' X$(YCb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\H{UJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$Ma*q EB KYM%U"j D A|<i7QVY /#Lm)-%G class holder
Sej(jJX1 {
8T"8C public :
@$R^-_m template < typename T >
\rSofn#c assignment < T > operator = ( const T & t) const
p"|0PlW {
?F^O7\rw return assignment < T > (t);
6QX2&[qWS }
z|v/hUrD } ;
5-! Zm] {1L{ u,`cmyZ 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:
A&UGr971 kn= fW1 static holder _1;
2'-o'z< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RN ~pC ppR;v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L8~zQV$h 而不用手动写一个函数对象。
b@ OF PwS7!dzH- ve*m\DU &d@N3y 四. 问题分析
[;$9s=:[ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
;t\C!A6 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
# 5b
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6g 5Lf) yG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
v{O(}@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&H:2TL! k{E!X 五. 问题1:一致性
r%FfJM@! 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
l5<&pb#b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
qMmhVUx tE]Y=x[Ux struct holder
.*{0[ {
OY,iz //
>*"1`vcxF template < typename T >
wj-z;YCV T & operator ()( const T & r) const
d6zfP1lQ {
G%XjDxo$I return (T & )r;
!BEl6h }
ftccga } ;
OYj~"-3y) _.+2sm 这样的话assignment也必须相应改动:
T3In0LQ H&=fD` Xq template < typename Left, typename Right >
g&fq)d class assignment
3)_(t.$D {
@
Br? Left l;
c+.?+g Right r;
Dz<vIMLF{ public :
Q)93+1] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W3]?>sLE* template < typename T2 >
6GsB*hW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2<TpNGXM_ } ;
E=RX^ 3+} KCi0v 同时,holder的operator=也需要改动:
gmdA1$c >L,Pw1Y0W[ template < typename T >
VdF<#(X+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
25/M2u? {
?;ovh nY) return assignment < holder, T > ( * this , t);
4rH:`494 }
F+285JK m?`?T
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。
r@ v&~pL 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
DNGj8 1'c 1aS66TS3 return l(rhs) = r;
Vy@0Got5= 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。
W7?f_E\>W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
I2e@_[
1 a4x(lx& template < typename Tp >
`+ 5,=S class constant_t
VZCCMh- {
K yDPD' const Tp t;
\KkAU 6 public :
\><v1x>; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i1DJ0xC] template < typename T >
A ?ij const Tp & operator ()( const T & r) const
\ 3FOI {
M1 _1(LSU return t;
P>qDQ1 }
6+W`:0je } ;
'WcP+4c {7d\du&G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
V[avV*;3i 下面就可以修改holder的operator=了
+uB.)wr }<mK79m template < typename T >
mecm,xwm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5sguv^;C5 {
^u$?& # return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1wt(pkNk }
>f-*D25f% qTrb)95 同时也要修改assignment的operator()
1Gh3o}z f/tJ>^N5 template < typename T2 >
J:G~9~V^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'-vzQ d@y 现在代码看起来就很一致了。
<XH,kI(% f ]DO2r 六. 问题2:链式操作
ZGC*BP/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V J]S" 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。
=6< Am 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。
t[HA86X 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。
%C~LKs5oH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
k/.a
yLq !R3ZyZcX template < typename T >
Y!fgc<]'& struct result_1
xL}~R7 {
m$80D,3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
< SvjvV } ;
F8>J(7On w0YV87 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
31`Eq*Y)4 lWWy|r'il template < typename T >
I9g!#lbl struct ref
8 CCA}lOG {
v)-:0f typedef T & reference;
y4`uU1= } ;
)~ =g}& template < typename T >
N^xk.O_TO struct ref < T &>
7f#r&~= {
} DQ KfS typedef T & reference;
P=
nu&$; } ;
^^{7`X
u <v[UYvZvY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZFa<{J<2 [FN4 _ template < typename T >
;ep@
)Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wH0Ks5 {
2qe]1B; return l(t) = r(t);
a@niig }
uM74X^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。
MH h;>tw 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rLJjK$_x sq1v._^s 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
>%Nqgn$V _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
khS > _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
boWaH}?0' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~pve;(e= 最后的布局是:
5_E,x
Add
YCS8qEP& / \
dXewS_7 Divide 5
I>(-&YbC / \
>w)A~ F< _1 3
#Oq~ZV|<l 似乎一切都解决了?不。
hH*/[|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。
*8#]3M] 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。
3iv;4e ; 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:
3{R7y :9f/d;Mo3 template < typename Right >
xa$p,_W:' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>do3*koA Right & rt) const
&#DKB#.2 {
6Cz%i6) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3,$G?auW }
04P!l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3Q_L6Wj~ 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。
'?j,oRz^T 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。
,G%?}TfC) 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。
-:NFF' 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。
|"o/GUI~ 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?
Ld$e -dB 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
?^3Q5ye a+#Aitd template < class Action >
yjB.-o(' class picker : public Action
DqbU$jt` {
+y\mlfJ.-b public :
ua
HB\Uc picker( const Action & act) : Action(act) {}
HVkq{W|w // all the operator overloaded
%MUh_63bB } ;
EhK5<v} XX;MoE~MM 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。
XTPf~Te,= 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:
2nA/{W\ hC kNDN<L template < typename Right >
-eSZpz p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0gOB$W {
';.n# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iqh"sx{5bp }
z*BGaSX % pG0Ca]( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"j] r 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
O0cKmh6= t)h{ w"v template < typename T > struct picker_maker
?K/N{GK%{ {
W^Z#_{ typedef picker < constant_t < T > > result;
UKfpoDhEe } ;
A<|]>[ax template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,)](h+zl_6 {
l
d@ B typedef picker < T > result;
]5`Y^hS_g } ;
<$ oI ed6eC8@ 下面总的结构就有了:
&R~)/y0] 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。
IolKe:'>@ 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。
:HTV 8;yc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^DWhIxBh 至此链式操作完美实现。
:jUu_s} _q/UDf1 6nP-IKL 七. 问题3
3I%F,-r 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。
@ - _lw Weu%&u- template < typename T1, typename T2 >
P@pJ^5Jf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cW*p}hD {
Wp0L!X=0
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!w #x@6yq }
Rd^X. -|aNHZr 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:
ZclZD{%8J 6y
d/3k template < typename T1, typename T2 >
0b~{l; struct result_2
0 CFON2I {
syR
+; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:L'U>)k } ;
Y,;$RV@g Sx|)GTJJ|- 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?
)Fw{|7@N 这个差事就留给了holder自己。
xKW`m [>y 0Xf9^ bQelU template < int Order >
Se>"=[= class holder;
1e(QI)
~ template <>
w +~,Mv \ class holder < 1 >
x8q3 Njr {
|r%lJmBB public :
rW<sQ0 template < typename T >
$b=4_UroS struct result_1
s`E^1jC {
%A ^qm typedef T & result;
e+ckn } ;
Ja(>!8H>@ template < typename T1, typename T2 >
[sF
z ;Py] struct result_2
oiL^$y/:;z {
NL76 jF typedef T1 & result;
5Dv;-G; } ;
s)<^YASg template < typename T >
m\O|BMHn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5oP31 {
;DXcEzV return (T & )r;
%e,X7W`'2 }
B[Gl}(E template < typename T1, typename T2 >
dD{{G:V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]BiLLDz( {
map#4\ return (T1 & )r1;
gk.c"$2 }
\ Rff3$ } ;
JDA :)[; p[Yja y+ template <>
WP b4L9< class holder < 2 >
K9 tuiD+j {
EX.`6,:+2 public :
fZ)M
Dq template < typename T >
se:lKZZ] struct result_1
=|_{J"sv {
gPrIu+|F typedef T & result;
f3u^:6U~ } ;
M*x1{g C/ template < typename T1, typename T2 >
PIxd'B*MF struct result_2
A,4|UA?- {
{vL4:K typedef T2 & result;
lm
1Mz } ;
o;D[F template < typename T >
tnCGa%M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k25:H[ {
=eNh))] return (T & )r;
3TS(il9A }
"\]NOA* template < typename T1, typename T2 >
y>DvD) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'Lb-+X, {
?z]hYsy return (T2 & )r2;
%Gk?f=e }
=ZaTD-%id } ;
ee0)%hc1t vg6'^5S7 jZX2)# a! 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> >。
hCcAAF*I;5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#ARQB2V 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V&75n.L j~ )GZV return l(i, j) = r(i, j);
uR:@7n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@},25"x) p[zKc2 TPk return ( int & )i;
?k*%r;e> return ( int & )j;
+v7mw<6s 最后执行i = j;
{d%% nK~ 可见,参数被正确的选择了。
H(~:Ajj+zQ ?^<
E#2a c[I4'x )zR(e>VX \UF/_'=K 八. 中期总结
}eO{+{D+ 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:
Z"T#"FDIr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
yG`J3++
S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`<z"BGQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Wt%+q{ *h `P+_Q7 88GS Bg:YH
z!<X{&
e *QIlh""6 #9a\Ab 九. 简化
k[`9RGT 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。
W8$ky[2R 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v%=@_`Ht 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:
0^L>J"o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
007(k"=oV +-*/&|^等
mYy{G s7 2. 返回引用。
LL}|#%4d =,各种复合赋值等
r}1.=a 3. 返回固定类型。
j<HBzqP%6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oVK3=m@{ 4. 原样返回。
S{q c1qj operator,
1j9R^ 5. 返回解引用的类型。
-
DO operator*(单目)
Ob+Rnfx37 6. 返回地址。
X &z|im'd operator&(单目)
f[AN=M"B"s 7. 下表访问返回类型。
nF Mc'm operator[]
d=q&%gqN 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
M_+"RKp operator<<和operator>>
w
B i'KS $hn=MOMc OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
j0XS12eM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y2j>@ R0l5"l*@+ template < typename Left >
'K L"i struct value_return
n I63Ns {
(&W&1KT template < typename T >
C [Ap&S struct result_1
]r^/:M {
#}8l9[Q|M typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w[5uX> } ;
/{[Y l[{"< DxFmsjX[L template < typename T1, typename T2 >
S^Lu RF]F struct result_2
rW8.bMmM {
*Va ;ra(V2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=Ts3O0"[ } ;
xe~lV } ;
*WHQ1geI8 n7J6YtUwP eVXlQO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?>p(* 9ff6Apill 下面我们来剥离functor中的operator()
e|t@"MxvC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X3bPBv U/W<Sa\` return l(t) op r(t)
Hd/|f; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YT*_
vmJV return op l(t)
d'oh-dj %^ return op l(t1, t2)
p-6Y5$Y return l(t) op
pdz_qj!Z return l(t1, t2) op
?=bqya"Y return l(t)[r(t)]
va>u1S<lO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
X\-IAv _VjfH2Y 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:
r~q(m>Ct6 单目: return f(l(t), r(t));
-kGwbV} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
K-a~Kr 双目: return f(l(t));
0gLl>tF[H return f(l(t1, t2));
_i/x4,=xv 下面就是f的实现,以operator/为例
(mNNTMe 0:CIM struct meta_divide
a7]wPXKq {
nRE(RbRe template < typename T1, typename T2 >
Q.]$t
2J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
s9Tp(Yr,k {
""; Bq*Y# return t1 / t2;
nmH1Wg*aW }
sRMz[n5k } ;
!T'`L{Sj ag_RKlM3 这个工作可以让宏来做:
sbju3nvk ;*H@E(g #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D?Mj<|| template < typename T1, typename T2 > \
RjcU0$Hi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)V6Bzn}9 以后可以直接用
fLtN-w6t DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vj_[LFE 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
s U|\? pJ (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。。。)
M_OvIU(E cbton<r~ ?ufX3yia 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
!Lu noC>B +E7Os|m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nT;Rwz$3 class unary_op : public Rettype
**D3.-0u& {
NMM$
m!zg Left l;
K&\
q6bU public :
W0&x0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)F$<-0pT #[uDVCM template < typename T >
]gw[
~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
InAx;2'A: {
dr[sSBTY" return FuncType::execute(l(t));
?xRx|_}e }
wm'a)B? m\0Xh* template < typename T1, typename T2 >
5}+&Em": typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yMd<<:Ap {
o#^(mGj_. return FuncType::execute(l(t1, t2));
Bh#?:h&f }
*\n-yx] } ;
h:4Uv}Z ~\{a<-R ki8;:m4 同样还可以申明一个binary_op
fK0VFN8<I JZo18^aD"' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[J{M'+a class binary_op : public Rettype
zAZ+'9LB {
Hdn%r<+c Left l;
ev{;}2~V Right r;
k(]R;`f$W public :
mnG\qsKNLK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BQ;F`!Hx? >, 9R :X( template < typename T >
Rs +), typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F%]ZyO9 {
<TDp8t9bU return FuncType::execute(l(t), r(t));
-5 Q
gJ }
B&M-em= Jn#05Z template < typename T1, typename T2 >
Z)7|m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<Wwcd8d {
;h-W&i7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
QMz6syn4u }
vg"$&YX9" } ;
g0Ff$-#7 :kU-ol$ #H5i$ o 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
Fmd^9K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!1b4q/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?=dp]E{ 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。
MB!_G[R
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[wO|P{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。。。
blk4@pg 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+W7#G `> 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)
<b,oF]+;z 下面是修改过的unary_op
=-m"y~{>3 &*JU
N}86 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&Rp/y%9 class unary_op
)ZQ>h{}D {
gic!yhsS_ Left l;
mH,L,3R;R JS^QfT,zE public :
E5+-N |b+ZKRW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!!\x]$v 8{f~tPY template < typename T >
Gm.sl}, struct result_1
hRFm]q {
u(Kof'p7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sA|!b.q } ;
{@7xOOAw /)-OK7x template < typename T1, typename T2 >
y(fJ{k struct result_2
2gM/".|{ {
tYk!Y/O} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GpZ}xY'|w, } ;
@4]} J-3 JGRL&MG4 template < typename T1, typename T2 >
unB`n'L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
579<[[6~d2 {
xo.k:F return OpClass::execute(lt(t1, t2));
iRIO~XVo }
)7jJ3G* 6>Z)w}x^ template < typename T >
np6R\Q!& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q{:=z6& {
U(rY,4' return OpClass::execute(lt(t));
nSr_sD6" }
gtwUY$ {y%cTuC= } ;
'5r\o8RjN ^B!cL~S*I l8~s#:v6X 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
%Ek!3t 好啦,现在才真正完美了。
hqW),^\>' 现在在picker里面就可以这么添加了:
6.'j\ bP)(4+t~ template < typename Right >
RA$%3L[A! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
c2RQwtN| {
xh:A*ZI=7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dI?x(vw }
p&$O}AX| 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。
mFgrT Z'!i"Jzq|{ 35KRJY# :lBw0{fP )C>8B`^S 十. bind
#;])/8R% 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。
NyR,@n1 先来分析一下一段例子
H{et2J<H B(1WI_}~ cfC}"As int foo( int x, int y) { return x - y;}
V)Sw\tS6g bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7SJbrOL4Q- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;u*I#)7 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。
\&MJ(F>vJ 我们来写个简单的。
Pq(7lua7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.2{*>Dzi 对于函数对象类的版本:
+:kMYL3 Y.b?.)u& template < typename Func >
jY k5]2#A struct functor_trait
WYm<_1 {
{l9g YA typedef typename Func::result_type result_type;
r7jh)Q;BbR } ;
GCj[ySCD 对于无参数函数的版本:
'>k1h.i ,}:}"cl template < typename Ret >
*_sSM+S struct functor_trait < Ret ( * )() >
dlRTxb^Y>u {
.x'?&7#( typedef Ret result_type;
-A^o5s } ;
jRN>^Ur;g 对于单参数函数的版本:
f=IF_|@^S ):]5WHYg template < typename Ret, typename V1 >
vyvb-oz;u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L]*5cH {
D4O^5?F)| typedef Ret result_type;
)8`i%2i= } ;
-)Hc^'. 对于双参数函数的版本:
{_R{gpj' 64qqJmG3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
( _3QZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
UB,0c) {
gE9x+g typedef Ret result_type;
m(w 9s;< } ;
+Kp8X53 等等。。。
()W`4p 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sV;q(,oru D]twid~OS template < typename Func >
3vHkhhYQ struct func_return
nyL$z-I) {
.sSbU^U template < typename T >
H5(:1 struct result_1
](^FGz {
&S39SV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I23"DBR3 } ;
~(`&hYE NQcNY= template < typename T1, typename T2 >
aMJJ|iiU struct result_2
vDIsawbHD {
QIfP%,LT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
88VI
_< } ;
/*(&Dmt> } ;
D67z6jep( Md&K#)9,( %6la@i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
u
s8.nL/ \olY)b[ template < typename Func, typename aPicker >
SB`xr!~A] class binder_1
'=(D7F; {
8Oa+,?<0x Func fn;
?u5jXJ0L aPicker pk;
LRR)T: e}q public :
LbuhKL}VN OQVo4yl" template < typename T >
y!T8( struct result_1
]*D~>q"#\ {
0J6* U[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IP^1ca#< } ;
t$b5,"G1 <Y"HCa{ template < typename T1, typename T2 >
U,8mYv2| struct result_2
BKV:U\QZ {
6]mAtA`Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d4) 0G-| } ;
MkWbPm) p*l=rni4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S{Zf}8?6$ iI3,q-LA template < typename T >
w,j;XPp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_p?s[r* {
j
Y(|z*| return fn(pk(t));
4 ]ko }
89{`GKWX template < typename T1, typename T2 >
zYM0?O8pJ~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-XnOj2 {
4?]s%2U6 return fn(pk(t1, t2));
-wVuM.n(Z }
eh8lPTKil } ;
Lj/ sq@c?!' (w vU;u 一目了然不是么?
Z*IW*f&0>1 最后实现bind
a`zHx3Yg %r&36d' Tfx-h)oP3 template < typename Func, typename aPicker >
>*\yEH9" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g1 =>u {
nW`] = return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^V7)V)Z;0 }
f ~bgZ P0RtS1A 2个以上参数的bind可以同理实现。
>Bu_NoM 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。
wxN&k$`a S4rm K& 十一. phoenix
DQ&\k'"\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0Hx'C^m72 _:FD#5BZ1 for_each(v.begin(), v.end(),
)P,pW?h$ (
cM\BEhh do_
mex@~VK [
P.jy7:dB, cout << _1 << " , "
%/BBl$~ji ]
WO6+r?0M2 .while_( -- _1),
b;nqhO[f} cout << var( " \n " )
DR]4Tc z# )
/B|"<`-H );
h>p,r\X ":qS9vW 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
,c
0]r;u! 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5bd4]1gj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
VV sE]7P ] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Lhrlz,1 t^}"8
y|NY,{:] template < typename Cond, typename Actor >
_Fe=:q class do_while
Qz"//=hC|H {
0#ON}l)> Cond cd;
J(A+mYr{: Actor act;
KFy|,@NI public :
PZ#aq~>w template < typename T >
mo,"3YW struct result_1
L0w2qF {
4G hg~0 typedef int result_type;
L">m2/ HG } ;
c._!dqR EfkBo5@ Qi do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
M:L-j{?y_ v- p8~u1N template < typename T >
>FJK$>[1:p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RRzLQ7J {
l@]Fzl do
rrq7UJ; {
;bL?uL act(t);
a&dP@) }
r{_1M>F
D! while (cd(t));
>GzH_] return 0 ;
T'9M }
qD/h/ } ;
r"p"UW9og o{ccO29H/ :9(w~bB9$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L(X}37 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。
lQ"t#b+ 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。
P ?96; 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。
7HL23Vrk 下面就是产生这个functor的类:
L X #. *Wcq'S aC<fzUD;
template < typename Actor >
jpOcug`f class do_while_actor
$$*0bRfd4= {
|!1iLWQ Actor act;
ldc`Y/:{ public :
(a~V<v" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E.-2 /'i )}vUYTU1 template < typename Cond >
tf1Y5P$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Mko,((>I1 } ;
}uO2x@ 4{b/Nv:b v+dT7*^@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l1%*LyD 最后,是那个do_
ZmI#-[/ QkLcs6)R NH1ak(zHW class do_while_invoker
$-6[9d-N {
IVeA[qA0 public :
.Np!Qp1* template < typename Actor >
4 XGEw9`3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Zc*#LsQh.` {
?+$EPaC2 return do_while_actor < Actor > (act);
Fl"LK:) }
n@S|^cH } do_;
^,[gO#hgz };*&;GFe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$. sTb 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=,&{ &m) 最后来说说怎么处理break和continue
e'=#G$S?g 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。
`qZ@eGZ
z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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