一. 什么是Lambda
lF1ieg"i M 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ig,v6lqhM 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,
sr,8Qd0M h7W<$\P B6a
~Aq$GH4 class filler
%L;'C
v {
+LAj h)m public :
lilF _y void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GGwHz]1L } ;
Ej64^* *+'l|VaVq\ .1& F p 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:
0(dXU\Y 5 l(Q#pSX L%O(
I :>otlI<0t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
q'awV5y E#cZM> .9;wJ9Bw[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5%Q[X
rN^P// 7Cj6Kw5k Tn8GLn 二. 战前分析
q!zsGf{ 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。
JdeGQ 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
O:,Fif?; ]):kMRv <oWoJP`G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x?B 8b-* /* --------------------------------------------- */
K Z)p\p<1 vector < int *> vp( 10 );
m2$Qp{C6H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
WH^rM`9 /* --------------------------------------------- */
R+O[,UM^I~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
GiN\@F! /* --------------------------------------------- */
FsYsQ_,R3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,d34v*U /* --------------------------------------------- */
[3QKBV1\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w_!]_6%{b /* --------------------------------------------- */
Hh1OD?N) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[m3k_;[ p#95Q PH}^RR{H[ _mw(~r8R 看了之后,我们可以思考一些问题:
hd}"%9p 1._1, _2是什么?
OjiQBsgnj 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\!4sd2Yi 2._1 = 1是在做什么?
c}>p" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
c);(+b Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
aBLE:v qrmJJSJ b 64~Y|8 三. 动工
l1qWl 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
a_0G4@=T Wg+fT{[f| a~F`{(Q2 t~0}Emgp<( template < typename T >
jreY'y: class assignment
e/<Og\}P/ {
~^Y(f'{ T value;
U\ A*${ public :
-IB~lw assignment( const T & v) : value(v) {}
$fE$j { template < typename T2 >
A,T3%TE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Sgt@G=_o } ;
.{1MM8 Q PiRbdl #'-L`])7uw 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
v5 yOh5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
R3$K[Lv, 2Xm\; 7 3' WS6B+ e_BOzN~c class holder
>#RXYDd {
[yF4_UoF public :
ega< {t template < typename T >
:hp=>^$Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
/L1qdkG {
.hCOi<wB return assignment < T > (t);
:B<lDcFKJ }
5"[Qs|VjA6 } ;
%@{);5[ eFPDW; 4V7{5:oa 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:
,zLi{a6 /EOtK|E static holder _1;
{qm(Z+wcmb Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b7/1] Y24:D7Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>4.{|0%ut 而不用手动写一个函数对象。
j!;?=s G!54 e PT|W{RlNl $zTjh~ 9 四. 问题分析
L`ZH.fN 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
wL2d.$?TEg 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。
CW Y'q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
: /9@p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}Jgz#d 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]y,6 :G|Jcl=r 五. 问题1:一致性
@Zs}8YhC 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?|
kg$<^:uX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~h;c3#wuc +[JGi"ca struct holder
.( vS/ {
5M~\'\; //
IiACr@[?e template < typename T >
"YGs<)S T & operator ()( const T & r) const
/0 ,#c2aq {
%/H return (T & )r;
@fp(uu }
bgd1j,PWbW } ;
B_[^<2_ 'Z-jj2t} 这样的话assignment也必须相应改动:
PCs+`
WP!M ;b$(T5 template < typename Left, typename Right >
aIk%$M at class assignment
YSt' ] {
~_SV`io Left l;
-\j}le6;c Right r;
LD WFc_ public :
Da)[mxJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C CX\"-C template < typename T2 >
}abM:O
"Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ku_`F2Q } ;
77OH.E|$ S >uzW # 同时,holder的operator=也需要改动:
EpeTfD "j9,3yJT template < typename T >
JLRw`V,o7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NrTQ}_3) {
"7RQrz return assignment < holder, T > ( * this , t);
'?_;s9) }
gQ*0Mk r9G<HKl 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。
g!<@6\RB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Xi5ZQo!t V2%FWo| return l(rhs) = r;
X#(?V[F] 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。
=_8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;*+jCL2F /+Xv(B template < typename Tp >
?T70C9 class constant_t
}7vX4{Yn {
@q2Yka const Tp t;
:h N* public :
-.1x! ~.jX constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y&A*/J4P template < typename T >
.8l\;/o| const Tp & operator ()( const T & r) const
\Btv76*, {
&D
uvy#J return t;
IyYC).wU} }
;]MHU/ } ;
1Af~6jz C2,,+* v 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@Wy>4B^ 下面就可以修改holder的operator=了
T?)?"b\qz '>Y"s| template < typename T >
vj^vzFb K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;&P%A<[` {
ld4QhZia return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I1
j-Q8 }
R\MM2_I _;{n+i[ 同时也要修改assignment的operator()
"a;JQ: k#E D#']N template < typename T2 >
Q! ] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8\`]T%h 现在代码看起来就很一致了。
yEy}
PCJ& 5Y"lr Y38 六. 问题2:链式操作
&2MW.,e7s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(J][(=s;a 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。
wnP#.[,V 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。
zhU)bb[A 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{6!}0Q4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bJ]g2C7`36 fC2e}WR template < typename T >
)wo'i]#2: struct result_1
=g2;sM/ {
b|wCR% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"Nn/vid; } ;
GrW+P[j9 .#6Dad=S* 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:
AIF?+i%H} fEWS3`Yy template < typename T >
X26gl 'U struct ref
%w,
{
Zk)]=<H typedef T & reference;
o';sHa' } ;
,Zb]3 template < typename T >
*;(LKRV struct ref < T &>
B[!wo {
hJ>{`Tw typedef T & reference;
L=Fm:O'#2 } ;
T c4N\Cy h2zuPgz, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eRD?O Z+=W gEu1 template < typename T >
jnYFA[Ab typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^vLHs=< {
q[nX<tO return l(t) = r(t);
.KGW#Qk8 }
dOqn0Z 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。
kV(}45i]s 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[P]zdw
w# Lf&p2p?~c 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
3lqR(Hh3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v-3In\T=^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l!<Nw8+U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l&(,$RmYp 最后的布局是:
\Q|1I Add
>lU[
lf+/ / \
:t8(w>oW Divide 5
!iWPldn&] / \
0
ML=] _1 3
PCH&eTKN 似乎一切都解决了?不。
O7I:Y85i#O 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
lV:R8^d 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Vz!W(+ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
9; H R z*. 4Y template < typename Right >
L"&j(|{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D+]#qS1q Right & rt) const
)C5<puh {
SEq_37 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:D8V*F6P }
='q:Io?T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2i;G3"\ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
8C#R 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
jwgXq( 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
yjaX\Wb[z[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4P(Y34j 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
r`pg`ChHv 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
%<CahzYc6 Wp`wIe6 template < class Action >
_(&^M[O class picker : public Action
XMd-r8yYr {
N W :_)1 public :
oJ\UF S picker( const Action & act) : Action(act) {}
NDEltG( // all the operator overloaded
.$y}}/{j?[ } ;
d&4]?8}=. -Mx"ox 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。
!Low%rP 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:
r5h}o)J $NC1>83 template < typename Right >
X}Bo[YoY$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&u( eu'Q3 {
9}Ud'#E return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uV!Ax*' }
L}*:,&Y/ y8'WR-; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i[/g&fx 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。
3zo]*6p0 Gkv<)}G template < typename T > struct picker_maker
n#[-1(P {
?2zVWZ typedef picker < constant_t < T > > result;
NBuibL } ;
1{i)7:Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Kv^ez%I {
fNNkc[YTZI typedef picker < T > result;
^I=c]D]); } ;
!qsk;Vk7Z s!esk%h{K 下面总的结构就有了:
5@ecZ2`)+h 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。
0)`{]&
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
n
JUXpl picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#5-5N5-1 至此链式操作完美实现。
u@tJu'X 6:O3>'n j}7as& 七. 问题3
||a
5)D 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。
dqMt6b\} yBqv'Y template < typename T1, typename T2 >
P,r9< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+ntrp='7O7 {
7p%W)=v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
qP{S!Z( }
.}n, WPi^;c8 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:
wNMg Y AuuZWd template < typename T1, typename T2 >
<7N8L struct result_2
qR^KvAEQSo {
\g<9_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1ThONrxu } ;
GxE"q-G J0CEZ 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?
fmyyQ|]O" 这个差事就留给了holder自己。
{j
i;~9'Q c6FKpdn% "~jSG7h template < int Order >
F4'g}yOLd class holder;
:9un6A9JS template <>
7OY<*ny class holder < 1 >
gdkl,z3N3 {
^Y z.,!B[ public :
u3)Oj7cX template < typename T >
],CJSA!5F struct result_1
#U45;idp {
'zCJK~x`x typedef T & result;
7zo)t1H1 } ;
vH/<!jtI template < typename T1, typename T2 >
37GJ}%Qs struct result_2
[5K&J-W {
$MD|YW5 typedef T1 & result;
.J:04t1 } ;
Gh}k9-L template < typename T >
,0+%ji^V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~wG.'d] {
>^}nk04 return (T & )r;
WM$)T6M }
,FRFH8p template < typename T1, typename T2 >
#eSVFD5ZU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q>:>f+4 {
7 j$ |fS return (T1 & )r1;
E +\?|q !T }
W/_=S+CvK } ;
lg` Qi& c4QegN template <>
E*V UP5E class holder < 2 >
%zj;~W;qPH {
2,,zN-9mt public :
9Fb|B template < typename T >
YI05?J} struct result_1
"#bL/b'{ {
[DrG;k ? typedef T & result;
Ei!t#'*D< } ;
vzD3_
?D template < typename T1, typename T2 >
Q`mw2$zv struct result_2
3C'`c= {
`k y>M- typedef T2 & result;
'5xf?0@s. } ;
;%"YA template < typename T >
c@u)m}V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`H+~LVH {
_22;hnG<iy return (T & )r;
me]O }
Z-(#}(HD template < typename T1, typename T2 >
,Q|[Yr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]~S,K}T {
KV1zx(WI return (T2 & )r2;
mXZOkx{ }
C =fs[ } ;
Y4*ezt:;Q tI50z khaB r,}U-S.w 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xK4b(KJj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
P(?i>F7s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3&Dln (I3:u-A return l(i, j) = r(i, j);
V9xZH5T8^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
|rJ1/T.9 TAz#e return ( int & )i;
d>"t*>i]> return ( int & )j;
Z9-HQ5> 最后执行i = j;
Abr:UEG 可见,参数被正确的选择了。
GE4d=;5 -$Bom qc^u% {2kw*^,l ' k~'aZ 八. 中期总结
0{|ib ! 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:
?^iX% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Jej P91 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5`m RrEA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x17cMfCH% 2w`k h= &W/C2cpmR =XWew* 4u5^I;4pL :ie7HF 九. 简化
C D#:* 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。
Y9F78=Q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
SI_{%~k*B 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:
M$O}roOa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
c-nBB +-*/&|^等
0gNwC~IA8 2. 返回引用。
/BC(O[P =,各种复合赋值等
;u;Y fOr 3. 返回固定类型。
|a@$KF$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(Bs0/C 4. 原样返回。
W]|;ZzZ=m operator,
77/&M^0 5. 返回解引用的类型。
) *:<3g!
operator*(单目)
a&YD4DQ05 6. 返回地址。
}>:v operator&(单目)
$-""=O|" 7. 下表访问返回类型。
~7PPB|XY operator[]
w-Zb($_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#BK\cIr operator<<和operator>>
6hKavzSi ;6aTt2BQ 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。
Zf;1U98oC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]>h2h ?2te S9X~<!] template < typename Left >
$^R[t; struct value_return
x9r5 ;5TI {
n y6-_mA] template < typename T >
*au&ODa struct result_1
v ?@Ys+V {
H?8uy_Sc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"Yw-1h`fR } ;
kE QT[Lo ai"Kd=R template < typename T1, typename T2 >
;zI;oY#.y struct result_2
}x% ;y]S {
RW
23lRA6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
jYKs| J)[ } ;
LL Oe } ;
8EZ"z
d`n/ >*%ySlZbs JBQ,rX_Hw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xy`aR< L ]dk44,EL 下面我们来剥离functor中的operator()
mMO:m8W 首先operator里面的代码全是下面的形式:
H~RWM'_ 7SYU^GD return l(t) op r(t)
ehj&A+Ip return l(t1, t2) op r(t1, t2)
R:YX{Tq return op l(t)
F;yq/e#Q return op l(t1, t2)
8YFfnk return l(t) op
u{=(]n return l(t1, t2) op
*EOIgQp return l(t)[r(t)]
h
&9Ld:p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B]]_rl, gsufd{{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Uj}iMw, 单目: return f(l(t), r(t));
' U {?"FP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fc>W]1 双目: return f(l(t));
:av6*&+ return f(l(t1, t2));
Dw 下面就是f的实现,以operator/为例
M5 ep\^ {/12.y=)~ struct meta_divide
<jU[&~p {
ch,<4E/c[R template < typename T1, typename T2 >
c:"*MM RC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k!O#6Z {
e#IED!U return t1 / t2;
esmQ\QQ^1 }
1g{`1[.QO } ;
0rY<CV;fZ 9ZUG~d7_ 这个工作可以让宏来做:
cX"[#Em# (i>VJr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Zeyhr\T template < typename T1, typename T2 > \
{c|nIwdB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u9}}}UN! 以后可以直接用
8m1@l$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
":?>6'*1 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
@P+k7"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。。。)
@m! ~![ "v4;m\g&: a?E]-Zf 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
?sDm~]Z yd5r]6ej template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2?rg&og6 class unary_op : public Rettype
3toY #!1Ch {
a9Lf_/w{ & Left l;
`7}6 public :
<I'kJ{" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7qA);N K97lP~Hu template < typename T >
z.oDH<1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?qYw9XQYL {
1t=Y+|vA9 return FuncType::execute(l(t));
(:].?o }
bG67TWY) ?I)-ez template < typename T1, typename T2 >
~|@ aV:k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wcP0PfY {
~ C6<75 return FuncType::execute(l(t1, t2));
9+h9]T:9 }
8e)k5[\m } ;
[ivz/r(Rj @^}
%
o-: ,7SLc+ 同样还可以申明一个binary_op
d|]F^DDuI ukv
_bw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,XCC#F(d1 class binary_op : public Rettype
=PAvPj&}e {
6%C:k,Cx{d Left l;
PTIC2 Right r;
W&}YMb public :
l/[@1(F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CjORL'3 z,}1K! template < typename T >
c>{X(Z=2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]ms#*IZ {
)<9g+^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
~-lIOQ.v }
m,aJ(8G iyU@|^B"Wa template < typename T1, typename T2 >
|uV1S^!A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a)PBC{I {
)-|A|1Uo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n'7 3DApW }
Mkko1T=6 } ;
!(F+~, wwnc lZV]Z3=p'0 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
e<YC=67n) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+|r;t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
lYv : 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。
m7z/@b[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
IK(G%dDw 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。。。
R}Uvi9? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
RW48>4f/+ 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)
F*>:~'% 下面是修改过的unary_op
uf\Hh -+p >},O_qx template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
t= "EbPE class unary_op
^v*ajy.> {
6Bmv1n[X^h Left l;
}lML..((1 7'7bIaJk public :
3l->$R] kI]i,v#F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5&v'aiWK tz
j]c template < typename T >
39S}/S) struct result_1
ii2X7Q {
a2vUZhkR typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jWiZ!dtUZ } ;
,;;M69c[
x 7 ;|jq39 template < typename T1, typename T2 >
N'Ywn}!js struct result_2
*'`ByS {
dP
T)& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f|WNPFQ$x } ;
'SYj Ehvw n7
4?W template < typename T1, typename T2 >
muT+H(Z p} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/],:sS7 {
P9:7_Vc return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!w]!\H }
y1cAw 6=Kl[U0Y template < typename T >
RZjTUMAz4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dE_BV=H{ {
Xp1xhb*^ return OpClass::execute(lt(t));
{3yzC }
aWm0*W"(@ k`Ab*M$@Xs } ;
50rCW)[# FlOKTY xE;4#+_I 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
D@^ r
好啦,现在才真正完美了。
{Mp>+e@xx 现在在picker里面就可以这么添加了:
yC
=5/wy` ]?#f=/ template < typename Right >
YUfuS3sX} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8? W\kf$ {
!9356) cV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rVzjLkN^ }
P-K\)65{Y 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。
!O@qqg(> ]d_Id]Qa+ RQy|W}d_ ;dRTr * ? =_l=dR 十. bind
3*CF !Y% 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。
<\8dh(> 先来分析一下一段例子
rs~RKTv- ,aV89"} .ZxSJ"Rk int foo( int x, int y) { return x - y;}
;.V5:,& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
KNC!T@O|{# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;x@9@6_ 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。
j8M}*1 我们来写个简单的。
/(BQzCP9O; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@,CCwiF'q 对于函数对象类的版本:
.r[DqC szF[LRb template < typename Func >
%.pX!jL struct functor_trait
(=CV")tF {
*^=`HE89S typedef typename Func::result_type result_type;
llhJ,wD } ;
(nbqL+ 对于无参数函数的版本:
L=Dd` 5Jp@n . template < typename Ret >
{ogGi/8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
VHM ,W]
{
|n=m8X typedef Ret result_type;
p !AQ } ;
2!~j(_TA 对于单参数函数的版本:
2etcSU(y> &1F)/$,v template < typename Ret, typename V1 >
_{_LTy%[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nFzhj%Pt; {
9TO typedef Ret result_type;
2Q|Vg*x\U } ;
3VCyq7B^ 对于双参数函数的版本:
x7L$x=8s YMIDV- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_;yp^^S struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~uq J@#o{ {
1MRt_*N4 typedef Ret result_type;
xh#ef=Bw } ;
JZD27[b 等等。。。
uDafPTF 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FGr0W|?v j08G-_Gjn template < typename Func >
FnP/NoZa> struct func_return
1mJBxg}( {
-[~{c]/ c template < typename T >
pA!+;Y!ZB< struct result_1
|5F]y"Nb {
[]1VD# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RA+Y ./*h } ;
bG^E]a/D CmJI" template < typename T1, typename T2 >
G-Sw`HHo struct result_2
e3F)FTG& {
|w>"oaLN|Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W`eYd|+C } ;
BpDf4)| } ;
yh]#V"W3 X3!btxa%t bRLmJt98P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lR{eO~'~V #|A
@ template < typename Func, typename aPicker >
Y%^&aac Z class binder_1
=5oFutg` {
JXftQOn Func fn;
ah"2^x aPicker pk;
UQPd@IVu6 public :
aPcO9 $$A{|4,aI template < typename T >
y`mE sj struct result_1
*.Y!ZaK {
|B)e!# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'|J-8" } ;
l#~Sh3@L( 6IPhy.8 template < typename T1, typename T2 >
kkyn>Wxv struct result_2
2~2 {
@gE
+T37x2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ok-sm~ bp } ;
n4> >`5iq.v binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
n2Dnpe: O(~`fN?n template < typename T >
Q'*-gg&) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@2CYv> {
.Ky<9h.K return fn(pk(t));
WT'P[RU2 }
lLmVat( template < typename T1, typename T2 >
? RB~%^c! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]B3 0d {
MO9}Itg return fn(pk(t1, t2));
xPQO}wKa }
0Ny0#;P
} ;
WB6g i2 gSZNsiH >kz5azV0 一目了然不是么?
V/"0'H\"1 最后实现bind
6xk"bIp 9{70l539 /-^gK^ template < typename Func, typename aPicker >
WE|L{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fS1N(RZ1 {
bk2HAG return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GQ2&D}zh }
PLFM[t/ j:)
(` 2个以上参数的bind可以同理实现。
V,|l&- 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。
m ~fqZK y<BiR@%,7 十一. phoenix
A{x&5yX8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
o%M~Q<wf u-OwL1S+ for_each(v.begin(), v.end(),
"! p#8jR^ (
b1nw,(hLY do_
`USR]T_` [
9.zy`} cout << _1 << " , "
y\5V(Q\ ]
S,G=MI" .while_( -- _1),
+_:Ih,- cout << var( " \n " )
0m7J'gm{ )
%[lX
H );
e>nRJH8pK ,EcmMI^A 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:
DG7FG-- 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
(z ;=3S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<g>_#fz"K 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2?QIK3"v #Sb1oLC *3S,XMS{O template < typename Cond, typename Actor >
(G#)[0<fX class do_while
pSE"]N {
wMt?yc:X Cond cd;
T-fW[][&$ Actor act;
4{CVBowi public :
hAG++<H{ template < typename T >
6by5VESx struct result_1
[p}J=1S {
=<`9T_S 16 typedef int result_type;
dMeDQ`c`W } ;
*/nb%QV iP|h] ;a+@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Va(R*38k Xa[gDdbL template < typename T >
nt "VH5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%
eW>IN]5 {
N(t1?R/e, do
a3HT1!M) {
A[htG\A` 0 act(t);
vB/MnEKR }
ua`2
&;T= while (cd(t));
e{To&gy~ return 0 ;
kn+`2-0 }
jl3RE|M\< } ;
;OPz T9 |;OM,U2 qZKU=HM 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
t+m$lqm 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
aWOApXJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
JaG<.ki 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
TeHL=\L-^ 下面就是产生这个functor的类:
lG%oqxJ+ L o\b8lwA, hd/5*C{s template < typename Actor >
[5 a`$yaQ class do_while_actor
[FF%HRce,. {
8*>6+"w Actor act;
sw{EV0&>m public :
#(ANyU(#e do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ug3PZ7lK 78dmXOZ'_h template < typename Cond >
f+fF5Z\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e/#4)@] } ;
Xw9,O8}C7 e)!X9><J ]~3wq[O 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
zHDC8m 最后,是那个do_
9OF5A<%"u {YK6IgEsJe Z0b1E class do_while_invoker
'(^p$=3|@D {
#mx;t3ja7 public :
RL.%o?<&? template < typename Actor >
[A*vl9= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Gxm+5q {
|],{kUIXO return do_while_actor < Actor > (act);
""CJlqU }
I*6L`#j[ } do_;
9co
-W+ *v l_3S5_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
dr,j~ s 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&rcr])jg[ 最后来说说怎么处理break和continue
W
86S)+h 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。
'qQDM_+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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