一. 什么是Lambda
*A2D}X3s 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
z1-JoZ 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,
2|LgUA?< |#y+iXTJ Ju0W 8PR1RCJ class filler
4iXB`@k {
3gUGfedi public :
'b?Px} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)IFzal}o } ;
dx/NY1 jjT|@\-u ai3wSUYJi 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:
?hz9]I/8 f
_
O ySS
kw7 Cwb}$=p' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?qdZ]M4e $aY*1UVq Po
,zTz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
F!LVyY"w 7sC8|+ X-Yy1"6m1 8[z<gxP`? 二. 战前分析
j06Xz\c 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
&!adW@y 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
q=_&izmE'7 ug|'}\LY ^GyGh{@,f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZRK1UpP /* --------------------------------------------- */
AP2BND9 vector < int *> vp( 10 );
5D~>Ed; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'ot,6@~x> /* --------------------------------------------- */
]]InD N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cNd;qO0$ /* --------------------------------------------- */
l6AG!8H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wG,"ZN /* --------------------------------------------- */
|?kZfr&9q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
kW
7$ /* --------------------------------------------- */
NIzxSGk| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"F$0NYb]I OLl?1 RfZZqeU -kv'C6gB 看了之后,我们可以思考一些问题:
t$*V*gK{ 1._1, _2是什么?
.Lvg
$d 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
U,Duq^l~s 2._1 = 1是在做什么?
}gfs 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
DNh{J^S"}w Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
A18 &9gY W{{{c2 . !Q0aKkMfL 三. 动工
:.K#=ROP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{e3XmVAI uPp9
UW fG^#G/n2 IIrXI8'} template < typename T >
UP*\p79oO class assignment
gO E3x^X*{ {
DH5]Kzb/ T value;
pFUW7jE public :
dp&bcR) assignment( const T & v) : value(v) {}
=N+Ou5D template < typename T2 >
^LO`6, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W$l%= / } ;
,z*-93H1 EJbFo682 ] VN4;R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X5M{No>z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e/h2E dY t]j4PNzn xz#.3|_(' e2onR~Cf class holder
`D#3 {
$?dAO}f3O) public :
-quWnn/ template < typename T >
Tt0:rQ. assignment < T > operator = ( const T & t) const
vE9M2[TJA {
@\!9dK-W return assignment < T > (t);
0>E0}AvkT }
I>]t% YKj } ;
LEUD6 M+~t Rilr)$ pO~VI$7 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:
CkJU5D w'Kc#2 static holder _1;
hKT ]M[Pv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6Wos6_ ~+y0UEtq7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6iozb~!Rr 而不用手动写一个函数对象。
)<6zbG 'k9?n)<DW $rZ:$d.C .Y.{j4[LQ 四. 问题分析
%7_c|G1 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。
.?TPoqs7Z 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。
`q ;79t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H& #Od? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9"@P.8_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U#B,Q6~ $Qm-p?f 五. 问题1:一致性
5X7kZ!r 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?|
[7gyF}*; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,tEvz sFEkxZi< struct holder
I6]|dA3G {
bb6
~H //
~IHjj1s template < typename T >
xHml"Y1 T & operator ()( const T & r) const
cx]O#b6B. {
Oc;/'d2 return (T & )r;
QK5y%bTSA }
'~-Lxvf' } ;
`ag7xd! \ B~9Ue! 这样的话assignment也必须相应改动:
{__Z\D2I xM1>kbo| template < typename Left, typename Right >
LE_1H> class assignment
;Yrg4/Ipa {
wz*QB6QtU Left l;
n6gYZd Right r;
nL}bCX{ public :
W{OlJRX8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U~8.uldnF template < typename T2 >
fhu-YYJt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&bx;GG\<4 } ;
-aiQp@^/J 1#AdEd[ 同时,holder的operator=也需要改动:
29"eu#-Qj yQ4]LyS template < typename T >
|Xblz1>DF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L~1u?-zu {
EXDtVa Ot return assignment < holder, T > ( * this , t);
@GGzah# }
$]CZ]EWts 5_+vjV;5 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
6h
N~< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6Q,-ZM=Z_p b 2n.v.$G return l(rhs) = r;
(NUk{MTX 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。
BRP9j
y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
09"C&X~ \4wM8j template < typename Tp >
Lj"~6l`) class constant_t
w:Fi
2aJ {
A~Eu_m const Tp t;
YzU(U_g$ public :
Q3#-q>;7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
GzK{.xf template < typename T >
OpY2Z7_ const Tp & operator ()( const T & r) const
u~yJFIo {
wKhuUZj{ return t;
}cyHR1K }
PIo/|1 } ;
ll{jE St&xe_:^< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]#N2:ych 下面就可以修改holder的operator=了
`G\uTC pk ]{Vq; template < typename T >
WO$PW`k assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cu|gM[ {
KzZ!
CB\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9i WDEk }
c&2ZjM ,#&lNQ'I 同时也要修改assignment的operator()
vpx8GiV DF'-dh</* template < typename T2 >
AJSe +1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
F"j0;}+N 现在代码看起来就很一致了。
Mn $TWhg' tfj6#{M5 六. 问题2:链式操作
#EAP<h 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.pQH>;k]K 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
6
k+FTDL 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Z}.N4 / 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
8Wid.o-U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
j$^3 /j./ template < typename T >
oC>e'_6_b struct result_1
Rj9z'?a9 {
=C8 t5BZ" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
R9D<lX0% } ;
S*],18z? cu(2BDfiL 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:
R6]/g `GS!$9j template < typename T >
I\PhgFt@O struct ref
G!k&'{2 {
8I$B^,N typedef T & reference;
LYNd^} } ;
{<iIL3\mC template < typename T >
x)l}d3
struct ref < T &>
CL|t!+wU/ {
$n& alcU typedef T & reference;
ii0AhQ } ;
(%"M% Qko d*Dq=.F( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
YvE$fX= LGKkT?fcSC template < typename T >
S*Scf~Qp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mm\Jf {
dG}fpQ3& return l(t) = r(t);
|/C>xunzz }
1.!rq,+>1 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。
+Sv`23G@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\ }>1$kH; +r *f2\S 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
RS!~5nk5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pbKDtqSnz _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LF* 7;a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z6S
N 最后的布局是:
>/nS<y> Add
G*2bYsnhX / \
x:b0G Divide 5
)Xg,;^ / \
Q7UFF _1 3
==`K$rM 似乎一切都解决了?不。
B5*{85p(u 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。
!/ TeTmo 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。
&10vdAnBRC OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
X+;Ivx % @3AA< template < typename Right >
'm}K$h(U assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[5,aBf)X Right & rt) const
#P=rP= {
H`CDfTy return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9V`/zq? }
o$oW-U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7kx)/Rw\B 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。
[
\ LA 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。
{ER!
0w/ 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。
]?S\So+ 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。
xK 9"t;!C& 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?
)Q9m,/F 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:
jhrmQS t%ye: template < class Action >
K,bv\j;f class picker : public Action
&1YqPk {
*T$o"*} public :
)9MmL-7K picker( const Action & act) : Action(act) {}
w V-1B\m // all the operator overloaded
_7#Ng@#\ } ;
(f^WC, vBx*bZ 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。
i`)bn1Xm 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:
_fha9` ]+;1) template < typename Right >
}tv% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2ikY.Xi6 {
dqO!p6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$,4;_4t }
|E-/b6G y`wTw/5N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r,X5@/ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
k v1q\ xZW6Hk_ template < typename T > struct picker_maker
(iM"ug2 {
IXNcn@tN typedef picker < constant_t < T > > result;
8rwkux > } ;
?9xaBWf template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S/G6NBnbS {
PhW<)B] typedef picker < T > result;
eWzD'3h^ } ;
q+f]E&': l{F^"_U 下面总的结构就有了:
;SoKX?up5 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
O^ZOc0< picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_Qg^>}]A1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
jjbBv~vs 至此链式操作完美实现。
/B)ZB})z DqyJ]}| rU<NHFGj4 七. 问题3
ga&l.:lo 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
p>4$&- c=]qUhnH template < typename T1, typename T2 >
x'kwk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P5/K?I~/So {
d!kiWmw, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wEL$QOu$ }
#TZf\0\! RNGTSz 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:
G6K;3B N|hNh$J[ template < typename T1, typename T2 >
'WK}T)o struct result_2
Y,EReamp {
sW!pMkd_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Su`LB z" } ;
wjh[}rTV* x)0g31 49 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
q<`YJ, 这个差事就留给了holder自己。
u4TU"r("A 9Axk-c TP' template < int Order >
p48M7OV class holder;
"&?F6Pi template <>
Qj: D=j8 class holder < 1 >
eq.K77El{J {
*O-1zIlp public :
Qr]xj7\@i template < typename T >
>m='#x0>Y struct result_1
W5,e;4/hL {
p\I,P2on typedef T & result;
:e> y=
s> } ;
ETvn$ Jdp template < typename T1, typename T2 >
-=BQVJ_dK{ struct result_2
nIdB, {
Cj31>k1 typedef T1 & result;
*0zdI<Oe } ;
']1\nJP[=X template < typename T >
#<df!) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[1Pw2MC< {
&!>
)EHGV return (T & )r;
.),ql_sXr }
M{I8b<hY template < typename T1, typename T2 >
rlG&wX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;u`zZb=,[ {
%^){Z,}M} return (T1 & )r1;
*,qW9z }
I;iJa@HWQ } ;
,'[L6=# fwaq template <>
@IL_ class holder < 2 >
iXt1{VP'K {
F<SMU4]YdG public :
vi?{H*H4c template < typename T >
:SFcnYv0 struct result_1
$s$j</.q {
[1{#a {4 typedef T & result;
"e]1|~ } ;
} :U'aa template < typename T1, typename T2 >
qr>:meJy4 struct result_2
lx9tUTaus/ {
~=HrD?-99p typedef T2 & result;
R
T/T+Q! } ;
^M?O template < typename T >
LASR* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8W' ,T {
\uxDMKy return (T & )r;
]pUf[^4 }
L"|4
v template < typename T1, typename T2 >
pqmb&"l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.xJW=G{/ {
[@ExR* return (T2 & )r2;
4o7(cP }
^rF{%1 DT } ;
3I0=^>A }.md$N_F ["4sCB@Tr 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
R.n:W;^` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
E"LSM]^^<f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tbz?th\# Rou$`<{H return l(i, j) = r(i, j);
D0T0Km/" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_86pbr9 aXi5~,Ks_ return ( int & )i;
Nb.AsIR^ return ( int & )j;
/8V#6d_ 最后执行i = j;
6=ukR=]v 可见,参数被正确的选择了。
SQ*dC 3SbtN3
?xTMmm Fa S $wx>715 八. 中期总结
QWt?` h= 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
~ Iin| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G$X+g{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.j*muDVQn 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`
VL`8 j$Ttoo |&JCf= _N`:NOM S}=d74(/n J%|!KQl 九. 简化
~*-(_<FH 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@ 2r9JqR[= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sGx"ja+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
#:rywz+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}?f%cRT$ +-*/&|^等
[kf$82 2. 返回引用。
#R_IF&7 =,各种复合赋值等
nic7RN?F< 3. 返回固定类型。
\A
gPkW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X"V,3gDG 4. 原样返回。
RS&l68[6 operator,
rCGyr}(NC 5. 返回解引用的类型。
9|yn{4E operator*(单目)
GX4HW \>a 6. 返回地址。
1+;Z0$edxz operator&(单目)
56i9V9{2 7. 下表访问返回类型。
QdaYP operator[]
m`(5B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r+8%oWj operator<<和operator>>
YVy+1q[ zyNg?_SM 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。
lp`raNNo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<"I#lib |G.|ocj; template < typename Left >
-)%l{@Mr struct value_return
Y{P0?` {
n6T@A;_g template < typename T >
Y`@:L'j struct result_1
a4gJ-FE {
%";bgU2Q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0rbMT`Hy } ;
<ptZY.8N {"<D$*K~ template < typename T1, typename T2 >
BLzlXhHn struct result_2
@y,pfWh` {
~(4;P%L: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2y6 e]D } ;
U_ j\UQC } ;
tHezS~t_ W0GDn ?1\rf$l8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xij`Mr <=;#I_E#E 下面我们来剥离functor中的operator()
^8p=g-U\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'l,ym~R 3 ZO\Pu return l(t) op r(t)
y; LL^:rq return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ttlFb]zZh return op l(t)
z;? 32K return op l(t1, t2)
#l kv&.)x return l(t) op
1"pvrX} return l(t1, t2) op
G:'hT=8 return l(t)[r(t)]
6CoDn(+z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eEvE3=,hg EqW/Wxv7b 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:
QMUmPx& 单目: return f(l(t), r(t));
M`6rI return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{OA2';3 双目: return f(l(t));
\.m"u14[b return f(l(t1, t2));
+6dq+8msF 下面就是f的实现,以operator/为例
ifyWhS++ hfUN~89; struct meta_divide
Yyl(<,Yi {
-:mT8'.F- template < typename T1, typename T2 >
Pc"g
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
8_yhV{ {
=Kf]ZKj) return t1 / t2;
K"lZwU\:On }
QtM9G@% } ;
tGq0f"}'J lOk'stLNa& 这个工作可以让宏来做:
-+9,RtHR7 .d}7c! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z=YHRS template < typename T1, typename T2 > \
;3~+M:{2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
QLr.5Wcg> 以后可以直接用
;;r}=0V*= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
PH6!T/2[ 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
fpESuVKr (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。。。)
bq+Q$#F2X t|/{oAj C"X; ,F< 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
S5a?KU /EW1& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_ML`Vh] class unary_op : public Rettype
J0%e6{C1 {
(P=q&]l[ Left l;
m]XG7:}V0 public :
o \r6iO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`dp]N0nz w-2?|XvDmf template < typename T >
k;)t}7(
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5;:P^[cH9 {
7Pb:z4j return FuncType::execute(l(t));
g`NJ
` }
Hi V7 9/LnO'&- template < typename T1, typename T2 >
N^Bjw?3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5Xe1a'n5] {
vCj,aSW return FuncType::execute(l(t1, t2));
mmf}6ABYT }
G]NnGL<xk } ;
#YEOY# ke~S[bL%- 0P?\eoB@8 同样还可以申明一个binary_op
A7eF.V& PF6w'T 5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!%8|R]d class binary_op : public Rettype
IN{ 1itE {
=x QLf4> Left l;
3M@!?=|U Right r;
\H6[6*JuB public :
h3udS{9'8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_,G^#$pH _--kK+rU template < typename T >
|^&j'k+A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$t1XoL {
76'vsg return FuncType::execute(l(t), r(t));
df'xx)kW }
=xf7lN' ){_D template < typename T1, typename T2 >
8Ev,9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S2!$ {
Y+[Z,
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
kN'.e* }
8B|qNf `Yi } ;
,'FdUq )i 9^AfT>b~f kr=&x)Wy! 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
Gv$}>YJ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-weCdTY`X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!.^%*6f 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。
W/?\ 8AE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fNh0?/3) 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。。。
}2 X" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+OTNn@!9 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)
.=u8`,sO 下面是修改过的unary_op
ar!`8" .dr-I7&! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ryKc7< class unary_op
U>@st=" {
QL{ ^ Left l;
HpQuro'Qh 55<f public :
$Qc`4x;N -9(9LU2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AD=qB5: u]!ZW& template < typename T >
m%[Ul@!V struct result_1
RqenPMk {
LKx<hl$O typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T*'?;u } ;
1X7tN2tQ M|l`2Hpe template < typename T1, typename T2 >
$!Pm*s struct result_2
7w_cKR1; {
"PI]k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
='p&T|& } ;
RdtF5#\z B,f4< template < typename T1, typename T2 >
kg@Okz N% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1J
tt\yq {
a'U}.w} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
SBNeN] }
%( tu< 82z\^a template < typename T >
B_u1FWc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3a_=e
B {
0j--X?- return OpClass::execute(lt(t));
.>.B }
:zWI" z3\WcW7| } ;
?)#qBE ] e{*-_j"I 04u^Q 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
.h0@Vs 好啦,现在才真正完美了。
}K8W%h<3S 现在在picker里面就可以这么添加了:
+Ui @3Q I>(3\z4s template < typename Right >
afOix" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
XlPi)3m4/S {
cU+%zk return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sFvu@Wm'7W }
]rpU3 3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6BnP"R. m7|}PH"7 WaaF;|,( feI%QnK)U Hw(_l,Xf 十. bind
gHB*u!w7Z 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
e)#O-y 先来分析一下一段例子
f<$>?o&y 91Fx0( H;eGBVi int foo( int x, int y) { return x - y;}
jgz} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T@S\:P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
t,f)!D$ 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。
4=Wtv/
3 我们来写个简单的。
uaX#nn?ws 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
lVw77bZ 对于函数对象类的版本:
npj_i /&g ['*{f(AI template < typename Func >
G[pDKELL struct functor_trait
vZ
rE9C } {
p H5iv>H typedef typename Func::result_type result_type;
|\Zs oA } ;
Ub(8ko:8$ 对于无参数函数的版本:
GW29Rj1 5Dhpcgq<< template < typename Ret >
}^}fx [ struct functor_trait < Ret ( * )() >
X:un4B}O {
HkP')= sa typedef Ret result_type;
n0nvp@?7bJ } ;
>BDK?YMx 对于单参数函数的版本:
P?zPb'UVqa e13{G@ template < typename Ret, typename V1 >
9L"Z
~CUL struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
hZ#ydI| {
0L
^WTq typedef Ret result_type;
Y/3CB } ;
;x|E}XD 对于双参数函数的版本:
t7t?xk!2 tR!!Q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aZk/\&=6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Xf4 {
$,/;QP} typedef Ret result_type;
)r9lT*z } ;
yU e7o4Zm 等等。。。
F7FUoew< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
O!,WH?r Ew&pwsQ template < typename Func >
e(5:XHe struct func_return
f>*D@TrU {
eaG _)y template < typename T >
!4"!PrZDB struct result_1
J'Z!`R| {
];3]/b)& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<wIz8V } ;
t#fbagTON #><P28m template < typename T1, typename T2 >
i gyTvt! struct result_2
E8Rk
b} {
PNSV?RT*pG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fP:n=A{ } ;
dGNg[ } ;
H}nPaw]G EAdr}io FLb
Q#c\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&B3[:nS2 rt_k } template < typename Func, typename aPicker >
O/?Lk*r class binder_1
fcim4dfP {
J&B>"s, Func fn;
0xSWoz[i6~ aPicker pk;
+K@wh public :
z;VAi=m
q "-WEUz template < typename T >
4YT d struct result_1
<r8sZrY {
1-h"1UN2E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=vpXYj } ;
$*KM%M6 &ody[k?' template < typename T1, typename T2 >
f4b`*KGf struct result_2
Z{MR#.I {
h&k*i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3YFbT
Z } ;
Im<i.a
<` |e]2 >NjQa binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8Hf:yG, v
J_1VW template < typename T >
Y*KP1=Md typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{SQ#n@Q&$ {
d:_3V rRZ return fn(pk(t));
>k)zd- }
fx"~WeVcO template < typename T1, typename T2 >
BJL*Dihm[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2qN|<S& {
C<T)'^7z return fn(pk(t1, t2));
w.:fl4V }
/Cl=;^) } ;
d~>d\K%v hd'JXKMy D2@J4;UW*W 一目了然不是么?
8M_p'AR\,y 最后实现bind
u> @Yoyc CZ~%qPwDw $3BH82 template < typename Func, typename aPicker >
p
bT sn picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
zG|#__=T {
d.)%C]W{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
QrX 5Kwq }
*=KX0%3 G|LJOq7QB 2个以上参数的bind可以同理实现。
hk7kg/" 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
!e0OGf p_Yx"nO7 十一. phoenix
F s{}bQyQ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
zQt"i`{U #K4lnC2qz for_each(v.begin(), v.end(),
Wb;x
eG (
+YNN$i do_
50?5xSEM0_ [
(pud`@D;[ cout << _1 << " , "
y?}R,5k ]
!ot$ Q .while_( -- _1),
h=7eOK] cout << var( " \n " )
1k:s~m?! )
_l$1@ );
A
$GiO /5s,<
0Kz 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
G^6\ OOSy 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
M6MtE_E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(e~vrSk+)~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J=OWXL!<a qbunP! gT=RJB template < typename Cond, typename Actor >
nWzGb2Y class do_while
@9}SHS
{
J_tI]?jrU Cond cd;
c8=@s# Actor act;
t%'0uB#v1 public :
Q*c |!<
&e template < typename T >
oKlO cws} struct result_1
q*36/I {
6j{O/ typedef int result_type;
B;6N.X(K } ;
!arTR.b\ noLb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+P//p$pE *K}j>A template < typename T >
d O' apey typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HbUadPr {
[ ]LiL;A& do
tc%0yr9 {
F87aIJ.pGN act(t);
/[|ODfY }
0s%rd>3 while (cd(t));
MY$-D+#/` return 0 ;
A8by5qU }
zV<vwIUrr } ;
5uJ{#Zd Om/mpU/U e52y}'L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*?Pbk+}% 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。
h+! 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。
k"V@9q;* 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。
3"pl="[* 下面就是产生这个functor的类:
k.dQ;v} >FRJvZ6 ?7:?OX template < typename Actor >
ly)b=ph& class do_while_actor
eK]$8l|LI {
nGdEJ Actor act;
01-n_ $b public :
\XUG-\$p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N+[ |"v n~wNee template < typename Cond >
1Z+\>~8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8UANB]@Y} } ;
> 10pk }?vc1%w mAFVjSa2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Q6r!=yOEY 最后,是那个do_
]DaC??%w jP-=x( @fVCGV?' class do_while_invoker
b[MdA|C%j {
_%`<V!RT\ public :
*Y@)t*
-a template < typename Actor >
fy(i<L
Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H3?HQ>&O7 {
8#S}.|"?F return do_while_actor < Actor > (act);
9b0M'x'W5 }
Nd"Rt } do_;
y.LJ5K$&a LcA~ a<_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
OEkx}.w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
XgfaTX* 最后来说说怎么处理break和continue
fnUR]5\tc 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。
9J$8=UuxWG 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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