一. 什么是Lambda
5q;GIw^L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]B%v+uaW 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,
_wkVwPr
|)b6>.^ H%UL%l$ zr+zhpp class filler
TMlP*d# {
^S UPi public :
b&~4t/Vq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'_w=k4 } ;
b[t> te r@+ri1c #fM#p+v 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
`e}bdj ftvG\T f %C~1^9uq 2Ga7$q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=BSzsH7 wKZ$iGMbz `\T]ej}zvI 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7\$qFF-y 75"f2; 3DiLk=\~ \W1,F6&j 二. 战前分析
e vrXo"3 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。
[SHXJ4P* 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
%k-3?%&8 n>+mL"hs ryW'Z{+r' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OGde00 /* --------------------------------------------- */
\r /ya<5 vector < int *> vp( 10 );
b J=Jg~& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
q3.j"WaP /* --------------------------------------------- */
`k[-M2[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P&9Gga^I /* --------------------------------------------- */
v 1z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M)'HCnvs' /* --------------------------------------------- */
)6,de2Pb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uC+V6; /* --------------------------------------------- */
l6YtEHNG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/^X/ 8 y#Fv+`YDl k7?N ?7w 'Jt]7;04p 看了之后,我们可以思考一些问题:
^?cz,N~ 1._1, _2是什么?
!46RGU:I 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。
k9 "[H' 2._1 = 1是在做什么?
WN{ 9 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。
cik!GA 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。
"!Uqcay- !c}O5TI|# Hyb3 ;yQ 三. 动工
_/uFsYC 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K/tRe/t} u<3HQ.:; OMWbZ>jB U1DXeh~V template < typename T >
rai3<_W< class assignment
ROg(U8
N {
{["\.ZS| T value;
?u/@PR\D public :
??PC
k1X assignment( const T & v) : value(v) {}
dx;Ysn0- template < typename T2 >
IE;~?W" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_hRcc"MS` } ;
$ACvV"b iYDEI e |X0Y- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
SSz~YR^}Sr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GNXHM*~ 'MEz|Z U}6.h&$ OTGofd2zf class holder
4{hps.$?~ {
X%Z{K- public :
oFy=-p+C template < typename T >
`tHvD=`m. assignment < T > operator = ( const T & t) const
>TOu|r {
+W:=e,= return assignment < T > (t);
S0~2{G"v }
=NnNN'} } ;
m@"QDMHk. #JgH}|&a$ "}q@Y= 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
OK{quM5 :n0vQ5a static holder _1;
h\5OrD@L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ln?v
j)j ;'5>q&[qbP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(d(hR0HKE 而不用手动写一个函数对象。
;pqg/>W' PJ]];MQ 2_n7=& lzYEx 四. 问题分析
: YXX8|> 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。
AG!w4Ky` 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。
POdUV 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
} \HN&@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&>%T^Y|J4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
SnE(o)Q @\|_ 五. 问题1:一致性
1u:
gFUb 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?|
6^]!gR#B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
E"+QJ~!
5&v~i\Q struct holder
zaah^.MA| {
MYla OT //
5]n[]FW template < typename T >
V}dJ.I /# T & operator ()( const T & r) const
FrTi+& < {
G]+&!4 return (T & )r;
k`0>36 }
)3~{L;q } ;
V'kX)$ ep2k%?CX 1 这样的话assignment也必须相应改动:
3):A RLbKD> template < typename Left, typename Right >
?Lyxw] class assignment
p?B=1vn-2 {
8-BflejX Left l;
W_kHj}dj,p Right r;
=bHD#o|R public :
`glBV`?^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a4XU?-sUh template < typename T2 >
@xbQ Ye%J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h{ AII } ;
OY:,D f>W- 同时,holder的operator=也需要改动:
U-IpH+E .v$D13L(o template < typename T >
$lLz3YS assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'R
c,Mq' {
}
\XfH return assignment < holder, T > ( * this , t);
`}mcEl }
f7=((5N NMa}
< 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
p(~Yx3$* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:a$\/E = ~nrK>% return l(rhs) = r;
~C>?W[Y 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。
TNGU6j}oq 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F )W: !{^PO<9 template < typename Tp >
S4G^z}{_ class constant_t
@7?#Y|` {
DpUbzr41+k const Tp t;
{vuZ{IJa public :
;j^H)."A\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
E=>FjCsu<- template < typename T >
.ox8*OO< const Tp & operator ()( const T & r) const
%d?cP}V {
1XD,uoxB
return t;
a{R%#e\n }
j!]YNH@ } ;
fZ*+2T>
hRs&t,{& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
CC L 下面就可以修改holder的operator=了
m^bNuo 8P1=[i] template < typename T >
zxC#0@qX07 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
K#pNec {
jV4\A
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\4v]7SV }
(H
->IV PK0%g$0 同时也要修改assignment的operator()
ie2WL\tR4 LUqB&,a} template < typename T2 >
X&7F_#s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&o,<ijJ:^m 现在代码看起来就很一致了。
P@9t;dZN jpO7'ivG 六. 问题2:链式操作
BK,{N0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=5kY6%E7c 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。
Mz~M3$$9n 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。
OoA|8!CFa 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。
aFS,GiB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q$="_y2cTA fSs4ZXC template < typename T >
yF"1#{*y struct result_1
X)7x<?DAy {
0l-Ef1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H;YP8MoQ } ;
i*#-I3 ~ xft 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>D(R YI +\F'iAs@ template < typename T >
xHz[t6;4; struct ref
gqu?o&>9 {
2oNk93D typedef T & reference;
wid;8%m } ;
e>(<eu~P template < typename T >
TWQG591 struct ref < T &>
xwJH(_- {
:}@g6 typedef T & reference;
E0MGRI"me } ;
Kfh| `C$:Yf]%nG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
bO'Sgc[]
@I_8T$N= template < typename T >
=8; {\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
aC%m- m {
aVK3?y2 return l(t) = r(t);
D"ND+*Q[X }
b\-&sM(W" 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
f]JM / 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K }Vv4x1U rL+!tH 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]3KhgK%c8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
CS==A57I _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Gu2P\I2zx +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&8l%T'gd 最后的布局是:
d5D$&5Ec Add
n&-qaoNl / \
3b+d"`Y^S Divide 5
iVy7elT;R / \
V`bi&1?6\ _1 3
5A
sP5 似乎一切都解决了?不。
,!7 H]4Qx 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。
`"&da#N] 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。
h $L/<3oP6 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:
;uwRyd ]cGA~d template < typename Right >
|aT| l^2R@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UG'9*(* Right & rt) const
#ZYVc|sT+ {
5ZMR,SZhC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$CY't'6Hn }
-5I2ga 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~:3QBMk:: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
DsT>3 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
,]+z)
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
\hM|(*DL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
WIv?}gi:
X 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
=y/8^^ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
i1>-QDYnJ
\9/ b!A template < class Action >
Lz:(6`S class picker : public Action
{ Fawt: {
~wJFa'2 public :
IGtl\b= picker( const Action & act) : Action(act) {}
>|twyb // all the operator overloaded
"QWq_R } ;
/)4I|"}R0I _g~qu
[1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
|b|&XB_<]Z 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)*,5"CO k[HAkB \{ template < typename Right >
tb$LriN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
brdmz} {
L(khAmm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l PK
+$f$ }
qU#BJON]BR 3AsT Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z&{5;A}Q@ 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。
rxy&spX il \$@Bn template < typename T > struct picker_maker
p~9vP)74u {
sfOHarww typedef picker < constant_t < T > > result;
D;_ MPN[ } ;
G=A,9@+c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IiZ&Pr {
-mRA# typedef picker < T > result;
FKT1fv[H } ;
ui@2s;1t ;uW}`Q< 下面总的结构就有了:
tPGJ<30 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。
\l.-eu'O 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。
vh*U]3@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|j VM&R2s 至此链式操作完美实现。
82]vkU Nqrmp" ] 1f8GW 七. 问题3
hWT[L.>k 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。
4=Krq6{ H8`(O"V template < typename T1, typename T2 >
1$81E. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V2i@.@$j {
)I$q 5%q8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w);6K[+; }
*
;Cy=J+ 6p?JAT5 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
\@1=stK:F &bp=`=* template < typename T1, typename T2 >
e`v`XSA[p struct result_2
HjGyj/78w {
K"[AxB'F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9>g, } ;
W"k8KODOY
stk9Ah 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
y;AL'vm9 这个差事就留给了holder自己。
H03jDM8Q D*YM[sN` 8kIR y template < int Order >
YI.w-K\ class holder;
i7utKj*57 template <>
bLd#xXl class holder < 1 >
o`q_wdy? {
YcN!T"wJ@ public :
<1.A=_
M template < typename T >
ul ER1\W struct result_1
"eWYv3z~- {
nE^Qy=iE typedef T & result;
,ML[Wr'2 } ;
_!?Hu/zo template < typename T1, typename T2 >
GR"Eas.$ struct result_2
Sf,R^9#| {
kr9gK~ typedef T1 & result;
`UQf2o0%3w } ;
;XDz)`c template < typename T >
%bD}m! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-M1YE {
P7x = return (T & )r;
8-Hsgf.* }
)"m!YuS Y template < typename T1, typename T2 >
3:f[gV9K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XFh>U7z. {
XxaGp95so return (T1 & )r1;
{vN}<f` }
Xe^Cn
R } ;
,s_T pq Zb134b' template <>
`St.+6^J class holder < 2 >
ocyb5j {
D^-7JbE] public :
M!tXN&V] template < typename T >
cn-
nj] struct result_1
gt7VxZ {
(} 5S typedef T & result;
fVM`-8ZTq } ;
}h}<!s template < typename T1, typename T2 >
X2xuwA struct result_2
iK IOh('G {
E3*\
^Q_ typedef T2 & result;
Z-B%'/. } ;
'vbc#_; template < typename T >
`W-&0|%Ta typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
toaYsiIkzW {
V&|!RxWK return (T & )r;
n
8pt\i0 }
{q3H5csFq template < typename T1, typename T2 >
R+~cl;#G6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B<~U3b {
DS-fjH\ return (T2 & )r2;
0K-*WQ*#9 }
\@;\t7~ } ;
'/I:^9 n6(.{M; tdF9NFMD 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> >。
A~dQ\M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L}yyaM) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]O:N-Y /S\cU`ZVe return l(i, j) = r(i, j);
Y=
7%+WyD 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)!Bd6- D5an\gE return ( int & )i;
X{g%kf,D= return ( int & )j;
gLSA!#[h 最后执行i = j;
6st^4S5 可见,参数被正确的选择了。
|Cdvfk ItX5JV) s6}Xt=j 3[XQR8o K$
v"Uk 八. 中期总结
do-c1;M 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:
ZE`lr+_Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?/JBt
/b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
M/*NM= -a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-~4+w dP>w/$C} .]|Zf!>}s )n=ARDd^e G]Jz"xH# b8f+,2Tk 九. 简化
7);:ZpDv%L 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
gq5qRi`q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s^T+5E&} 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
> 4oY 3wk8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2>\\@1 +-*/&|^等
PzY)"]g 2. 返回引用。
'xFYUU]#T^ =,各种复合赋值等
]Fb0Az 3. 返回固定类型。
X-B8MoG| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Z v0C@r 4. 原样返回。
<3hA!$o~ operator,
jK8'T_Pah 5. 返回解引用的类型。
JLb6C52 operator*(单目)
7?)/>lx\>$ 6. 返回地址。
NfE.N&vI_c operator&(单目)
%McO6.M@ 7. 下表访问返回类型。
Ak~4|w- operator[]
fn9#>~vrD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Poa?Ej operator<<和operator>>
#X.+ /f1'm@8; 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。
sa1mC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
rdj@u47 1h"_[`L' template < typename Left >
PdY>#Cyh struct value_return
|ia@,*KD {
JatHSW7j9 template < typename T >
EaS~` struct result_1
\Kd7dK9&] {
`HUf v@5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
vW' 5` % } ;
<?$kI>Ot {U
<tc4^ template < typename T1, typename T2 >
.R5/8VuHF struct result_2
~,}s(`~ {
?gV'(3
! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
> zL|8f } ;
2H&{1f\Bf } ;
\_oy$>; Ugi5OKdj7) p
q-!WQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;.Zh,cU wL<j:>Ke[3 下面我们来剥离functor中的operator()
6tOi^+qN 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ItK \;
bWh return l(t) op r(t)
]+IVSxa!u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
XUsy.l/ return op l(t)
X}apxSd" return op l(t1, t2)
<`JG>H*B6 return l(t) op
`=!p$hg($ return l(t1, t2) op
|t\KsW return l(t)[r(t)]
Pi%tsKk% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,o&<WMD T|f_~#?eV 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:
P,1exgq9 单目: return f(l(t), r(t));
*IlQ5+3I return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZA.fa0n 双目: return f(l(t));
h}6b&m return f(l(t1, t2));
hZ#\t 下面就是f的实现,以operator/为例
Ck(.N mcMb*?] struct meta_divide
ry,}F@P& {
4? {*( template < typename T1, typename T2 >
OQ|,- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
gY\mXM*^ {
{@\/a return t1 / t2;
B_@7IbB }
wrK#lh2 } ;
Y?.gfEXSQo jmPp-}tS7 这个工作可以让宏来做:
[Ye5Y? SbJh(V-pr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
cX"G7Bh template < typename T1, typename T2 > \
i -V0Lm/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
' WnpwY 以后可以直接用
fSC.+,qk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
RD9Yk 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
qqD0R*(C (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。。。)
.ftUhg a?\ `
F$C+R&V_ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
,|QU] E
@ j~$)c)h" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`NoCH[$!+ class unary_op : public Rettype
Q5T(nEA {
=KW|#]RB^ Left l;
.n=xbx:= public :
-sD:+Te unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;>'SV~F *U2Ck<"] template < typename T >
0Sz/c+ 6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zlN+edgY#, {
fIlIH return FuncType::execute(l(t));
)rS^F<C }
.1%i`+uZ I@c0N*( template < typename T1, typename T2 >
0Mq6yu^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Cb<~i {
p\)h",RkA return FuncType::execute(l(t1, t2));
L;kyAX@^ }
hXBqz9 } ;
),z,LU Yf dfXV1B5 8Y]u:v 同样还可以申明一个binary_op
^r%i3 bwT"$Ee template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8F.(]@NY class binary_op : public Rettype
8g&uE*7N {
ta2z Left l;
b<48#Qy~l Right r;
yFa&GxSq public :
d9ZDpzxB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FUH*]U :s? y, template < typename T >
`<bCq\+` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ynv 9v\n| {
6k@[O@) return FuncType::execute(l(t), r(t));
48W:4B'l9 }
G`&'Bt{Z* P2s^=J0@ template < typename T1, typename T2 >
BZ8h*|uT" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R?i-"JhW {
oo"JMD) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ykx&6M@t }
ZzSJm+&' } ;
<PH3gyC %@)U/G6s} }d$vcEI$3 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
">v_uq a 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
JB: mbH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mk$Yoz 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。
jnx+wcd 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ant-\w>} 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。。。
u&Ie%@:h9R 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\:18Uoe7 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)
jp\JwE 下面是修改过的unary_op
\Mh4X`<e \ltE rd- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
M]pel\{M class unary_op
~%::r_hQ {
JRcuw'8+q Left l;
f^>lObvd cviN$oL public :
=[O<.'aG- 1yY'hb,0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3w6J V+? 0 VWCm( f- template < typename T >
C=pPI struct result_1
0n =9TmE {
J_)z:`[yE typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!S$oaCxM } ;
Ve')LY< 9X*eE template < typename T1, typename T2 >
P"[l86: struct result_2
zrWq!F*-V\ {
Uz m[e%/` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)x5$io
} ;
"m\UqQGX 3IRRFIiO template < typename T1, typename T2 >
cC(ubUR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B "s8i{Vm {
@[Jt~v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Xk7$?8r4& }
1&>nL`E[3 ~6Ee=NaLzP template < typename T >
S]e~)IgO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jwtXI\@MS {
Rqd %#v return OpClass::execute(lt(t));
+{ ,w#@ }
a5Acqa U+3PqWB } ;
xN":2qy#T 'AlSq:gZ n!EH>'T 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
3:CQMZ|;@ 好啦,现在才真正完美了。
&t=>:C$1Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
=G3J.S*Riy =6 q*w^ET template < typename Right >
Rh-8//&vZ/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
yz&q2 {
%<#$:Qb. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sD8xH }
sou$qKoG01 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\Lh<E5@] 9"u@<] C`K9WJOD "Jv,QTIcS I!
eSJTN 十. bind
H:nu>pzt 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
=B 4g EWR 先来分析一下一段例子
9W,}AWf:Y 8a If{(/k 1Qc(<gM int foo( int x, int y) { return x - y;}
QW"6] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e|+;j}^C bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,LW%'tQ~" 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
E'kQ 我们来写个简单的。
z$im4'\c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
O|g!Y( 对于函数对象类的版本:
*fy`JC {G*:N[pJp template < typename Func >
E0?\DvA struct functor_trait
do?n /<@o {
R?e7#HsJ typedef typename Func::result_type result_type;
cB"F1~z } ;
o3[sF 对于无参数函数的版本:
7g<`wLAH 0b QiUcg/ template < typename Ret >
T4, Zc struct functor_trait < Ret ( * )() >
<OO/Tn'a {
oG_'<5Bv> typedef Ret result_type;
$@f3=NJ4k } ;
rp[oH=& 对于单参数函数的版本:
UDi3dH= rM?Dp2 template < typename Ret, typename V1 >
,/?V+3l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q Fqv,B\< {
})u}PQ typedef Ret result_type;
es(LE/`e } ;
";Xbr;N 对于双参数函数的版本:
0FR%<u ).`a-Pv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
RxeRO2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)A+j {
*9:6t6x typedef Ret result_type;
vi.AzO } ;
D]`B;aE>A* 等等。。。
O,,n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
OcS`Fxs g~sNY|% template < typename Func >
8'\,&f`Y struct func_return
<cOE6;d# {
JfINAaboi template < typename T >
Tb6x@MorP struct result_1
(tz]!Aa{s {
{3uSg) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_89G2)U=C } ;
Zdg{{|mm ovo I~k' template < typename T1, typename T2 >
+rw3.d struct result_2
K?m:.ZM {
&!~n=]*sz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D&d:>.~u } ;
M!XFb } ;
cMk%]qfVo8 *TI6Z$b|6 Q&'Nr3H#tZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1mPS)X_ )Nd:PnA template < typename Func, typename aPicker >
nt`l6b class binder_1
SF=|++b1f {
X}FF4jE]D( Func fn;
@Iatlz*W aPicker pk;
hQxe0Pdt public :
O5*uL{pvT{ =YsTF T template < typename T >
HON[{Oq struct result_1
54j
$A {
6oBt<r?CJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<aD+Ki6 } ;
8~+Msn: *4VP5]! template < typename T1, typename T2 >
sjkl? _ struct result_2
g*AqFY7| {
:6iq{XV^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&4iIzw` } ;
/VZU3p<~ g<c^\WG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2g==98>cg 3yX^R^` template < typename T >
yiA\$mtO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\$UU/\ {
Z|wDM^Lf return fn(pk(t));
IT33E%G }
NU*6iLIq|F template < typename T1, typename T2 >
u[qtuM?& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@V u[Tg}J {
.8~ x;P6 return fn(pk(t1, t2));
o>%W7@Pr }
sB!A: } ;
htlWC>* qT%E[qDS
>S/>2e: 一目了然不是么?
Bqgw%_ 最后实现bind
%.Y`X(g6/ O$^YUHD 8Qy |;T} template < typename Func, typename aPicker >
xB[#
a* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(<-0UR]%q; {
{,srj['RS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%LmB`DqZ }
$a1.c;NE' Z)0R$j`2 2个以上参数的bind可以同理实现。
!4fL|0 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。
D=]P9XDvb. Jy$-) 十一. phoenix
l6O(+*6Us Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
s5@^g8(+C #+=afJ for_each(v.begin(), v.end(),
T;7|d5][ (
v\u+=}rl do_
07&S^ X^/ [
Pr'py cout << _1 << " , "
35et+9 ]
C%h_!z": .while_( -- _1),
_uacpN/<| cout << var( " \n " )
fN;y\!q5 )
@wz7jzMi );
mmti3Y l-rI|0D# 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
|ESe=G 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6A<aelE*i operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~C3-E %h@Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K[Kc'6G MI 3_<[ &nn": template < typename Cond, typename Actor >
QBg'VV class do_while
:a2?K5 {
jkd8M;Jw Cond cd;
N0NMRU]zT Actor act;
PT=%]o] public :
NO)*UZ template < typename T >
4}`MV . struct result_1
?e*vvu33! {
~$<@:z{* typedef int result_type;
-i4gzak } ;
GfV9Ox 5sRNqTIr do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
v?J2cL z> SCv;Q template < typename T >
y!].l0e2a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oz--gA:g {
6AY%onY do
L'(^[vR( {
D!CGbP( act(t);
<@P0sd }
0td;Ag while (cd(t));
Q{l;8MCL return 0 ;
<=lP6B }
!G37K8&&* } ;
gKnAw+u\ _*_zyWW_j uxBk7E%6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
HukHZ;5 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。
GZo^0U,; 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。
49yN|h;c! 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。
/TdTo@ 下面就是产生这个functor的类:
#frhO;6 Wp ]u0w UA^E^$f: template < typename Actor >
7G(X:! class do_while_actor
+!rK4[W' {
b/)UN*~ Actor act;
Pj$a$C`Z public :
8EQ;+V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gDH x+"? K4KmoGb template < typename Cond >
"+Kr1nW picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
+oc}kv,h] } ;
Wr;)3K
gS!M7xy DWDe5$^{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Zn/1uWO 最后,是那个do_
(NP=5lLH GIp?}tM
n
D?XP<9UU class do_while_invoker
hd900LA} {
p"ZPv~("V public :
d7@ N~<n template < typename Actor >
PO#FtG do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
FU<rE&X2: {
}k%>%xQ. return do_while_actor < Actor > (act);
][.1b@)qV }
3 Xy>kG} } do_;
@{j-B
IRZ0 ?r/7: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lD(d9GVm{z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
X6PfOep 最后来说说怎么处理break和continue
j \SDw 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。
W[b/.u5z: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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