一. 什么是Lambda
odsFgh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
akxNT_ 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,
r8Mx+r fq]PKLW' .mt%8GM |zYOCDFf class filler
o)/Pr7Qn {
{O^u^a\m public :
!qj[$x-ns void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<4"-tYa } ;
La;G S ^taN?5 6:]N% 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:
l9I r@.m zKO7`.* D j&~x
S{rltT- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rP3HR5 8w&-O~M UJ)pae 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2gPqB*H d]pb1ECuu '7-Yo
Q En?V\|, 二. 战前分析
//U1mDFT 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。
z%%O-1 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
W]9*dabem ff\~`n~WZ @h%V:c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4VWk/HK-! /* --------------------------------------------- */
mm-s?+&M; vector < int *> vp( 10 );
ZgP%sF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
G^~[|a4` /* --------------------------------------------- */
Xv8-<Ks sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
L>1hiD& /* --------------------------------------------- */
xc:E>- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
PgWWa*Ew /* --------------------------------------------- */
9CY{}g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=_7wd*, /* --------------------------------------------- */
$*fJKR_N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<W80A J pk/#RUfT+ cqS :Zq qTd[DaG# 看了之后,我们可以思考一些问题:
<(L@@.87R 1._1, _2是什么?
W)In.?>]W 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Ke\\B o, 2._1 = 1是在做什么?
AK2Gm-hHK 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
6pt_cpbR Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
L*(9Hti hmO2s/~ _M&TT]a 三. 动工
q@|+`>h 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
n/+X3JJ W$rWg>4> ~RhUg~o %ou,|Dww template < typename T >
py*22Ua^ class assignment
`>g G"1,] {
wA"@t T value;
'o>)E> public :
K}~$h,n assignment( const T & v) : value(v) {}
;b$P*dSG} template < typename T2 >
Dqx#i-L23 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
x sryXex; } ;
Zv u6/# Z/#_Swv Z*%;;&? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m1"m KM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8i# uJ!&T Ms{";qiG ,XD"
p1(|G class holder
N:1aDr; {
>
;,S|| public :
-/yqiC-yx template < typename T >
:!`"GaTy assignment < T > operator = ( const T & t) const
RgJ@J/p" {
8Bf> return assignment < T > (t);
3Vb4zZsl }
_4ag-'5 } ;
6>>; fy2 x84!/n^z -aoYoJ ' 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:
<$~lFV N9e'jM>Oos static holder _1;
"TV'}HH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4CNrIF@ D*XrK0#Z` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*]6g-E?:@ 而不用手动写一个函数对象。
o.+;]i}D BuJo W@) NB-dlv1 oxwbq=a6yV 四. 问题分析
z:Ml;y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
bz4Gzp'6k 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Hq3|>OqC2Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K$CC ~,D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_5oTNL2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F^i3e31*t Wv;0PhF 五. 问题1:一致性
]ss[n.T0* 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?|
zA,vp^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CWj_K2=d Av X1* struct holder
N'Gq9A {
~f/|bcep //
<Vat@e template < typename T >
Wh[QR-7Ew T & operator ()( const T & r) const
`zd,^.i5~ {
vCzZjGBY return (T & )r;
) `u17
{ }
KII{GDR] } ;
a:kAo0@":j 4ot<Uw5 这样的话assignment也必须相应改动:
%()d$.F ?|nl93m template < typename Left, typename Right >
7#V7D6j1 class assignment
MqyjTY::Xg {
%pC<T*f Left l;
*}?[tR5 Right r;
j6
wFks public :
X\}l" ] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i'>6Qo template < typename T2 >
zp:dArh0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=Tj{)=^/# } ;
oV|O`n -t`kb*O3` 同时,holder的operator=也需要改动:
!`69.v 9:j?Jvw$ template < typename T >
Ox3=1M0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6FUW^dt {
YEL0h0gn return assignment < holder, T > ( * this , t);
2M
%j-yG" }
W5*ldXXk /x VHd 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。
@CprC]X 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aukcO;oG< tpfgUZ{ return l(rhs) = r;
JGs:RD' 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。
--yF%tRMP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]a $6QS j\2Qe%d template < typename Tp >
SSK}'LQ class constant_t
%I1@{>OxG {
PmR].Ohzi const Tp t;
> p`, public :
#M,&g{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
inh0p^ template < typename T >
p{f R$-d const Tp & operator ()( const T & r) const
|z-f8$ {
Y:^hd809 return t;
'jev1u[ }
-Q
WvB } ;
!09)WtsEfx 144Y. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
AdX))xgl 下面就可以修改holder的operator=了
OO:S2-]Y>e uLhGp@Dx template < typename T >
B8&q$QV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
q_M N {
l;?:}\sI= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
pUIN`ya[[ }
o`T.Zaik, X+X:nL.t 同时也要修改assignment的operator()
KVi6vdgD ?N#I2jxaD template < typename T2 >
*?)MJ@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+! 1_Mt6 现在代码看起来就很一致了。
3efOgP=L |9*Rnm_ 六. 问题2:链式操作
!)s(Lv%] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L/k35 x8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
XlppA3JON| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
c_/BS n 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5Rbl.5.A 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|t,sK aL ,Py\Cp=Dw template < typename T >
^<;W+dWdU struct result_1
U2Ve @. {
5 jrR]X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
HqGI. } ;
ysaRH3M +a,SP
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
)gpN
5TDd pdu1 kL template < typename T >
U/>I! 7oe struct ref
;-d b/$O {
d$ouH%^cGu typedef T & reference;
x]^d'o:cDP } ;
/s?%ft#-9o template < typename T >
>6es
5}
struct ref < T &>
w,%"+tY_ {
,NO[Piok typedef T & reference;
f<o|5r } ;
1k[_DQ=^l1 Gb')a/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"x$@^ ,&[o:jTk template < typename T >
X5WA-s(?0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[P2>KQ\ {
vo/x`F'ib return l(t) = r(t);
pY&6p~\p }
g=:o 'W$@ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#2=l\y-# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
qq)5)S ZflB<cI 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
NlYuT+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ko%mZ0Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:Drf]D(sMX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<bcf"0A 最后的布局是:
0\mf1{$"!7 Add
_Sjj|j / \
vfSPgUB) Divide 5
,='Ihi / \
VL#:oyWA _1 3
z,Xj$wl 似乎一切都解决了?不。
I:dUHN+@L5 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
&A:&2sP8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Dj/Hz\ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Df"PNUwA"
?K-4T template < typename Right >
l;M,=ctB( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Zma;An6 Right & rt) const
C(>!?-. {
[8u9q.IZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f2.=1)u. }
2Z; !N37U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"P7OD^(x/ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
9Og 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
:7{GOx 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
|5>Tf6$( 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。
U|wST&rU| 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?
2j
f!o 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:
;CO qu#( F=\
REq template < class Action >
r1~W(r.x class picker : public Action
'IU3Xu[-. {
G}U <^]c public :
p39$V[*g( picker( const Action & act) : Action(act) {}
wOH:'sk[" // all the operator overloaded
Q g/Rw4[ } ;
x(?Rm, E8C8kH] 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。
(XK,g;RoEn 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:
QRQ{Bq}# gY+d[3N template < typename Right >
?;#Q3Y+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
SX,$$43 {
X#1WzWk' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8kK L= }
~,,r\Y+ rDl/R^w" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=t N}4 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。
{?Slo5X| hUpour
|b template < typename T > struct picker_maker
(~Z&U {
[l=@b4Og typedef picker < constant_t < T > > result;
,RV>F_ } ;
\LUW?@gLa template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q7amp:JFb {
(o{Y;E@/y typedef picker < T > result;
V;^-EWNj } ;
)]n>.ZmLCB ;$tdn?| 下面总的结构就有了:
@de ZZ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
j6s j 2D picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Z71_D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{~&] 至此链式操作完美实现。
V 2Xv) Zl[EpXlZ f0eQq;D$K 七. 问题3
PE.UNo>o 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。
S))B^).0- Ew4D';&; template < typename T1, typename T2 >
1GA.c: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rvx2{1}I {
`;Ui6{| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
'!$QI@@ }
=nHkFi@D=t p$F`9_bZ 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:
:@p]~{m :G F=&,=r'Q8 template < typename T1, typename T2 >
v1u~[c=|^ struct result_2
H-t$A, [ {
0~<?*{~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
h0-.9ym } ;
|Ja5O qo:Zc`t(R 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
pPxgjX 这个差事就留给了holder自己。
ZKW1HL ]m ys!O"=OJ J+CGhk template < int Order >
N9ipw r'P class holder;
/@Jg [na template <>
^G qO>1U class holder < 1 >
xqdkc^b {
krGIE}5 public :
`?T::&` template < typename T >
'RwfW|~6 struct result_1
Qraq{'3 {
yl*%P3m| typedef T & result;
aQH]hLvs } ;
zM8 jjB template < typename T1, typename T2 >
k
%{q
q v struct result_2
37n2 #E {
.WeSU0XG typedef T1 & result;
Q@p'nE, } ;
p v4#`.m template < typename T >
BZOl&G( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dJzaP {
E*R-Dno_F return (T & )r;
GRpwEfG }
t<+>E_Xw template < typename T1, typename T2 >
uJ|,-"~F typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CVY-U|xFY {
D,$M$f1 return (T1 & )r1;
)a!f")@uz }
EId>%0s5 } ;
Y q/vym-O5 Gqq<-drR template <>
%/)z!}{ class holder < 2 >
A+Bq5mik {
EAh|$~X public :
(7_ezWSl> template < typename T >
dM,{:eID struct result_1
+-x+c:
IxA {
.R)Ho4CE typedef T & result;
I+Y Z+ } ;
RYl{89 template < typename T1, typename T2 >
cEXd#TlY~X struct result_2
<`q-#-V@ {
1C=42ZZ&2 typedef T2 & result;
^^V+0 l } ;
zWN]#W` template < typename T >
0LGHSDb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X+;#^A3 {
l d%#.~Q return (T & )r;
aR)UHxvX }
M~X~2`fFH template < typename T1, typename T2 >
l"&iSq!3= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W`[7|8(6! {
$Q|6W &?[; return (T2 & )r2;
TJcHqzcUc }
F)l1%FCm } ;
PTpfa*t "T8b.ng daB5E<? 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
eMOp}.zt| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?t;,Nk`jx 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"SKv'*\b !!6@r|. return l(i, j) = r(i, j);
`^g-2~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7wrRIeES eHHU2^I, return ( int & )i;
,S}wOjb@ return ( int & )j;
!~m PxGY 最后执行i = j;
(e
2.Ru 可见,参数被正确的选择了。
rXrIGgeM .dc|?$XV hZ>1n&[@ ju.`c->k" j<?k$8H 八. 中期总结
3E @ & 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:
[8b{Ybaz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s2tNQtq0W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HS.eK#:N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(6)|v S Rs'mk6+ vN6)Szim (^ J2( 7*+tG7I @ JFRbWQ0 九. 简化
\ 6Y%z
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。
6m9\0)R 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DI : 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:
`'rvDaP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-ADb5-px +-*/&|^等
C;Kq_/l 2. 返回引用。
"NV~lJS% =,各种复合赋值等
f1\mE~#} 3. 返回固定类型。
Mf9x=K9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
w!UIz[ajI 4. 原样返回。
0b=00./o operator,
9WL$3z'* 5. 返回解引用的类型。
qz-lQ operator*(单目)
:K*/ 6. 返回地址。
EP{ji"/7[ operator&(单目)
AB.ZmR9| 7. 下表访问返回类型。
[xDn=)`{V operator[]
C61E=$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|kHzp^S operator<<和operator>>
7Zh#7jiZ` fHF*# 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。
u~'j?K.^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
OV^?cA tHJahK:"k template < typename Left >
;3=RM\ struct value_return
A2nL=9~
{
FdxV#.BE template < typename T >
bL%-9BG struct result_1
M r~IVmtf {
o3:h!(#G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}vX1@n7T6 } ;
<a(739IF _10I0Z0 template < typename T1, typename T2 >
|Mnc0Fgvy, struct result_2
8$ _8Yva"e {
_.GHtu/I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+qa^K%K } ;
!$0ozDmD } ;
e$-Y>Dd \`?4PQ |zp}u (N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@(m?j1!M ZY)&Fam} 下面我们来剥离functor中的operator()
)%I62<N,z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1[(/{CClB l Ztw[c return l(t) op r(t)
_W BWFGj return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0w".o!2\U{ return op l(t)
{G-y7y+E return op l(t1, t2)
iB*1Yy0DC return l(t) op
Oz5Ze/HBN return l(t1, t2) op
%Xl(wvd return l(t)[r(t)]
NHD`c)Q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t|59/R 97^)B4 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@[1a+}5 单目: return f(l(t), r(t));
UmP\; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-pN'r/$3V 双目: return f(l(t));
f!}e*oX return f(l(t1, t2));
MJcWX|(y 下面就是f的实现,以operator/为例
?,UO$#Xm NvJ}|w,Z struct meta_divide
oazy%n(KZ {
q[~+Zm template < typename T1, typename T2 >
cx+%lco! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
TxmKmZ u {
RxGZ#!j/ return t1 / t2;
s,8g^aF4 }
SuJ4)f;'0 } ;
pLpWc~# Vdb X4^V 这个工作可以让宏来做:
B"Ttr+ m$^v/pLkM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,z|g b]\ template < typename T1, typename T2 > \
tzG.)Uqs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&BRi& &f 以后可以直接用
=R||c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}b]z+4Ua( 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
X8 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
xY`$j'u 0'II6,: hWiBLip,z 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
\aGTi
pB fTV3lyk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T@on
ue7 class unary_op : public Rettype
DZU} p {
@HP7$U" Left l;
$McbVn)~f public :
{ VFr8F0*H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|BE`ASW; .Za)S5U template < typename T >
LX;" Mz> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=U3rOYbP; {
_iZ9Ch\ return FuncType::execute(l(t));
%8! }" Xa }
Mzj|57:gx "S0WFP\P+ template < typename T1, typename T2 >
Tf.DFfV#y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yi#U~ h {
M>|R&v return FuncType::execute(l(t1, t2));
eW;0{P }
p7]V1w : } ;
sEEyN3 N z-;{pPZ 5VK.Zs\ 同样还可以申明一个binary_op
r(
8!SVX 1zJ)x? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"']|o ~B class binary_op : public Rettype
c>yqq' {
//-;uEO Left l;
</)HcRj'e Right r;
M%1wT9 public :
(b;*8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'mE!,KeS; t(5PKD#~Dc template < typename T >
Zf8_ko;|:- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6,Y<1b*|Vo {
"/$2oYNy+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
l5CFm8% }
x10u?@ "'*w_H0 template < typename T1, typename T2 >
Ggp. %kS6F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\[W)[mH_ {
M%qHf{ B return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<~-cp61z; }
=.8fES } ;
v0'`K 5M "/qm,$ I2<5#|CXpZ 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
>sm<$'vZ/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-)$5[jM] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)~H&YINhn 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。
#Bi8>S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
nx'Yevi0$ 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。。。
nypG 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0XUWK@)P 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)
y6N }R 下面是修改过的unary_op
hSF4-Vvb _!Ir|j.A template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;A;FR3=) class unary_op
"vN~7% {
hYEUiQ Left l;
.GOF0puiM &ub0t9R public :
/{*0
\`; Eao^/MKx- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[7@9wa1v! bz\-%$^k template < typename T >
)lDmYt7me struct result_1
F*j0o
+B5 {
s>1Wjz2M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IH$ZPux } ;
qB8R4wCf dE]yb|Ld template < typename T1, typename T2 >
?)?}^ struct result_2
#Zt(g( T {
e|S_B*1*0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iFkXt<_A } ;
_2E* #/LU@+ template < typename T1, typename T2 >
fsz:A"0H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R.$1aqA} {
8(|lP58~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
JJVdq-k+` }
PiZU_~A }?^5L7n template < typename T >
+X|^
~)tMJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"DsL$D2e {
8q_"aa,` return OpClass::execute(lt(t));
/7jb&f }
m%)Cw)t
7 wC`+^>WFo } ;
m)Sdogt_ ^q)AO?_ 9A!B|s 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
F0]xc 好啦,现在才真正完美了。
LMTz/M 现在在picker里面就可以这么添加了:
uwo\FI d_aHUmI^" template < typename Right >
$s"{C"4q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
} za"rU {
c=#V*< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:oO
?A }
O#72h] 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。
A8U\/GP s>c0K@ADO 3*!w c.= ]@A}v\wa f S-PM3 十. bind
iM(Q-%HP_ 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。
r%412# 先来分析一下一段例子
t5;)<N` gUHx(Fi[4 dBNx2T}_0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
@e:=
D bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jN T+?2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GiS:Nq`$( 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。
DuI>z?bS 我们来写个简单的。
/wT<p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J1g+H2 对于函数对象类的版本:
Eu|O<9U\ ,4H/>yPw template < typename Func >
H?cJ'Q,5 struct functor_trait
br%l>Y\" {
x".!&5 typedef typename Func::result_type result_type;
!yo@i_1D } ;
Q%!Dk0-) 对于无参数函数的版本:
%_%BbQf *"Uf| template < typename Ret >
B!1Bg9D struct functor_trait < Ret ( * )() >
@RXkj-,eC# {
b!oj3|9 typedef Ret result_type;
9|NH5A"H. } ;
?4cj"i 对于单参数函数的版本:
j06qr\Es 7(l>Ck3B# template < typename Ret, typename V1 >
za!8:( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r t'pc\|O& {
%WlTx&jSgE typedef Ret result_type;
+=K =B } ;
\-8S" 对于双参数函数的版本:
i!;9A6D _"[Ls?tRX template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6KDm#7J struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G.3yuok9 {
Q)Q1a;o typedef Ret result_type;
L30$ } ;
$8WWN} OC 等等。。。
\>[k0< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
b} FhC"'i %ty`Oa2 template < typename Func >
7KL@[ struct func_return
WS//0 {
6u>]-K5 template < typename T >
K.Tob,5` struct result_1
i
?PgYk&} {
>!Dp'6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q~`dxq`} } ;
<b:xyHS bs0[ a 1/ template < typename T1, typename T2 >
F-Bj struct result_2
==AmL]* {
pp@O6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L%jIU<?Z7 } ;
hBi/lHu' } ;
Mj`g84 3,?LpdTS IG&twJR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
uHq;z{ 2GI mDx=n.lIz template < typename Func, typename aPicker >
M+*K-zt0 class binder_1
/j-c29nz {
{2 k]$| Func fn;
//'&a-%$^ aPicker pk;
+xd@un[r< public :
'xLXj> RsYMw3)G template < typename T >
S)?N6sz% struct result_1
E0AbVa. {
vXm'ARj
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7=/iFv[ } ;
/cT6X]o8 ZUkM8M$c template < typename T1, typename T2 >
C_Z/7x*>d struct result_2
3Ak'Ue {
YSrjg|k* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&\%\"Zh } ;
""A6n{4 [bw1!X3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O?ODfO+> )-0+O=v template < typename T >
/_qHF- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!_FTy^@c2 {
iI>7I<_ return fn(pk(t));
=3ovaP }
9khMG$ template < typename T1, typename T2 >
[(eX\kL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f `D(V-4 {
70'gVCb return fn(pk(t1, t2));
_xmQGX!| }
<<b]v I } ;
uW
[yNwM 3b|=V ?GlXxx=eV 一目了然不是么?
Si@6'sw 最后实现bind
N\];{pe> AOJ[/YpM !C h1q template < typename Func, typename aPicker >
,Js-'vX picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
% m"Qg< {
,,!P-kK$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|]9L# }
zk"8mTg 9)t[YE:U3! 2个以上参数的bind可以同理实现。
@]]&^ 7 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。
9g\;L:' TyjZ 十一. phoenix
plp-[eKcD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
J.'%=q(Sb mz+UkA' for_each(v.begin(), v.end(),
fs?H (
)ki
Gk}2 do_
^`B;SSV [
=H3tkMoi2 cout << _1 << " , "
#4JLWg ]
z1]nC]2 .while_( -- _1),
;rF[y7\ cout << var( " \n " )
r<4j;"lQK )
Oet+$ b );
,<Z,- 0S \7%#4@;? 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:
;b:'i&r
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
5\=
y9Z- x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
N.H<'Q8& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/&<V5?1| !/!ga)Y PR]b]= template < typename Cond, typename Actor >
Wa7wV
9 class do_while
]<C]`W2{ {
c#>(8#'.U Cond cd;
vS)>g4 Actor act;
1;H"4u_IG& public :
-jy0Kl/p template < typename T >
T=)qD2? struct result_1
!\[JWN@v {
d,?Tq typedef int result_type;
KPI96P } ;
3h:y[Vm#9y gnjhy1o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fIl!{pv[ jw9v&/- template < typename T >
_Z!@#y@j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GGhk~H4OP {
i#hFpZ6u do
SJ<v< B {
atF#0*e> act(t);
bc4 V& }
]d-.Mw,' while (cd(t));
'5 ~cd return 0 ;
as|w} $ }
\ ZE[7Ae } ;
pA8As pmvd%X\f ];4!0\M 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U: Wet, 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。
rv(?%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。
4l%1D.3-O 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。
w3ni@'X8 下面就是产生这个functor的类:
!&>` u\L}B!
q:TNf\/o template < typename Actor >
pm ,xGo2 class do_while_actor
"GQ Q8rQ {
%^HE^ & Actor act;
9i}$245lB public :
y:}qoT_. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TKv!wKI uBa<5YDF template < typename Cond >
R-j*fO} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|Rz.Pt6 } ;
DegbjqZ# O"+0 b| GaG>0x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8>,w8(Nt 最后,是那个do_
%ACW"2#( m|B= *
l1*zaE class do_while_invoker
;_)~h$1%= {
>*8V]{f9 public :
SXZ9+<\ template < typename Actor >
ESIP+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*k}m?;esb {
xNf}f 9l return do_while_actor < Actor > (act);
UGI<V! }
wuA?t } do_;
v={{$=/t ~}}<+ JEEO 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:86:U 0^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
nYjrEy)Q 最后来说说怎么处理break和continue
R-S<7Q3E0= 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。
#%\0][Xf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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