一. 什么是Lambda
bT.q@oU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^AP8T8v 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,
lxhb)]c
^> [%.v;+L 3gi)QCsk E^i]eK*" class filler
&$
h~Q {
x z_sejKB public :
6TW7E}a. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
n[ B~C } ;
A0DGDr PD 7QsD"rL @gI1:-chB 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:
fM;,9 Rg?6e N 7N9NeSH )dT@0Ys% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Vx_33";S\ _M^.4H2 5W Ql?yMP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kTvM,< D4=*yP 79h~w{IT@ e,U:H~+] 二. 战前分析
]Ox5F@ 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。
BR2Gb~#T 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
po*G`b;v zK<af g":[rXvId for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R+M&\ 5 /* --------------------------------------------- */
T D_@0Rd vector < int *> vp( 10 );
z:,PwLU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
y}odTeq /* --------------------------------------------- */
C ^Y\?2h1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8-2`S* /* --------------------------------------------- */
4_R|3L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w_(3{P[Iz /* --------------------------------------------- */
x|6]+?l@6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-R`{]7V /* --------------------------------------------- */
YFO{i-*q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YT\@fgBt g$nS6w|5H 5'lPXKn+L #4^d#Gj 看了之后,我们可以思考一些问题:
B
71/nt9 1._1, _2是什么?
@]@|H?
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
_wq?Pa<)e 2._1 = 1是在做什么?
" 9Gn/-V> 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
<S@jf4 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:?t~|7O: 2c9?,Le/; ]b4WfIu 三. 动工
*M.xVUPr 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
(eN7s_ j6rN t| ";K w? >fPo_@O template < typename T >
QZ a.c class assignment
pO`KtagL {
X]0>0=^ T value;
<L&EH@T public :
*DL7p8 assignment( const T & v) : value(v) {}
ScPVjqG2{ template < typename T2 >
v,KKn\X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AJPvwu}D } ;
;P@]7vkff b9.M'P\ 5~*)3z^V 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pCIzpEsRs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%$!3Pbui ag=d6q t'qYM5 >yBqi^aL class holder
?8b19DMK6 {
!|cg= public :
GtA`0B template < typename T >
h!EA;2yGKa assignment < T > operator = ( const T & t) const
tq3Wga!5 {
}r,\0Wm return assignment < T > (t);
E[H }
FKa";f" } ;
X\|! Tg\bpLk0= ,^(]zZh 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:
@AsJnf$y jwZ,_CK static holder _1;
0I&k_7_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^t;z;.g ks'>?Dw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W'lqNOX[v 而不用手动写一个函数对象。
* QgKo$IF yK~=6^M iGN\ >m} _fGTTw( 四. 问题分析
cnv>&6a) 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。
ZO0 Ee1/ 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。
:GHv3hn5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m>>.N? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)9QtnM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\;LDE`Q_x .HqFdsm 五. 问题1:一致性
O7K.\ 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?|
'D\Q$q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)Fw/Cu _X6'uJ struct holder
x(_[D08/TT {
Cs'LrUB?=U //
ZL MH~cc template < typename T >
xmW~R*^ T & operator ()( const T & r) const
pSZ2>^"; {
6cQgp]% return (T & )r;
4M'>oa }
gq?:n.;TY } ;
+6m.f,14q d0cL9&~qW 这样的话assignment也必须相应改动:
Qzi?%& em$pU*`P template < typename Left, typename Right >
y_]+;% w: class assignment
@ZKf3,J0 {
W
U(_N*a Left l;
,$P,x Right r;
FR&`R public :
_T=g?0
q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VFHd2Ea( template < typename T2 >
4w4B\Na>l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YO6BzS/~ } ;
VJh8`PVX SC{m@ 同时,holder的operator=也需要改动:
jN=<dq
~ P&-o>mM template < typename T >
<Au2e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H=t"qEp {
]S|FK>U[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
niVR!l }
wb-yAQ8 7*/{m K) 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。
zM0NRERi 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I<SgKva;c K|& f5w return l(rhs) = r;
8a)AuAi?! 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。
Ic&h8vSU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
WzMYRKZ 5En6f`nR{ template < typename Tp >
0}{xH class constant_t
[3%mNNk {
M>Q]{/V7T const Tp t;
==[,;g
x public :
,S)r%[ru^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L74Mz]v template < typename T >
_GOSqu!3Y const Tp & operator ()( const T & r) const
J
3!~e+wn {
IG-\& return t;
N^^0j, }
:5d>^6eoB? } ;
S{YzHK BHXi g~d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
OWd'z1Yl 下面就可以修改holder的operator=了
ngY%T5- n,la<N] template < typename T >
Bq0 \T
0, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4<s.|W` {
bOY;IB
_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y(A' *G9 }
O&`.R|v @@EI=\ 同时也要修改assignment的operator()
gcLz}84 'U@o!\=a template < typename T2 >
(IJNBJb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Xtp8^4Va 现在代码看起来就很一致了。
8h)XULs2 ;*K4{wvG 六. 问题2:链式操作
R>'
%}|v/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_ k-_&PR 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。
"kg`TJf= 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。
7#8Gn=g 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。
=x~I'|%3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b@:OlZ~% LQ0/oYmNc template < typename T >
yNu_>!Cp5 struct result_1
{.Tx70kn {
^l &lwSRVt typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6(
HF)z } ;
[P$Xr6# n:j'0WW 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:
%>_[b, GAGS-G# template < typename T >
f^c+M~\JKj struct ref
$JE,u'JQ {
Bous d typedef T & reference;
j;x()iZ< } ;
OATdmHW template < typename T >
J0G@]H struct ref < T &>
7 WJ\nK {
8tvmqe_G typedef T & reference;
rTD +7
)E } ;
ju~$FNt8R k.@![w\ea 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tRjv- _0H oJ template < typename T >
b|#=kPVgL} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
uo F.f$%" {
r924!zdbR return l(t) = r(t);
`FHudSK }
p8Vqy-: 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
MlO OB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.ZXoRT oOFTQB_6 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
3i^X9[. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Spm 0` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1ni+)p>] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]lWqV 最后的布局是:
N['DqS = Add
K.tNV{OL / \
fI.|QD*$b Divide 5
]ua3I}_B6v / \
)>a~ %~: _1 3
m$0W^u 似乎一切都解决了?不。
(m]l -Re 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。
}T5@P {3P3 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。
w OL,L U 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:
Z0gtliJ@ w[~G^x& template < typename Right >
i'Y8-}) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;0DoZ Right & rt) const
/VR~E'Cy% {
emSq{A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h5?^MRZS }
!Ko2yn}6l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
yC'
y>f`H 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。
IZVP- 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。
*ug~LK5Y. 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。
1U\ap{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。
(s8b?Ol/ 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?
||+~8z#+, 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:
X [Y0r `}X3f#eO& template < class Action >
{C |R@S class picker : public Action
x&B&lFmo8 {
>Kgw2,y+ public :
$8^Hkxy picker( const Action & act) : Action(act) {}
m8n) sw,, // all the operator overloaded
C'R9Nn' } ;
cILS fA=Z):w 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。
96WzgHPWo 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:
x $uhkP 3W1Lh~Av template < typename Right >
]545:)Q1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ljFq ;!I5 {
Y ^^4n$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}*fBHzNN }
C-M_:kQ[U O|Uz)Y94 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-K{R7 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。
hHJiGVJ=V i/:L^SQAq template < typename T > struct picker_maker
Q-x>yau" {
5|*{~O| typedef picker < constant_t < T > > result;
qu B[S)2} } ;
ly[yn{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~J\qkQ
{
s|C[{n<_ typedef picker < T > result;
@O"7@%nu } ;
*aErwGLB8 Q,?_;,I} 下面总的结构就有了:
Av x` 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。
0CzQel)L: 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。
3.W[]zH/u picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
; Y/nS 至此链式操作完美实现。
-
2)k!5X= 8eqTA8$? BTAbDyH5 七. 问题3
7hJX 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。
o z*;q] ~n=DI/AJ@- template < typename T1, typename T2 >
?/|Xie ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sk{skvd; {
h,/Aq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8063LWV }
rrL.Y&DTK ('x]@ 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:
E{
/,
b) Fz#@ [1, template < typename T1, typename T2 >
ixA.b#!1 struct result_2
uV:R3#^ {
py;p7y!gxA typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HV%/baX] } ;
,I"T9k-^ 1ksFxpE 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?
@c^ Dl 这个差事就留给了holder自己。
"_/ih1z] fd[N]I3 9#9 UzKX# template < int Order >
k;\gYb%L class holder;
Avw=*ZW template <>
R-%6v2;ry class holder < 1 >
bK:U:vpYm {
0AHQ(+Ap public :
<vcU5
.K. template < typename T >
$udhTI#, struct result_1
||hQ*X<m> {
WEwa<%Ss typedef T & result;
a&>NuMDI } ;
JuO47}i] 5 template < typename T1, typename T2 >
ROFZ*@CH< struct result_2
.D@J\<,+l {
9FDu{4: typedef T1 & result;
Ki><~!L } ;
l cl|o3yQ template < typename T >
ko9}?qs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L/"MRQ" {
?xR7Ii3 return (T & )r;
%,bD|
NKp }
d?7?tL2 template < typename T1, typename T2 >
c)#P}Ai typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+gd5& {
DFMpU.BN W return (T1 & )r1;
mG
S4W; }
w(@r-2D" } ;
b,Wm]N ,;,B7g template <>
%)j&/QdzF& class holder < 2 >
R!dC20IMvH {
LGt>=|=bj public :
uG\~Hxqw7O template < typename T >
T#B#q1/ struct result_1
dk&e EDvfd {
?I=1T. typedef T & result;
DMUirA; } ;
)'kpO> _G template < typename T1, typename T2 >
poBeEpbs struct result_2
M
FIb-*wT {
~kZdep^] typedef T2 & result;
F'XQoZ* 1 } ;
=e6pv# template < typename T >
cUq]PC$| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ic(qA{SM {
yV.p=8: return (T & )r;
R&|.Lvmc/ }
t9`{^<LH template < typename T1, typename T2 >
g`pq*D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IWE([<i}i[ {
7i($/mNl return (T2 & )r2;
]nsjYsT }
TipH} } ;
3%*igpj\) ?("O.< PIH\*2\/ 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> >。
== wX.y\.n 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k3bQ32() 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
yv-R<c!' CE3l_[c return l(i, j) = r(i, j);
_9>,9aL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ins(RWO RQE]=N return ( int & )i;
Aits<0 return ( int & )j;
Gj?Zbl < 最后执行i = j;
^t'mW;C$4 可见,参数被正确的选择了。
x;[ . ZzQ v\@qMaPY #R5\k-I w Q[|D2; !` 1h *} 八. 中期总结
o(ow{S@=4 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
xVPSL#> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OH@"]Nc~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6SCjlaGW5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Iynks,ikA nWsRauY e]1=&:eX#d b%lB&}uw} VVQ~;{L w"0$cL3 九. 简化
9i\}^ s2 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。
|it*w\+M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_YX% M|# 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:
r $S9/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&m--} +-*/&|^等
1te^dh:Vp 2. 返回引用。
tEL;,1 =,各种复合赋值等
a>GA=r 3. 返回固定类型。
D#<y
pJR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
u[qy1M0 4. 原样返回。
w5z]=dN operator,
W
$D 34( 5. 返回解引用的类型。
a >fA-@ operator*(单目)
_ %mm 6. 返回地址。
W_XFTqp^ operator&(单目)
2M+RA}dX 7. 下表访问返回类型。
@ fMlbJq operator[]
G5qsnTxUJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^U~Er'mT
operator<<和operator>>
9-n]_AF`0 HZ<#H3_ix 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。
@Xoh@:j\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
AkW,Fp1e _,^f,WO~ template < typename Left >
L^e*_q2d:> struct value_return
&K]|{1+ {
IRM jL.q template < typename T >
3R/6/+S- struct result_1
m@nGXl'! {
UP-2{zb |? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M}jl\{ } ;
f]1 $` [vtDtwL template < typename T1, typename T2 >
p3fVw]N struct result_2
gs2qLb {
NTJ,U2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e~QLzZ3 } ;
'_g&!zi8~ } ;
E2
'Al6^C ;\"Nekd| ,=!s;+lu{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sUF5Yq:9 .aZB?MW 下面我们来剥离functor中的operator()
_)-2h[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h<m>S,@g #O^zA`D return l(t) op r(t)
j5Yli6r?3- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1slt[&4N return op l(t)
\^F6)COy return op l(t1, t2)
0T3r#zQ return l(t) op
s5 Fn("h]n return l(t1, t2) op
JmF`5 return l(t)[r(t)]
?Wt_Obl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pfim*\' ^(xVjsHp# 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
'iYaA-9j 单目: return f(l(t), r(t));
[\HAJA, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
hy"p8j7_ 双目: return f(l(t));
}xrrHp return f(l(t1, t2));
fZd~},X 下面就是f的实现,以operator/为例
iEFS>kL8e 1?+)T%" struct meta_divide
8/34{2048 {
{iq{<;)U?U template < typename T1, typename T2 >
S4O:?^28 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
BJ/#V) {
\No22Je6d return t1 / t2;
Pb D|7IM }
9aqFdlbY } ;
8&f"")m #iGz&S3iN$ 这个工作可以让宏来做:
m4P=,=% D+_PyK~jc #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
dR/UXzrc template < typename T1, typename T2 > \
B<'V7#L_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
h$zPQ""8 以后可以直接用
+ACV,GG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.J\U|r 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
.Lu=16 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
' *p-` cl7+DAE !c`Q?aGV) 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
;/{Q4X{ uJp}9B60_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vrW9<{ class unary_op : public Rettype
tT#Q`cB {
;1OTK6 Left l;
?y45#Tk] public :
E[Io8|QA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.r*b+rc;] r@<; template < typename T >
f,a4LF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J2[QHr&tn {
mg,f> ( return FuncType::execute(l(t));
^9b
`;}) . }
u!`C:C' ujWHO$uz! template < typename T1, typename T2 >
ng<`2XgU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
80]TKf> {
$xZk{ rK return FuncType::execute(l(t1, t2));
FfgJ
2y }
-MEz`7c~ } ;
+@qk=]3a EIEq[`h yEqmB4^- 同样还可以申明一个binary_op
gX _BJ6 <d5vVn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
imhq*f#A[ class binary_op : public Rettype
c _a$g {
R39R$\ Left l;
o%QQ7S3P Right r;
rYS D-Kq public :
J3.Q8f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jrl6):x CzEn_ZMb template < typename T >
n1/lE) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?W|IC8~d') {
"qm> z@K return FuncType::execute(l(t), r(t));
*pD;AU }
uY~A0I5Z 9|WWA%p template < typename T1, typename T2 >
wqOhJYc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oX4uRc7wR {
UQcmHZ+lf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
h^*{chm] }
.am*d|&+G } ;
KRZV9AJ E\S&} K,s g\)z!DQ] 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
,s76]$%4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Mv=cLG?X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
zNf5OItx 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。
"y0A<-~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
W8NA. 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。。。
6<Wr
8u, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
urB3 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)
P[K=']c 下面是修改过的unary_op
*$$V,6O. 1F,_L}=o1s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(F YJ^o class unary_op
i|^6s87"N2 {
rfi`Bp Left l;
g:M7/- " OP}p;( public :
[ d7]&i}*| _[o^23Hj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hob$eWgr @EZONKT template < typename T >
=3C)sz} struct result_1
8|NJ(D-$ {
K>6k@okO typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:Qo } ;
0QqzS ~{G:,|` template < typename T1, typename T2 >
X2YOD2<v struct result_2
l|em E
^ {
SqF.DB~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W?
||9 } ;
m@u`$rOh i%4k5[f.: template < typename T1, typename T2 >
Ef!p:HBJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>o#wP {
jY+S,lD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GTe:k }
!gfhEzY (<ZkmIXN template < typename T >
@[lc0_b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}k0-?_Z=1 {
A=d$ir
K[ return OpClass::execute(lt(t));
fbTw6Fde$ }
:;;WK~*# u7P+^A97L_ } ;
RLOQ>vYY )NmlV99q !LOors za 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
hdJwNmEA> 好啦,现在才真正完美了。
D#Yx,`Ui 现在在picker里面就可以这么添加了:
L"!ZY TT ZxkK template < typename Right >
auTTvJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_<RR` {
l()MYuLNV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
FEZ"\|I| }
vF6*c 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。
fCf#zV[ tb?F}MEe Oqpl2Y"/ -F+P;S wYO"znd 十. bind
/E{dM2 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。
yC 7Vb
P 先来分析一下一段例子
,mjfZ*N Q|=
Q]$d G</I%qM int foo( int x, int y) { return x - y;}
!\#Wk0Ku bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(21 W6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5u|=;Hz*) 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。
mk%"G =w 我们来写个简单的。
Ly)(_Tp@+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3_\{[_W 对于函数对象类的版本:
Vvyrty gJ3OK !/ template < typename Func >
{nQ)4.e6 struct functor_trait
^\[LrPqe {
RJRq` T|m typedef typename Func::result_type result_type;
~S^X"8(U } ;
5&<d2EG6l' 对于无参数函数的版本:
Y0PGT5].@' iL0jpa<} template < typename Ret >
cNuHXaWp struct functor_trait < Ret ( * )() >
X$- boe? {
oF;%^XFp typedef Ret result_type;
fys5-1@-p } ;
Cgz&@@j,] 对于单参数函数的版本:
,ykPQzO WjY{rM,K template < typename Ret, typename V1 >
rmPne8D=c( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$AA~]'O>6: {
A \MfF typedef Ret result_type;
H~[LJ5x } ;
a1g6}ym\ 对于双参数函数的版本:
kUn2RZ6$# f`hyYp`d5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S9HBr struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~*7O(8 {
(!ZQ typedef Ret result_type;
Vl{~@G, @ } ;
aFRTNu/r 等等。。。
K,eqD< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1
[Sv a[1sA12 template < typename Func >
L289'Gzg struct func_return
\}$*}gW[} {
1mJbQ#5 template < typename T >
9W1;Kb|Z< struct result_1
GA|/7[I} {
`*e4m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E tJ~dL) } ;
45x,|h[F{5 2#z=zd template < typename T1, typename T2 >
8yE!7$Mj struct result_2
5%<TF.;-J {
d?:`n9` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2c}B } ;
|}_gA } ;
{
EA2 <9ma(PFa 0TTIaa$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?VwK2w$&={ 7{n\yl? template < typename Func, typename aPicker >
S?*^>Y-e; class binder_1
MWBXs75I {
EVR! @6@ Func fn;
mR" uhm}q aPicker pk;
I+0c8T(: public :
za,6du6 "E.\6sC template < typename T >
5pO]vBT struct result_1
~6p5H}'H1 {
D899gGe typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
csYy7uzi } ;
8{oZi]ob X$/E>I template < typename T1, typename T2 >
Q}=fVY struct result_2
StEQ
-k {
iwUv`>l& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nt7|f,_J } ;
Ujf,6=M Q\H_t)- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5`"iq
"5Cf $Jc q7E~ template < typename T >
X1Qr_o-BR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{t&*>ma6) {
DacN{r"3 return fn(pk(t));
IAYACmlN& }
MZ WmlJ template < typename T1, typename T2 >
vTdUuj3N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xpAok] {
#*^e,FF< return fn(pk(t1, t2));
E30Ln_^o }
+s ULo } ;
GLCAiSMz[ "TfI+QgLF "mR*7o$| 一目了然不是么?
?IILt=)< 最后实现bind
E4=qh1d L"^OdpOs fH[Wkif template < typename Func, typename aPicker >
#BsW picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/[%w*v*' {
:> SLQ[1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
D^|9/qm$ }
Jld\8= $Zxt&a 2个以上参数的bind可以同理实现。
`]jqQr97 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P3!Atnv2 n}JPYu 十一. phoenix
Z|I-BPyn Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LL.x11o3 5rloK" for_each(v.begin(), v.end(),
>g]ON9CGH (
P#MK do_
>'b=YlUL [
\x(^]/@ cout << _1 << " , "
lI6W$V\, ]
<bP#H .while_( -- _1),
R&*@@F-dx cout << var( " \n " )
H:Y&OZ )
W:vr@e6 );
JhP\u3 QE ezUQ>
e 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:
|@wyC0k! 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
8I.VJ3Q
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YG`?o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2.nE
k ($8t%jVWJJ psUE!~9, template < typename Cond, typename Actor >
C6]OAUXy:F class do_while
-{{[cTI {
nQ-mmY># Cond cd;
)+EN$*H Actor act;
:h*a
rT4{ public :
uR:rO^ template < typename T >
+
>nr.,qo3 struct result_1
U\vY/6;JI {
[E|uY]DR typedef int result_type;
l'"'o~MC } ;
/pykW_`/- %\6Q .V#s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ej"u1F14J %u!b& 5]e template < typename T >
!%[S49s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#|f~s {
izuF !9 do
Cy@ cLdV {
O|'1B>X act(t);
eV2mMSY }
qZ+H5AG2 while (cd(t));
GLUUY0 return 0 ;
/tj$luls5 }
izwUS!5e } ;
sn{tra ^sClz*%? )(TAT< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2*1ft>Uty 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
[po "To 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
1@qgF 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
OZ(dpV9.S 下面就是产生这个functor的类:
d%ME@6K) C5X(U: Vw~\H Gs/~ template < typename Actor >
sWqM?2g class do_while_actor
eUBrzoCO {
rx!=q8=0R Actor act;
VR0=SE public :
WNy3@+@GZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
m9":{JI.w K7(MD1tk template < typename Cond >
g0R[xOS|
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jndGiMA } ;
/aqEJGG> <02m%rhuW HdX2YPYn; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
eJ@~o{,?> 最后,是那个do_
WAPhv-6 8P: spD0 jvwwJ<K class do_while_invoker
P'$ `'J]j {
Xm!-~n@-m7 public :
fiDl8=~@ template < typename Actor >
(<c7<_-H do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`V!>J1x {
@N.jB#nEb return do_while_actor < Actor > (act);
H9 tXSh }
l=m(mf?QBg } do_;
04@cLDX8uB LIpEQ7; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N{Qxq>6 G 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
S::>N.y 最后来说说怎么处理break和continue
sRhKlUJG 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。
h2q/mi5{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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