一. 什么是Lambda
o!M*cyq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Abf=b<bu 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,
m&Lc." 0-w^y<\ rFR2c?j8 M)!:o/!c S class filler
s\i.pd:Q {
Ue0Q| h public :
QTjOLK$e$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!;YQQ<D } ;
2\=cv T+|V;nP. d<l-Ldle 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:
,JmA e6 Y4dTv<=K@i cP MUu9du 7c Gq.U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&tw
=rDIU&0Y
@OPyT 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)SYZ*=ezl. ;j/-ndd&& 6'N!)b^- )04lf*ti 二. 战前分析
:cK;|{f 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。
R0*+GIRA( 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
T4{&@b
0* CfnRcnms 'zhw]L;'g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0yxMIX /* --------------------------------------------- */
id.W"5+ vector < int *> vp( 10 );
J8yi#A>+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
y3!=0uPf /* --------------------------------------------- */
DqHVc)9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,/g\;#:{@] /* --------------------------------------------- */
c=p @l<) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'E,Bl]8C5 /* --------------------------------------------- */
kM\O2ay for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
tEl4 !vA /* --------------------------------------------- */
lYu1m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GX
lFS#` 'yM )>]u" mckrR$> 8}W06k>)% 看了之后,我们可以思考一些问题:
:1wMGk 1._1, _2是什么?
?y{C"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。
N{G+|WmQ 2._1 = 1是在做什么?
, eZL&n 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。
@kKmkVhu* 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。
; (+r)r_ b\w88=| $V)LGu2(m 三. 动工
]4>[y?k34 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bMD'teJ ^9UF
Pij" HYPFe|t/ pTK|u!fs template < typename T >
TPds )osZT class assignment
, &HZvU& {
^"%SHs T value;
t=]&q. public :
FZ/l
T-" assignment( const T & v) : value(v) {}
RfwTqw4@ template < typename T2 >
sy`:wp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OI.2C F } ;
MNiu5-g5 puv*p%E )8yee~+TN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
szwXr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^>ca*g 8Db~OYVJG u
hP0Zwn ;NRT
a* class holder
5e,Dk0d {
W&4`eB/4} public :
N)h>Ie template < typename T >
@X/S
h: assignment < T > operator = ( const T & t) const
<'
%g $" {
?4Z0)%6 return assignment < T > (t);
KW&&AuPb} }
fwAN9zs } ;
&U xN.vl Oyq<y~} ^;s`[f|w 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:
_u;^w}0 0 $e;#} static holder _1;
#s#z@F Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oJ8_hk<Va8 ,mYoxEB kl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&F'v_9 而不用手动写一个函数对象。
d0 V>;Q yK?~XV: R/^JyL u."fJ2}l0X 四. 问题分析
4&ea*w 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。
B@zJ\Ir[ 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。
o@LjSQ5! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@?B=8VHR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
HB`pK'gz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#]eXI
$HP DJQ]NY| 五. 问题1:一致性
DAu|`pyC% 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
N0vd>b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kw-/h+lG z{#F9'\& struct holder
uaPBM< {
50DPzn //
GmL |7 6 template < typename T >
(C-z8R
Z6 T & operator ()( const T & r) const
D8?$Fn= {
Bd
NuhV`0 return (T & )r;
TLSy+x_gX }
4G>|It } ;
j^%i?BWw 3yKI2en" 这样的话assignment也必须相应改动:
!7xp<= /a$+EQ$ template < typename Left, typename Right >
oy r2lfz* class assignment
#>v7"
< {
amBz75N{ Left l;
y{<#pS. Right r;
m@O\Bi}=} public :
b<F 4_WF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Vw{Ys6q template < typename T2 >
QhGg^h%6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]F@md(J } ;
4C*3#/TR sRZ:9de+ 同时,holder的operator=也需要改动:
_"sRL}-Z Mb>6.l template < typename T >
R$fna[Xw@/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+uLo~GdbE {
} )e`0) return assignment < holder, T > ( * this , t);
*cf"l }
=wj~6:Bf P+b^;+\1s 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。
eYcx+BJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z;/'OJ[. lXPn]iLJ return l(rhs) = r;
$1?X%8V 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Hxl,U>za# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DrEtnt iCK$ o_`? template < typename Tp >
xI<dBg|]+ class constant_t
V1:3 {
5HbTgNI const Tp t;
Qwa"AY5pW public :
j?,*fp8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Dgm%Ng template < typename T >
V`M,d~:Pr" const Tp & operator ()( const T & r) const
AY;+Ws {
yy} 0_ return t;
`az`?`i7 }
1!`768 } ;
^d9raYE`' '&QT}B 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0X?fDz}jd 下面就可以修改holder的operator=了
.O#lab`:2 E)hinH template < typename T >
9-Qtj49 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C%c `@="b {
L%d?eHF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
| q16%6q }
48g^~{T4O zsXH{atY 同时也要修改assignment的operator()
-HsBV>C &iOtw0E template < typename T2 >
/>[6uvy#Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ZY!pw6R1>* 现在代码看起来就很一致了。
&{/>Sv!6# k6-n.Rl01 六. 问题2:链式操作
(bt]GAxb1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-b)zira 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。
C9H11g7{ 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。
DiQkT R 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。
j& o+KV 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
87(^P3;@ b2=Q~=Wc template < typename T >
fJw=7t-t struct result_1
9BD|uU;0 {
C)96/k typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V&oT':%q } ;
2Ml2Ue-9 7oe@bS/Z 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:
.&x?`pER 9T,QWk template < typename T >
+R#`j r" struct ref
:_\!t45 {
`/JR}g{O typedef T & reference;
LEngZ~sV/ } ;
\Tf{ui template < typename T >
wt.{Fqm struct ref < T &>
_Q}RElA {
,q@(L typedef T & reference;
V=4u7!ha
} ;
:iQ^1S`pH vx5o
k1UY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=E}%>un u1|P'>;lF template < typename T >
_ K+V?-= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~sHZh {
F}B/-".^ return l(t) = r(t);
G2+)R^FSC }
'oiD#\t4 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。
?J@?,rZQ^V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~\:j9cC t6%xit+ 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
9 /Ai( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
mf]( 3ZL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(-'0g@0UA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
M`C~6Mf+ 最后的布局是:
vzyI::f? Add
v_ nBh,2 / \
(LT\
IJSM Divide 5
/,!7jF: / \
}u3H4S<o _1 3
&v
auLp 似乎一切都解决了?不。
f0mH|tI` 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。
'^F|k`$r 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
]~
#+b> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Gx h~ V:(w\'wm template < typename Right >
'e<HP Ni) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H7tQ# Right & rt) const
{80oRD2=Q {
S QM(8*:X return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(w#slTFT }
\o62OfF! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
C{`^9J- XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
^iV`g?z 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
v/aPiFlw 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
EBIa%, 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
D*XZT{1g 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
p'Y&Z?8 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
i!.I;@ \=EY@*= template < class Action >
%Vw|5yA4 class picker : public Action
@`IXu$Wm( {
~E<PtDab public :
clq~ ;hx picker( const Action & act) : Action(act) {}
W?"2;]( // all the operator overloaded
}rKJeOo^x? } ;
cXOje"5i 7z/(V\9B 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。
r sX$fU8 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
SLQ\Y%F daA47`+d template < typename Right >
2,8/Cb picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
F=-uDtQ<N {
6Q.{llO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g+ >=C }
RV0>-@/x W 9&0k+#^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
IFd )OZ5 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
,YP1$gj '!j #X_; template < typename T > struct picker_maker
Sc;iAi
( {
QMXD9H0{ typedef picker < constant_t < T > > result;
V-D}U$fw } ;
05l0B5'p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=_$XP {
p3M#XC_H] typedef picker < T > result;
4
[R8(U[g } ;
/v}P)& bx hP jAL 下面总的结构就有了:
_o@(wGeu# 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。
]dPVtk 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。
rao</jN.9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pY+.SuM 至此链式操作完美实现。
$$haVY& zY7*[!c2 fOa6, 七. 问题3
g".d"d{ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
fH{9]TU_:
F^ I\X template < typename T1, typename T2 >
1% $d D2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&Q\_; {
! (2-(LgA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9
9Ba{qj }
]]el| E
S#rs=" 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:
$x?NNS_ "J ?8 SK\{9r6 template < typename T1, typename T2 >
AuoxZ?V struct result_2
DJmoW {
4`'8fe/" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[8,PO } ;
O0@w(L- 6eOrs-ty 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
mND XzT& 这个差事就留给了holder自己。
YS]>_ EKqi+T^=F c u\ls^ template < int Order >
Cw
1 9y class holder;
7m@
)Lv template <>
Ihdu1]~R{ class holder < 1 >
Gs+\D0o! {
ANckv|&'v public :
VLf
g[*k template < typename T >
`@h:_d struct result_1
m_c O<LB {
U{7 3Xax typedef T & result;
Up<~0 } ;
HH"$#T^- template < typename T1, typename T2 >
, p_G/OU
struct result_2
|J:$MX~ {
HbNYP/MN3 typedef T1 & result;
#2h+dk$1 } ;
Hl4\M]]/& template < typename T >
ddoST``G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HV ;; {
D,MyI# return (T & )r;
GtF2@\ }
kt:)W])V template < typename T1, typename T2 >
plK=D#) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OQ6sv/ {
V/J>GRjw return (T1 & )r1;
O~.U:45t }
d4%dIR) } ;
s0r"N7~ ([Ebsj template <>
?8Et[tFg class holder < 2 >
wuKl-:S;Vs {
;P3>>DZ public :
#e*X0;m template < typename T >
Ejq=*UOP struct result_1
lj)f4zu {
"LOnDa7E^ typedef T & result;
[#0Yt/G } ;
C*7!dW6 template < typename T1, typename T2 >
.AXdo'&2i struct result_2
[(1O" {
UV4u.7y typedef T2 & result;
kGm:VYf% } ;
R8tF/dx>7 template < typename T >
opdu=i=E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
):krJ+-/y {
3wZ(+<4i return (T & )r;
6_*!|g }
Sr&T[ex,. template < typename T1, typename T2 >
N=#4L$@- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Id%_{),HX {
z!:'V] return (T2 & )r2;
M`~!u/D7 }
sMH#BCC } ;
co/7l sW
=N_,l'U\^ 9RxO7K 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> >。
"IG+V:{ou 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k^^:;OR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uArR\k(
2/@D7>F&g return l(i, j) = r(i, j);
_9NVE|c; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ET)>#zp+s a+41Ojv ( return ( int & )i;
.jU Z return ( int & )j;
"<*awWNI 最后执行i = j;
-u|l}}bh 可见,参数被正确的选择了。
-l
"U"U"F 0 O~p7D 5@ foxI :M j_2 kM!V.e[g 八. 中期总结
?>V6P_r> 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:
B;!f<"a8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
o'Pu'y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
RZO5=L9E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6Nt$ZYS (;}tf~~r #.<V^ 6^;^rUlm Zn&k[?;Al <qhBc:kc 九. 简化
.Pw%DZ' 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
4<.O+hS
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r~8;kcu7 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
DZe}y^F 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8Bpip +-*/&|^等
.^[_V 2. 返回引用。
.$Bwb/a =,各种复合赋值等
%9o+zg? RJ 3. 返回固定类型。
M^6$
MMx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iCTQ]H3 4. 原样返回。
%jEY3q operator,
dn,g Z"< 5. 返回解引用的类型。
$D'^t( operator*(单目)
WA.AFt 6. 返回地址。
aV>aiR= operator&(单目)
.0|=[| 7. 下表访问返回类型。
Q>8pP \ho operator[]
[;KmT{I9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
st/n"HQ operator<<和operator>>
\dq!q=b\ ug*D52? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
s
/%:dnij 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
zX kx7d8 Sdd9Dv?! template < typename Left >
3]U]?h struct value_return
by86zX {
1$ML #5+, template < typename T >
hazq#J! struct result_1
Pl+xH%U+? {
6:?rlh typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)"`!AerJ } ;
4:mCXP,x |NrrTN?> template < typename T1, typename T2 >
<\@1Zz@ms struct result_2
}B q^3?,#{ {
47UO*oLS typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T&xt`| } ;
MJ\[Dt } ;
?_q+&)4-o w#(RW7":F <L2emL_' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z^W$%G _3>djF_u 下面我们来剥离functor中的operator()
a<m-V&4x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1;&;5 ZPO|<uR return l(t) op r(t)
XM~~y~j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9"sDm}5% return op l(t)
o
}@n>R return op l(t1, t2)
6EJVD!#[K return l(t) op
]Kdet"+ return l(t1, t2) op
5j^NV&/_ return l(t)[r(t)]
!gP0ndRJ= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?Zz'|.l@ 9z ?7{2C 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
K:5eek 单目: return f(l(t), r(t));
u&]vd / return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N[U9d}Zv 双目: return f(l(t));
>dQ K.CG return f(l(t1, t2));
8#LJ* o 下面就是f的实现,以operator/为例
SH8/0g? ^Jx$t/t struct meta_divide
XnUO*v^] {
$'"8QOnJ?k template < typename T1, typename T2 >
~]uZy=P? 5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D>sYPrf {
V"RpH, return t1 / t2;
oRq!=eUu_ }
!/I0i8T } ;
zAScRg$:? >V;,#5F_ 这个工作可以让宏来做:
qv+R:YYOq Bjj<\8^M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
UUtbD&\ template < typename T1, typename T2 > \
<I=$ry6 8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cHD%{xlb 以后可以直接用
-_8*41 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?o[L7JI 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
lDc;__}Ws (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
. (`3JQ2s
lCb+{OB y79qwM. 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
z?ucIsbR y' x F0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@q8an class unary_op : public Rettype
!3}deY8;# {
>HTbegi Left l;
IcF@F>> public :
85 ]SC$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;IZ?19Q g]$
4~"|. template < typename T >
<{ru|-9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K5"sj|d& {
G<qIY&D' return FuncType::execute(l(t));
6s xz_f }
wu~hqd ?S#\K^ template < typename T1, typename T2 >
8+'C_t/0i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\m/xV/ {
4$"DbaC return FuncType::execute(l(t1, t2));
uV]ULm#,i }
*l>0t]5YH } ;
[CN$ScK, $3P`DJo eD;6okdP 同样还可以申明一个binary_op
}e{qW K|^wc$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TKI$hc3|L class binary_op : public Rettype
D`o<,Y {
d;G~hVu Left l;
FGanxv@15 Right r;
3h=8"lRc public :
#hxyOq, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WeT* C 46,j9x template < typename T >
f_6`tq m% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nhf~PO({& {
wNQqfqZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
G=d(*+&
B }
5nLDj:C~ x:z0EYL template < typename T1, typename T2 >
WjMRH+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t#b0H)
{
.p@N:)W6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<,8l *1C }
2qj{n+ } ;
V[hK2rVH. lAASV{s{ %w"nDu2Gcv 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
Fi;VDK(V9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UQ8bN I7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Omyt2`q 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。
IF_D Z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k DsIp= 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;!F!i 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Kn}ub+
"J 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)
M'5'O;kn 下面是修改过的unary_op
Nw<P
bklz SN">gmY+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vA&Vu"}S class unary_op
9y] J/1# {
9'KonW Left l;
(H#M<N +1`t}hO public :
9`Q@'(m Wk7WK` >i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#G;X' BN q~Jq/E"f template < typename T >
SS3-+<z struct result_1
fC<m^%*zgA {
z@h~Vb&I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s3 QEi^~ } ;
"^rNr_ X;GfPw.m template < typename T1, typename T2 >
!~ rt:Z struct result_2
4u1KF:g {
isK;mU?< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~brFo2 } ;
pB01J<@m +"!aM?o template < typename T1, typename T2 >
B;t=B_oK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zK5bO=0j {
b`~wGe return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+!O-kd }
p^QZ q>v .5Z_E
O template < typename T >
/L~m#HxWU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hC<14 {
H{zPft return OpClass::execute(lt(t));
:7b-$fm }
;#QhQx &O1v,$}' } ;
GESXc$E8 *HlDS22 =uV,bG5V1 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
e3(<8]`b[ 好啦,现在才真正完美了。
\"^%90F 现在在picker里面就可以这么添加了:
]((i?{jb( `a4 $lyZ template < typename Right >
RQ'
H!(K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A WJWtUa {
@.$MzPQQI return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
);JJ2Jlkd }
-
q@69q 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。
8;zDg$( v '9m7$ AK/:I>M wK*PD&nN 5
2Hqu> 十. bind
v\A.Tyy 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@`rT*lJ 先来分析一下一段例子
=_-C%<4 :pZ}*?\ &8?`< int foo( int x, int y) { return x - y;}
Spj9H ?m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
kQIw/@WC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
IN !02`H 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。
OyVm(%Z
我们来写个简单的。
b X,Siz:F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2*OxA%QELM 对于函数对象类的版本:
8z T0_vw &3DK^|Lq template < typename Func >
]Yz'8uts struct functor_trait
I:;+n^N? {
]b1Li} typedef typename Func::result_type result_type;
k0ItG?Cv } ;
*\ECf.7jz 对于无参数函数的版本:
ExrY>*v 6
=>G# template < typename Ret >
! D1zXXq struct functor_trait < Ret ( * )() >
!nw[ {
YoSQN/Z typedef Ret result_type;
@ss):FwA } ;
,"G\f1 对于单参数函数的版本:
m|4LbWz Tg''1 Wl* template < typename Ret, typename V1 >
jnBC;I[: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o)I/P< {
rsxRk7s@ typedef Ret result_type;
z7=fDe
- } ;
u0]q`u/T 对于双参数函数的版本:
#7W.s!#}Dd 2d&^Sp&11 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0XIxwc0Iw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I'InZ0J2 {
AQh["1{yJ typedef Ret result_type;
8S>>7z!U } ;
{D(,ft;s^ 等等。。。
yazZw}}; 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3$_2weZxYn n;OHH{E{ template < typename Func >
JlIS0hnv struct func_return
vttrKVA {
>\bPZf)tJ) template < typename T >
/'&v4C^y> struct result_1
T`Hw49 {
+x]e-P% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
- L`7+ } ;
k3yxx]Rk/ 4ftj>O template < typename T1, typename T2 >
gb-tNhJa@b struct result_2
eH[y[~r {
X_?%A54z? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[V5-%w^ } ;
CWMlZVG } ;
~@fanR = OqEHM%j 8IOj[&%0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
uI9lK <2)v9c template < typename Func, typename aPicker >
rCrr"O#j class binder_1
*a4
b {
%:tr Func fn;
2Q
3/-R aPicker pk;
:BDviUC7Z public :
C$y fMK,,N g&
>mP? template < typename T >
Eq7gcDQ struct result_1
G>j"cj {
+V89J!7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z@nmjj i } ;
n}5x-SxS0 _w%s(dzk template < typename T1, typename T2 >
I ,9~*^$ struct result_2
@`2ozi~lO {
] - h|] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LOt#1Qv } ;
U]mO7 HK #VR`?n?, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]E..43 l~{T#Q template < typename T >
>rRjm+vg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
04[)qPPS {
qIk
)'!Vk return fn(pk(t));
4SBLu%=s% }
,gx$U@0Z template < typename T1, typename T2 >
cWc$yE' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t5A[o7BS {
/gF]s_ return fn(pk(t1, t2));
BDnBBbBrz }
EyPy*_A } ;
i&5!9m`Cw ;pCG9 fl!1AKSn@N 一目了然不是么?
:.C)7( 8S 最后实现bind
YFAnlqC 0=gF6U ua!D-0 template < typename Func, typename aPicker >
m(h/:JZ\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B=^2g}mgK {
H8x:D3C0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1=- X<M75 }
ap{{(y&R tTE3H_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
wfWS-pQ 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。
vLD:(qTi >02i8:Tp5K 十一. phoenix
,at-ci\' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
n9w j[t1/ }v,W-gA for_each(v.begin(), v.end(),
yqC+P (
~F=#}6kg_ do_
}.w#X [
sCL/pb] cout << _1 << " , "
Yoj~|qL ]
>^sz5d+X .while_( -- _1),
aB7d( cout << var( " \n " )
Zu)i+GeG )
vl>_e );
B44]NsYks~ i:AjWC@] 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:
~4}*Dhsh 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
5J?bE?X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
GR_p1 C\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
38OIFT Z={UM/6w OME!W w template < typename Cond, typename Actor >
#a/n5c&6/ class do_while
G >I. {
s}z(|IrH Cond cd;
X*43!\ Actor act;
\E>%W public :
tOu90gu template < typename T >
vK[v
eFH struct result_1
tP/GDC; {
cob9hj#&7 typedef int result_type;
K[`4vsE } ;
-zkW\O[ 1nw$B[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iW1$!l>v uQXs>JuD template < typename T >
\5j22L9S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#J'Z5)i| {
D>,$c do
DtI%-I. {
rin >r0o act(t);
-fx(H+ }
S]Yu6FtWiO while (cd(t));
9Ba|J"?Y k return 0 ;
,APGPE}I[ }
9F-ViDI. } ;
Qu,)wfp~ dw=Xjyk?h ft*G*.0kO 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>'BU* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
sPZV>Q:zY 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
R.^Bxi-UG: 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
\xa36~hh40 下面就是产生这个functor的类:
W]C_oh h$:&1jVY{ }0(vR_x template < typename Actor >
N6-2*ES class do_while_actor
Ae,2Xi {
?];~N5<' Actor act;
;[;S_|vZ=) public :
P:bVcta9g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
o3(|FN 2J>A;x_? template < typename Cond >
>=]NO'?O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^ mQ;CMV } ;
4#'^\5 6c;?`C 'T#<OR 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
A[wxa 最后,是那个do_
noB}p4 K!$\REs y.TdWnXx class do_while_invoker
sf|_2sI {
D8<0zxc=( public :
7J)a "d^e template < typename Actor >
Nys'4kx7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&T|UAM. {
tCF0Ah return do_while_actor < Actor > (act);
).O\O)K }
#Fb0;H9` } do_;
[|P]St- %te'J G< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,<Do ^HB/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2t
Z\{= 最后来说说怎么处理break和continue
,vHX>)M| 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。
yA`]%U(( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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