一. 什么是Lambda
t9m:E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y_%\kM?7 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,
W #qM$ P _Zf(`jJ sb(,w "
%|CD"@ class filler
{Y'DUt5j {
I~"- public :
\,JRNL& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/Os)4yH\ } ;
kOR%<#:J h=4m2m .'"+CKD.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:
^F`FB..:y G`mC=*Ma; r7*[k[^[^ )sB`!:~HjP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"C=HBJdYB5 u[ s+YGS LjXtOF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*kL1r
w6 -.g5|B d2.eDEOsC ~AK!_EOs` 二. 战前分析
;'tsdsu} 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。
`"(7)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
/Rk5n 3Luv$6 fdd3H[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]$nJn+85@b /* --------------------------------------------- */
s&y vector < int *> vp( 10 );
&J"a` l2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%)l2dK&9"j /* --------------------------------------------- */
X.Z?Ie sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v_5DeaMF' /* --------------------------------------------- */
":"M/v%F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sNX$ =<E /* --------------------------------------------- */
R,Tw0@{O* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%DPtK)X1 /* --------------------------------------------- */
$j{ynh)^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R) @k| sTv/;* 7\a(Imq ENJ] 看了之后,我们可以思考一些问题:
wqE ]o=
k 1._1, _2是什么?
f#JLE+0Y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
kHz3_B9[ 2._1 = 1是在做什么?
_E'M(.B< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
uLhamE) Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(: ZOoL Q:-H UbB "t"dz' 三. 动工
Uk;SY[mU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4ItXZ o rM bb%d: ,=6Eju#P @[
:s P template < typename T >
&% M^:WT class assignment
0U`Ic_. {
m(g$T T value;
B}P,sFghw public :
eX_}KH-Q assignment( const T & v) : value(v) {}
~~5kAY- template < typename T2 >
8%`Sx[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
gdCU1D\ } ;
<,rjU*" fEQ<L!' Nob(bD5SpE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w0*6GCP 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_FdWV? }clFaT>m? 8zVXQ!' &]vd7Q.t class holder
_/E>38G] {
N.-Ryj&9 public :
T5-4Q template < typename T >
qKO\;e* assignment < T > operator = ( const T & t) const
wc__g8?' {
C7+TnJ return assignment < T > (t);
k9R1E/; }
1Tiq2+hmf } ;
&I!2gf :hJhEQH(9 zo\XuoZ 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:
?LNwr[C0 ?;{A@icr static holder _1;
4F:RLj9P! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WUa-hm2: Brpin for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eyAg\uuih 而不用手动写一个函数对象。
M
$e~Rlw k+i}U9c" NqF-[G< mup3ua]! 四. 问题分析
/#,<>EfT 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
8d$~wh 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。
rSEJ2%iF* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
r2sog{R 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
dOiy[4s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(1jkZ^7 O^:Pr8|{J 五. 问题1:一致性
Y_)04dmr@[ 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?|
4G`YZZQ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B:x4H}`vh P_ZguNH struct holder
K8ThZY% {
Ak}l6{ .. //
`L;I/Hp template < typename T >
9L&AbmIr T & operator ()( const T & r) const
s{iYf : {
K@>v|JD return (T & )r;
<#R7sco' }
t"BpaA^gO } ;
ekAGzu RNt3az 这样的话assignment也必须相应改动:
"+XO[WGc +ubO-A? template < typename Left, typename Right >
9f"6Jw@F class assignment
j:sac*6m {
nK96A.B%p Left l;
3IJIeG> Right r;
^d2g"L
public :
R/^ rh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f O(.I template < typename T2 >
pxY5S}@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=_,OucKkYG } ;
:YV!;dKJ xHL{3^ 同时,holder的operator=也需要改动:
+zw<iB)J =8J\;h template < typename T >
hQet?*diU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6Q wL {
`zsKc 6% return assignment < holder, T > ( * this , t);
]mqB&{g }
oNEU?+ ]
2b@mX 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。
?3zx?>sG 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4l3N#U0Q twN(]w}Ps| return l(rhs) = r;
j`tUx#
h 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。
em W#ZX 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R0=/
Th - x208^=F\\ template < typename Tp >
|ow hF class constant_t
(h%wO {
i$NnHj| const Tp t;
RdY #B; public :
j5HOdy2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dm 2_Fj template < typename T >
Q,DumOq const Tp & operator ()( const T & r) const
t)v#y!Ci" {
sP&E{{<QTF return t;
Z'fy9 }
zf S<X } ;
eVlI:yqppj #Gg^fm 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'x18F#g
下面就可以修改holder的operator=了
X F40;urm `kz_q/K template < typename T >
!nYAyjf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
AzQ}}A;TSx {
k&?QeXW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yT,UM^' }
N CsUC r%a$u%)oD 同时也要修改assignment的operator()
;x7SY;0* >AfJxdd1 template < typename T2 >
J{1O\i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{6AJ>}3 现在代码看起来就很一致了。
+?L~fM69B K:{Q~+
六. 问题2:链式操作
ilHj%h*z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
hFjW.~B 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。
<
xV!vN 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。
,onv
` 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。
~KNxAxyVi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3&zmy'b*: dG|\geD template < typename T >
UnMDdJ\ struct result_1
&=UzF {
2n7[Op typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
md2kZ.5u } ;
k |Lm;g c8Opc"UE 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:
#"OKO6] 1|]-F;b template < typename T >
<0vvlOL5 struct ref
4 IHl'*D[# {
Z*Y?"1ar typedef T & reference;
\"*l:x-u } ;
dEL>Uly template < typename T >
K~E]Fkw!; struct ref < T &>
Ue\& {
2V0R|YUt typedef T & reference;
- Z|1@s& } ;
f Xq e7[ /bb4nM_E/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{.2C>p yQW\0&a$
template < typename T >
rm
cy-}e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1,mf]7k$ {
o60wB-y return l(t) = r(t);
Jw^+t)t }
V:+}]"yJ, 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。
xtnB:3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'(Bs<)(H *83+!DV| 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
7+fik0F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1ERz:\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+g;G*EP7* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
vB,N6~r> 最后的布局是:
6SmSu\lgV Add
FJ!>3V;} / \
^1g6(k' Divide 5
*rbH|o 8 / \
8sIGJ|ku _1 3
Gmwn: 似乎一切都解决了?不。
vJ{\67tK 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。
AD5t uY 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。
\}2Wd`kD 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:
e (f)?H JDs<1@ \ template < typename Right >
`?$R_uFh: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
J?]W!V7C Right & rt) const
78Gvc~j {
qB&*"gf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a2i
}
7~65 @&P> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%_u3Np XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
IFE C_F> 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
OO$<Wgh 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。
s810714 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$ 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?
IKU- 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:
dV5$L
e#y W t8 RC template < class Action >
khIh<-s! class picker : public Action
-8o8lz {
JE j+> public :
]juXm1)>W1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
aB Yhk|Ei // all the operator overloaded
+ ]__zm/^ } ;
6Ym[^U JvUKfsn u{ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
igp4[Hj 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[W2p }4( 1{~9:U Q template < typename Right >
o+nU { picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>WpPYUbH {
&3JbAJ|;X return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A6sBObw; }
tSm|U<
kY|_wDBSb\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
p$ko=fo-*_ 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。
Mz06cw& !98s[)B: template < typename T > struct picker_maker
,4\vi| {
^GbyA YEp typedef picker < constant_t < T > > result;
HU'd/5fun } ;
+<iw|vr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Y,8M[UIK {
$HH(8NoL typedef picker < T > result;
*s!8BwiE } ;
>S~ #E,Tg "#9WF} 下面总的结构就有了:
FVSz[n functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
uM\~*@ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Sd)D-S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
jeW0;Cz
J~ 至此链式操作完美实现。
fer'2(G?W ]y(#]Tw\ "16==tLFE 七. 问题3
sz)3
z 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
F;z FKvn D~1nh%x_ template < typename T1, typename T2 >
;Y~;G7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2D-*Z=5^ {
jem$R/4" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
bc&:v$EGy }
P2oRC3~ )kkO:j 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
fg,~[%1 -1< }_* template < typename T1, typename T2 >
>2wjV"W? struct result_2
UdY9*k {
|mKd5[$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9]S}m[8k } ;
eF2<L [9 8n'C@#{WV 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?
>i0FGmxH 这个差事就留给了holder自己。
+/Z:L$C6 P_qxw-s
\n`]QN template < int Order >
NZD
X93 class holder;
[pOU!9v4 template <>
xF ,J[Aj class holder < 1 >
C ]#R7G {
r3KV.##u, public :
*mBEF" template < typename T >
E]gKJVf9[ struct result_1
beq)Frn^ {
}
HvVL}7 typedef T & result;
r67 3+ } ;
xWV_Do)z template < typename T1, typename T2 >
N),Zb^~nw struct result_2
Bz24U wcZ {
N.VzA
6C typedef T1 & result;
L$jRg } ;
+ivz template < typename T >
pY:xxnE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R{*p\; {
lID5mg31 return (T & )r;
[szwPNQ_ }
FUHjY template < typename T1, typename T2 >
5[ @4($q8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yP"_j&ef7 {
is`a_{5e= return (T1 & )r1;
?$o8=h }
Cd(Ov5% } ;
2x`#
f0[ m=n
V$H template <>
1dKLNE class holder < 2 >
7g=Ze~aq {
J"SAA0)@ public :
FS20OD template < typename T >
=,(Ba' struct result_1
PS6G 7 {
7#<|``]zNf typedef T & result;
$x 2t0@ } ;
S#ven& template < typename T1, typename T2 >
!Hgq7vZG struct result_2
>Cf]uiR {
5[;^Em)C typedef T2 & result;
W`;E-28Dg } ;
u2F
3>s template < typename T >
7&+Gv6E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
20K<}:5t1 {
H{+U; 6b return (T & )r;
2/h Mx- }
"cti(0F-d template < typename T1, typename T2 >
LxG :?=O. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zS?L3*u {
m@yaF:
R return (T2 & )r2;
K J~f ~2; }
kiXa2Yn*(d } ;
Bg34YmZ 1ra}^H} HM<V$
R 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> >。
bbnAF*7s8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
AA@J~qd
u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
yyZjMnuD 6vmkDL8{A8 return l(i, j) = r(i, j);
8T1`TGSFC 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L1aN"KGMF 6v.*%E*P return ( int & )i;
{9)LHX7dN return ( int & )j;
B\4SB 最后执行i = j;
@jjp\ ~ 可见,参数被正确的选择了。
|&C.P?q [y'jz~9c 9}": }! fE M8/bhq fPspJug 八. 中期总结
C~:aol i; 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:
{)`5*sd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&hZcjdB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
<Q%o}m4Kt 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lM?P8#3 Vg2s~ce{ ?Bk"3{hl /TpM#hkq/2 _~6AUwM ZL-@2ZU{1 九. 简化
dp+wwNe 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。
(z"Cwa@e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>yT:eG 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:
X, J.!:4` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[5:F +-*/&|^等
CjIkRa@!x 2. 返回引用。
Prr<:q =,各种复合赋值等
a-O9[?G/x 3. 返回固定类型。
\ar.(J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
koaH31Q 4. 原样返回。
ZfMJU operator,
XD*$$`+# 5. 返回解引用的类型。
#p\sw operator*(单目)
Z\NC+{7k] 6. 返回地址。
<m9IZIY< operator&(单目)
PN<Y&/fB
7. 下表访问返回类型。
o%CBSm] operator[]
4(o0I~hpB? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X8Gw8^t operator<<和operator>>
#E*jX-JT d<!bE( 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。
O@Xl_QNxc! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9t;aJFI rMLCtGi template < typename Left >
Kx#G_N@ struct value_return
nfl6`)oW {
QK//bV) template < typename T >
5$N4<Lo7 struct result_1
.XS rLb? {
+dR$;!WB3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
l HZf'P_Wx } ;
o#E
z_D[ -rU *)0PR template < typename T1, typename T2 >
v%B^\S3) struct result_2
e8P
|eK {
nuXaZRH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[f^~Z'TIN/ } ;
b)
.@ xS } ;
)|\72Z~eq Lv#DIQ8y 3\6jzD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:0#!= eF:6k qg 下面我们来剥离functor中的operator()
pH)V:BmJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
8`'_ckIgr RYmk6w!w return l(t) op r(t)
1G$kO90 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6rdm=8WFA return op l(t)
}LQ&AIRN return op l(t1, t2)
"jb?P$ return l(t) op
\'j%q\Bl; return l(t1, t2) op
5AQ $xm4 return l(t)[r(t)]
'J+Vw9s7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1<pbO:r 0Ac]&N d` 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
?I7%@x!+S 单目: return f(l(t), r(t));
c_&iGQ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ks9"U^bPs 双目: return f(l(t));
fv#e 8y return f(l(t1, t2));
dht1I`i"B 下面就是f的实现,以operator/为例
T4._S:~ KJJ8P`Kx struct meta_divide
DKYrh-MN {
,I'Y)SLx template < typename T1, typename T2 >
Hd6Qy {,*- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Pxy(YMv {
c~z{/L return t1 / t2;
dIMs{! }
P2 f~sx9 } ;
A+:K!|w Rnun() plJ 这个工作可以让宏来做:
D55dD> eDIjcZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ld`oIEj!P_ template < typename T1, typename T2 > \
c tTbvXP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)|'? uN7 以后可以直接用
CP/`ON DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jbfMTb4 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
:^! wQ""
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
rzY7f: ' "X"DTP1b A5B 5pJ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
swe6AQ-
X1y1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W<v?D6dFq class unary_op : public Rettype
0M-Zp[w\- {
X~%Wg*Hm Left l;
0 UjT<t^F public :
}Geip@Ot unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P g7W:L7 y7$e7~}/ template < typename T >
3mpEF<z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fg`r:,(a {
GfPe0&h return FuncType::execute(l(t));
19&!#z }
Dy0cA| E cA AJ7? template < typename T1, typename T2 >
V=\&eS4^" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+X"TiA7{j {
6e/ 2X<O return FuncType::execute(l(t1, t2));
4s.wQ2m }
X -6Se } ;
=-`X61];M \Qz>us=G p*n$iroy_{ 同样还可以申明一个binary_op
V'\4sPt a'XCT@B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P[aB}<1f0 class binary_op : public Rettype
%UY=VE\F {
5|&Sg}_ Left l;
.KTDQA\ Right r;
%\Ig{Rj; public :
);7csh% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)xlNj$(x5n ,Ix7Yg[ template < typename T >
5qR76iH)/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XNd:x{ {
%nVnK6[sox return FuncType::execute(l(t), r(t));
H\8.T:> }
4- N># jZe]zdml template < typename T1, typename T2 >
p"JITH:G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hFyN|Dqhds {
cSoZq4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,1RW}1n }
Su-LZ'C\ } ;
NS mo(c>5 ~iydp N@Bqe{r6j 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
;@
%~eIlu 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>0T0K`o DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}0}J 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。
: :e=6i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V]`V3cy1+3 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
!V7VM_}@Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^7~=+0cF] 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)
mJ !}!~: 下面是修改过的unary_op
A\.k['! <@(HQuL# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
JwxI8Pi*y class unary_op
N
y7VIh| {
a}El!7RO0 Left l;
(;V]3CtU* K\,&wU public :
z| i$eF;x3 HC+(FymV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$BkdC'D ,dK% [ template < typename T >
G2
xYa$&][ struct result_1
E!C~*l]wJx {
%ktU 51o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y')in7g } ;
ukzXQe;l1 _av%`bb&z9 template < typename T1, typename T2 >
x]Q+M2g? struct result_2
}us%G&A2u {
_dIv{L! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_H<ur?G } ;
-Y2h vC C(7LwV template < typename T1, typename T2 >
Hg*6I%D[So typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xGPt5l<M& {
V?0|#=_mE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3QM.X^ANH }
/ QSK$ZDC 3[-L'!pOX3 template < typename T >
?v8B;="#w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VL7zU->
{
OfbM]:}<3 return OpClass::execute(lt(t));
) l0=jb }
j;J4]]R;o 2Q-kD?PO, } ;
`+k&]z$m \CX`PZ>< adHHnH`, 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
6(<M.U_ft 好啦,现在才真正完美了。
b?h"a<7 现在在picker里面就可以这么添加了:
r6*0H/* {SCwi;m template < typename Right >
D{PO!WzW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
u` R {
xa5I{<<U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D.)R8X }
,hYUxh45 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。
^A;v|U b"/P [;h@q} - "h
{B mY
|$=n5X 十. bind
~,m6g&>R 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
%(,JBa:G 先来分析一下一段例子
Z\4l+.R` E.}T.St 6*tI~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
M5[AA/@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"72
_Sw bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^#vWdOlt 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
C(xdiQJh 我们来写个简单的。
h9 [ov) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ZYc)_Og 对于函数对象类的版本:
lHT? li$(oA2 template < typename Func >
G'#a&6 struct functor_trait
Ko kmylHu {
^W3xw[{ typedef typename Func::result_type result_type;
Q<w rO } ;
=uMoX
- 对于无参数函数的版本:
ro|dB AL3zE=BL template < typename Ret >
{[NBTT9& struct functor_trait < Ret ( * )() >
pR; AqDQ {
s@K|zOx typedef Ret result_type;
ko=vK%E[ } ;
AQ'~EbH( 对于单参数函数的版本:
#e{l:!uS\ bCy.S.`jHQ template < typename Ret, typename V1 >
F3;UH%L1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:
v<|y F {
6- s/\ typedef Ret result_type;
g.iiT/b } ;
D-69/3 PvP 对于双参数函数的版本:
l"*zr ;# 6rq:jvlx$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;[uJ~7e3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
SB:-zQ5 {
m!tB;:6 typedef Ret result_type;
Go=MG:` } ;
!J3g, p* 等等。。。
sJw#^l 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
CM!bD\5 =M*31>"I0 template < typename Func >
E}b"
qOV struct func_return
3.xsCcmP {
qVx4 t"%L> template < typename T >
9]xOuCb struct result_1
tF
O27z@ {
wHEt;rc( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
![0\m2~iv } ;
OLXG0@ ^R!
qxSj template < typename T1, typename T2 >
K\,)9:`t struct result_2
dE%rQE7' {
?WKFDL'_0j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L^Fni~ } ;
=j#uH`jgW } ;
j[F\f> LeF Z%y)F +j%!RS$ko 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+A>>Ak|s jL<:N
8 template < typename Func, typename aPicker >
"fU=W|lY class binder_1
4703\
HK {
v8I&~_b Func fn;
%}J[EV aPicker pk;
XBh0=E?qiS public :
h'|{@X 2ed$5.D template < typename T >
p$`71w)'[ struct result_1
[sy~i{Bm {
Rr{mD#+
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5N@k9x } ;
F;kY5+a7~e NhU~'k template < typename T1, typename T2 >
h.l^f>,/ struct result_2
W.'#pd {
!9_HZ(W& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HQCxO? } ;
g=XvqD< yT.h[yv"w binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-Wd2FD^x ;}@.E@s%' template < typename T >
- 0R5g3^*/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!ow:P8K? {
:k*'MU} return fn(pk(t));
Ub2t7MU }
LP-~; template < typename T1, typename T2 >
HIsIW%B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.!e):&(8 {
2!Yq9,` return fn(pk(t1, t2));
A<fKO <d }
;4>YPH } ;
I8TqK MKf|(6;~ ?x1sm"]p' 一目了然不是么?
_~/F- 最后实现bind
%UT5KYd!=N @a$_F3W ,R#pQ
4 template < typename Func, typename aPicker >
8Wqh 8$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?<)4_ {
~_8Dv<"a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=(2y$,6g? }
I$7|?8 b"Hc==` 2个以上参数的bind可以同理实现。
u1a0w 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"\cDSiD R/ix,GC 十一. phoenix
CT1@J-np Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'9@S p!B&&)&db for_each(v.begin(), v.end(),
;)$bhNFHx (
o&0fvCpW do_
;-sZaU; [
FjR/_GPo6 cout << _1 << " , "
E6JfSH# ]
5.! OC5tO .while_( -- _1),
=1sGT;> cout << var( " \n " )
fIe';a )
'5V}Z3zJ/ );
?1w{lz(P \kWL:uU 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:
iMjoatt 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
9^;Cz>6s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
G5*"P!@6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|ecK~+ JYbsta ,Ei!\U^) template < typename Cond, typename Actor >
D+#OB|&Dn class do_while
Cm@rXA/ {
}?G([s56 Cond cd;
nVB.sab Actor act;
:j^IXZW public :
2qd5iOhX+ template < typename T >
y_mTO4\C2 struct result_1
]bxBo {
ncTPFv
H5 typedef int result_type;
3PkVMX } ;
Znr6,[U+q wnUuoX( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,5V w^@F WbJ|]}hJ\ template < typename T >
pPL)!=o! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HQ /D )D {
4g4[n7 do
_D+pJ{@W {
>AK9F.
_z act(t);
)j,Y(V$P }
de=){.7Y while (cd(t));
f/xQy}4+~E return 0 ;
~:FF"T> }
xVxN
@[ } ;
#qLsAw--Q mrmm@? |\.:h":!0~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\-Vja{J] 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
H(?)v.% 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。
CP0;<}k 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。
[nc-~T+Mo 下面就是产生这个functor的类:
ca=sc[ $+ R?{f:,3R i%@blz:_Y template < typename Actor >
8c`EB-y class do_while_actor
[#@\A]LO {
Es<& 6 Actor act;
;*%3J$T+ public :
,J6t
1V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
YCl&}/.pA >Nam@,hm template < typename Cond >
ZLDO&} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"DO|B=EejP } ;
|N5r_V ~=GwNo_ UuS6y9@v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dNu?O>= 最后,是那个do_
joz0D!-"# ^F)t>K$0m Mz7qC3Z class do_while_invoker
^[x6p}$ {
Ab
#}BHI public :
v6U Gr4 template < typename Actor >
*{:Zdg'~E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E3hXs6P {
~P7zg!p/q return do_while_actor < Actor > (act);
[][ze2+b }
E"%dO } do_;
|LV}kG(2 t:x"]K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C/?x`2' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
FuC#w 9_ 最后来说说怎么处理break和continue
mzf~qV^T 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!(.uDO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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