一. 什么是Lambda
S~|T4q( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l+V>]?j 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,
~6p[El#tS JH7< &RfC"lc ocs+d\ class filler
ynbuN x* {
AM!G1^c public :
~?(N void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rS;Dmm } ;
7Hs%Cc" EAM5{Nc ~c\e'≻ 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:
RsYU59_Y t<#h$}=:Vt p|! 6Oy$gW) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)rC6*eR <)3u6Vky9 0=?<y'= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@Z12CrJ =zz~kon9 #"B\UN :8OZ#D_Hl 二. 战前分析
M]J^N# 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。
O&Y*pOg 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
Ftr5k^! ')$+G152 `E>1>' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ig
f&l`\ /* --------------------------------------------- */
RNe^;
B vector < int *> vp( 10 );
P}4QQw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.4E&/w+ /* --------------------------------------------- */
.nVa[B|. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nR-YrR*k /* --------------------------------------------- */
-X"p:=;j int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}R{ts /* --------------------------------------------- */
-[wGX}} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
aJ>65RJ^= /* --------------------------------------------- */
;<ZLcTL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
S Em Q@1 |AozR ~ N(Tz%o4 2%_vXo=I 看了之后,我们可以思考一些问题:
WHj'dodS 1._1, _2是什么?
tIuCct- 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
9J2NH|]c 2._1 = 1是在做什么?
W>j !Q^? 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
M
r5v< Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
c_4[e5z 0E3[N:s 0"pAN[=K@ 三. 动工
l`f/4vy 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N$U$5;r~` md"!33 @ q-}Fvel u 3v1iy/ / template < typename T >
bAx-"Lu class assignment
SMpH._VFeE {
24z< gO T value;
&tg&5_ public :
FG.em assignment( const T & v) : value(v) {}
+nJgl8'^y template < typename T2 >
2h5nMI]' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+lHjC$ } ;
Hl{S]]z iT2B'QI=< J4fi' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rustMs2p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z$/xy" ^c9t'V`IWQ CEX"D` t.xxSU5~% class holder
n[lJLm^(_C {
^\4h<M public :
JvVWG'Z" template < typename T >
7$CBx/X50) assignment < T > operator = ( const T & t) const
UG+d-&~Ll {
5kCUaPu return assignment < T > (t);
1;Ou7T9w }
wea-zN } ;
b4[bL2J$h1 lh7jux Nn!+,;ut 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
--$
4Q(# old(i:2 static holder _1;
: y%d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
x!5'`A!W% \hDlTp} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L ~lxXTG\ 而不用手动写一个函数对象。
_Xk.p_uh -?V-*jI bk;?9%TW H[,i{dD 四. 问题分析
+BETF;0D 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。
TQpf Q 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。
'
aq!^!z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$u]jy0X<Y; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C~2F9Pg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
haK3?A,"_A Qz5sxi 五. 问题1:一致性
ZX9T YN 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?|
J;.wXS_U8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
4|riKo) 49GkPy#]L= struct holder
.F
{
JTSlWq4 //
6jE| template < typename T >
&Sw%<N*r T & operator ()( const T & r) const
JtYP E? {
IzikDc10 return (T & )r;
)dbB=OZ }
;oW6 NJ } ;
mF*2#]%dx >3_jWFq 这样的话assignment也必须相应改动:
[ 9 {*94M $rv8K j+ template < typename Left, typename Right >
[uC]*G] class assignment
8xMEe:}V {
e!N:,`R
5 Left l;
BTGvN% Right r;
[^Os kJ4 public :
*W,]>v0%T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$PTP/^ template < typename T2 >
m0ER@BXRn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{o_X`rgrL } ;
!h"Kq>9T HHDl8lo 同时,holder的operator=也需要改动:
DFZkh^PFd I`-8Air5f template < typename T >
QM5R`i{r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;RDh~EV {
y"bByd|6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
n0r+A^] }
gd%NkxmW q)X$^oE!6 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。
OK[T3/v, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Uzz'.K(Mv| rI= v return l(rhs) = r;
XG{{ 2f 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。
$$|rr G 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Cn'(<bl *SU\ABcov template < typename Tp >
G18F&c~ class constant_t
sqEI4~514 {
$?Yry.2 const Tp t;
^U
`[(kz= public :
Ixb=L(V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2|3)S`WZl template < typename T >
:o0JY= 5 const Tp & operator ()( const T & r) const
;&<{ey {
"?]{%-u return t;
fkuLj%R }
ii[F]sR\ } ;
qkt0**\ =
s>T;| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
zKw`Md 下面就可以修改holder的operator=了
.aO,8M u$DHVRrF< template < typename T >
!\zWF assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jN{Xfjmfv {
LPZF)@|` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V=R 3)GC }
P\yDa*m +o\:d1y 同时也要修改assignment的operator()
ah+~y,Gl [B+yyBtx template < typename T2 >
JJP08oP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S>h;K` 现在代码看起来就很一致了。
]$ L| 'n{Nvt.c 六. 问题2:链式操作
7&t-pv92* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rM`X?>iT+ 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。
iq8GrdL" 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。
{IxA)v-` 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。
AqWUwK9T 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(!ZM{Js% k.5u template < typename T >
[$qyF|/K`n struct result_1
AJh w {
wT;0w3.Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(}{G`N>.{ } ;
uD\?(LM 8J:}%DaxL 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
sF|5XjQ DgUT5t1 template < typename T >
RHmgD;7` struct ref
cJ{ Nh;" {
I;e=0!9U typedef T & reference;
\n$u)Xj~6^ } ;
,5i` -OI template < typename T >
`bFff%_ struct ref < T &>
I KqQ>Z-q~ {
dCE0$3'5 typedef T & reference;
< vL,*.zd } ;
1;C+$ 1,6}_MA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@Ws*Q TlV n,jKmA template < typename T >
i*|\KM?P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Z'4./ {
GC>e26\: return l(t) = r(t);
_y),J'W^3u }
!Y$h"<M 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
-wp|RD,}( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Lhl]g^SN BUWqIdg 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
f-bVKHt _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h}*/Ge]aM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/j4P9y^]= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0rOfrTNOz% 最后的布局是:
)k\H@Dy%$ Add
+1uF !G&l / \
XlV0* }S Divide 5
U7K,AflK?M / \
m+b): _1 3
?%O(mC]u& 似乎一切都解决了?不。
S0B|#O%Z 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。
YUx.BZf7 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。
419x+3>} 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:
]^Qn 6hlc1? template < typename Right >
oI=fx Sjd assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ukIQr/k Right & rt) const
q@Zn|NR {
9f2UgNqe9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G~Hzec{#tg }
>hPQRd 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SO IHePmwK 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。
1M}5>V{ 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。
tasIDoo+!J 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。
Gf,` 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。
IEXt: 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?
}@;ep&b* 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:
UELy"z
R x,rlrxI template < class Action >
01}C^iD class picker : public Action
Q~OxH'>>( {
qCljo5Tq' public :
>d,jKlh^.% picker( const Action & act) : Action(act) {}
v16JgycM // all the operator overloaded
n2]/v{E;/ } ;
v{(^1cX 7uKNd
*% 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。
{ &"CH]r 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:
spdvZU=} U>cV| template < typename Right >
\!k1a^ZP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ex::m& {
]b\yg2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q?4p)@# }
M[mF8Zf %e-7ubW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*QwY]j%^ 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。
uW30ep' .$qnZWcgG template < typename T > struct picker_maker
O!P H&;H {
y`F3Hr c typedef picker < constant_t < T > > result;
U&Wt%U{ } ;
F@mQQ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
r~/ {
?)kG A$m# typedef picker < T > result;
i(AT8Bo2 } ;
_J Hd9)[ ^su<uG<R 下面总的结构就有了:
jzDuE{ 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。
d Vj_8> 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。
y0#u9t"Z; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}
ud0&Oe{ 至此链式操作完美实现。
$})g?Q r[BVvX/,F l8I /0`_ 七. 问题3
q=%RDG+ 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。
9;r)#3Q[^ ~R22?g. template < typename T1, typename T2 >
J T-J#Ag ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}|g\ 8jq {
*:Vq:IU[D return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Yzh"1|O }
0\[Chja 2 lj'"nm 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:
MRb-H1+Xf OR%'K2C6S template < typename T1, typename T2 >
U%<koD[, struct result_2
Y~L2 {
}s(N6 a&( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~\Hc,5G } ;
aMtsmL?= JT3-AAi[Z 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?
^>i63Yc 这个差事就留给了holder自己。
%kS(LlL+6 )(ImLbM) Hea;?4Vg template < int Order >
| N[<x@ class holder;
t5y;CxL template <>
NWMFtT class holder < 1 >
[R=yF ~- {
iV&6nh( public :
x4E7X_ template < typename T >
)n2 re?S struct result_1
%Z):>' {
| # 47O typedef T & result;
\QYFAa } ;
5*Y^\N template < typename T1, typename T2 >
j@SQ~AS struct result_2
$npT[~U5
{
Dp)=0<$y typedef T1 & result;
!HnXXVW } ;
nQ5n-A&[" template < typename T >
A-ZN F4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7UdM {
U<DZ:ds?T return (T & )r;
Cj{1H([- }
}+C2I template < typename T1, typename T2 >
4lKq{X5< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@cFJeOC| {
czS+<
w return (T1 & )r1;
S7/eS)SQR }
uTKD 4yig } ;
5@+,Xh,H|t ,N!o template <>
2E}*v5b, class holder < 2 >
P_*" dza {
_V7r1fY: public :
umt.Um.m2 template < typename T >
YVHm{A1b0 struct result_1
FB{KH . {
C-\S/yd typedef T & result;
;<j0f~G` } ;
yCVI\y\B template < typename T1, typename T2 >
@~YYD#'vNY struct result_2
\$*7 >`k {
]x(e&fyHB typedef T2 & result;
|8My42yf } ;
:lf+W template < typename T >
rA%usaW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-o$QS, {
$ZugBh[b return (T & )r;
Cjc6d4~ }
Gn ~6X-l template < typename T1, typename T2 >
tjdaaN#,V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L?WFmn {
gG*X^Uo return (T2 & )r2;
ZWc]$H? }
ykV
5 } ;
j g8fU A v2 08}Y jRJn+ 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> >。
0n;<
ge&~R 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;" dV"W
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]G5w6&d
h*w%jdQ6 return l(i, j) = r(i, j);
!4XOy B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}:us:% @?yX!_YC return ( int & )i;
KK iE@_z return ( int & )j;
18+)`M-5o 最后执行i = j;
E\as@pqo\p 可见,参数被正确的选择了。
mOy^vMa +a^nlW9g bN]+_ mF '8!YD?n PIu1+k.r? 八. 中期总结
S|7!{} 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:
WvBc#s- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zNxW'?0Z? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c:<005\Bg 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WST8SEzJ Jk7|{W\OA {`LU+ Sjvdirr m[~V/N3 Xejo_SV&? 九. 简化
>qS9PX 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。
5-aj2>=7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x[h^[oF0 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:
8ZM&(Lz7u 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*K|W
/'_& +-*/&|^等
pA9+Cr!0Q 2. 返回引用。
&7PG.Ff!r =,各种复合赋值等
xJ>fm%{5 3. 返回固定类型。
OBOtu u. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p"n$!ilbm 4. 原样返回。
fGUE<l operator,
=t9\^RIx)? 5. 返回解引用的类型。
Cs9.&Y operator*(单目)
8u6:=fxb 6. 返回地址。
VH9dleZ operator&(单目)
/{+y2.{j 7. 下表访问返回类型。
mRL"nC operator[]
95 ;x=ju 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
B@&4i?yJ operator<<和operator>>
CG0
M !W5 ( 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。
qU%/W|LY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r^FhTzA=1 =Xi07_8Ic< template < typename Left >
3Dng1} struct value_return
:~2vJzp@? {
2% L LSa template < typename T >
YB(Q\hT~\; struct result_1
p1Jh0o8 {
F5P[dp-`1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-w9pwB } ;
Q.l}NtHwV uJzG|$; template < typename T1, typename T2 >
@ ;*Ksy@1O struct result_2
(s.0PO` {
c6h.iBJ' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,]9P{k]O } ;
>/l? g5{ } ;
* @ 3Ag( K#6P}tf &J[:awQX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
63\/ *
NNB 7 HIeJ 下面我们来剥离functor中的operator()
vB.E3 r= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^2Fei.?T. 2bJQTk _S
return l(t) op r(t)
tScPa,( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rp3V3]EE return op l(t)
0?s|i : return op l(t1, t2)
r[|Xy>Zj return l(t) op
',9V|jvK return l(t1, t2) op
't:;irLW. return l(t)[r(t)]
OI|[roMK return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b$N2z 9IjIIM2y 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:
yA)/Q
Yge 单目: return f(l(t), r(t));
nyQ&f'< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wPQH(~k: 双目: return f(l(t));
cG[l!Z return f(l(t1, t2));
0)Uce=t` 下面就是f的实现,以operator/为例
(SpX w,: +"rDT1^V struct meta_divide
zQcL|(N {
_Gn2o2T template < typename T1, typename T2 >
Y~c|hfL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J\+0[~~ {
B^4&-z2| return t1 / t2;
E{XH?_xo }
kZR8a(4D } ;
HVi'eNgo +ieY:H[ 这个工作可以让宏来做:
@:+8?qcP @5N]ZQ9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BF\XEm?! template < typename T1, typename T2 > \
)(bW#- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
h;p>o75O 以后可以直接用
<c2E'U)X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
MI/MhkS
? 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
94h]~GqNi (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。。。)
&v56#lG [4YTDEv% >"^ O"E 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
Nv#t:J9f ;Y00TGU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2^r<{0@n class unary_op : public Rettype
6</xL9#/ {
zBCtd1Xrni Left l;
%'bM){ public :
/a{la8Ni unary_op( const Left & l) : l(l) {}
* aN ,k24w7K%d template < typename T >
V3&RJ k=b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]] !VK {
IdzxS return FuncType::execute(l(t));
v:IpMU-+\ }
WffQ :L? &-;4.op template < typename T1, typename T2 >
n`#tKwWHYx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2<i!{;u$qL {
8m-U){r!U^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
\HqNAE2T }
*w|:~g } ;
SEo'(-5 tI`Q /a5@ BBaQ}{F8>2 同样还可以申明一个binary_op
*1uKr9 o*-)Tq8GHE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U_M$#i{_ class binary_op : public Rettype
'}9x\3E {
hpHr\g Left l;
#*D)Q/k Right r;
|t^E~HLm, public :
1a?!@g) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O9G[j=U }u\])I3 template < typename T >
$:8x(&+/@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V\>K]mwD {
1ct;A_48 return FuncType::execute(l(t), r(t));
b LB:MW\% }
vUN22;Z\ %P<hW+P! template < typename T1, typename T2 >
{>}!+k
-` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aT{_0m$G10 {
v|gw9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
r A`V}>Xj }
CnU*Jb } ;
P2NQHX
^|/TC!v]M ]3x? 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
\9cbI3rGz 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
HguT"%iv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_>5(iDW0 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。
Vp#JS3Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t#V!8EpBg 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。。。
(]Z_UTT 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/sUYU(3 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)
Ghu#XJB? 下面是修改过的unary_op
h`]Iy \RNNg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v:f}XK< class unary_op
_Us#\+]_: {
Z
8S\@I Left l;
?h3Y)5x T 9{'N{ public :
aAZZ8V a+[RS]le unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HU1h8E$- n3T>QgK template < typename T >
<Q3oT struct result_1
RU'=ERYC {
Pj[PIz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Cw
iKi^m } ;
Za/-i"U aEFJ;n7m template < typename T1, typename T2 >
68NYIyTW9 struct result_2
`EEL1[:BR {
q2/pNV# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rxVanDb=W } ;
9`T)@Uj2n dV*]f$wQ template < typename T1, typename T2 >
3]OE}[R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o~U$GBg {
[/PR\'| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
")_|69 VX }
Hu^1[# l\E%+?K+^ template < typename T >
",p;Sd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0QBiC]9 {
6|K5!2 return OpClass::execute(lt(t));
d:_t-ZZo }
3YeG$^y" S(o#K|)> } ;
\(3y7 D !lREaSM #Z}Rfk(~ 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
Bz_^~b7 好啦,现在才真正完美了。
gD0eFTN 现在在picker里面就可以这么添加了:
OtY`@\hy a Fc1|.Nm template < typename Right >
.4_o>D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
GSY( {
%OtFHhb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?# Mr }
\n" {qfn`r 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。
j>*S5y.{ Vmc5IPd{\ hv)x=e< 00<cYy ~<P
0]ju 十. bind
a[v0%W ]u 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。
5uGqX" 先来分析一下一段例子
:Gv1?M ~fBtQGdX WKQ^NEqr3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
=Ee&da^MB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~{?_p@&n bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/Y*WBTV' 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。
g6W)4cC8a 我们来写个简单的。
S_iMVHe 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)r';lGh2# 对于函数对象类的版本:
"C?#SO
B BmBj7 template < typename Func >
g-qP;vy@"q struct functor_trait
&d9{k5/+\ {
x9NEFtqjm typedef typename Func::result_type result_type;
".f ;+wH } ;
xpNH?#& 对于无参数函数的版本:
u=Fv2 :f Kl]XO template < typename Ret >
<i<J^-W struct functor_trait < Ret ( * )() >
> pgX^ {
jy7\+i typedef Ret result_type;
MtM%{=&_ } ;
y9_V 对于单参数函数的版本:
~aw.(A?MI Dw|}9;5:A template < typename Ret, typename V1 >
uzXCIv@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h,QKd>4:CF {
rI{=WPI&WU typedef Ret result_type;
tWo{7) Eb } ;
_my"%@n 对于双参数函数的版本:
w;D+y*2 FK6[>(QO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6~OoFm5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
g6nkZyw {
K7$x<5 +) typedef Ret result_type;
yZd +^QN } ;
H!vax)%-\ 等等。。。
R= a|Blp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
liEPCWl& &vHoRY template < typename Func >
w|3z;-#Q; struct func_return
L%">iQOG# {
01[NX? qEa template < typename T >
:Y-{Kn6`_ struct result_1
}p=Jm)y {
,?PTcQF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%el"BSB } ;
YpQ7)_s? U2$d%8G template < typename T1, typename T2 >
|\w=u6jX struct result_2
^*S ,xP {
wU8Mt#D! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ADZ};:] } ;
7ByTnYe~S } ;
IOTR/anu ckV`OaRw4 ot@|!V 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4B=2>k sfLMkE template < typename Func, typename aPicker >
4f@o mAM class binder_1
^<;V]cY` {
,_|]Ufr!a Func fn;
hp8%.V$f aPicker pk;
U93}-){m public :
ygOd69 l;af~ef)' template < typename T >
Ok>gh2e[c struct result_1
'"y|p+=j: {
UU'|Xz9~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r`%+M7 } ;
@95FN)TXZY a-y+@#;2_ template < typename T1, typename T2 >
33jovK2 struct result_2
>Wh}f3C {
U QE qX typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vQ<90ZxqB } ;
%509\;el V7#Ff i binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vesJEaw7 L{:9Cx!F template < typename T >
Tskq)NU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5?p2%KQ {
-DxL 0:E return fn(pk(t));
9Kg21-? }
GRMiQa template < typename T1, typename T2 >
]"+95*B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q#^Qv.s?K {
)=\#UE+W return fn(pk(t1, t2));
ktnuNsp }
XIvn_&d;G } ;
jxiC
Kx,G Mb"J@5P[4 aqYa{hXio 一目了然不是么?
fKp#\tCc y 最后实现bind
*o-.6OxZ$ gWrgnlq RZ6xdq}> template < typename Func, typename aPicker >
6Ztq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
F&])P-
!3 {
c<uN"/gi* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'#LQN<"4 }
'sLiu8G "+\ lws 2个以上参数的bind可以同理实现。
:1 (p.q= 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。
$|]" W=h e`d%-9 十一. phoenix
,REJt Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V<D.sd< xO1[>W for_each(v.begin(), v.end(),
#Pw2Q (
bgS$ {n/ do_
Kk(9O06j [
R-NS,i={ cout << _1 << " , "
M(RZ/x ]
/D5` .while_( -- _1),
;=geHiQHA cout << var( " \n " )
I+Jm>XN )
fR)m%m );
<cZGxff01 %ThyOl@O 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:
fq5_G~c= 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
C|d\3S\( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|X,|QC*7? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W ZazJ=27} 3=
DNb+D! $"dR
SysB template < typename Cond, typename Actor >
uA,>a>xYI class do_while
+zrAG24q {
0`)iIz Cond cd;
@S|jC2^+h Actor act;
H~GQ;PhRx public :
A
6OGs/:& template < typename T >
Na$Is'F&p struct result_1
uum;q-" {
F.-R r typedef int result_type;
lE!a } ;
GM<BO8Y. @mE)|.f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w^L ta t|9 GS| template < typename T >
fbWFLSm; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y;t6sM@ {
@[#$J0qq do
s
<
{
W?0 lV5/ act(t);
YoN*:jB<M }
bV edFm while (cd(t));
?pYKZg/c return 0 ;
U7!.,kR- }
!O.[PH(,* } ;
-RO7
'm0 r|PFw6 'xhcuVl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/"
${$b{ 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。
1x@qkL6 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。
gzjR6uz 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。
rgSOS-ox 下面就是产生这个functor的类:
K TsgJ\W CbPuoOl Oy<5>2^P template < typename Actor >
"z0zpHXek class do_while_actor
OkCQ?] {
4l!@=qwn Actor act;
c9kzOQ2n public :
2pzF5h do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'fcMuBc+4 "Fy7K#n template < typename Cond >
0O\SU"bP picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZDD..j } ;
{%VV\qaC [zL7Q^~ 6ZKsz5:= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
JJltPGT~Oa 最后,是那个do_
:(a]V"(&Eq t~E<j+<2B t6,wjN-J class do_while_invoker
e'*`.^ {
yz-,)GB6 public :
b
B x? template < typename Actor >
4Sm]>%F': do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%r-V2) {
Yk'9U-.mc return do_while_actor < Actor > (act);
PzV@umC1#f }
lz?;#U } do_;
&?uz`pv2 HQUeWCN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.s<*'B7& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v1|Bf8 最后来说说怎么处理break和continue
-29gL_dk. 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。
2u"7T_"2D 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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