一. 什么是Lambda
B">Ko3 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!O!:=wq 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,
Xk%eU>d vo
}4N[]Sb oe^JDb# n
Yx[9H N class filler
`Z>=5:+G@2 {
#pAN
public :
81|[Y'f void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&&<l}E } ;
1N $OXLu 8v4krz<Iq igTs[q=Ak 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:
(G+)v[f :^?-bppYW tE-bHu370 ]#shuZ##>0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\kyoA
Z 2<J2#}+\ $ bMmyDw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
dRzeHuF92 Z:h'kgG & \PN*gDmX <Ffru?o4j 二. 战前分析
3+'vNc 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。
Bj6%mI42hl 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
z [[qrR )
4t%?wT #s\yO~F- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`dX0F=Ag? /* --------------------------------------------- */
6rE8P# vector < int *> vp( 10 );
TW 1`{SM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s7}-j2riq /* --------------------------------------------- */
m\&99-j:@b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
KI\bV0$p< /* --------------------------------------------- */
`*Wg&u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
RRyD<7s1 /* --------------------------------------------- */
mnZfk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VgbT/v /* --------------------------------------------- */
GBS+ 4xL| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7R5ebMW
V voRb>xF 3dZj<(. p<D@l2vt 看了之后,我们可以思考一些问题:
%=K [C 1._1, _2是什么?
"+O/OKfR0 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
_Ad63.Uq)) 2._1 = 1是在做什么?
mBye)q$ 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。
//r)dN^ 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。
s."N7F b~<V}tJ
zI^:{]p 三. 动工
UT{`'#iT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w
`d9" n H0B=X l[ { **W7\h *@@dO_%6 template < typename T >
"-:g.x*d class assignment
j)ln"u0R^B {
"tJ[M T value;
t}}Ti$$> public :
WyB^b-QmDh assignment( const T & v) : value(v) {}
73u97oe>1 template < typename T2 >
mcQ
A' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<ir]bQT } ;
By[M|4a 5(1c?biP& eFy
{VpO+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
xp^Jp 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l%0-W c*<BU6y "ig)7X+Wz| ~A%+oa*2~ class holder
?c"iV {
^g2Vz4u public :
M'X,7hZ template < typename T >
@!ja/Y^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
!YO'u'4<aK {
Mg}/gO%o return assignment < T > (t);
gE*7[*2?t }
}=|{"C } ;
/VEK<.,aMv f#I#24)RH yZoJD{'?Sw 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:
ON>l%Ae4G .n.N.e static holder _1;
|eye) E: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
f*xv#G KT(v'KE 1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w4Hq|N1-Y 而不用手动写一个函数对象。
C*RPSk e `JWY9% [ gR,nJH. eMn'z]M&] 四. 问题分析
PN J&{4wY 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。
HHgv,bC! 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。
23houS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ei}(jlQp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
qJtLJ<=1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{{pN7Z
y=
8SD7P' 五. 问题1:一致性
`d/* sX?k 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?|
(6}7z+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:1"k`AG e:N;Jx# struct holder
|RXXj [z {
o1{3[=G //
2zv:j7 template < typename T >
|h/{qpsu T & operator ()( const T & r) const
K0I.3|6C {
Ix(,gDN return (T & )r;
CZy3]O"qW }
g{>0Pa1?C } ;
'4M; ;sKW WD kE
5 这样的话assignment也必须相应改动:
i>-#QKqJ .>}Z3jUrf template < typename Left, typename Right >
8y[Rwa class assignment
{od@Sl {
&(p5z4Df Left l;
pnL[FMc Right r;
Ll#W:~ public :
r AqS;@]0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QaA?UzB template < typename T2 >
5xj8^W^G9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"So"oT1 } ;
(?GW/pLK] 1BP/,d |+ 同时,holder的operator=也需要改动:
sS4V(:3s f1U8 b*F< template < typename T >
7&]|c?([4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
S
{+Z.P {
el2<W=^M return assignment < holder, T > ( * this , t);
&U([Wd?E2 }
BbL]0i GZuWAa 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。
BT$Oh4y4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3U!=R- |S<!'rY return l(rhs) = r;
gg#lI| 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。
tef>Py 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D=.Ob<m`Z kf |J template < typename Tp >
i]@k'2N class constant_t
NweGK {
im)r4={
9 const Tp t;
sint":1FC public :
'w<^4/L Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
X1[zkb template < typename T >
p"H/N_b4 const Tp & operator ()( const T & r) const
<7L-25 = {
*.D{d0A return t;
Z TB6m` }
0xvSi9 } ;
bJ6H6D> z/p^C~|} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Y;E'gP-J 下面就可以修改holder的operator=了
xh25 *y i],~tT|P template < typename T >
uz20pun4B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
z_A\\ {
v:9'k~4) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
LN5q_ZvR }
~6QV?j J*:_3Wsy 同时也要修改assignment的operator()
497 l2}0 qwn EVjf template < typename T2 >
p u?COA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}w>UNGUMh 现在代码看起来就很一致了。
$
)2zz>4 *M>~$h7 六. 问题2:链式操作
w`M`F<_\: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
RjrQDh|(( 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
bwszfPM 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
]n:R#55A 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
i3$G)W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+t
Prqv"( vD/l`Ib: template < typename T >
1g$xKe~]4 struct result_1
9U )9u["DH {
uFlf#t
= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
nT}i&t!q8@ } ;
nhZ/^`Y< PTXS8e4 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:
/_8nZVu G<`(d@g template < typename T >
rH\oFCzC struct ref
R'atg
9 {
fI=p^k: typedef T & reference;
*UG?I|l|I } ;
$kkL)O*"] template < typename T >
NH=@[t)P, struct ref < T &>
iex]J@=e {
{FILt3f; typedef T & reference;
*{p:C } ;
N6A| Of9 gS-m 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
a`eb9o# Bw[#,_ template < typename T >
bh sCeH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#%#N.tB5 {
I\[z(CHg@ return l(t) = r(t);
^i3!1cS }
aJ1{9 5ea 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。
h^14/L=| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
qc3,/JO1 @ @(O##(7 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
T5:xia>8O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7pnlS*E. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@2_E9{ T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L(1} PZ 最后的布局是:
DC_k0VBn Add
45jImCm / \
:n%& Divide 5
$_\x}`c~. / \
aQ&K a _1 3
XSh[#qJ 似乎一切都解决了?不。
&W `7 b< 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
^L.'At 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
cveQ6
-`K OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
RfCu5Kn 2)QZYgfh template < typename Right >
5rQu^6& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
KAu>U3\/ Right & rt) const
>5Y. {
2nL*^hhh return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
53bVhPGv }
giesof 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
G)o:R iq XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
5EECr
\* 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
P{StF`>Y 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
w:R#F(
'B 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
FNo.#Z5+b 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
n(SeJk%>9 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
m6gMVon r{Mn{1:O template < class Action >
?papk4w class picker : public Action
w2lO[o~x} {
(eHTXk*V` public :
h1f 05 picker( const Action & act) : Action(act) {}
E!L_"GW // all the operator overloaded
J5xZLv } ;
T~g`;Q%i X7tBpyi Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_U^G*EqL* 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
vCOtED*< 2gEF$?+q? template < typename Right >
K&T.~2'> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,,ML^ey {
_C|j"f/} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KYz@H#M }
g{kjd2 7fl{<uf Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s={IKU&m[ 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。
Gj[5ew?@ $IdU template < typename T > struct picker_maker
eIhfhz?Q;# {
"/3YV%to-# typedef picker < constant_t < T > > result;
{)Shc;Qh } ;
um2}XI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Wq}W )E {
U% ?+N typedef picker < T > result;
3l$ D%y } ;
lW4 6S e ]{=#
下面总的结构就有了:
(iJ
/ 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。
^7=h%{>= 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。
>Dz8+y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
QpS7nGev 至此链式操作完美实现。
jI<_(T {*<%6? 82 o|(pw 七. 问题3
sN MF(TY 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
S?c<Lf~W f=7[GZoDn template < typename T1, typename T2 >
,8!'jE[d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
= U[$i"+ {
H%i [; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u
Qg$hS }
;w._/ b8Hzl!zO 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:
53^3..E| 8~|v:qk template < typename T1, typename T2 >
VAe[x
` struct result_2
N0 mhgEA {
<KI>:@|Sc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<KE%|6oER } ;
K;>9K'n jBd=!4n 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?
J2Qt! - 这个差事就留给了holder自己。
h*3{IHAQ G+I->n-s4 !:}m-iqQ1 template < int Order >
e-VGJxR class holder;
Kp;a(D template <>
SQMtR2 class holder < 1 >
a=6@} l1< {
`f<w+u public :
`L!L=.}4 template < typename T >
:z%Zur+n c struct result_1
$P2*qpqy {
tC.etoh typedef T & result;
UVW4KUxR } ;
D'^UZZlI^I template < typename T1, typename T2 >
#Kx @:I struct result_2
GXRW"4eF5 {
sN) xNz typedef T1 & result;
en6;I[\ } ;
:Smyk.B2! template < typename T >
Q9;VSF) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*Y!RU{w+Z {
b~<:k\EE return (T & )r;
f>&*%[fw }
*<}R=X. template < typename T1, typename T2 >
|Nadk(} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gtqtFrleG {
S@TfZ3Go| return (T1 & )r1;
&MB1'~Q,hq }
9S l5jn } ;
xmfZ5nVL 0;]VTz?P template <>
ZoCk]hk class holder < 2 >
+6^hp-G7 {
,jl4W+s public :
vN~joQ=d template < typename T >
R0|4KT-i struct result_1
BA8!NR| {
=F5zU5`i typedef T & result;
Tr;&bX5]H } ;
1qp"D_h template < typename T1, typename T2 >
J*AYZS-tSE struct result_2
v] m`rV8S[ {
EiyHZ typedef T2 & result;
$I<\Yuy-M9 } ;
D u_;!E template < typename T >
yQ&C]{>TS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ht@5@(W]I {
~B7<Yg return (T & )r;
Gh<#wa['} }
>X5RRSo template < typename T1, typename T2 >
Kk|)N3AV: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;*d?Qe: {
sLSH`Xy?5 return (T2 & )r2;
d ]#`?} }
[<>%I#7ulG } ;
IGlM}
?x }Nma %6PfV EoS6t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
g!)*CP#; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
42:,*4t( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
RVF<l?EI4R /2Ok;!. return l(i, j) = r(i, j);
w{4#Q[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iRM ?_| FtDF} return ( int & )i;
2tQ?=V(Di return ( int & )j;
_{GD\Ai_W 最后执行i = j;
<oSx'_dc 可见,参数被正确的选择了。
Jyp7+M] p[;@9!t 8~O0P= B3I0H6O x1"8K 八. 中期总结
N(O*"1b 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N Ff`V 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0W~1v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@ 0/EKWF 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GC(QV}9z" sHOBT,B "s@q(J b=SCyGxlZ5 _T;Kn'Gz(& Zm+GH^f' 九. 简化
9S<V5$} 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@AN0?,`~o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)q[Wzx_ j< 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:
s%A?B8, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aPX'CG4m +-*/&|^等
14(ct 2. 返回引用。
V|/N-3M =,各种复合赋值等
?.c:k;j 3. 返回固定类型。
6w_TL<S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U}l=1B 4. 原样返回。
>GmO8dK operator,
N,*'")k9 5. 返回解引用的类型。
vtc%MG1 operator*(单目)
Ga pM~~ 6. 返回地址。
/!60oV4p0 operator&(单目)
/XdLdA!v 7. 下表访问返回类型。
MVEh<_ operator[]
ViUx^e\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}n
+MVJ;dG operator<<和operator>>
(@bq@0g QoMa+QTuc 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。
9Fg: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.Y }k@T40a 7Q~$&G template < typename Left >
6B}V{2 struct value_return
G}aM~, v {
Dw,LB>Eq, template < typename T >
n>)h9q S struct result_1
v7f[$s$m {
hb>uHUb& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m]}EVa_I`/ } ;
pezfB{x? {J/+KK template < typename T1, typename T2 >
7'ws: #pC struct result_2
7UUu1"|a| {
\vuWypo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.s|5AC[ } ;
q77Iq0VR } ;
Pu'lp
O 6H0aHCM V8Z@y&ny 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ZbH_h]1$D j_b/66JyN 下面我们来剥离functor中的operator()
Zj0h0Vt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7>EMr}f C rAD4}A_w return l(t) op r(t)
('.I)n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8[a N5M] return op l(t)
(.b!kfC return op l(t1, t2)
fr8';Jm return l(t) op
$-\%%n0>6 return l(t1, t2) op
cVSns\QO return l(t)[r(t)]
GbvbGEG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
hK3Twzte V3/OKI\o 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
1\/~> 单目: return f(l(t), r(t));
AU;Iif6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x@x5|8:ga 双目: return f(l(t));
%Kh}6 return f(l(t1, t2));
CM t$) 下面就是f的实现,以operator/为例
I,r0K] LwH+X:?i struct meta_divide
t{Ks}9B {
f+Fzpd?w S template < typename T1, typename T2 >
d~T@fa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e|^.N[W {
M -8d*#_P return t1 / t2;
WWLf'89It }
Wq<HsJd/ } ;
y"H(F,(N }hXmK.[' 这个工作可以让宏来做:
G+m[W VY@`) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m=w #l>! template < typename T1, typename T2 > \
'a~F'FN$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=~q$k 以后可以直接用
`Y,Rk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NYR:dH]N~d 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
r_o\72 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
X#X/P J~N!. i }x_:v!G 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{H
3wL ]=Wq&~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S5cs(}Bq class unary_op : public Rettype
7uzc1}r {
K'[kl' Left l;
)W1[{? public :
wid unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eXkpU7w; @J6V, template < typename T >
]@l;;Sp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6?/f$,v {
raM{!T: return FuncType::execute(l(t));
UUvR>5@n }
k7 Ne(4P 6hHMxS^o template < typename T1, typename T2 >
^vI`#}? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w=~X 6[+3 {
5K=>x< return FuncType::execute(l(t1, t2));
LfvRH?<W }
(62Sc] } ;
>Hd!o"I hS^8/]E={ c2PBYFCyC 同样还可以申明一个binary_op
r6nWrO>y V@`%k]k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|#B)`r8 class binary_op : public Rettype
_A=i2?g {
*(sv5c!0M8 Left l;
^j1iCL! Right r;
P R_|
8H| public :
v5W-f0Jo binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j% '~l#nw NFf?~I&mfu template < typename T >
UxnZA5Lk* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pO2XQYhrY {
z%$M
IC return FuncType::execute(l(t), r(t));
S AKIFNE }
sDkO!P 8(H!iKHe template < typename T1, typename T2 >
o\nFSGkn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-I~\ {
`L3{y/U' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\{o<-S;h }
1Q$/L+uJ5 } ;
^fbzlu?G4- 6Zv-kG e`?o`@vO, 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
= @ 1{LF; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hE +M|#o DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=r~ExW}+ 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。
x,
'KI?TyQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z
jXn,W]~ 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。。。
35fj-J$8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2>xEE 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)
H$6;{IUz~ 下面是修改过的unary_op
M4t:)!dji? pwNF\ ={ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Z5"5Ge-M class unary_op
V :lKF') {
3.Jk-:u %m Left l;
nMBF/75 X//=OpS` public :
yY"n: &T( -e_pw,5c ' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+_ $!9m Ag;Ybk[ template < typename T >
Hr*xA x struct result_1
2xv[cpVi {
Q|7m9~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)p{,5"0u } ;
&HqBlRo f/sLQdK, template < typename T1, typename T2 >
-E.fo._L5 struct result_2
Rvd'uIJ {
(:RYd6i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3O|2Z~>3 } ;
Bsj^R\ QGnUPiD^ template < typename T1, typename T2 >
VP1z"j: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Dp?lgw {
M'@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4!-/m7%eF }
d}@n,3 @CKMJ^#| template < typename T >
q( %)^C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$,nidK!" {
Ru$%gh>v return OpClass::execute(lt(t));
/'bX}H(dq }
{@[#0gPH @={
qy} } ;
Axla@ Y"TrF(C P6`LUyz3 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
bj@f<f` 好啦,现在才真正完美了。
/wi/i*;A 现在在picker里面就可以这么添加了:
&_'3(xIO ~e686L0j template < typename Right >
E U'P
U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`KieN/d% {
>oapw5~5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
r%`3*<ALV) }
D@m3bsMwe 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。
!^Q4ZL,- ;Ao`yC2(v sRC?l_n; S) `@)sr }wC=p>zA 十. bind
5dL! e<< 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。
N,&bBp 先来分析一下一段例子
S>d7q )gk
tI! gj4ONmY int foo( int x, int y) { return x - y;}
}synU]^7\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*56q4\1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Nh^q&[? 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。
{z@a{L:SC 我们来写个简单的。
Q'aVdJN, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ov1#BeQ 对于函数对象类的版本:
ob9=/ R?i Xvxrz{ template < typename Func >
,v#3A7"yW struct functor_trait
0hq\{pw_y* {
8TYoa:pZ typedef typename Func::result_type result_type;
<m%ZDOMa } ;
-~
Dn^B1^ 对于无参数函数的版本:
E4<#6q g+-^6UG template < typename Ret >
dlMjy$/T struct functor_trait < Ret ( * )() >
ESuP ZB {
'_" S/X+v typedef Ret result_type;
U}GO* + } ;
_!%@V= 对于单参数函数的版本:
A9z3SJ\vXl xiF}{25a template < typename Ret, typename V1 >
v3cLU7bi?2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/Y[ b8f {
$I9U.~* typedef Ret result_type;
nQG<OVRClS } ;
yjM!M| 对于双参数函数的版本:
?&POVf> 22 `e7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f+2mX"Z[F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DK|/|C}6 {
G#6O'G
N typedef Ret result_type;
8Y;2.Z`Rz } ;
g>{t>B%v^K 等等。。。
j+2-Xy' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
g ~%IA.$c Or-LQ^~ template < typename Func >
a,e;(/#\7 struct func_return
U :8cz=# {
"|/q4JN)7d template < typename T >
/1.gv~`+ struct result_1
}+F@A`Bm& {
5Trc#i<\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Iz&<rL;s } ;
'<AE%i, (mx}6A template < typename T1, typename T2 >
!ozHS_ struct result_2
9 $zx<O {
vyT-!mC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$LtCI } ;
>n%ckL|rG } ;
Kp6%=JjO 3Q_)Xs
r` )b,FE}YX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
LtK,_j 7+rroCr" template < typename Func, typename aPicker >
$^W|@et{
] class binder_1
>skl-f {
t!0 IQ9\[* Func fn;
/L` + aPicker pk;
!iUT Re public :
TtgsM}Fm W&2r{kCsQ template < typename T >
MgHO WoF struct result_1
o>I,$= {
\$,8aRT>#U typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,?!MVN- } ;
i$H9~tPs 'acCnn' template < typename T1, typename T2 >
la`f@~Bbr1 struct result_2
vh^?M#\ {
,+FiP{` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+aOX{1w } ;
3*oZol/ "}:SXAZ5` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
:PBW=W m2Wi "X(I_ template < typename T >
^C;ULUn3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i \@a&tw {
H2CpZK' return fn(pk(t));
l@>@2CB }
/&yc?Ui template < typename T1, typename T2 >
8 LsJ}c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,6x>gcR {
RF'&.RtVa return fn(pk(t1, t2));
~P"o_b6,k }
A#]78lR } ;
Xkf|^-n RIFTF
R LPkl16yZ 一目了然不是么?
|^gnT`+ 最后实现bind
MK <\:g P5v;o9B& LVJn2t^ template < typename Func, typename aPicker >
VhU,("&pm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
c+:^0&l {
LmP pt3[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)&ucX }
g hW eqqnR.0 2个以上参数的bind可以同理实现。
ME*A6/h 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。
S4
s#EDs </_.+c [ 十一. phoenix
0Q[;{}W} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}`]Et99Q5 lDZ~ for_each(v.begin(), v.end(),
l_zTpyOZ (
BVS
SO's do_
>txeo17Ba\ [
5e&;f cout << _1 << " , "
%.;;itB ]
fPG3$<Zr .while_( -- _1),
,Eo\(j2F. cout << var( " \n " )
h/*@ML+bB8 )
dyl1~'K^ );
n39EKH rm% _ U Y5 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:
cuL/y$+EY 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
u"DE? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
CM)V^k* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<>V~ Ka$lNL3<j LXf|n template < typename Cond, typename Actor >
40 zO4 class do_while
mcxD#+H 3 {
)QI#szv6 Cond cd;
7nZ3u_~ Actor act;
imyfki $B public :
_Zxo<}w}y template < typename T >
>".@; struct result_1
-cP1,>Ahv {
0+AMN- typedef int result_type;
N\Ab0mDOV. } ;
z</^qy 0R}hAK+| 4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
FhQb9\g ul!q)cPb{ template < typename T >
j? Vs"d| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ts
r{-4V {
o+Q2lO5 do
aTs9lr: {
)*aAkM act(t);
:)%cL8Nz]$ }
Yh{5O3(; while (cd(t));
$ SZIJe"K return 0 ;
<Ik5S1<h$H }
#It!D5A } ;
lLI%J>b@ 4|DN^F~iut 6xu%M&ht 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
OXbC\^qo@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
*?+2%zP 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
QRwO v 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
u/FC\xJc 下面就是产生这个functor的类:
(iht
LFp ..=lM:13| 'h[7AZ&)# template < typename Actor >
co'qVsOiH class do_while_actor
:N' {
>S%}HSPKq Actor act;
NWj4U3x public :
!p_l(@f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
zo@,>'m gBZNO! a,d template < typename Cond >
;Hb"SB picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=>7czw:S1 } ;
j?VHR$ ed#>q;jX S`vw<u4t 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
He&A>bA)z 最后,是那个do_
V>ZDJW"G! u@Bgyt7Y ](`:<>c class do_while_invoker
AG"iS<u {
pqe%tRH{ public :
FA;B:O@:' template < typename Actor >
BL%3[JQ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
kRH
D{6mol {
bnV)f< return do_while_actor < Actor > (act);
TJuS)AZ
C }
/mwDVP<z / } do_;
S5~(3I
)v GqgJ ]m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e'|c59E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2hTsjJ!' 最后来说说怎么处理break和continue
(A-Uo
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。
y|3!E>Up 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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