一. 什么是Lambda
)8C`EPe 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
X|a{Z*y;r* 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,
:%h1Q>F 9 jjeZc' w( V%EEk (B4)L% class filler
i?!9%U!z4 {
b,+Sa\j)( public :
av!;k2" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C4(xtSJSd! } ;
q\<l"b z %nkP" Z# ;D~#|CB 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:
NWn*_@7; 1Of(O! B<I(t"s hZ 1enej) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lNxP |p/*OFC6 /p<9C? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`o#(YEu inU5eronuj
x\Q}fk?{t A8.noV 二. 战前分析
6m$X7;x} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
<KX9>e 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
LY0f`RX*& 9HJYrzf{% i975)_X( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?7NSp2aq2A /* --------------------------------------------- */
T{
@@V vector < int *> vp( 10 );
.L^*9Y0) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
WkiT,(i /* --------------------------------------------- */
9;LjM ~Ct sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_fS\p|W(E /* --------------------------------------------- */
=W7-;& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
gfK_g)'2U /* --------------------------------------------- */
OpaRQ= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:j`f%Vg~x /* --------------------------------------------- */
ML>M:Ik+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#;!@Pf 32K& IfV FXo.f<U z@VL?A(3 看了之后,我们可以思考一些问题:
"9P @bA 1._1, _2是什么?
4vbGXb}! 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
lO cFF0' 2._1 = 1是在做什么?
-]^JaQw 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
;+\h$ 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。
b|-)p+ba MtL<)?HQ %j^QK>% 三. 动工
8$~oiK%fw 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@ovaOX we_CF*zj ]AA|BeL?| !AXLoq$SY template < typename T >
>0@w"aKn class assignment
R|*0_!O:[ {
E@C.}37R T value;
:oy2mi; public :
G4c@v1#%. assignment( const T & v) : value(v) {}
*KNfPh#wi} template < typename T2 >
/%;J1{O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
BeFyx"NBg } ;
bhpaC8| f~W+Rt7o 1av#u:jy~> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JL4E` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C:No ^nH> =-Hhm($n Tl yyJ{~ ?<jWEz= class holder
w=fWW^>bP {
2z{B public :
>bWpj8Kv template < typename T >
FNUs
.d" assignment < T > operator = ( const T & t) const
'GezIIaH {
,oH\rrglf return assignment < T > (t);
$B?8\>_? }
<eEIR } ;
B](R(x>L jywS<9c@ 3!F^vZ. 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}IWt\a<d Yr{hJGw[ static holder _1;
E+i(p+=4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*@bz<{! H<!q@E
; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gOnZ# 而不用手动写一个函数对象。
DX! dU'tj Ra5 3M!>] <5%*"v 0V-jOc 四. 问题分析
CN(-Jd.b 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
b;D 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7yu-xnt3s 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
B?&0NpVD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3PvxU|*F 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U;i CH &-FG}|*4M 五. 问题1:一致性
:ILpf+`yY 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
kntY2FM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
J>#hu3&UOQ ^ U,iDK_ struct holder
@8{8|P {
o5J6Xi0+ //
i. )^}id template < typename T >
tJu:N'=Dy T & operator ()( const T & r) const
m7NWgXJ {
G9-ETj} return (T & )r;
>}f!. i }
o]tfvGvU* } ;
7:F0?l* :Ni#XZ{F-/ 这样的话assignment也必须相应改动:
LhKbZoPp hzk!H]>E template < typename Left, typename Right >
4A"nm6 class assignment
;bG?R0a {
jMBMqQNU Left l;
j5R0e}/r Right r;
p,k1*|j public :
wz3X;1l`c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Jc?zX8>Ae: template < typename T2 >
3mofp`e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
nygGI_[l } ;
/-!Fr:Ox> O)V;na 同时,holder的operator=也需要改动:
#Tzs9Bkaca ~Y
f8,m template < typename T >
l"[.Q>d assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
B &B4 P {
%6@)fRw return assignment < holder, T > ( * this , t);
Tv'1IE }
pHb,*C</ 6X9$T11Vc 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。
|APOTQV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Y?1T
XsvF ZzBaYoNy[0 return l(rhs) = r;
+}at#%1@ 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。
V?*fl^f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v+x rnz 8J&9}@y template < typename Tp >
z[ ;n2o|s class constant_t
+C;;4s) {
!21G$[H const Tp t;
UVLS?1ra public :
CLZj=J2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>0:3CpO* template < typename T >
O[$X36z const Tp & operator ()( const T & r) const
?glx8@ {
N:Q.6_%^ return t;
0sSBwG }
NUb$PT } ;
~sn3_6{ ?s>_^xfD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QqF*SaO> 下面就可以修改holder的operator=了
zqU$V~5;rG $X:,Q,? template < typename T >
EP;ts assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
c{to9Lk.# {
Cp!9 "J: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:(OV{ u }
WwoT~O8R *;Q#UH 同时也要修改assignment的operator()
H @zZ[ 0Y* "RbG template < typename T2 >
|UlR+'rl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+ AjV0 #n 现在代码看起来就很一致了。
[E<A/_z c]VK%zl 六. 问题2:链式操作
0=7Ud< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_&q&ID 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
@G#`uoD 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
RB*z."
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
R~A))4<%% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3ONW u i@P=*lLD template < typename T >
"Ltp]nCR struct result_1
&<#1G
u_ {
,0HID:& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;W+1 H ! } ;
:#sBNy %#4;'\'5 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
qooTRqc#, 7o+VhW<|5 template < typename T >
3Jda: struct ref
&q4~WRnzJk {
_}\KC+n8 typedef T & reference;
~FI} [6Dd } ;
cuG;1,?b template < typename T >
l0yflFGr struct ref < T &>
y#Nrq9r: {
S]T71W<i typedef T & reference;
p}GTOJT} } ;
;>>:7rdYt H.n|zGQTB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GRL42xp'*D { ~{D(k template < typename T >
Yx. t+a- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#0*I|gfV {
n|=yw6aV' return l(t) = r(t);
p8F$vx4, }
V^.Z&7+E`_ 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。
:+^`VLIf 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
26_PFHQu4 ;$!0pxL)s 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
MD1d _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<;+QK=f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Lrx"Hn{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
RM2feWm 最后的布局是:
}
-hH2 Add
\sVzBHy d / \
EG=U](8T Divide 5
},5LrX`L / \
[A!=Hv_$ _1 3
H lFVc 似乎一切都解决了?不。
{![E)~ 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。
bDw\;bnG 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。
b1e)w?n 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:
:SF8t` 4` R*dXbI&,e template < typename Right >
|SJ%Myy assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^CDh! ) Right & rt) const
Bt\V1 ) {
I.6#>= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=`(\]t"I }
^=cXL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/xA`VyHO 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。
h*[sV 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。
W89J]#v)k 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。
.d)H2X 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。
wE <PXBl\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?
M@.?l=1X 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:
qP%[nY T5-'|+ template < class Action >
|>I4(''} class picker : public Action
%s%e5hU {
QmPHf*w[ public :
TlQ5'0&I picker( const Action & act) : Action(act) {}
p_3VFKq>0 // all the operator overloaded
5bK:sht } ;
Z q}Cl'f sD XJXJZ 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。
X.)1>zk 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:
#>$w9}gFi | qf8y template < typename Right >
vs.}Bou] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LrV4^{9( {
qp1rP# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LTD; }
<8Q?kj !%C&hH\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'&xRb* 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ZcN%F)htm O
>&,h^ template < typename T > struct picker_maker
WgV[,( {
+7)/SQM5 typedef picker < constant_t < T > > result;
w\.z-6G } ;
<J1$s_^` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!3at(+4 {
dNs<`2m typedef picker < T > result;
KI<Vvcm } ;
BtWm ZaKi j\@|oW0 下面总的结构就有了:
hRN>]e,! 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。
f['pHR%l2$ 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。
L@5g#mSl picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Zo(QU5m0 至此链式操作完美实现。
7\;gd4Ua1 ?K?v64[ flfE~_ 七. 问题3
RE:$c!E! 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Riz!HtyR &4l>_ template < typename T1, typename T2 >
9=^4p=1J ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t3$+;K( {
.We"j_
} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!g-19at }
X=OJgyO/ W>7 o
ec 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:
)/<\|mR B,dKpz;kFg template < typename T1, typename T2 >
_9zydtw struct result_2
u%Yr&u {
qg@Wzs7c~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
TBqJ.a } ;
s*pgR=dZZ "Q@ZS2;A 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?
!tD,phca~ 这个差事就留给了holder自己。
{YgB?kt5 7_#i,|]58 =i)k@w_(x template < int Order >
7^:0?Q class holder;
3~!PJI1 template <>
eqE%ofW class holder < 1 >
U~8 oE_+ {
, public :
XmoS$/#" template < typename T >
%sLij* struct result_1
APksY! {
&ExYul typedef T & result;
! Q5ip'L } ;
`#~HCl template < typename T1, typename T2 >
q[SUYb;, struct result_2
G?6[K&w {
=#<TE~n2( typedef T1 & result;
#zcnc$x\ } ;
[0e}%!%M template < typename T >
VXAgp6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zZ=.riK {
P1
`-OM return (T & )r;
Gv}h/zu- }
9m
fYB template < typename T1, typename T2 >
e$^ O_e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7L:$Amb_F {
;-d :!* return (T1 & )r1;
M-df Gk }
i'%:z]hp9 } ;
q|%(47}z ^\<1Y'' template <>
xe6 2gaT class holder < 2 >
`QlChxd {
nNFZ77lg public :
WVf>>E^1 template < typename T >
~l@SGHx struct result_1
cwxO|
.m {
G =+ sW typedef T & result;
i=<N4Vx } ;
%G$Kahx V> template < typename T1, typename T2 >
jibrSz struct result_2
^8nK x<&5 {
,wlh0;, typedef T2 & result;
)S|}de/a2 } ;
bewi.$E{
template < typename T >
1qb 3. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p'
FYK| {
Bk1Q.Un return (T & )r;
.Go 3'$'v }
9)QvJ87e@7 template < typename T1, typename T2 >
V<@]Iv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|:tFQ.Z'2 {
W/uaNp return (T2 & )r2;
08S|$_ }
f[!QR } ;
SL/ FMYdd O(otI-Lc #IP<4"Hf 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> >。
W<3nF5! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3L4lk8Dd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fV_(P_C , c/\'k\K) return l(i, j) = r(i, j);
_Ucj)Ud k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;ePmN|rq; *"Ipu"G5? return ( int & )i;
dQt*/]{q return ( int & )j;
LRv-q{jP; 最后执行i = j;
o=2y`Eq 可见,参数被正确的选择了。
!G#3jh:kiY J+LFzl07q }9Z?UtS %
j7lLSusX r
8,6qP[ 八. 中期总结
EpCUL@+ 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:
Mnaoh:z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
81/Bn! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2`l$uEI3oJ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F#Oqa^$( Eq.?Ga (CH F=g 5_nkN`x b'^-$ g R(*lXm5w 九. 简化
M,PZ|=V6a 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。
BjJ$I^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Fp06a!7< 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
>b |l6#% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yKa}U!$ +-*/&|^等
lBL;aTzo 2. 返回引用。
^ ;$f-e =,各种复合赋值等
e4ajT 3. 返回固定类型。
h.g11xa 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9QI\[lT& 4. 原样返回。
|9!3{3 operator,
<Dt,FWWkv' 5. 返回解引用的类型。
Ni{(=&*= operator*(单目)
}
CJQC 6. 返回地址。
U,+kV?Z operator&(单目)
EZc!QrY 7. 下表访问返回类型。
p/'C
v operator[]
u/cL[_Q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v/Z}|dT" operator<<和operator>>
g{f1JTJ7 \A5cM\- 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。
>wM%|j' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SA{A E9y ZsUxO%jP template < typename Left >
Cfb/f]*M struct value_return
zpIl'/i {
2:/' template < typename T >
2,;+) struct result_1
EH] 5ZZ[Z {
6U7z8NV&[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
I
[0od+K } ;
F1)Q#ThF\ ,$sq]_t template < typename T1, typename T2 >
Sy'/%[+goJ struct result_2
l8%x(N4 {
iH(
K[F / typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
WUdKj } ;
*6q8kQsz^1 } ;
czb(&>< QO7> XHn Yq#I#
2RD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
y^hpmTB3" lVXgp'!#j 下面我们来剥离functor中的operator()
J~DP*}~XK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7~eo^/PbS #d*mG = return l(t) op r(t)
brNe13d3~" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V@84Cb return op l(t)
usR19 _E- return op l(t1, t2)
z>&Py( return l(t) op
#:vos VqG return l(t1, t2) op
WMZa6cH return l(t)[r(t)]
=q^o6{d0" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=5%jKHo+9z ~5`rv1$ 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:
g 6>RyjN 单目: return f(l(t), r(t));
c$?qN&X_K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
eP'e_E 双目: return f(l(t));
nPfVZGt return f(l(t1, t2));
<hdR:k@# 下面就是f的实现,以operator/为例
//e.p6"8h _w^p~To^ struct meta_divide
/+sn-$/"i {
rc*3k template < typename T1, typename T2 >
5gGYG]*l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W&z.O {
>?b/_O return t1 / t2;
c"H4/,F }
GfJm&'U& } ;
U-3KuR+0 &EXql'] 这个工作可以让宏来做:
WaN0$66[: ;#3!ZB:} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Uv[:Aj template < typename T1, typename T2 > \
23pHB|X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`wB(J%w 以后可以直接用
sryujb., DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0UWLs_k: 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
W}WGg|ug (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。。。)
_myam3[W !;'U5[}8 EZIMp8^ 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
jLD=EJ {NKDmeg:D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y= cBpC class unary_op : public Rettype
[_L:.,]g8 {
?_m;~>C Left l;
%I(N public :
=^q:h< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O<iE,PN) r&1N8o template < typename T >
e@Z(z^V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6N~~:Gt {
yXppu[= return FuncType::execute(l(t));
^%#v
AS }
O jE wJ$$ /_x?PiL template < typename T1, typename T2 >
+%?_1bGX> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bu>srX9f {
#?!)-Q% return FuncType::execute(l(t1, t2));
4zpprh+`K }
/r[0Dw } ;
'e7<&wm ia `B
:Ydf g?^o++ 同样还可以申明一个binary_op
HP. j. 6;I&{9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
UG&/0{j5XV class binary_op : public Rettype
G}BO!Z6 {
Tp)-L0kD_k Left l;
YmB
z$ Right r;
F FR_1Vf public :
K$#(\-M
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-g;iMqh# -7'>Rw template < typename T >
{{SQL)yJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G0CmY43 {
_s|C0Pt return FuncType::execute(l(t), r(t));
HR\yJt }
< I8hy$+6 {/XzIOO;b template < typename T1, typename T2 >
.FqbX5\p, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!wJ~p:vRdY {
B6MMn. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ysGK5kFz }
d=xU
f`^ } ;
O6Xu/X] 4}W*,&_ d01bt$8> 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
4@/[aFH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
h[ba$S,T DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z1T.\mzfX 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。
BtVuI5*h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5mnIQ~psR 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。。。
E2LpQNvN%g 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<[ 8at6; 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)
?bmP<(N5/ 下面是修改过的unary_op
T.`E DluG .N5}JUj template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5``/exG> class unary_op
u~bk~3.I {
lyF~E Left l;
DN;g2R`f f lR6^6E public :
<^
@1wg la</IpC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,wlFn XcR2]\ template < typename T >
9y>dDNM\< struct result_1
GBHv| GO {
b5No>U) / typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+a"MSPC4w } ;
x`WP*a7Fk] x: `oqbd template < typename T1, typename T2 >
P`@d8%*; struct result_2
;&s`g
{
?E^~z- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pzg|?U } ;
"n}J6 '.c[7zL template < typename T1, typename T2 >
Ldf< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:+bQPzL {
F7Mf>." return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&UEr4RK;I }
c] $X+ }XX)U_x template < typename T >
i`z1if6O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?y>P {
vYKKv%LE return OpClass::execute(lt(t));
U rm&4&y }
[v^T]L CJz2.yd } ;
5 qt]~v%y zFN:C()ig mHM38T9C% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
b" 1a7 好啦,现在才真正完美了。
FF0N{bY 现在在picker里面就可以这么添加了:
3yszfWr D\}^<HW template < typename Right >
K9njD#/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*Cz>r}W {
dPc*!xrq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%nSm 32/t3 }
;ug&v
C 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
4&r[`gL Xx~OZ^t&Vn hxP%m4xF + 5k)QjZo }rj.N98 十. bind
4c_TrNwP 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
V:fz 先来分析一下一段例子
W-qec "T=Z/@Vy "_eHK#) int foo( int x, int y) { return x - y;}
E/v.+m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<4ccT l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
` .|JTm[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[a:yKJ[ 我们来写个简单的。
GbUw:I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
5Ev9u),D+v 对于函数对象类的版本:
] JVs/ t3|If@T template < typename Func >
k@L},Td struct functor_trait
/BjM&v(5/ {
lr'h typedef typename Func::result_type result_type;
!8 lG"l|,l } ;
cfBq/2I 对于无参数函数的版本:
VCSHq&p8 wzVx16Rvc template < typename Ret >
B7zyMh struct functor_trait < Ret ( * )() >
Bi;D d?. {
t~H'Ugv^ typedef Ret result_type;
j]U sb_7 } ;
29("gB 对于单参数函数的版本:
8n+&tBq1 N:?UA template < typename Ret, typename V1 >
]VtVw^ ir struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mk(O..)2 {
4y\qJw)~U typedef Ret result_type;
W/!M
eTU&E } ;
}Qyuy~-&^ 对于双参数函数的版本:
~P8 6=Vw ^,*ED Yz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`Fnl<C< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
t2skg {
!~Gx@Ro typedef Ret result_type;
I@Pp[AyG } ;
-sO[,
等等。。。
sU! h^N$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Rah"La Cuu yG8 template < typename Func >
d` %8qLIW struct func_return
^0)Mc"&{ {
r<VZEbm) template < typename T >
Oxo?\
:T struct result_1
fFDI qX {
O'm><a>8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`B6*wE-| } ;
7ss Y*1b 2;Vss<hR4A template < typename T1, typename T2 >
uu ahR struct result_2
jr[(g:L {
5&?[Vt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[Jv0^"] } ;
"yaz!?O>
} ;
'!eg9}< FvYgp bEZ |osu4=s| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XJg8-)T# rPhx^
QKH2 template < typename Func, typename aPicker >
\ #<.&`8B class binder_1
EQe !&; {
"NEg]LB5 Func fn;
}L
mhM aPicker pk;
!dnCrR public :
<A|X4; YnM&t
;TX template < typename T >
w-iu/|} struct result_1
X$*MxMNs {
Pq\
`0/4_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kY>jp@wV } ;
mzw`{Oy>L w>#{Nl7gz template < typename T1, typename T2 >
]oT8H?%*Y struct result_2
Dzd[<Qln {
F1_s%& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w
O
H{L } ;
0s9-`nHen| o>|&k]W/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g)?Ol D5Zgi! template < typename T >
/{1s U}k- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yyPQ^{zD {
"PgVvm#w' return fn(pk(t));
MB7UI8 }
~6{iQZa1Y template < typename T1, typename T2 >
6HroKu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9S'u1% {
6U .A/8z return fn(pk(t1, t2));
OaTnQ|* }
x,wXR=H } ;
V52>K$j @JW HG1qJ (g" {A 一目了然不是么?
0gRj3al( 最后实现bind
8Z&M}Llk ,LE 15}, G)|Xj70 template < typename Func, typename aPicker >
*y+N-uq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1G}f83yR {
I+oe{#:. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[8C|v61Y }
vHJOpQmt~ T`?7z+2A 2个以上参数的bind可以同理实现。
6jw9p+. 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。
Xr:gm`[ 6ZO6O=KD 十一. phoenix
#ovausK[7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6a*?m{ J\@|c.ws for_each(v.begin(), v.end(),
[}Q_T.4)E (
$-D}y: do_
Yg/g9$' [
]I,(^Xq3a( cout << _1 << " , "
V0)bPcS/ ]
"Jahc.I .while_( -- _1),
2LfiaHO cout << var( " \n " )
n;@.eC,T/ )
oACbZ#/@n );
6|mHu2qXm !hs33@*u~ 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:
2jf73$F 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
L<XAvg operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
?^whK<"] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,?>{M (]E0fjk #fYRsVQ template < typename Cond, typename Actor >
K`=9"v'f+ class do_while
|,bP`Z {
&\>=4)HB; Cond cd;
) $`}~ Actor act;
Y#,&Tu public :
s.X
.SJ template < typename T >
N \~}`({ struct result_1
')Q {
c@E;v<r' typedef int result_type;
M zFFWk } ;
v9\U2j 5cvvdO*C0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+\doF )/t&a$[ template < typename T >
(*M*muk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l
k
sNy {
lfAiW;giJ do
TU6(Q,Yi| {
$`A{-0=x\U act(t);
S$O5jX 0 }
L6?~<#-m\M while (cd(t));
!/a![Ne return 0 ;
YQ$LU\: }
sYq:2Wn>8Q } ;
yV~TfTJ A`--*$ 8\ +CVB[r#hu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Dm@h'* 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。
Z0/$XS9|h; 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
&^UT 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
PNo9.-@G 下面就是产生这个functor的类:
ew \WV" O$n W ]xkh"j+W template < typename Actor >
<~*[OwN class do_while_actor
vM@8&,; {
vX7U|zy Actor act;
fN1b+d~*6 public :
Vx}e,(i do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6HguZ_jC soRYM template < typename Cond >
DfU]+;AE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
P L7(0b% } ;
QuP)j1"X q@G}Hjn o}&{Y2!x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
m-qu<4A/U| 最后,是那个do_
B"sB0NuT/$ AdpJ4}|0 b^STegz class do_while_invoker
YQ@2p?4m {
h<Ct[46,S public :
A^E 6)A= template < typename Actor >
S
n<X do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
EJP] E) {
-e_|^T" return do_while_actor < Actor > (act);
QH,Fw$1 }
x=Aq5*A0 } do_;
.l hS ,1g_{dMx 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?@z/#3b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
9Trk&OB 最后来说说怎么处理break和continue
V.9p4k` 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。
I94-#*~I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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