一. 什么是Lambda
-'BA{#e}L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3?Pn6J{O 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,
UHxE)]J MR<;i2p C[Dav&=^F aj,T)oDbt6 class filler
I=9!Rs(QF {
+d!v}aJ public :
%\r!7@Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.h5[Q/*h } ;
.]7Qu;L 09kt[
h!:~f-@j4 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:
]U7KLUY>: q)vplV1A sx51X^d ?6jkI2w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^:* 1d
\ )V:]g\t pd8Nke 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'ao"9-c s)2fG\1 ['*8IWg w{90` 二. 战前分析
z7Eg5rm|QZ 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。
!G}+E2fDA 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
S (N\cw$ Y.U[wL> T%n2$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{Gw.l." /* --------------------------------------------- */
@%lBrM vector < int *> vp( 10 );
zyg
}F transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e^Ky<*Y /* --------------------------------------------- */
z)=+ F] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&o97u4xi /* --------------------------------------------- */
,qrQ"r9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GSQ/NYK /* --------------------------------------------- */
u% n*gcY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
b-*3 2Y% /* --------------------------------------------- */
^ Dt#$Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
lmSo8/%T \3jW~FV 9{8GP $gM8{.! 看了之后,我们可以思考一些问题:
<K4,7J$}h 1._1, _2是什么?
ZzBQe 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。
STw#lU) %( 2._1 = 1是在做什么?
zf>5,k'x'A 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。
FwZ>{~?3 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。
~/ilx#d ^F"iP7 @*DyZB 三. 动工
\y{Tn@7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T=:]]nf?M 4r0b)Y&I Yl$SW;@ g@Qgxsyk> template < typename T >
b(I2m class assignment
PeE/iZ. {
2kUxD8BcN T value;
iTg; 7~1pY public :
AkT<2H|4 assignment( const T & v) : value(v) {}
A
&9(mB template < typename T2 >
okFvn; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T'aec]u } ;
3QOUU,Dt$ A?T<",bO }AvcoD/b 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
y{a$y}7#X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.+([ ^+9sG$T_EV `H3.,] c$QX)V class holder
Ep4Hqx $ {
FHPXu59u public :
!HJ$UG/\ template < typename T >
)I-f U4? assignment < T > operator = ( const T & t) const
7 #=}:3c {
A=-F,=k(!/ return assignment < T > (t);
gxGrspqg }
kzS=g|_ } ;
^v@4|E$ N9rBW O!Z|r? 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:
56Z\-=KAU a3>zoN static holder _1;
GBC*>Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
N=)z M#@aB"@J> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
35*\_9/# 而不用手动写一个函数对象。
/)rkiwp WWZ9._ 1]T`n /d V 2qO3XI 四. 问题分析
{3Vk p5%l 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。
Jj^GWZRu 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。
w_iam qe, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(:+>#V)pZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
T^} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
X+n`qiwq RP`2)/sMT 五. 问题1:一致性
\ M/6m^zS 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?|
$,hwU3RVxc 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%AnW~v l~Lb!; ,dN struct holder
J%]D%2vnk` {
^5 t //
'?yCq$& template < typename T >
Ab1/.~^ T & operator ()( const T & r) const
BD#.-xWV {
e|r0zw S return (T & )r;
41 vL"P
K }
2n`Lg4=
} ;
v}v 5 ,A5) <} 这样的话assignment也必须相应改动:
|k{-l!HI (HN4g;{ template < typename Left, typename Right >
k,Zm GllQ] class assignment
bO/*2oau {
})IO#, Left l;
W:QwHZ2O Right r;
"MiD8wX- public :
p&K\]l} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y+/lX 6' template < typename T2 >
mi2o1"Jd$` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8"vwU@cfC } ;
>LF&EM] !
qJI'+_ 同时,holder的operator=也需要改动:
'?GQ~Bf<> ELh3^ template < typename T >
kYxS~Kd< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.]}N55M {
DjW$?> return assignment < holder, T > ( * this , t);
- &[z\"T }
K.SeK3( (w2=
2$ 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。
'?Iif#Z1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<V_7|)'/A B">yKB:D}t return l(rhs) = r;
3An(jt$%Q 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1;W=!Fx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\T-~JQVj `HX3|w6W; template < typename Tp >
[D'Gr*5~{ class constant_t
3LlU] {
*[kx F*^ const Tp t;
[B?z1z8l public :
?Cci:Lin constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
O(OmGu4% template < typename T >
p#_[ const Tp & operator ()( const T & r) const
`!w^0kZ {
".2A9]_s return t;
4^!4eyQ^ }
w&lZ42(mF } ;
5su.+4z\ f(u&XuZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]RFdLV? 下面就可以修改holder的operator=了
+CTmcbyOi Ds5NAp:x template < typename T >
^@}#me@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9[|4[3K {
(buw^
,NwZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
< `Z%O<X }
FUaNiAr[ _JOP[KHb 同时也要修改assignment的operator()
+*t|yKO>[ TV{)n'aA template < typename T2 >
t^@T`2jL
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jFj~]]j 现在代码看起来就很一致了。
vg5NY =O [{PqV):p 六. 问题2:链式操作
E5B8 Z?$a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H(\V+@~>AD 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。
}#b
%"I0 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。
b4~H3| 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。
H,>#|F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'H=weH KP~-$NR template < typename T >
!.+"4TF struct result_1
&jJckT {
=FBIrw{w typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6f}e+ 80 } ;
)DZTB 1-$P0 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:
?*K<*wBw# ,ZK]i CGk template < typename T >
/{G/|a struct ref
YhgUCF# {
d1NE% hg3 typedef T & reference;
OKQLv+q5K) } ;
KF{a$d template < typename T >
`45d"B
I struct ref < T &>
POBpJg {
t&"5dM\ typedef T & reference;
RWahsJTu } ;
<PD|_nZT HtzMDGV< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qWB%),`j> 0QR. template < typename T >
Jn,w)Els typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
xzK>Xi? {
h3h8lt_| return l(t) = r(t);
P{lh)m> }
nO@+s
F 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。
kukaim>K 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d8.ajeN]o .! j#3J..u 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
p}8ratmN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WTu{,Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
WLy7'3@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
B,0+HoP 最后的布局是:
.cw=*<zeg Add
|Q u_E / \
fm6]CU1^ Divide 5
l\U*sro< / \
$SF3odpt _1 3
Th+|*=Il 似乎一切都解决了?不。
hgj0tIi/ 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。
T{~M iC6A 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。
<`mOU}0) 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:
7z>+w L{K*~B -p template < typename Right >
*dVD assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F`D9Zfd Right & rt) const
;@'0T4Z&l {
dMgbW<uAu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WH;xq^ }
h*l4Y!7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g _x\T+= 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。
XbXgU#% 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。
*cy.*@d 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。
.9I_NG 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。
r1hD
%a 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?
ZE ^u .>5 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:
G,/Gq+WX eu=|t&FKk template < class Action >
q"p#H 8 class picker : public Action
!pV<n {
1G_xP^H! public :
a}GAB@YI picker( const Action & act) : Action(act) {}
Vd[2u // all the operator overloaded
|3|wdzV } ;
Qasr:p+ ujNt(7Cz 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。
vF+YgQ1H 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:
t*rp3BIG EUXV/QV{ template < typename Right >
^s.oZj
q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ec`>KuY {
8ipW3~-4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z,os
MS }
9`,,%vdj C*]AL/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n\
Gg6Y 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。
eFes+i( 35 5GUH;o1m template < typename T > struct picker_maker
wz)m{:b< {
=yo=q)W typedef picker < constant_t < T > > result;
H WOek"}Z[ } ;
kEx8+2s=M template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0vcET( {
#VQ36pCd typedef picker < T > result;
!
7Nn]Lx } ;
/;b.-v& x1:vUHwC 下面总的结构就有了:
lW&[mnR 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。
AtuZF
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。
wbl${@4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8\P
JSr 至此链式操作完美实现。
i:R!T, "{mt? )ZviS. 七. 问题3
UVnrDhd!0 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。
V~JBZ}`TG< -wBnwn- template < typename T1, typename T2 >
Y<de9Z@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IZ|c<#r6 {
dV$3u"9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"C?:T'dW }
rkbl/py 5~*=#v:` 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[6oq## IBzHR[#,^ template < typename T1, typename T2 >
O5c_\yv= struct result_2
EP/&m|o|G {
5wy;8a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fHW-Je7mG } ;
![qRoYpbg8 fdg[{T4: 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
XlE$. 这个差事就留给了holder自己。
osI- o~#> J: L -15 5X0_+DdeL template < int Order >
u2f `|+1^y class holder;
4p*?7g_WVH template <>
32TP Mk class holder < 1 >
\-DM-NrZ1U {
sTJJE3TBI public :
cF-Jc}h template < typename T >
30t:O&2< struct result_1
Qu!OV]Cc {
;>cLbjD typedef T & result;
gCjH%=s } ;
R>^5$[ template < typename T1, typename T2 >
1{= E? struct result_2
x|&[hFXD {
ux)< &p. typedef T1 & result;
f|;HS!$ } ;
%{7$\|;J' template < typename T >
(*LTqC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oB hL}r {
6(!,H<bON return (T & )r;
GZ;Z }
<m-Ni template < typename T1, typename T2 >
hB?U5J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wn&[1gBxM {
DX]z=d)tc return (T1 & )r1;
4da^d9ZOy }
V6A5(-%`y } ;
lqhHbB /<(R template <>
$Vd?K@W[h class holder < 2 >
qb#V) {
_SU,f> public :
lr)G:I#| template < typename T >
$IZ*|>( struct result_1
s0x@
u {
kfH9Y%bOy typedef T & result;
!NlB%cF } ;
]W89.><%14 template < typename T1, typename T2 >
n=lggBRx struct result_2
c80"8r {
DN2hv2 typedef T2 & result;
}xpe } ;
g)2m$#T&s template < typename T >
Fj[ dO& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z&2
&wD {
PQr#G JG7 return (T & )r;
#JX|S'\x }
;,[EJR^CI template < typename T1, typename T2 >
1q;I7_{ 2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
853]CK< {
+_vm\]4 return (T2 & )r2;
7lnM|nD }
o.v,n1Nm } ;
Q*TQ*J7".X ]~4}(\u 0TuNA\Ug+ 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> >。
b}"vIRz 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6
d{D3e[p^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y9lbf_51 *,Aa9wa{ return l(i, j) = r(i, j);
fSgGQ
D4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0
/D5 IJL^dXCu return ( int & )i;
[kU[}FT return ( int & )j;
gwkZk-f\p 最后执行i = j;
S1 R #] 可见,参数被正确的选择了。
?w|\7T.? URj%
J/jD hfP(N_""S VH$\ a~| `UzCq06rJ1 八. 中期总结
M[&.kH 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:
HzFt 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
m-&a~l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(RI>aDGRH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DVeF(Y3& @Reh?]# v P^o"PKA j:\_*f =qVAvo' KJ05Zx~uma 九. 简化
Rwi5+;N 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。
<#J<QYF&2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`zV-1)= 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:
MXu+I,y* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E(L^hZMc +-*/&|^等
$$)<(MP3 2. 返回引用。
.WPuQZ! =,各种复合赋值等
)Uoe~\ 3. 返回固定类型。
g*\v}6
h 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oGU.U9~! 4. 原样返回。
o 2$<>1^ operator,
d<^6hF 5. 返回解引用的类型。
8?]%Qi operator*(单目)
=-#iXP@ 6. 返回地址。
_cnrGi}T operator&(单目)
1&x0+~G 7. 下表访问返回类型。
%'p|JS operator[]
Sd/d [ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
LqH?3): operator<<和operator>>
&nY2u-Q !'UsC6Y4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Iclan\q#y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jDkc~Wwa vzgudxG'z template < typename Left >
pQ6t]DJ4 struct value_return
U7Sl@-#| {
%.r5E2' template < typename T >
DrYoC7 struct result_1
9Y*Vz QE {
kA->xjk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=V4_DJ(& } ;
vzT6G/ c_j)8 template < typename T1, typename T2 >
FnU{C= P struct result_2
I "+|cFq. {
62KW
HB9S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>G -?e! } ;
MYW 4@# } ;
OYCFx2{ ,4?|}xg hJL0M! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
EJiF_ U#^:f7-$. 下面我们来剥离functor中的operator()
I n%yMH8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.<|4PG Y$DgL
h return l(t) op r(t)
*1 eTf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'3kL=( return op l(t)
aABE= 9Y return op l(t1, t2)
we@En
.>f return l(t) op
E*#60z7F return l(t1, t2) op
"NI>HO.U return l(t)[r(t)]
d4rJ?qw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_}%#Yz fCo2".Tk 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:
r E*u 单目: return f(l(t), r(t));
X<bj2 w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;Z<*.f'^fc 双目: return f(l(t));
{b8 Y- return f(l(t1, t2));
Ns] 9-D 下面就是f的实现,以operator/为例
3t}o0Ai9 >w2WyYJYH struct meta_divide
p9bxhnn| {
B7^n30+L template < typename T1, typename T2 >
h4xf%vA(; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%EhU!K#[ {
)#TJw@dNf^ return t1 / t2;
?&bVe__ }
EYj2h
.k } ;
%QcG^R DT~y^h 这个工作可以让宏来做:
9kiy^0
7G [(ib9_`A'1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Hw-oh?= template < typename T1, typename T2 > \
< $/Yw
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rcb/X`l= 以后可以直接用
rG'k<X~7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?z36mj"`o 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
i /U{dzZ (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。。。)
t
1'or $@!&ML ^oZs&+z 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
L,ey3i7a\
61;5Yo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Wn</",Gf class unary_op : public Rettype
1OGv+b)
{
g KY
,G Left l;
wEn&zZjx public :
rMFf8D(Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(N>ew)Ke CX2q7azG template < typename T >
:JG}% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*j; r|P;g {
YuW\GSV00 return FuncType::execute(l(t));
g?Ty5~:lq }
n\NDi22 xa axj template < typename T1, typename T2 >
5nw9zW
:' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[ESQD5& {
o sH,(\4_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
@(5RAYRV }
?ew]i'9( } ;
N=Yi:+ }U1{&4Ph WmBnc#>gK 同样还可以申明一个binary_op
x a,LV ]=$ay0HC
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S6:gow(wU class binary_op : public Rettype
xqZ%c/I3q {
|?b"my$g$ Left l;
s+t eYL#Zi Right r;
F4l6PGxF&\ public :
QU;C*}0Zl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K&oO+ G^f K%@SS8!oy template < typename T >
f3&//h8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+f~3FXM {
aQuy*\$$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ss/="jC }
@WE$%dr <p8y'KAlc template < typename T1, typename T2 >
mT$tAwzTC{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"N"k8,LH {
_Dt TG<E return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[vT,zM
}
N8Q{4c } ;
=!Cvu.~}, ]8z6gDp ' vClZGQ1 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
mTbPzZ4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
U7'oI;C$e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wBGxJ\+M 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。
u _^=]K; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
bhT]zsBK 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。。。
2UJ0%k 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
: \`MrI^ 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)
=l_"M 下面是修改过的unary_op
~1!kU4 9_dsiM7CT template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=ZL20<TeH class unary_op
FkkB#Jk4 {
0`=?ig_ Left l;
$~\qoW< D(GHkS*0q public :
>FhBl\oIi X;g|-< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v2g+oKO] tr+~@]I+ template < typename T >
~+ur*3X struct result_1
40ZB;j$l {
c *no H[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
arrcHf4O } ;
o%7yhCY ?2Dz1#%D template < typename T1, typename T2 >
Kj5f:{Ur struct result_2
*a@UV%u {
)9,"~P2[R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hn.UJ4V } ;
yh!vl&8M -|mRJVl8 template < typename T1, typename T2 >
CAO{$<M5m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MQu6Tm H {
vnpX-c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W5{e.eI}| }
n&JP/P3Y dy'?@Lj; template < typename T >
B&D
z(Bs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HDxw2nz*R {
&*SnDuc return OpClass::execute(lt(t));
!ZdUW] }
p:))ne:7 zvj\n9H } ;
HB:i0m2fJW !9NAm?Fw F*H}5yBp_: 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
2e=Hjf
)
好啦,现在才真正完美了。
$4]PN2d& 现在在picker里面就可以这么添加了:
gd*?kXpt WdnP[x9 template < typename Right >
+UtK2<^:o picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
egvWPht'_ {
9IV WbJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?i"FdpW }
pj6Cvq4bD 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
%cL:*D4oz TMBdneS-s I&c#U+-A' on$a]zx'@ nm.d.A/]Z 十. bind
%{"STbO #> 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。
hW&UG#PY> 先来分析一下一段例子
hd' n" N0f}q1S<-A Y'9deX+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
@ So"(^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~sD'pS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c#Bde-dh 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。
m` cG&Ar5 我们来写个简单的。
1<UQJw45 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
o6oYJ`PY 对于函数对象类的版本:
NGu]|p e^QOn template < typename Func >
+l\Dp struct functor_trait
TrW3@@}j {
R
>TtAm0N typedef typename Func::result_type result_type;
mUxD.;P } ;
HN+z7 Q8hH 对于无参数函数的版本:
U@WT;:.T vP!gLN]TV template < typename Ret >
OJaU,vQ# struct functor_trait < Ret ( * )() >
(XQG"G%U6W {
Qd&j~cG@ typedef Ret result_type;
5ZLH=8L } ;
'(}BfD P 对于单参数函数的版本:
iuEdm:pW \kx9V|A' template < typename Ret, typename V1 >
=v8q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t!tBN {
;uy/Vc5,Y typedef Ret result_type;
-|5&3HVz } ;
J$oJ 对于双参数函数的版本:
ge|}'QKow 4kiu*T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
eJ'ojc3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
B4C`3@a {
cl:YN]BK typedef Ret result_type;
apXq$wWq{D } ;
/+iaw~={" 等等。。。
5ym
=2U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G(>a LF 6*E7} template < typename Func >
s$;v )w$ struct func_return
7@\iBmr6 {
,aeFEsi template < typename T >
q!n|Ju< struct result_1
4{V=X3,x {
<Ip}uy[Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O;~1M3Ii } ;
*7ox_ R@ P&K~wP] template < typename T1, typename T2 >
z|Xl%8 struct result_2
LS`Gg7]S {
oKUJB.PF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P7n~Ui~U } ;
]Q+Tm2{ } ;
X!m/I
i$q ty ~U~ ^t"\PpmK<d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<m!\Ma @m6E*2Gg template < typename Func, typename aPicker >
_<8n]0lX3 class binder_1
Cpl\}Qn {
lH[N*9G( Func fn;
q(C+D%xB aPicker pk;
ev>: 3_ s public :
+Fk.B@KT, P)3e^~+A template < typename T >
BkcOsJIz struct result_1
nxG vh4'i8 {
jGt[[s
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p&7>G-. } ;
xk,E
A U MxY CMe4S[ template < typename T1, typename T2 >
qz 'a.]{= struct result_2
Wl1%BN0> {
2axH8ONMu typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
c7'Pzb)' } ;
qhogcAvE E7N1B*KI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fgNEq a 3HS!/ template < typename T >
{_ocW@@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iS"rMgq {
x`$4 return fn(pk(t));
U7OW)tUf }
~
60J template < typename T1, typename T2 >
>q`G?9d2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%P?W^mI {
`H\^#Zu
return fn(pk(t1, t2));
A&z }
:
"UBeo<Z } ;
Cu}Rq!9i `.n[G~*w~1 E@?jsN7 一目了然不是么?
"`lRX 最后实现bind
# H4dmnV ruoiG?:T "B.l j) template < typename Func, typename aPicker >
>LjvMj ] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"kMpa]<c-6 {
bH&[O`vf return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IE3GM^7\ }
^CX~>j\( J=()
A+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
uvT]MgT 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。
X/?3ifP6I L./UgeZ 十一. phoenix
&cZD{Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K%S k{' Zf|f $1- for_each(v.begin(), v.end(),
xD1w#FMlQs (
K2&pTA~OR do_
^NP" m [
^Xh9:OBF cout << _1 << " , "
hd\iW7 ]
t&ngOF .while_( -- _1),
E_FseR6 cout << var( " \n " )
TN&1C8xr )
*NDzU%X8 );
mgS%YG GeE|&popO 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:
k*M1m'1 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
QQqWJq~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n*U1
M 那么我们就照着这个思路来实现吧:
o#G7gzw) >zXw4=J V]IS(U( template < typename Cond, typename Actor >
D>05F,a class do_while
*K!V$8k=99 {
Q&yfl Cond cd;
ns@b0'IF] Actor act;
"",V\m public :
-8g ;t3z template < typename T >
qW),)i struct result_1
UAa2oY& {
2uz<n}IV typedef int result_type;
ceAK;v
o } ;
lv,<[Hw1 <jfi"SJu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2Ui)'0 {4UlJ,Z.n template < typename T >
x2;92I{5C, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RoPz?,u {
6Vi #O^> do
iugTXZ( {
zf#V89!]C" act(t);
j&ddpS(s }
4u A;--j while (cd(t));
g {wDI7"<q return 0 ;
JeuW/:Wv }
&`{%0r[UD# } ;
87y$=eZ Jo_h?{"L{ ?:~ `? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wC;N*0Th 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。
]e 81O#t3 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
R:zjEhH) 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。
8z\WyDz 下面就是产生这个functor的类:
cvi+AZ= C^]bXIb Bx;bc template < typename Actor >
dX` _Y class do_while_actor
|>Kf_b Y# {
o1QK@@} Actor act;
-_v[oqf$ public :
Ust>%~< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oljl&tuQy { 6*h';~ template < typename Cond >
}B^KV#_{S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Xfk&{zO-j } ;
Lr_+)l RR*<txdN q#F;GD 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D O(FG-R 最后,是那个do_
yD$rls:v< "3W!p+W lhKd<Y" class do_while_invoker
9["yL{IPe {
:^%My]>T public :
0;
M+8 template < typename Actor >
!Tr +: SM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'
w!o!_T6 {
8 }nA8 J return do_while_actor < Actor > (act);
}r9f}yX9Q }
3;@t{rIin } do_;
6(VCQ{ iE0A-;:5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y;3vr1? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
S2w|\" 最后来说说怎么处理break和continue
52,p CyU 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。
wqK>=Ri_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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