一. 什么是Lambda
QZzamT)" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-YA,Stc- 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,
=XP[3~ kBo:)Vej4 [X(4( 1i aFnel8 class filler
\9?[|m
z {
5n@YNaoIb public :
8dczC void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4>KF`?%4 } ;
s4|\cY`b- 7r:h_r- '~[8>Q> 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:
,Bk5(e ]~TsmR[ XNz+a|cF @>2pY_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+9_Y0<C &hOz(825r -%asHDQ{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
] ,|,/~ aO' #!k*R j q+(2 p+d-7'?I 二. 战前分析
x?h/e; 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。
Kj4/fB 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
]VI^ hhf ATs_d_Sz K`4lL5oH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lTx_E#^s /* --------------------------------------------- */
^m>4<~/ vector < int *> vp( 10 );
^6s im 2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c!6D{(sfh /* --------------------------------------------- */
U+S=MP
}: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
n]4E>/\ /* --------------------------------------------- */
Uj!3MF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
o@:"3s /* --------------------------------------------- */
cn'>dz3v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
m:H^m/g /* --------------------------------------------- */
m^A2
8X7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
384n1? DH(<{ #u FQZ*i\G>> TGCB=e 看了之后,我们可以思考一些问题:
SDnl^a 1._1, _2是什么?
2b"*~O; 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。
qE)FQeN 2._1 = 1是在做什么?
q}{E![ZTu 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。
) c@gRb~ 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。
tLE8+[
SU ? x)^f+:9| ! ]4u"e 三. 动工
zoq;3a5cqB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,-UF5U KOcB#UHJ Bkcwl eaw!5]huu template < typename T >
^m\o(R class assignment
LmrdVSs_ {
&.A_d+K& T value;
wi2`5G6|z public :
^z?b6kTC assignment( const T & v) : value(v) {}
!cW rB9 template < typename T2 >
v rs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v:O{"s } ;
'/\ `+H=3`}X A7p4M?09 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jv)+qmqo! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bvox7V> "HOZ2_(o Sn=6[RQ>P 3smkY class holder
T4eJ:u* ; {
I68u%fCv public :
Y{Z&W9U template < typename T >
8v$q+Wic assignment < T > operator = ( const T & t) const
E0Wc8m " {
T7[@ lMa? return assignment < T > (t);
O
NabL.CV }
hx$]fvDevD } ;
{cK<iQJ Y>x{ [er @*;x1A-]V 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:
wkg4I. |#Gxqq' static holder _1;
)_#V>cvNG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4_#$k{ v?8WQNy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ob0sB@ 而不用手动写一个函数对象。
M.}9)ho 8}QM~&&. sW>%mnx 3.&BhLT 四. 问题分析
Iiy5;:CX:q 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
9{Hs1MD[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
zJDHDr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-E-#@s 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4n,&,R r# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K?.~}82c &PMQ]B 五. 问题1:一致性
y_X6{}Ke 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
oz!)x\m*H 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`z!AjAT-G z'L0YqXG/ struct holder
~Ntk-p {
ZFZ'&"+ //
2BccE template < typename T >
XYcZ;Z 9: T & operator ()( const T & r) const
/T _M't@j {
0R?1|YnB return (T & )r;
5`h 6oFxGp }
/~LE1^1&U } ;
e!u]l tP'v;$)9F 这样的话assignment也必须相应改动:
;&d#)&O"e \/Y(m4<P template < typename Left, typename Right >
Nd(,oXa~ class assignment
Wa;N(zw0h {
O8;/oL4 U Left l;
9o@3$ Right r;
i?T-6{3I public :
Q 3WD!Z8y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cU;Bm}U template < typename T2 >
ieyK$q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^t0!Dbx3SE } ;
.6y+van `>"#d
?, 同时,holder的operator=也需要改动:
V^7.@BeT PT>b%7Of template < typename T >
@A[)\E1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f&-`+V}U {
1]xmOx[mb return assignment < holder, T > ( * this , t);
1W|jC }
d1~#@6CIz .@ H:P 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。
g->*@%?<w> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Nl\`xl6y] [-(^>Y return l(rhs) = r;
- %fQr5 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。
/&gg].&2? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'm<Lx _i zs=3e~o3 template < typename Tp >
'sEnh< class constant_t
z5@XFaQ {
D]~K-[V?l const Tp t;
|\(uO|)ju public :
a`wjZ"}'[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[ycX)iM template < typename T >
|/,SNE const Tp & operator ()( const T & r) const
"uH>S+%|b {
0i~U(qoI return t;
!2t7s96 }
CCTU-Xz/ } ;
+\=g&G,
'|H+5# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h&4s%:_4 下面就可以修改holder的operator=了
LL<xygd >a8iY|QY template < typename T >
*fN+wiPD assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
# ~<]z {
:qm\FsO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
p%I)&- 8 }
N[Z`tk?- &d6@SQ 同时也要修改assignment的operator()
eo+<@83 f-~Y template < typename T2 >
~[CFs'`(2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Zc7;&cz 现在代码看起来就很一致了。
7|}4UXr7y P@N+jS`Vf 六. 问题2:链式操作
e!VtDJDS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+Tum K. 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。
oN032o?S 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。
TgkVd]4% 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。
6]7csOE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.SC*! , 5FZw
(E template < typename T >
'jt7H{M struct result_1
uw mN!!TS {
t}+/GSwT typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
TpU\IQ } ;
tF;0P\i #-yCR 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:
Lx,=Up. >)M{^ template < typename T >
]p! { struct ref
xXJ*xYn"} {
xsa`R^5/c typedef T & reference;
*PF<J/Pr } ;
.n<vhLDQn template < typename T >
$zP5Hzx struct ref < T &>
)Do 0 {
~qinCIj typedef T & reference;
9c^ ,v_W@ } ;
3aW<FSgP FGDVBUY@
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
aAjl
58 .`Rt template < typename T >
H<d~AurX)J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7d;|?R-8D {
SAP/jD$5]> return l(t) = r(t);
Vk{;g }
\_Bj"K 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。
P j 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C|ZPnm>f30 G)amng/ 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
sS-dHa _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"B QnP9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nCY kUDnZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ty g>Xv 最后的布局是:
I?rB7*: Add
[
<X% / \
A.>mk598 Divide 5
'rB%a< / \
[
U:C62oK, _1 3
JL6$7h 似乎一切都解决了?不。
4>,X.|9{ 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。
GD4S/fn3 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。
NW1 Jr/ 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:
o=Vs)8W &jJu=6 U
B template < typename Right >
t6"%u3W8M assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C:B 7%< Right & rt) const
KlT:&1SB9 {
Sf?;j{?G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Vuz.b.,i` }
R*r4)+gd 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
UF+Qx/4h0 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。
?+]=|hN 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。
ZDW9H6ux 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。
i<Z% 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。
B|m)V9A%- 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?
OjGI
! 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:
:8`A
KQr+VQdq> template < class Action >
xO|r<R7d7 class picker : public Action
RqA>" [L {
W %*#rcdq public :
O,r;-t4vYU picker( const Action & act) : Action(act) {}
g<Z :`00| // all the operator overloaded
R/=rNUe } ;
Ll]5u~ CXq[VYM&X 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。
4\n
~
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:
>ai,6!
*L^W[o template < typename Right >
L$5,RUy picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x?L[*N_ml {
FJ3S
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@1*^ttC }
3L&: av'm$I|O Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
o h{>nwH 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。
7DAP_C 2 5 \S> template < typename T > struct picker_maker
.8YxEnXw)( {
RBQ8+^ typedef picker < constant_t < T > > result;
h4]^~stI } ;
iwF_'I$#N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
A4"TJZBg} {
@}
Ig*@ typedef picker < T > result;
cQEUHhRg! } ;
FI^Wh7J CV0id&Nv 下面总的结构就有了:
Lap?L/NS 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。
L"b&O<No 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。
Bt<)1_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S)U*1t7[
至此链式操作完美实现。
}#^Cj; CzBYH ;+~5XLk 七. 问题3
.`IhxE~mN 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。
Em!- W5*s E&8Nh J template < typename T1, typename T2 >
i)x0]XF ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ov+{<0Q
{
Wep^He\: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|u>V>
PN }
v.]{b8RR $5XAS 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:
Cfi4~ & BdD]HXB|_ template < typename T1, typename T2 >
Zv@qdY<: struct result_2
P&Keslk {
Ll|-CY $ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.?u<|4jE6 } ;
iYr)Ao5X lrE"phYk 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?
=NY;#Jjn 这个差事就留给了holder自己。
RiTL(Yx K$Bv4_|x ]he~KO[j< template < int Order >
{ {\oC$ class holder;
$UzSPhv[ template <>
EGl<oxL*R2 class holder < 1 >
A}lxJ5h0 {
%mQ&pk public :
as@8L|i* template < typename T >
qxI$F struct result_1
Ae7FtJO {
^Q#_ typedef T & result;
%2:UsI } ;
X(tx8~z template < typename T1, typename T2 >
e(s0mbJE struct result_2
6_%Cd`4Z {
N[cIr{XBGN typedef T1 & result;
+mrLMbBiD } ;
J|I*n template < typename T >
K9@.l~n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
neU=1socJ {
p<r^{y return (T & )r;
^t3>Z|DiB^ }
J'2 Yrn template < typename T1, typename T2 >
|YLja87 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wS=vm}}u {
Gor9&aJ1 return (T1 & )r1;
$2W#'_K+ }
B :%Vq2` } ;
43k'96[2d l0'Yq%Nf template <>
Nk@-yZ@,8 class holder < 2 >
Mst%]@TG {
YXp\C"~g public :
_S) K+C|@ template < typename T >
frcX'M}% struct result_1
K3mP 6Z#2 {
! \s}A7 typedef T & result;
a
&tWMxBr } ;
B=]j=\o template < typename T1, typename T2 >
)M<+?R$]; struct result_2
mP*$wE9b,: {
y`j_]qvt typedef T2 & result;
e\X[\ve } ;
/rpr_Xw} template < typename T >
^1 ){
@( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6
5zx< {
hr]+4!/ return (T & )r;
Vja 4WK* }
waMV6w)< template < typename T1, typename T2 >
i1x4$} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*w;?&)8% {
S
}`f& return (T2 & )r2;
f2c<-}wR }
.QP`Qn6 (P } ;
fBh" h
8$.mQr 8`L]<Dm 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
%1TKgNf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3m&r?xZs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ar\fA)UQ` 8Ze>
hEG return l(i, j) = r(i, j);
c(1tOQk. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7KiraKb| N/F_,>E return ( int & )i;
_
uOi:Ti return ( int & )j;
N?m)u,6-l 最后执行i = j;
9X*Z\- 可见,参数被正确的选择了。
IiniaVuQ <%.%q te[uAJ1 N O^\:J2I( <N<0 ?GQ 八. 中期总结
W!HjO; 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
(ORbhjl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EPW4
h/I 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hRXnig{;3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@N '_qu [GbrKq( /
xv5we~ #8XmOJ"W3k 97 SS0J 5@l5exuG*m 九. 简化
#CLjQJ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
D?y-Y
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8/p ]'BLf 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
->pU!f)\X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_f2rz+ +-*/&|^等
+E9G"Z65iP 2. 返回引用。
&M5v EPR =,各种复合赋值等
GTB\95j] 3. 返回固定类型。
}],l m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&wU"6E 4. 原样返回。
a4uy}@9z operator,
:V6
[_VaF 5. 返回解引用的类型。
LS*L XC operator*(单目)
zq+2@"q 6. 返回地址。
nN$.^!;& operator&(单目)
R<1%Gdz 7. 下表访问返回类型。
waz5+l28 operator[]
d(}?
\| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Ag T)J operator<<和operator>>
[BdRx` ,(oolx"Xa 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。
[&~x5l
8\C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7}qxWz |}^u<S8X template < typename Left >
UQkd$w< struct value_return
r1q'+i {
=~D[M)UO| template < typename T >
A ___|
#R struct result_1
Ma\%uEgTD {
5Kd"W, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7_3 6xpw } ;
gHh(QRA "E7<S5cr template < typename T1, typename T2 >
>lmqPuf struct result_2
B{0]v-w {
FnVW%fh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B!<B7Q } ;
|{|B70v3Co } ;
nv0D4 t 851BOkRal4 q/w5Dx|: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`dF~' 6|Dtx5
"r 下面我们来剥离functor中的operator()
[ {"x{; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y)LX?d _GY2|x2c return l(t) op r(t)
3R$R?^G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Hwd^C2v return op l(t)
#Qg)4[pMJ return op l(t1, t2)
hc$m1lLn return l(t) op
B}NJs,'FJ return l(t1, t2) op
ga KZ4# return l(t)[r(t)]
k"7ZA>5jk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CUTjRWQ M'|[:I.V 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
MZ0cZv$v!~ 单目: return f(l(t), r(t));
=ZoNkj/^, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D$KP>G 双目: return f(l(t));
| J'k9W" return f(l(t1, t2));
RpU i' 下面就是f的实现,以operator/为例
*:\[;69[ vS ( Y_6 struct meta_divide
,;YNI {
3
u=\d)eq template < typename T1, typename T2 >
<% mD#S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6;~V@t {
B.?F^m@zS return t1 / t2;
vp&. }
5KbPpKpd } ;
i\Yd_ $EIKi'!8 这个工作可以让宏来做:
N:'GNMu AzzHpfv, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
dj5|t~& template < typename T1, typename T2 > \
L\#G#1x8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
X:f5t` ; 以后可以直接用
%d-WQwJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(-1{W^( 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
NH5sV.vvc (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。。。)
w?3ww7yf` _"H\,7E &RuTq6)r 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
$uwz`N: b'FTyi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m0W3pf class unary_op : public Rettype
?FS0zc!+ {
(VkO[5j Left l;
C_;nlG6 public :
VNz?e&> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_ZJQE>]nWu Nz"K`C>/ template < typename T >
%c$|.TkX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g"!cO^GkT {
}/tf^@ return FuncType::execute(l(t));
2>.b~q@ }
mo
tW7|p.e ZLVgK@l template < typename T1, typename T2 >
G{|"WaKW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3KeY4b!h {
,. ht ~AE return FuncType::execute(l(t1, t2));
Z9h4 pd }
X16O9qsh } ;
zZ Y1E@~ s7jNRY V 1Xh@x 同样还可以申明一个binary_op
fwx^?/5j %#EzZD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LH`$<p2''r class binary_op : public Rettype
a_\7Ho$^ {
x~m$(LT Left l;
s LD Ea Right r;
u46Z}~xf b public :
-d2) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7Kj7or| %WP[V{,F template < typename T >
C\Ob!sv%H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)_Hv9!U]e {
v9TIEmZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
W4#DeT }
^K8XY@{& gs.+|4dv template < typename T1, typename T2 >
18kWnF]n= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t\2-7Ohj6 {
wmMn1q0F return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k^KpQ&n }
j)nE!GKD( } ;
^G5 fs'd qUg/mdv& EKw)\T1 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
aWvC-vZk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zLxuxf~4@ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Uw5&.aqn.b 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
7bGOE_r 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>pol'= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
cN2Pl%7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*Br
}U 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
{ /8s`m 下面是修改过的unary_op
'm<L}d VD!PF' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xudZ7 class unary_op
.'l3NV^{ {
C=K{;. Left l;
wvxqgXnB\ KB~`3Wj|Z public :
*ni0. " :[;}f; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hp7ni1V *. A-UoHa template < typename T >
(KvN#d 1\ struct result_1
%Zfh6Bl\X {
U3M;{_g typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5ff5M=M } ;
1} _<q k9 1?"Zrd template < typename T1, typename T2 >
\O~WMN struct result_2
?}uvpB1} {
\|4F?Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p2O [r } ;
kA2)T,s74 HFYe@ 2r template < typename T1, typename T2 >
RN&8dsreZp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z>=;Xe8P8n {
sUkn.g! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W=#jtU`:5 }
gId
:IR 'Vhnio;qC template < typename T >
nkN2Bqt$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C(KV5c {
D51O/.:U2 return OpClass::execute(lt(t));
<8h3)$ }
XCez5Q1 Xz/aytp~A } ;
R$it`0D4o hO$29_^" AGx(IK/_ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Sl
\EPKZD 好啦,现在才真正完美了。
wSALK)T1{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
HuxvIg 'I[xZu/8yg template < typename Right >
^R+CkF4l l picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZxDh!_[s {
,6A/| K- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'1G0YfG}n }
hig t(u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Mu$q) u IpKI6[2{`f p@?(m/m$ 5a&gdqg] # M
Y4Mr 十. bind
kc@\AZb 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。
<rU+{&FKNL 先来分析一下一段例子
X&i" K'mV N B8Yn\{B \ov]Rn int foo( int x, int y) { return x - y;}
SS;'g4h\6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+~;#!I@Di bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
i-sm 9K'ns 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。
?.MlP,/K 我们来写个简单的。
(tg+C\
S. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Wx8cK= 对于函数对象类的版本:
4LJOT_ a=[|"J<M template < typename Func >
1u*
(=! struct functor_trait
X(]J\?n' {
6fT^t!<i typedef typename Func::result_type result_type;
I(9+F } ;
^w*vux|F 对于无参数函数的版本:
8nSw7:z 2%pe.stQ template < typename Ret >
`ih#>i_& struct functor_trait < Ret ( * )() >
'?E@H."" {
*m6*sIR typedef Ret result_type;
n8&x=Z}Xs } ;
c,*a|@ 对于单参数函数的版本:
s6oIj$ 368H6 Jj template < typename Ret, typename V1 >
s%N6^}N struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z2dW)_fU$ {
!:D,|k\m typedef Ret result_type;
1n $ } ;
9H%ixBnM 对于双参数函数的版本:
.n}k,da@( I=8MLv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"N=q>jaX struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
tqU8>d0^ {
d^|r#"o[ typedef Ret result_type;
1| xKb(_l } ;
OJLyqncw 等等。。。
A+hT2Ew@t} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&([Gc+"5E. fp"GdkO#}i template < typename Func >
R1:7]z0B struct func_return
DEenvS`,P {
>LFj@YW_) template < typename T >
Nw3IDy~T struct result_1
k%LsjN.S {
NB&zBJ# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CyJZip } ;
T"Nnl(cO_ xQzXl template < typename T1, typename T2 >
.zdmUS: struct result_2
wV{VV?h} {
Wp=&nh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XP@&I[J3sI } ;
.@Jos^rxgJ } ;
uU8L 93 ,j[1!*Z_[ `$r?^|T 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,Q8h#0z r /^[K template < typename Func, typename aPicker >
l37l| xp~ class binder_1
i,$n4 {
/oU$TaB>( Func fn;
*zDL5
9 aPicker pk;
JjQTD-^ public :
K`cy97 h56s ~(?O template < typename T >
{?uswbk. struct result_1
^}hSsE {
x1QL!MB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ua>.k|>0 } ;
V5]\|?= n,|YJ,v[ template < typename T1, typename T2 >
bg,VK1 struct result_2
+
oNrc. {
A:,V) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o){<PN|z } ;
_dn*H-5hO boIFN;Aq" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q%Lw#f M_F4I$V4 template < typename T >
RS
Vt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c *Pt;m {
L(kW] return fn(pk(t));
cN#f$ }
9B1bq # template < typename T1, typename T2 >
[AAIBb+U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@S Quc {
2v1dSdX,W return fn(pk(t1, t2));
6NzS < }
#4?:4Im# } ;
U{-[lpd c}#(,<8X =D?{d{JT 一目了然不是么?
6)#%36rP 最后实现bind
T04&Tl'CT 3-
4jSN\ yI*h"?7T
template < typename Func, typename aPicker >
qyYf&VC} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1O@cev; {
hHqsI`7c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~=pyA#VVJ" }
A-qpuI;f W:=CpbwENX 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZY> u4v. 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。
;F>I+l_X Y]HtO^T2 十一. phoenix
azpXE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Hbz,3{o5 BjbpRQ, for_each(v.begin(), v.end(),
'3ZYoA% (
>U')ICD~ do_
cjBHczkY [
F5f1j]c cout << _1 << " , "
AV["%$: ]
7:h_U9Za?$ .while_( -- _1),
?nx
1{2[ cout << var( " \n " )
Q02:qn?T )
PhC{Gg );
~dj4Q
eu .2STBh.; 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:
jQ\/R~)O 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
I KDh)Zm operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i]n ?zWo_h 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.aqP= =J&aN1Hgt bR?
$a+a) template < typename Cond, typename Actor >
vke]VXU9z class do_while
d`4@aoM {
9IG3zM f Cond cd;
G@Vz
}B:= Actor act;
( 0Z3Ksfj1 public :
G@]|/kN1y template < typename T >
z`+j]NX] struct result_1
cdsF<tpy {
g4>1> .s typedef int result_type;
AZjj71UE } ;
||sj*K 3q0^7)m0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7_ah1IEK KdTna6nY template < typename T >
lIF*$#`oh* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{uMqd-Uu {
FUU/=)^P$ do
2T#>66^@q {
I`}<1~ue act(t);
]gGCy '*) }
$5m_)]w4a while (cd(t));
jF%[.n[BU return 0 ;
LC:bHM,e }
M4TFWOC1 } ;
W&(98}oT rSfvHO:R
O1K~]Nt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#>byP?)n 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{^n\
r^5 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Eq?d+s> 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
}D&fw=r"M 下面就是产生这个functor的类:
VpMPTEZ*L 0Ku%9wh- HR83{B21 template < typename Actor >
ePJtdKN: class do_while_actor
!56gJJ-r {
R]{AJ"p Actor act;
NQ(}rr'. public :
tcxs%yWO1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
S4Vv _k-&
sZhl.[&zo template < typename Cond >
QWBQ0#L picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\aO.LwYm;: } ;
a,N?GxK~ nu#_,x<LS (^Kcyag4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D;0xROW8{ 最后,是那个do_
:{v:sK rpT{0>5 [oQ&}3\XJ class do_while_invoker
j\SW~}d9 {
cAE.I$T( public :
Y)I8(g}0 template < typename Actor >
qm)KO 4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7E9h!<5v {
.1F^=C.w return do_while_actor < Actor > (act);
H19CVc\B }
=Gq
'sy:h } do_;
k(;c<Z{?1
^f,('0p-> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
XHlx89v7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*?+maK{5+ 最后来说说怎么处理break和continue
Y(]&j`% 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。
9)qjW &` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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