一. 什么是Lambda
Y`(~eNX^% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
BMqr YW 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,
CRD=7\0(D+ Ql%B=vgKL UNK.39 Nukyvse class filler
V]GF53D {
^tjw }sE public :
SUv'cld void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
P]TT8Jgw } ;
O#t[YP dPbn[*: ~9xkiu5~ 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:
; O(M l }z bt(Y@3; )EQz9 v~yw-}fk% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
H^54o$5 K&zW+C b TZ `Ypi7r 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1uppE| i]J.WFu ,k=8|=aF ~#i2reG5 二. 战前分析
!tcz_% 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
k5J18S 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
dpK- G.^)5!By QqRF?%7q"q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cTS.yN({G /* --------------------------------------------- */
\#WWJh"W vector < int *> vp( 10 );
jvAjnh# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ij!], /* --------------------------------------------- */
DA04llX~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5!cp^[rGL /* --------------------------------------------- */
Sc#3<nVg int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@}:E{J#g /* --------------------------------------------- */
?qi~8.<w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K~2sX>l /* --------------------------------------------- */
j*[P\Cm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
v+[S${ !>D[Y c9o]w8p/ |TP, 看了之后,我们可以思考一些问题:
^,mN-.W 1._1, _2是什么?
W G@3+R>{ 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。
M nZljB 2._1 = 1是在做什么?
o ABrhK 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。
_)~1'tCs}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。
qp/1tC` [f!
{
-T bJ2>@|3* 三. 动工
Dr(2@0P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
MG~Z)+g=y a!/\:4-uc X 6tJ ;6D3>Lm template < typename T >
p5tb=Zg_ class assignment
(QL:7 {
S9]I[4 T value;
'S9o!hb'@ public :
f6yj\qq] assignment( const T & v) : value(v) {}
cm_5,wB(w template < typename T2 >
&P>& T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!02y'JS1 } ;
hc[J,yG '|Bk}pl7 ep?D;g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U._fb= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
W] DGt|JP ygH )U. /}
z9( 24k]X`/n class holder
tgl(*[T2 {
oA@M = public :
y<w_>O template < typename T >
r~YBj>} assignment < T > operator = ( const T & t) const
}$ySZa9 {
.r{t&HO;Y return assignment < T > (t);
M2p|&Z% }
8<mloM-4 } ;
YY :{/0? yn$1nt4 iE
HWD.u 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
xw_klHL-o pe0ax-Zv static holder _1;
}/&Zo=Q$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:$k1I-^R FeMgn`q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Sn4xv2/ 而不用手动写一个函数对象。
Knqv|jJVx1 JVkuSIR> m$^5{qpg q~
ZUtF 四. 问题分析
A{J?I: 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。
^)Awjj9 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。
Yl>Y.SO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;tVd+[8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
r7g@(K 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"yh2+97l /g!ZU2&l 五. 问题1:一致性
3<+ZA-2 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?|
V 0Oqq0\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}BU%<5CQ ?A7 AVR struct holder
-,+C*|mu {
m//aAxmB //
NJgu`@YoI template < typename T >
>'W,8F T & operator ()( const T & r) const
R:&y@/JY8[ {
]xMZo){[| return (T & )r;
{6 h 1
}
^h2+"" } ;
3^%2, ,7bhUE/VB 这样的话assignment也必须相应改动:
M1Ff ,]w ,cS# template < typename Left, typename Right >
&'&)E(( class assignment
aVK,(j9u {
mj e9i Left l;
s|A[HQUtJ Right r;
e+-#/i* public :
6q8}8;STTY assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
IB|6\uKn template < typename T2 >
DJ<+" .v! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.O'~s/h } ;
{[tmz;C Nv. 同时,holder的operator=也需要改动:
(wq8[1Wzup #<"od '{U template < typename T >
n
nAtXVy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
035jU ' {
keRLai7h return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y)F(-H) }
7F0J*M ,'HjL:r 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。
RHn3\N 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*(1<J2j
-*KKrte return l(rhs) = r;
$%\6"P/64 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。
XZ]ji9' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
BRM `/s {g1"{ template < typename Tp >
Ul/m]b6- class constant_t
\1joW# {
9%|skTgIqH const Tp t;
^
'|y^t public :
LH_H
yP_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(>A#|N1U template < typename T >
4GF3.?3 const Tp & operator ()( const T & r) const
"Zhh>cz {
;z9,c return t;
>Rt:8uurAG }
}=R0AKz!Cv } ;
:{)uD
; fXWE4^jU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)'f=!'X 下面就可以修改holder的operator=了
-r<8mL:yW $Ugc:L<h+ template < typename T >
#~/9cVm$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(nq""kO6' {
.6$=]hdAp return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Uv>e :U7 ; }
%i3[x.M %.f%Q?P 同时也要修改assignment的operator()
|wv+g0]Pg^ mxF+Fp~ template < typename T2 >
PVF:p7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
B *O/>=_ 现在代码看起来就很一致了。
~<<32t'S: R[jFB
7dd 六. 问题2:链式操作
:Bt,.uNC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W[DoQ @q 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
v{|y,h&]a 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
mMXDzAllB 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
_;5zA"~c#@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q?mpvpLG eq%cRd]u template < typename T >
xS%&l)dT struct result_1
Io JI|lP {
.wq
j typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(nmsw6
X } ;
goyDG/ zF^H*H 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
.hxFFk%5 v&;JVai template < typename T >
5lD`qY struct ref
YHom9&A {
}]dzY( typedef T & reference;
1+-Go}I } ;
*q=\e 9 template < typename T >
7J5jf231 struct ref < T &>
eDP&W$s# {
12'MzIsU's typedef T & reference;
,N,@9p } ;
24 [cU J`0dF<<{[y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZDzG8E0Sq +{=U!}3| template < typename T >
n_]B5U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"O9n|B {
w<THPFFF" return l(t) = r(t);
P3W3+pwq }
Ig?9"{9p 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。
cy!P!t,@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&L?]w=* D`[@7$t 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
l$j~p=S$F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
X6Z/xb@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
q { +5 调用divide的对象返回一个add对象。
> O?<? 最后的布局是:
.YvIVQ Add
5655)u.N8 / \
XX90Is Divide 5
X,G"#j^ / \
^4,LIIUj _1 3
!mqIq}h 似乎一切都解决了?不。
P(I%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。
XY6Sm{ 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。
QR( ;a: 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:
h P WP6;Z S2|pn\0V template < typename Right >
V\L%*6O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&$2d=q8mh Right & rt) const
Q6URaw#Yt` {
)i.pE]!+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w{ _g"X }
NpM;vO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JBq6Qg XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
.Ow8C 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
W+8s> 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
r7V !M1 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
-{Ar5) ?=' 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
2{BS `f 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
)sK53O$ s{7bu|0 template < class Action >
P"}"q ![ class picker : public Action
V>obMr^5 {
F?FfRzZ[ public :
EQpF:@_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
AFBWiuwI3 // all the operator overloaded
fD\Fq'29{ } ;
J[uH@3v N}#"o 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。
7Q Ns q 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:
+3XaAk ^yl}/OD template < typename Right >
/%jX=S.5h< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;K>'Gl {
H{i|?a) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fyT|xI`iD }
JJg;X :p M,kO7g Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$.w$x1 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。
C,mfA%63 ..BP-N)V) template < typename T > struct picker_maker
!fe_w5S^ {
@^ &p$: typedef picker < constant_t < T > > result;
aY.cx1" } ;
w8$>
2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`bV&n!Y_ {
.)WEg|D0Ku typedef picker < T > result;
(xTGt",_Jo } ;
{fV$\^c `jOk6;Z[ 下面总的结构就有了:
\JR^uJ{Y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
4:**d[|1 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+hispU3ia picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
OXKV6r6f 至此链式操作完美实现。
d)Z&_v<| o+XQMg +rSU 七. 问题3
CSW+UaE 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Gl|n }wo$ B6Ajcfy template < typename T1, typename T2 >
\k"Ct zoX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A*/8j\{n {
LxWd_B return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I][&*V1 }
!J@!2S9 5#X R1#` 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:
q7soV(P .$y'>O*$G template < typename T1, typename T2 >
BAvz @H struct result_2
(@!K tW {
~9#x=nU:+V typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;P;c!}:\b } ;
R6;#+ 1D PXtF#,roP 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?
:IJ<Mmb 这个差事就留给了holder自己。
|`o1B;lc w8 UUeF t18j2P>` template < int Order >
EVaHb; class holder;
K*,,j\Q. template <>
),Yk53G6c class holder < 1 >
/5L\:eX% {
?mK&Slh. public :
3pW4Ul@e template < typename T >
H-u
SdT struct result_1
d2gYBqag {
rMjb,2*rC7 typedef T & result;
kF,ME5% } ;
/)K;XtcN template < typename T1, typename T2 >
jpZq]E9`P struct result_2
'
i5KRFy- {
$YY{|8@kjv typedef T1 & result;
4<E <sD } ;
m`q&[: template < typename T >
ewdTsgt' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L%\Wt1\[ {
iOb7g@= return (T & )r;
m2l9([u=^ }
)wD/<7; template < typename T1, typename T2 >
_
gYj@
% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_Ds,91<muQ {
y`7<c5zD return (T1 & )r1;
6dz^%Ub }
W1)<!nwA } ;
W+"^! p| 0MxK+8\y template <>
k%O3\q class holder < 2 >
QE)zH)(
{
I''n1v?N public :
3)?WSOsL: template < typename T >
|V{ Q struct result_1
vp!F6ZwO {
+'olC^?5 } typedef T & result;
>D~8iuy]8. } ;
|%F4`gz8KP template < typename T1, typename T2 >
7D:rq 8$\ struct result_2
C^B$_? {
+0Q +0: typedef T2 & result;
kb/BEJ } ;
#wRhR>6 template < typename T >
_TsN%)m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(F.w?f4B3 {
#<eD return (T & )r;
ceCO *m~ }
qS!N\p~> template < typename T1, typename T2 >
Pz:,de~5Qm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k[a<KbS {
{}Is&^3Z return (T2 & )r2;
aD'Ax\- }
#rBfp|b]1 } ;
U2W Hs3 [v*q%Mi_ !|u?z% 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> >。
6hYz^}2g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Xa?igbgAwx 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
em0Y' J kAPSVTH$v return l(i, j) = r(i, j);
!yrh50tD 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iZeq
l1O W,CAg7:* return ( int & )i;
' F9gp!s8~ return ( int & )j;
&<uLr
*+* 最后执行i = j;
+YW;63"o 可见,参数被正确的选择了。
`#`jU"T | X~"p]V_ c6c@XdV o}/|"(K Ma$~B0!;s 八. 中期总结
Ny$3$5/ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
GQ@mQ=i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.RFH@'' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>8OY6wb 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5.&)hmpg vGh>1U: 2/s42
FoG ivq(eKy 6z6\xkr pXN'vP 九. 简化
?H@<8Ra=3 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
GxG~J4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Tjrb.+cua 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
G&1bhi52 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)qbkKCq/FB +-*/&|^等
Y.Z:H!P);$ 2. 返回引用。
u?dPCgs;h =,各种复合赋值等
U887@-!3 3. 返回固定类型。
t? 6 et1~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>jIn&s!} 4. 原样返回。
_&S#;ni\c operator,
FibZT1-k 5. 返回解引用的类型。
Rky]F+J operator*(单目)
V8B4e4F 6. 返回地址。
-6NoEmb)\' operator&(单目)
ZM v\j|{8 7. 下表访问返回类型。
vVa|E#
[ operator[]
5~IdWwG*w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
m<>BxX operator<<和operator>>
gz[3 xH~ J-dB 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。
g([:"y? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`=#jWZ.8m A7+ZY, template < typename Left >
|M5#jVXj struct value_return
$VF,l#aR {
[NO4Wzc template < typename T >
s*yl&El/ struct result_1
+#BOWz {
^ `Ozw^~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
t&{;6MiE } ;
\-;f<%+ GVnDN~[
template < typename T1, typename T2 >
3lpxh_ struct result_2
0`c{9gY. {
h L [ eA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
W>d)( } ;
04;s@\yX4 } ;
=NC??e { *4`5&) ` AK&>3D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|w{Qwf!2 MAFdJ+n# 下面我们来剥离functor中的operator()
,7)hrA$( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Zc1x"j si6CWsb_ f return l(t) op r(t)
yFDeYPZP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z)E)-2U$@ return op l(t)
,jis@]: return op l(t1, t2)
wT": return l(t) op
a!: N
C return l(t1, t2) op
V)/J2 -w return l(t)[r(t)]
,/b!Xm: return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
q q&U)-` S5 q1Mn 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:
3_XLx{["' 单目: return f(l(t), r(t));
s)qrlv5H return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;Hk3y+&]a 双目: return f(l(t));
Fk 3(( n= return f(l(t1, t2));
P%e7c, 下面就是f的实现,以operator/为例
= N*Jis *
CR#D}F struct meta_divide
N?vb^? {
5<ruN11G template < typename T1, typename T2 >
k B]`py! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
L7 }nmP>aR {
; o_0~l=-/ return t1 / t2;
Hm'"I!jyO }
$ -1ajSVJ } ;
ye$_=KARP kpn|C 9r 这个工作可以让宏来做:
9Tt%~m^ pK3A/ry< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@y;VV* template < typename T1, typename T2 > \
.@OQ$D < static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Pa3-0dUr 以后可以直接用
!9/`PcNIpy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
QNMZR 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
]}rNxT4< (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@yQOD7 BkXv4|UE xNOKa* 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
"V]*ov&[ `~u=[}w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cHF W"g78 class unary_op : public Rettype
LsERcjwwK {
^ l]!'" Left l;
hp'oiR;~w public :
hTn"/|_SW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jerU[3 Y%"$v0D template < typename T >
bOr11? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$"/l*H\h {
@r*GGI! return FuncType::execute(l(t));
^ul1{ }
9#:nlu9 K.}jOm template < typename T1, typename T2 >
S#C-j D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E72N=7v" {
#2_FM!e return FuncType::execute(l(t1, t2));
u5}:[4N%I }
]ouoRlb/ } ;
"t4z)j; c%doNY9Q 8+oc4~!A@n 同样还可以申明一个binary_op
*P*~CHx> n?r8ZDJ' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(v/L class binary_op : public Rettype
,Lp"Ia {
}VJ>}i* Left l;
Hl8-q! Right r;
'/HShS!d public :
L1RD`qXu. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WS n>P7sY 1iz =i^} template < typename T >
_9lMa7i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^\gb|LEnK {
Cu#n5SF* return FuncType::execute(l(t), r(t));
?{TWsuP7 }
\ 2y/: ,V9qiu=m
template < typename T1, typename T2 >
PxrT@.T$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.Bl:hk\ {
*x2!N$b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fs#9~b3 }
H I|a88
} ;
7/<~s]D[% TzaeE
p+=zl`\=| 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
k(H]ILL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OoA!N-Q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t!rrYBSCr 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。
-rcEG! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E6~VHQa2? 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。。。
}~@/r5Zl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Lf%3-P 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)
n^[a}DX0 下面是修改过的unary_op
V"4L=[le }V]b4t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
rwj+N%N class unary_op
>WLX5i& {
~fkcal1@ Left l;
X:Z3R0 p)B/(% public :
J(#6Cld`c G;cC!x< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'hr_g* i M%ecWr!tj template < typename T >
!8UIyw struct result_1
+C!GV.q[ {
QYo04`Rl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k5-4^ } ;
y$7Ys:R~ h!SsIy( template < typename T1, typename T2 >
-hnNaA struct result_2
{ax]t-ZwJ5 {
c9 EtUv~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ddN(L`nd } ;
^9,^BHlC0 Zm*d)</> template < typename T1, typename T2 >
Ti)Me-g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)e0kr46 {
]
hK}ASC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9+9g (6 }
fmK~? 8:c=h/fa
template < typename T >
%]7 6u7b/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q SF0?Puf {
^=^\=9"
b return OpClass::execute(lt(t));
HUjX[w8 }
pqO0M]} X[Ufq^fyA } ;
O'(Us!aq $)NS]wJ]3 zB0*KgAn{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
_ab8z]H 好啦,现在才真正完美了。
U)f('zD 现在在picker里面就可以这么添加了:
o#6QwbU25
tgG
8pL template < typename Right >
D*2*FDGI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5FJLDT2Lg {
',g%L_8Sq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
P^"RH&ZQJ }
KE"6I 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
@.E9ml `Gv\"|Gn TO89;O hNh!H<}|m8 ynM:]*~K 十. bind
vC>2%Zgf- 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?&9=f\/P 先来分析一下一段例子
4>oM5Yf8 >k`qPpf& ^G`6Zg;
int foo( int x, int y) { return x - y;}
}*rS g . bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]wDqdD y7S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qdZ ^D 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
eY#^vB 我们来写个简单的。
wipl5O@L 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
R.WB.FP 对于函数对象类的版本:
6bUP]^d 0,~s0]h0V template < typename Func >
sAU%:W{ struct functor_trait
&'i_A%V {
bL* b>R[x typedef typename Func::result_type result_type;
r
ezp7 } ;
&&l
ZUR,` 对于无参数函数的版本:
*cM=>3ws/ uQH] template < typename Ret >
0J/yd struct functor_trait < Ret ( * )() >
V0{#q/q {
D+;4|7s+ typedef Ret result_type;
@&m]:GR } ;
7/a7p(
对于单参数函数的版本:
'lE{Nj*7 : 8>zo template < typename Ret, typename V1 >
bC+ZR{M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#!z-)[S.+ {
Uv[a
~' typedef Ret result_type;
($`IHKF1.l } ;
_Ycz@Jn 对于双参数函数的版本:
;taZixOH 1@{ov!YB] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]tu
OWR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ssQ1u.x9 {
3<<wHK;) typedef Ret result_type;
|DW^bv } ;
BMO,eQcB 等等。。。
jt}oq%Bf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@1'OuX^ Z?xaXFm_ template < typename Func >
_+P*XY5 struct func_return
0
N7I:vJ {
p/_W*0/i template < typename T >
A@|Z^T: struct result_1
^_v94!a9 {
P=EZ6<c3& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^k%+ao } ;
l
opl gzi=+oJ|4 template < typename T1, typename T2 >
?;](;n#lU struct result_2
>F^$
' b] {
t)8crX}P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j%3$ytf|p } ;
Tx&H1 } ;
S+KKGi_e )MI w/ HLz<C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ha|2u(4 X~m57bj template < typename Func, typename aPicker >
:CM-I_6 class binder_1
9$v\D3<Z {
*IbDA Func fn;
Y<POdbg aPicker pk;
z5({A2q public :
hoBFC1 l+6@,TY1U template < typename T >
4J,6cOuW4 struct result_1
Mfz(%F|< {
o7+<sL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bS:$VyH6 } ;
GB `n } -4p8Zt template < typename T1, typename T2 >
z|AknEE, struct result_2
&/uakkS {
U[;ECw@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;(,GS@sP } ;
$/Wec,`& X)]>E]X binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!V #*(_+n ?xKiN5q"6 template < typename T >
nUONI+6Z/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rq(+zL(f {
#|769=1 return fn(pk(t));
ZHA&gdK@ }
3<FqK \P template < typename T1, typename T2 >
H"pYj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}T902RL0 {
vQXF$/S return fn(pk(t1, t2));
myXGMN$i }
*URY8a`bO } ;
eWYet2!Q `mAYK)N .-s!} P" 一目了然不是么?
Qh3+4nLFtb 最后实现bind
)I<VH+6 T06w`'aL <5]_u: template < typename Func, typename aPicker >
4mBM5Tv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
UlN}SddI9 {
/Y\q&} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-{eiV0<^ }
7 je1vNs T;3~teVYB 2个以上参数的bind可以同理实现。
)`5-rm~* 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。
D//58z& O{]}{Ss 十一. phoenix
4byh,t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w\t .*FlB>1jy for_each(v.begin(), v.end(),
/%?bO- (
>)+U^V do_
uTbMp~cYB [
(o6u^#6 cout << _1 << " , "
Jl"DMUy[kW ]
t@cBuV`9c .while_( -- _1),
:i?c cout << var( " \n " )
Qw%0<~< )
3_VWtGQ );
8v;T_VN n!b*GXb\ 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:
$[=`*m 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
?K}KSJ6_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
P#A|Pn<p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T?__ ~;I{d7z,; mOjl0n[To] template < typename Cond, typename Actor >
i3Nt?FSN class do_while
+xmZK<{< {
Git2Cet Cond cd;
SR)@'-Wd Actor act;
>273V+dy public :
g]}]/\ template < typename T >
1^;&?E struct result_1
<* PjG}Z. {
xi\uLu?i typedef int result_type;
hi]\M)l&x } ;
6B?1d
/8V 0j/i):@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~ YZi"u 8>:2li template < typename T >
HoM8V"8B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VxAR,a1+n {
JY>I do
wIbc8ze {
C$B?|oUJc act(t);
;#"`]khd }
Xg"Mjmr while (cd(t));
LyXABQ] return 0 ;
1hp@.Fv }
@1[LD[< } ;
9=~jKl%\vJ )=D9L Ipmr@%~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
==j39 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。
UuA=qWC 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。
f.r-,%^6{ 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。
Y!s/uvRI 下面就是产生这个functor的类:
V'?nS&,i 54LCoG/ 9zd)[4%= template < typename Actor >
(C QgT3V class do_while_actor
J.`.lQ$z {
*XzUqK Actor act;
u09OnP\ public :
7,LT4wYH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}#u}{ @49^WY template < typename Cond >
^jhHaN]G^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7y`~T+ } ;
&q` =xF 'XQv> J A><%"9pZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+Q_Gm3^ 最后,是那个do_
L_Ai/' Ri-wbYFaP $S cjEG:6 class do_while_invoker
d ly 0874 {
&k{@:z public :
AU$5"kBE template < typename Actor >
%I=J8$B]f do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y2D)$ {
-s!PO;qm return do_while_actor < Actor > (act);
$fvUb_n }
cE]kI,Fw,M } do_;
FRF}V@~ Hm^p^,}_x 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{S&&X&A`v 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*AN#D?X_ 最后来说说怎么处理break和continue
|m EJJg`"7 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。
%yrP: fg/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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