一. 什么是Lambda
^[{`q9A#d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g$*/XSr( 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
B ~fSMB6h csH2_+uG ?muDTD%c di6B!YQP class filler
Awu$g. {
S~@r public :
{]wIM^$6+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'|vD/Qf=& } ;
~Cjz29|gp "w}-?:# j X+=-f^)& 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:
Nls83 W E,{GU -PNi^
K_ )y9 ;OA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wP[xmO-% j$3rJA%rN %KGq*|GUu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
si_W:mLF{a c |>=S)| Vy-28icZ` '3A+"k-}mh 二. 战前分析
R/^@cA 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
e]lJqC 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
'
|&>/dyq ,i?) #SKfE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"(s6aqO$ /* --------------------------------------------- */
K&=D-50% vector < int *> vp( 10 );
KAd_zkUA transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+7,8w /* --------------------------------------------- */
Zy^=fM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yn SBVb!) /* --------------------------------------------- */
0,HqE='w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%BUEX /* --------------------------------------------- */
_ Yfmxn8V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6+.>5e /* --------------------------------------------- */
a:85L!~:l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
n.*3,4.] PU W[e% U^MuZ ,V,f2W 4 看了之后,我们可以思考一些问题:
$@_{p*q 1._1, _2是什么?
4SgF,ac3r 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。
?w-1:NWjt 2._1 = 1是在做什么?
RctU' T 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。
|,b2b2v? 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。
zj<ahg%z \V,c]I
l^\(ss0~ 三. 动工
U4BqO
:sd 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bmu6@jT [F+(^- ( Y9F)`17 e}c&LDgU template < typename T >
`ncNEHh7K class assignment
_a](V6 {
@Mm/C?#*O T value;
._?V%/ public :
%SAw;ZtQ: assignment( const T & v) : value(v) {}
IV'p~t template < typename T2 >
H$!+A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Z7fg
25 } ;
U@'F%nHw fAGctRGH `H\)e%] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
v5_7r%Hiw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"+)K |9T# OsQkA2= #uSK#>H_! Us,)]W.S class holder
,M QVE {
Oe51PEqn public :
%%%S"$t template < typename T >
gY(1,+0- assignment < T > operator = ( const T & t) const
fiVHRSX60 {
jfD1 return assignment < T > (t);
WK0C }
4*TmlY } ;
qTT,U9]: `
J]xP$) WF2NG;f= 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:
zvY+R\,in MuwQZ]u static holder _1;
b7HffO O Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
d H?
ScXM= c
pk^!@c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i^)WPP>4Aw 而不用手动写一个函数对象。
)0k']g5 n2{SV :P$#MC 6.5wZN9<| 四. 问题分析
=>|C~@C? 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。
$d/&k` 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。
(&[[46 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+ H_MV=A^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"7,FXTaer 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d--'Rn5 nPN?kO=] 五. 问题1:一致性
JN4fPGbV 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?|
Tde0 ~j} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!lTda<;] ('C7=u&F struct holder
#]E(N~ {
fKHE;A*>% //
,lt8O.h-l template < typename T >
t9^A(Vh"- T & operator ()( const T & r) const
FY'ty@|_s {
2 rN ,D( return (T & )r;
#aar9 }
AVl~{k| } ;
M6rc!K Qd
&"BEs 这样的话assignment也必须相应改动:
sbj";h=E L?5f+@0. template < typename Left, typename Right >
2&Jdf class assignment
}7s>B24J {
hePPxKQ- Left l;
$s\UL}Gc Right r;
]]0,|My7 public :
~Rpm-^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g&Vcg` template < typename T2 >
`.%JjsD< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!ABiy6d } ;
rJJ[X4$ amWD-0V 同时,holder的operator=也需要改动:
=IU*}># \.uc06 template < typename T >
e`K)_>^n# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Zg~nlO2 {
lFSe?X^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
4)6xU4eBaL }
| ?yo 3 3;[DJ5 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。
A"v{~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q=uR Kh FLZWZ; return l(rhs) = r;
S4CbyXW 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。
$ ((6=39s 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tK(g-u0N`( S4^N^lQ] template < typename Tp >
j*v40mXl`2 class constant_t
? "/ fPV- {
Iu@y(wyg const Tp t;
w
Y public :
SqA
J-_~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A{ eL l template < typename T >
S8d8%R~1=h const Tp & operator ()( const T & r) const
5kypMHJm {
a:TvWzX, return t;
Kl{>jr8B3 }
zSEs? } ;
`d]IX^; cO2& VC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!4"^`ors$ 下面就可以修改holder的operator=了
4+;$7"fJ :O<bA&:d template < typename T >
4Y> Yi*n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&MZ$j46 {
Ny- [9S-< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
YevyN\,}V! }
Yap?^&GV G!N{NCq 同时也要修改assignment的operator()
I){\0vb@ A-
YBQPE template < typename T2 >
JA)?p{j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:~Q!SL N 现在代码看起来就很一致了。
}R[#?ty;] $?G"GQ!. 六. 问题2:链式操作
WEg6Kz 现在让我们来看看如何处理链式操作。
m([(:.X/IX 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
oX@ya3!Pz 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
)tHaB, 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
57a2^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'ly?P8h =]`lN-rYw template < typename T >
u]-_<YZ'B struct result_1
1n5(S<T {
@`opDu! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#`TgZKDg2 } ;
TGXa,A{ =<r8fXWZ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
g]c[O*NTL | Xi% template < typename T >
u's`*T@. struct ref
3A:q7#m {
Wz4&7KYY typedef T & reference;
zya5Jb:Sg } ;
\Ng\B.IQ template < typename T >
3f" %G\ struct ref < T &>
vK7\JZ> {
UJfT!= =U typedef T & reference;
>d"3<S ;b } ;
n\Fp[9+Z\ 7!,YNy% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t^]$!H hz;|NW{u template < typename T >
7cAXd#sI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
E:zF/$tG {
-K,-h[o return l(t) = r(t);
]<(]u#g_d }
Y2B&go 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
S##1GOO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\^( 0B8|w taGU 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
S po?i.# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:j|IP)-f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gqXS~K9t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6S6f\gAM 最后的布局是:
j'[m:/ Add
^ -FX / \
yR{x}DbG Divide 5
b" xmqWa / \
CT0l!J~5m~ _1 3
C%*k.$#r! 似乎一切都解决了?不。
Mb3}7 @/[ 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。
>hBxY]< \ 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。
x!\ONF5$ 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:
l4n)#?Q? H&r,FmI@ template < typename Right >
y;mj^/SxK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#HS]NA|e@ Right & rt) const
y4h=Lki@ {
izh<I0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'r(1Nj }
-a*K$rnB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
DD" $1o" XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1/p*tZP8i 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
z
<mK>$ 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。
`1{N=!U(& 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。
f.24:Dw, 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?
vR0];{ 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:
ycFio , GgaTn!mJt template < class Action >
m<L; class picker : public Action
rc+C?)S {
988]}{w public :
| mu+9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
1ygpp0IGJ // all the operator overloaded
1c JF/"v } ;
PoEqurH0 r=yK,d/1 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。
AiD[SR 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:
jx acg^c v]__%_ template < typename Right >
E\gim<] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\{Q?^E {
0$7.g!h? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s2j['g5 }
ngj,x7t )%!XSsY.N| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OL_{_K(w 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
8M@BG8 0%!rx{f#\ template < typename T > struct picker_maker
RwS@I/ {
-
0?^#G}3} typedef picker < constant_t < T > > result;
GUsl PnG } ;
JG{j)O|L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:4v3\+T {
7d92Pe typedef picker < T > result;
[ sd;`xk } ;
qj cp65^ =^
T\Xs;GK 下面总的结构就有了:
P{Q=mEQ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
[r/k% < picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
s; UH] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
hHqh{:q{v 至此链式操作完美实现。
Kx_h1{ EyY.KxCB ~b{Gz6u> 七. 问题3
;[RZ0Uy= 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
lO2[JP eT2*W$ template < typename T1, typename T2 >
t>8XTqqi ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h*u`X>!! {
iAa;6mH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fwzb!"!.@ }
+a^F\8H 5BBD.! 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:
A.UUW {BHI1Uw template < typename T1, typename T2 >
HHqwq.zIy struct result_2
AyMd:5; {
ko5V9Drc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1:Si,d,wh } ;
_G1gtu] 4Jx"A\5*G 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?
vM_:&j_?`` 这个差事就留给了holder自己。
0a"igq9t !n^OM?.4 u4Em%:Xj template < int Order >
{mB0rKVm class holder;
b,8{ X< template <>
"vtCTl~t class holder < 1 >
@3kKJ {
eW|^tH public :
O{ /q-~_ template < typename T >
JI vo_7{ struct result_1
F[ewn/]n {
NWxUn.Gy9 typedef T & result;
FZ8b7nJ)4m } ;
Y2'cs~~$Ce template < typename T1, typename T2 >
]~Y<o struct result_2
q\H[am {
iX3HtIBj' typedef T1 & result;
k%^lF?_0I } ;
tDAhyy73 template < typename T >
3j3N!T9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Fv<`AU {
r1fGJv1!o return (T & )r;
x`6<m!d` }
]vuwkn+) template < typename T1, typename T2 >
r_;9'#&' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/rSH"$ {
Ks}Xgc\ return (T1 & )r1;
,-z9 #t }
: _QCfH } ;
^wS5>lf7p Is+O template <>
N!`e}Z6S class holder < 2 >
+Jr|z\ {
.CFa9"< public :
Ao/ jt< template < typename T >
"?mJqA struct result_1
2U-3Q]/I} {
4 {9B9={ typedef T & result;
awz;z?~ } ;
.H,xle template < typename T1, typename T2 >
bu51$s?B struct result_2
V\6]n2 {
t]Xw{)T typedef T2 & result;
m>SErxU(z } ;
YM
DMH"3 template < typename T >
rSrIEP,c' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j!3 Gz {
Uo2GK3nT return (T & )r;
;`6^6p\p }
|2KAo!PI template < typename T1, typename T2 >
2YDM9`5xs\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~RWktv {
MMj9{ou return (T2 & )r2;
NssELMtF!g }
;D$)P7k6 } ;
_2N$LLbg ~/*MY g(4xC7xK6 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> >。
1T[et- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y/7 $1k 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
MQ"xOcD*F +5XpzZ{#Wa return l(i, j) = r(i, j);
/B}lO0]: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q/n,,! Z>
r^SWL return ( int & )i;
FHV-BuH5 return ( int & )j;
^+g$iM[`f 最后执行i = j;
jRL<JZ1N 可见,参数被正确的选择了。
H#ncM~y* h9eMcCU 5ls6t{Ci -{ZWo:,r~q 0tU.( 八. 中期总结
4^URX>nx8 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:
QVtQx>K` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a1@Y3MQ;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。
%HJK; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%plo=RF <n#DT db6mfxi 1/"WD?a rdJR 2 h*v8#\b$J_ 九. 简化
H*)NLp 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
]9@F~) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
N ,z6y5Lu 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
>vA2A1WhW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Jkek-m +-*/&|^等
pxa( 2. 返回引用。
ghRVso( =,各种复合赋值等
,{mCf^ 3. 返回固定类型。
?Ec7" hK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f`Fi#EKT 4. 原样返回。
zE_i*c"` operator,
(P$H<FtH 5. 返回解引用的类型。
hodgDrmO/ operator*(单目)
|vw"[7_aS 6. 返回地址。
/gG"v5] operator&(单目)
)-._FOZ6 7. 下表访问返回类型。
O<V4HUW operator[]
^(FdXGs[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v;ZA4c operator<<和operator>>
wH@Ns~[MA :eCU/BC4 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。
*IM;tD+7Q~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)>Yu!8i xKho1Z template < typename Left >
is-7
j7; struct value_return
*I0T{~ {
y_?Me] template < typename T >
j?+X\PtQ struct result_1
-jiG7OL {
OtNd,U.dE typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1 9CK+;b } ;
H/37)&$E( X)% A6M template < typename T1, typename T2 >
[D4Es struct result_2
>j QWn@ {
Dg?:/=,=9r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v'3J.?N } ;
.yEBOMNZ } ;
7yh/BZ1 @qYp>|AF [;J>bi;3N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@
rc{SB MpR2]k#n< 下面我们来剥离functor中的operator()
HKUn`ng 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b"{'T]"*j (P:<t6;+ return l(t) op r(t)
#n8IZ3+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&*aIEa^ return op l(t)
#%h-[/ return op l(t1, t2)
h3xAJ! return l(t) op
h[@tZ(jrY return l(t1, t2) op
9'X7wG return l(t)[r(t)]
&eX!#nQ_. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|Ur"&
Z{ {fjdr 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:
XY3v_5~/1F 单目: return f(l(t), r(t));
V6,H}k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
fd.^h*'mU 双目: return f(l(t));
]%u@TK7 return f(l(t1, t2));
,]d/Q< 下面就是f的实现,以operator/为例
@W"KVPd z+n,uHs struct meta_divide
ybKWOp:O {
lE(a%'36 template < typename T1, typename T2 >
W~7A+=& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LF& z {
}*S `qW;B return t1 / t2;
yvO{:B8% }
|M,iM] } ;
QvKh,rBFVG 7V!*NBsl 这个工作可以让宏来做:
VL` z[|e @ y1+*6| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z?*w8kU&> template < typename T1, typename T2 > \
>]vlkA( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2OVRf0.R~ 以后可以直接用
)x=1]T>v"' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Evg_q> 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
2KYw}j|5 (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。。。)
S(*sw
0O@+ %_%Q8,W hRD=Y<>A 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
M:[ %[+6 I7n"&{s"* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
naR0@Q"\h class unary_op : public Rettype
+{f:cea (1 {
@a0DT=>dT Left l;
Ni-xx9)= public :
U`NjPZe5^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'9
[vDG~ %1xb,g KO template < typename T >
a C\MJ9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OX?\<), {
ij( B,Y return FuncType::execute(l(t));
TU,s*D&e }
m!tbkZHQn0 :2rZcoNb. template < typename T1, typename T2 >
8"8t-E#? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oldA#sA$ {
Ki$MpA3j return FuncType::execute(l(t1, t2));
DpvI[r//'* }
pS'FI@.'{ } ;
Y4`}y-'d Tz8PS k1[ 2q=AEv/ 同样还可以申明一个binary_op
PGhY>$q>b bB1UZ O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Vr`R>S,- class binary_op : public Rettype
NflD/q/ L {
;S^'V Left l;
q$Zh@ Right r;
WrxP public :
xSsa(b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
--HZX
H Y&DmE template < typename T >
'$ => typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mh:L$f0A%O {
l3Q(TH ~I return FuncType::execute(l(t), r(t));
#*K}IBz }
t4zkt!`B 9=8iy
w template < typename T1, typename T2 >
lhAX;s&9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mGJKvJF
{
6;\I))"[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(a.z9nqGA }
i@)i$i4 } ;
75f"'nJ) Q
Nh|Wz
-pf} 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
59Xi3KY 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
s
E2D#D DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N `5,\TR2f 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。
)NXmn95 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K/j3a[. 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。。。
A@1W}8qY: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
bLij7K2H 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)
7Bzq,2s 下面是修改过的unary_op
"U>JM@0DNm 4:$4u@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
QwJVS(Gs4 class unary_op
Ce9|=Jx! {
hV8[@&Sx3 Left l;
B%)% q<[P6}. public :
Wuc S:8#| e6R}0w~G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_~IR6dKE X0bN3N template < typename T >
R_W+Ylob struct result_1
n'wU;!W9 {
GK)?YM typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8_BV:o9kL } ;
J>wt(] y NO "xL, template < typename T1, typename T2 >
F\JM\{&F struct result_2
:~e>Ob[," {
R]c+?4J typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I5 o)_nc } ;
TJ_$vI &=Ar template < typename T1, typename T2 >
Z&Pg"a?\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bH7X'%r {
jVv0ST*z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ieDk ; }
m[?E |oH,
template < typename T >
#%a;"w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jaTh^L {
&zl|87M return OpClass::execute(lt(t));
5{|7$VqPF }
gf#{k2r -BrMp%C } ;
dA@]! `18qbot [;4g 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
GY6`JWk 好啦,现在才真正完美了。
nt 81Bk= 现在在picker里面就可以这么添加了:
?*[N_'2W+ NPhhD&W_ template < typename Right >
eJF5n# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8p^bD}lN7 {
cv-PRH# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?]|\4]zV }
/ ;$#d}R 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。
{C 6=[ E
]A#Uy /f:dv?!km =)M/@T Hu\B"fdS 十. bind
nW PF6V> 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。
_GXk0Ia3` 先来分析一下一段例子
-V-RP;"> [.O?Z=5a[V V, Z|tB^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
s1MErd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,~a QL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nF54tR[ 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。
<;9I@VYK 我们来写个简单的。
0IwA#[m1` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:#LLo}LKp 对于函数对象类的版本:
T%.8'9 !*s?B L template < typename Func >
iqC|G/ struct functor_trait
_7Rr=_1} {
`>7;! typedef typename Func::result_type result_type;
chcbd
y>C } ;
14Xqn8uOW 对于无参数函数的版本:
dT`D:)*: ^Ew]uN>, template < typename Ret >
8UXjm_B^' struct functor_trait < Ret ( * )() >
@)UZ@ ~R {
8ZM?)#`@{ typedef Ret result_type;
lW+\j3?Z$ } ;
:}Xll#.,m 对于单参数函数的版本:
j| v%)A v0
nj M template < typename Ret, typename V1 >
Upc+Ukw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fL_4uC i\ {
wg7V-+@i typedef Ret result_type;
zcel|oz) } ;
@GBxL*e 对于双参数函数的版本:
Sc>,lIM KK1gNC4R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
bV(Y`g struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ujDd1Bxf? {
C\S3Gs typedef Ret result_type;
T_i:}ul } ;
$*SW8'],` 等等。。。
LIS)(X<]? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9 %8"e>~ *EOdEFsR/ template < typename Func >
?^H
`M|S struct func_return
_g+JA3sIJ {
-l`f)0{ template < typename T >
"oTHq]Ku struct result_1
WB?jRYp {
OP~HdocB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)T/0S$@ } ;
DNOueU x^HGVWw_ template < typename T1, typename T2 >
SFB~
->db struct result_2
hU(umL< {
:V1W/c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"8c@sHk(w } ;
"w^!/ } ;
#D<C )Q bP8Sj16q O;z,qo X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s:OFVlC%\ 1/RsptN"v template < typename Func, typename aPicker >
5A%w 8Qv class binder_1
j K!Au {
FemCLvu Func fn;
PpGL/,]X aPicker pk;
w QgoN% public :
||T2~Q*:y z{[xze-f template < typename T >
W0(_~ struct result_1
O*eby*%h {
|
h`0u'# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{HL3<2=o } ;
ZRv*!n(Ug< _p#CwExuy template < typename T1, typename T2 >
CKtB-a struct result_2
&+a9+y
{
~Fe${2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~res V } ;
iocI:b< nA?`BOe( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;KOLNi-B& G %N
$C template < typename T >
l/BLUl~z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^g*pGrl# {
-mC0+}h return fn(pk(t));
?f#y1m }
V\6=ySx template < typename T1, typename T2 >
0n@rLF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rW0kA1=E {
x N=i]~ return fn(pk(t1, t2));
zw+B9PYqX }
P.6nA^hXB } ;
H]Cy=Zi" L>MLi3{ CJ(NgYC h 一目了然不是么?
vK 7^*qr;j 最后实现bind
\x)n>{3C ">~.$Jp_4 g$(
V^ template < typename Func, typename aPicker >
[OHxonU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
UH]l9Aq$P {
umD!2
w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y(Y!?X I }
N U|d PH `9MXh 2个以上参数的bind可以同理实现。
^m?KRm2 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。
/3A^I{e74
HkQ*y$$ 十一. phoenix
W`K7 QWV4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;epV<{e$q4 FQT~pfY for_each(v.begin(), v.end(),
dA@'b5N{" (
_Xn qb+ do_
Is]aj-#r [
]GN7+8l cout << _1 << " , "
sW)Zi ]
ld3-C55 .while_( -- _1),
-M%_\;"de cout << var( " \n " )
[`p=(/I&L )
q2. XoCf );
gT$Ju88 <.pU,T/ 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:
eAX
)^q 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
[PQ?#:r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7s"<
'cx_F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9UKp?SIF hc~s"Atck w:s]$:MA8 template < typename Cond, typename Actor >
G:<`moKgL class do_while
io,M{Ib {
i-bJS6 Cond cd;
wB.Nn/p Actor act;
K)qF+Vb^j public :
:/:.Kb template < typename T >
$rz=6h struct result_1
8#(Q_ {
V+Cwzc^j typedef int result_type;
/DQc&.jK } ;
)jkXSTZ dYSr4pb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\cC%!4 I?"q/Ub~h template < typename T >
Vl%^H[] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
._8KsuJG {
A]YVs do
\]P!.}nX# {
_Dym{!t act(t);
A$#p%yb }
6fd+Q
/ while (cd(t));
xZ|Y?R5m return 0 ;
GytXFL3`: }
s:p[DEj- } ;
/rq VB|M S|apw7C +x_Rfk$fb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{.Z}5K 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。
'rMN=1:iu" 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。
M&NB/ 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。
<@}I0 下面就是产生这个functor的类:
f8M$45A' p!sWYui `!Ds6 template < typename Actor >
CamE' class do_while_actor
1QmH{jM {
T.Ryy"%F Actor act;
U>V&-kxtV public :
>=UF-xk; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
w=LP"bqlI _^el\ template < typename Cond >
0$7s^?G0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
COTp } ;
8<.C3m
6h K$ M^gh0 A81ls#is 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
U+)xu>I
最后,是那个do_
3dht!7/ _<a7CCg 9uRFnzJVx class do_while_invoker
BT)X8>ct {
D[_| *9BC public :
-8r template < typename Actor >
~><^'j[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
T :/,2.l {
3 n'V\Hvz return do_while_actor < Actor > (act);
L]d-hs }
]Ar\c[" } do_;
r *$Ner n) k1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
({JHZ6uZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
TjQvAkT 最后来说说怎么处理break和continue
,WJH}(h"D 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。
io#&o;M< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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