一. 什么是Lambda
t":^:i'M 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L_Z`UhD3{ 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,
El`G<esX S@\&^1;4Hv un6W|{4] 4xx?x/q class filler
CNiJuj` {
fNr*\=$ public :
U&kdR+dB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0NsPo } ;
ygm=q^bV]s @6 jKjI ;).QhHeg> 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:
`5t~
Vlp 99h#M3@! ~O;?;@ %|}7YH41 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
qzD K(mzt[n( w4y???90) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4>=Y@z '@^<c#h]= aLevml2:T j~2t^Qz
二. 战前分析
yOjTiVQ9 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。
.R+n}>+K 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
USf;}F:-C ^sZHy4-yK# /4BYH?* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
az:lG(ZGw /* --------------------------------------------- */
[:Odb?+ `F vector < int *> vp( 10 );
>48)@sS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&)Wm rF /* --------------------------------------------- */
Z;U\h2TY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
BGB.SN#q+ /* --------------------------------------------- */
9&c *%mm int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
P>6wr\9i[ /* --------------------------------------------- */
>m9ge`!9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6mrfkYK /* --------------------------------------------- */
UJX5}36 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
tIX|oWC$q =WOYZ7 9hwn,=Vh) 9NC6q-2 看了之后,我们可以思考一些问题:
!ImtnU} 1._1, _2是什么?
G_p13{"IM 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\ U`rF 2._1 = 1是在做什么?
ZONe}tv: 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
VN4H+9E Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&
V/t0 vw
q Y;7 5|[\Se# 三. 动工
nG5:H.) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Se5jxV 1lUY27MF "6'# L, hzk]kM/OC template < typename T >
iGeuO[^ class assignment
.!Q[kn0a {
\h/aD1&g T value;
My>{;n=} public :
W^nG\"T^ assignment( const T & v) : value(v) {}
my3W [3# template < typename T2 >
} SA/,4/9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v?1xYG@1 } ;
0SLn0vD! EEp,Z` 'r`-J4icX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tTrue? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
78+PG(Q_M :] +D+[c) k!,&L$sG blB00 class holder
4[]4KKO3Q2 {
b{d@:" public :
t?kbN\, template < typename T >
n|iO)L\9aB assignment < T > operator = ( const T & t) const
~); 7D'[ {
yX8$LOjE return assignment < T > (t);
Zz04Pz1 }
Qjh @oWT } ;
|4FvPR[ *FUbKr0 0~XZ 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:
SfwAMNCe l<nL8/5{< static holder _1;
Vz&!N/0i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ygp NMq#?X RV:%^=V- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]^^mJt.Iv 而不用手动写一个函数对象。
"Tm`V9 /v:+
vh*mS UYb:q y|%rW 四. 问题分析
h|1 /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。
Ey;uaqt 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。
7l3sd5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
P\CT|K'P 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RoWGQney 下面我们可以对这几个问题进行分析。
HI30-$9 1e#}+i!a 五. 问题1:一致性
$McVK>= 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
t/aT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wGf SVA-q\ e[7n`ka
' struct holder
Xj<B!Wn*Xb {
8FThu[ //
v 5GV"qY template < typename T >
9IC|2w66 T & operator ()( const T & r) const
8?O6IDeW {
5}4r'P$m: return (T & )r;
F|XRh 6j }
xV4
#_1( } ;
dw!cDfT+ _0<EbJ8Z 这样的话assignment也必须相应改动:
FHS6Mk26 y
ZsC> template < typename Left, typename Right >
5[Yzi> o[ class assignment
64>o3Hb2 {
/-l 7GswF Left l;
]?`t
spm<t Right r;
=q(;g]e public :
$>;U^- #3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PI#xRKt template < typename T2 >
_$?SK id|o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xCMcS~
3/ } ;
!(soMv ["\Y-6"l 同时,holder的operator=也需要改动:
iii2nmiK q(J3fjY) template < typename T >
nDSmr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_kb
$S {
A-&C.g return assignment < holder, T > ( * this , t);
io$!z=W }
&!#a^d+` 0 .j}dk.#h 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。
pN"d~Z8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
DUxj^,mf, ]N^a/&}* return l(rhs) = r;
^xO
CT=V 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。
K_4}N%P/)) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
uFIr.U$V ^E8XPK]-~ template < typename Tp >
@O/-~,E68 class constant_t
;aip1Df {
kckWBL const Tp t;
'@h5j6:2 public :
YAqv: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}^;Tt-*k template < typename T >
%+U.zd$ const Tp & operator ()( const T & r) const
#]'#\d#i {
3PLv;@!#j} return t;
"]81+
D }
HgP9evz,0 } ;
oq4*m[ aCe<*;b@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
O<Rm9tZ8 下面就可以修改holder的operator=了
h+Dp<b (7G5y7wI" template < typename T >
y1!c:& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C&b^TLe {
ika/ GG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
GQOz\ic }
A=/|f$s+ vlAYKtl3] 同时也要修改assignment的operator()
y-gSal :yo tpa template < typename T2 >
V^WR(Q} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oO-kO!59y 现在代码看起来就很一致了。
"k(Ee f:gXXigY, 六. 问题2:链式操作
xioL6^(Qk, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"MD 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。
UUGwXq96i 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。
sXdNlR& 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。
-ckk2D? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
][1*.7- 00 Qn1 template < typename T >
p=vu<xXtD struct result_1
y{ReQn3>y {
@sRUl
,M;Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
r7r>1W%4 } ;
U)%gzXTZ% 2B{~"< 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:
tY^ MP5* <J4|FOz!= template < typename T >
y-qbK0=X4 struct ref
!fXw X3B {
^T83E} typedef T & reference;
?r"'JO.w } ;
T> cvV template < typename T >
3>Ts7
wM struct ref < T &>
!%<bLD8 {
8jW"8~Y#0 typedef T & reference;
\*Roa&<! } ;
l(Dkmt>^ V)CS,w 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%y{#fZHc =Jd('r template < typename T >
3VZeUOxY\W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
s*.CJ {
| X/QSL return l(t) = r(t);
,b2YUb]U }
t(YrF, 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。
j^
VAA\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_zq"<Q c u/3[6MIp 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
kZXsL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
s*<\mwB _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8C1 ' g7A< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;*K@8GnU 最后的布局是:
]03+8#J Add
j3`#v3 / \
v|:2U8YREf Divide 5
!PX`sIkT / \
bM[!E 8dF _1 3
Ergh]"AD6- 似乎一切都解决了?不。
Y;ytm
#= 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。
^a&-GhX; 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。
#jAlmxN 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:
#flOaRl. bkfwsYZx template < typename Right >
ZSCZt&2v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
I^>m-M. Right & rt) const
eYd6~T[9 {
/ 4P+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:td#zM }
$xRZU9+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
56 k89o 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。
))Ws{ 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。
0J-] 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。
{kGcZf3h 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。
dc[w` 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?
(\^| @ 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:
#-b0U[,. g.![>?2$8 template < class Action >
<BoDLvW> class picker : public Action
<T?H
H$es) {
P%`|Tu!B public :
"iFA&$\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
jiS|ara" // all the operator overloaded
Vsh7>|@ } ;
+DMD
g. DU9A 3Z Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
vK\n4mE[, 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
CG!/Lbd Q>qx?
g template < typename Right >
u~MD?!LV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~ZbEKqni2 {
F/c7^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r[>4b}4s }
~Q7)6% 3KFw0(S/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
QJ{to% 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
x8H%88!j* |3\$\qa template < typename T > struct picker_maker
7O6VnKl {
xlQl1lOX typedef picker < constant_t < T > > result;
bo^d!/; } ;
%YjZF[P template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cR.[4rG' {
F0,-7<G typedef picker < T > result;
N<bNJD} } ;
Pe_mX*0 ?@W=bJ8{ 下面总的结构就有了:
,0ZkE}<=w functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
\wW'Hk= picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(ATvH_Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Y@WCp 至此链式操作完美实现。
x!$Dje} Ta;'f7Oz # 3{g6[Y 七. 问题3
>XzP'h 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。
+^!;J/24 HD"Pz}k4 template < typename T1, typename T2 >
mQ#E{{:H+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CS[[TzC=5 {
P$4h_dw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
vwZ d@%BO }
B/#tR^R ofeSGx 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
OE,uw2uaT >?b<)Q*< template < typename T1, typename T2 >
9d ZE#l!Q struct result_2
slSQ \;CDA {
[5&zyIi typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q8:`;W } ;
wFr}]<=Mi hR;J#w 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Mv9q-SIc[ 这个差事就留给了holder自己。
q7id?F}3& I{Pny/d` /rRQ*m_ template < int Order >
&=SP"@D class holder;
-OLXR c= template <>
DwTqj=l class holder < 1 >
@D.]PZf {
lNV%R( public :
MZ_+doN template < typename T >
I W_:nm6 struct result_1
[E_+fT {
~r~~0|= typedef T & result;
qK
,mG{ } ;
>patv template < typename T1, typename T2 >
k&\YfE3* struct result_2
}NQx2k0 {
N7lWeF typedef T1 & result;
/$OX'L&b } ;
;9cBlthh template < typename T >
u*R9x3&/5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pa0'\ {
;d17xu?ks return (T & )r;
6MC*2}W }
ag6hhkjA template < typename T1, typename T2 >
xJ"CAg|B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{.7ve<K {
Ln;jB&t return (T1 & )r1;
g*9jPwdG }
>m!l5/ } ;
ns.[PJ"8 )]2yTG[ template <>
YM9oVF- class holder < 2 >
A[juzOn\ {
h3^&,U public :
-la~p~8 template < typename T >
Is6<3eQ\x struct result_1
q?C)5( {
K7&A^$` typedef T & result;
bTzVmqGY } ;
1m-"v:fT5D template < typename T1, typename T2 >
lu@#) struct result_2
H~~I6D{8 {
*"E?n>b typedef T2 & result;
UV>^[/^O } ;
#&\hgsw/T template < typename T >
5G8`zy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z-m,~Hh {
SM:SxhrGt return (T & )r;
[woR 9azC }
0y4z`rzTn template < typename T1, typename T2 >
t`{^gt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|Iy55~hK` {
pk'@!|g%= return (T2 & )r2;
*VT@ }
an3HKfv } ;
T6f{'.w 6Rn_@_Nn)f $;*YdZ`q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
l79jd%/m 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q>&F%;q1] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?r@euZ& zOq~?>Ms6 return l(i, j) = r(i, j);
)@Yp;=l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
F2yM2Ldx >Uvtsj# return ( int & )i;
,eRl
Z3T return ( int & )j;
Yt*M|0bL 最后执行i = j;
8eP2B281 可见,参数被正确的选择了。
xJ9_#$ngeM 96F:%|yG S=lA^#'UdX xM%E; (5d~0 八. 中期总结
lwLK#_5u 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:
R~b9) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B$7m@|p! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bxP> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c< gM :o$ R@l *Kt7"J XzQ=8r>l @.kv",[{[ 8aGZ% UI 九. 简化
MAR
kTxzi 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。
l1c&a[M) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
bi!4I<E>k 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:
<Q=ES,M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^e8R43w:! +-*/&|^等
5h[u2&;G 2. 返回引用。
p)tac*US =,各种复合赋值等
c}mJ6Pt 3. 返回固定类型。
:LVM'c62c> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?9X#{p>q 4. 原样返回。
c
i7;v9 operator,
%e7{ke}r 5. 返回解引用的类型。
oKt<s+r operator*(单目)
X5wS6v)#( 6. 返回地址。
6u7(}K operator&(单目)
/+RNPQO O 7. 下表访问返回类型。
u7j-uVG operator[]
s~/]nz]"J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aJMh> operator<<和operator>>
W _b$E
= vFb{(gIJ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[CPZj*|b 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}p t5. 'l 8)rv.'A((E template < typename Left >
g)$Pvfc struct value_return
|[K7oa~# {
K@n.$g template < typename T >
NOx&`OU+ struct result_1
bS/` G0! {
g8XGZW! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C4Z~9fzT } ;
SX^fh. 94APjqV6' template < typename T1, typename T2 >
w^|,[G^}H struct result_2
X3L9j( {
ejo4mQ]a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j)-D.bY0 } ;
ZX-9BJ`Q } ;
jT::o d?N"NqaN kTiQO2H 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1>%SSQ S$+ v? Y`) 下面我们来剥离functor中的operator()
?%Y?z]L# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3!Qt_, ts;_T..L return l(t) op r(t)
";s5It
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)SA$hwR return op l(t)
c;U\nC<Y return op l(t1, t2)
*~!xeL return l(t) op
+ZRsa`'^ return l(t1, t2) op
MP}H
5 return l(t)[r(t)]
18[f_0@ # return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
f=K1ZD X8Sk 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Od&M^;BQ 单目: return f(l(t), r(t));
WKah$l return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nNhN:? 双目: return f(l(t));
Z$zUy|s[ return f(l(t1, t2));
b V9Z[[\ 下面就是f的实现,以operator/为例
Ysr{1! K ys#M*
{? struct meta_divide
eaX`S.!jR {
ePs<jrB< template < typename T1, typename T2 >
<;=Y4$y[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+ypG<VBx% {
\=N
tbBL$[ return t1 / t2;
SOK2{xCG }
9Biw!%a } ;
Dx <IS^>i !FSraW2 这个工作可以让宏来做:
$,aU"'D =R>Sxaq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
yQi|^X~?$ template < typename T1, typename T2 > \
l*v([@A\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=rBFMTllM 以后可以直接用
7Ck;LF}>0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=\XAD+ 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
'oT}jI (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。。。)
d:pp,N~2o h.?[1hT4R "L8V!M_e 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
awkVjyq X L//sJe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ap!UX=HBb class unary_op : public Rettype
fwq|8^S@ {
^mJvB[ u| Left l;
e< CPaun public :
"^XN"SUw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q}=RG//0* 3Aj_,&X.@( template < typename T >
c%Gz{':+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eGTK^p {
8PEOi return FuncType::execute(l(t));
gr fF\_[: }
1)YFEU&] J:(Shd'4D
template < typename T1, typename T2 >
%ly;2HIk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lwY{rWo {
> T-O3/KN return FuncType::execute(l(t1, t2));
M:I,j }
##s!-.T } ;
i3%~Gc63 ~qqtFjlG^ q~w;C([k_ 同样还可以申明一个binary_op
'I<j`)4`d L3GJq{t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'D/AL\1{p( class binary_op : public Rettype
+.N;h-' {
4z*_,@OA Left l;
@ [FFYVru Right r;
UpIf t=@P public :
u}:O[DG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XBY"7} h7y*2:l6 template < typename T >
; Q 6:# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N|~&Q!A& {
k9n return FuncType::execute(l(t), r(t));
\6'A^cE/PX }
ib&qH_r/ xaS template < typename T1, typename T2 >
[.Y=~)7FB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ho20>vw# {
=
]@xXVf/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)/ZSb1! }
ZF
t^q/pw } ;
..T(9]h |X.z|wKT6 q#a21~S< 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
,9pi9\S 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v8@dvT< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eLTNnz 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。
BE+YqT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
YHA[PF
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。。。
{Psj#.qP1 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\'EWur" 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)
=B:poh[u 下面是修改过的unary_op
wMUnZHd{| C\; 8l}t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^0&] .m class unary_op
C49
G& {
sXa8(xc Left l;
64vSJx>u yTn@p(J public :
b910Z?B^L bpx=&74,6m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KCT8Q!\ G;m"ao"2 template < typename T >
u l%bo%&~
struct result_1
l
xfdJNb {
#TWc` 8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nGbrWu]w } ;
&wuV}S7 %aKkk)s template < typename T1, typename T2 >
"qsNySI struct result_2
{_~G+rqY {
GWVdNYpmr typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d!t@A } ;
(FaT{W{ H_j<%VW template < typename T1, typename T2 >
_+N^yw ,r* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pc7:hu {
]xG8vy return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yq}{6IyZ^ }
RI(uG-Y ~ YK<T+ template < typename T >
`Z/ IW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9CNHjs+-}s {
K_5&_P1 return OpClass::execute(lt(t));
IebS~N
E }
/wTf&_"mTL p.9v<I%0 } ;
!{Y#<tG] <J)A_Kx[57 2mUu3fZ 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
_}&]`,s> 好啦,现在才真正完美了。
C6VoOT)\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
*r`Yz} 9^='&U9sr template < typename Right >
MuobMD}jqe picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R`Lm"5w {
YfPo"uxx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IR
LPUP }
E(tBN]W. 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。
)sf~l6 'y?|shV{]
@__;RVQ Nd_@J& `I8^QcP 十. bind
ymZ/(:3_ 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。
{+2cRr. 先来分析一下一段例子
o"FiM5L^. Xa@wN/"F (UF!Zb]{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Gme$FWa bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
DANSexW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q:O>k CDV 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
RfBb{?PP) 我们来写个简单的。
|y%].y) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~TH5>``;gF 对于函数对象类的版本:
`yAo3A9vk [M^[61 template < typename Func >
;g:bn5G struct functor_trait
:BX{*P {
IxZ.2 67 typedef typename Func::result_type result_type;
n\-_i2yy } ;
^\&g^T% 对于无参数函数的版本:
;a&:r7]= D:E~yh)$- template < typename Ret >
(AG struct functor_trait < Ret ( * )() >
r^t{Ii~ {
1N!g`=} typedef Ret result_type;
cN7z(I0[ } ;
Z9&D'n) 对于单参数函数的版本:
8-a6Q|
uX +<`3O template < typename Ret, typename V1 >
6I.m c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n[Iu!v\/* {
^|GtO. typedef Ret result_type;
n2mw@Ay! } ;
ox_h9=$- 对于双参数函数的版本:
%^=!s ocqB-C] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Tud1xq struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
y,?G75wij {
'$XHRS/q] typedef Ret result_type;
R.H\b! } ;
*+j{9LK 等等。。。
2A}u qaF 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/iy*3P,` c^Jgr(Ow template < typename Func >
0@K:Tq-mF struct func_return
B21AcE {
g]<Z]R` template < typename T >
OgN1{vRFx struct result_1
L4pjh&+8 {
=O#AOw` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rz}l<t~H } ;
%lJiM`a 6
2`PK+ template < typename T1, typename T2 >
NWHH.1| struct result_2
Q|B|#?E== {
tOg
8L2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[A9,!YY } ;
[Z#.]gb } ;
Qf-k&d V$<G)dwUG5 %?oU{KzQ@; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0r-lb[n8i I?Jii8|W9 template < typename Func, typename aPicker >
|SP.S 0.y class binder_1
/QXs-T}d {
aE\BAbD7 Func fn;
?4>y2!OC9 aPicker pk;
Bdq"6SK> public :
Flujwh@rg k,R~oSA'n template < typename T >
z3Y)- struct result_1
j]B$(pt {
te*Y]-&I|/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<,pLW~2-" } ;
mu6xL QdA K%c ATA3 template < typename T1, typename T2 >
U=i8>6V struct result_2
+B q}> {
]X:
rby$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R_Gq8t$ } ;
HCjn9 |/\U^AHm"h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S`c]Fc {#*? S>DA template < typename T >
nE,gQHw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d0A\#H_& {
\ ~LU 'j return fn(pk(t));
Iq0 #A5U% }
[B~zoB( template < typename T1, typename T2 >
L.0} UXd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:Q
r7:$S^ {
2Ph7qEBQ22 return fn(pk(t1, t2));
a4jnu:e }
KBr5bcm4u } ;
Wt+y-ES LA+$_U"Jk 2rj/wakd 一目了然不是么?
R)d99j^" 最后实现bind
) qyx|D ~f=6?5.wa dx13vZ3[U template < typename Func, typename aPicker >
XW~ BEa picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
tT* W5 {
g2aT`=&Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n.a=K2H:V }
nrS[7~ LN.Bd, 2个以上参数的bind可以同理实现。
(]}x[F9l 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。
cPx~|,)l \L9?69B~ 十一. phoenix
_
7BF+*T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
nG},v% :n+y/6* for_each(v.begin(), v.end(),
$
o5V$N D (
T^'*_*m do_
?+
-/'; [
FI`nRFq)C cout << _1 << " , "
=MJ-s;raq ]
T+K` ^xv_L .while_( -- _1),
%;<k(5bhGJ cout << var( " \n " )
J\xz^%p )
ycrh5*g );
-Ap2NpZ"t ^fE\ S5P 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
@jE d%W 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!Bk[p/\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
E?Qz/*'zv 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)]/i Som.
qD I3 G*+6V template < typename Cond, typename Actor >
~jp!"f class do_while
+H[}T ] {
_Sly7_ Cond cd;
0+K`pS' Actor act;
v7o?GQ75 public :
I
9{40_ template < typename T >
*`+<x struct result_1
;!l*7}5X= {
#gX%X~w$F typedef int result_type;
3R<ME c } ;
IW1GhZ41' 1A%N0#_(Md do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
79{.O`v MPKpS3VS template < typename T >
~j/bCMEf! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1N!Oslum {
<pTQpU do
er["NSo {
u [V4OU}% act(t);
fqcU5l[v, }
!paN`Fz\a while (cd(t));
9?u9wuH return 0 ;
i"%JFj_G }
uQ[vgNe*m } ;
wO^$!zB W i7S>RB .)iO Du 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+=ZWau 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
CN\|_y 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
K/f>f; c 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
FF%\gJ 下面就是产生这个functor的类:
OwG6i|q jzl?e[qPA aUypt(dv template < typename Actor >
qhV,u;\. class do_while_actor
:`+|'*b(A {
6WA|'|}= Actor act;
hH<6E public :
94~"U5oQ: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p!HPp Ef+# "XGD:>Q. template < typename Cond >
vnz[w=U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TpJg-F } ;
|rr$U snXB`UC 5z1\#" B[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
A#v|@sul 最后,是那个do_
q%OcLZ<, 4t&gW >EBZ$ X class do_while_invoker
0n4g$JK7 {
x`]Ofr' public :
8O~0RYk template < typename Actor >
lo cW_/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ef2Yl {
y]yine return do_while_actor < Actor > (act);
jMN)?6$= }
u|(Ux~O
} do_;
lq:]`l,6@ Sp 7u_Pq{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
c:=7lI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7]p>XAb 最后来说说怎么处理break和continue
_^_5K(Uq 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。
<e;jWK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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