一. 什么是Lambda
"W|A^@r} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
HgI!q<) 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,
\/A.j|by,> 2eT?qCxqc o2 14V \ _X6'uJ class filler
e[S`Dm"i)' {
()3\(d5e public :
xmW~R*^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Vz{+3vfra6 } ;
:2 ;Jo^6Se Cy/&KWLenf QLA.;`HIE 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:
N.F5)04 U84W(X 6b|?@ gv#\}/->4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!40>LpL[ ~Bd=]a$mj 0D X_*f 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G
dgL}"*F <Au2e DSGcxM+ 2_o#Gx' 二. 战前分析
Bf_$BCyGW 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。
]BQYVx/ 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
k$EVr([ .8hI
ad Ic&h8vSU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"tK%]c d- /* --------------------------------------------- */
gr=h!'m vector < int *> vp( 10 );
}x8!{Y#cF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
EeIDlm0o /* --------------------------------------------- */
ao(T81 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CSk]c9= /* --------------------------------------------- */
,pNx(a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#;!&8iH /* --------------------------------------------- */
K%^n. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8HF^^Cva /* --------------------------------------------- */
)P$(]{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B.z$0=b .
,7bGY 1$ t6+m` Kq xad`-vw 看了之后,我们可以思考一些问题:
WJ7|0qb 1._1, _2是什么?
'U@o!\=a 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。
@hLkU4S 2._1 = 1是在做什么?
0.aXg " 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。
}d$-:l,w Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
"S#FI 49$P #-hO\
QdC 三. 动工
M5xJ_yjG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w~'xZ?
9I/b$$?D :yay:3qv Cu"Cpt[ template < typename T >
bbm\y] !t class assignment
GAGS-G# {
&H(yLd[ T value;
!^J;S%MB:K public :
qTO6I5u assignment( const T & v) : value(v) {}
-(VJ,)8t2 template < typename T2 >
>mGH4{H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
j;x()iZ< } ;
qHtQ4_Zn; .RQra+up t0)1;aBZ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lFBdiIw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
De $AJl z*@eQauA Dc9uq5l q*!R4yE; C class holder
8-$t7bV5 {
,5DJ54B! public :
i,Ct AbMx template < typename T >
0.GFg${v` assignment < T > operator = ( const T & t) const
?HEqv$n {
l.YE@EL return assignment < T > (t);
L3&Ys3-h }
.ZXoRT } ;
oOFTQB_6 3i^X9[. Spm 0` 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:
)|gw5N4; )ycI.[C static holder _1;
;?h[WIy Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'u,|*o dwj?; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z4u.bU 而不用手动写一个函数对象。
&AiAd6 !V|{(>+< Y&2FH/(M )&Ii!tm3 四. 问题分析
wO??"${OH 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
`[ZswLE 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
lu=a e<M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)g5?5f; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aNbS0R>l 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%9-^,og #UGSn:D<i 五. 问题1:一致性
6<&~R3dQ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
x}G:n[B7_V 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
InP E_ 8ud12^s$ struct holder
/9vi {
Q%e<0t7 //
J[/WBVFDf template < typename T >
bWSN]]e1# T & operator ()( const T & r) const
Q14zc0N {
5F kdGF return (T & )r;
qxZIH }
~IhAO}1 } ;
Y6{^cZ!= /wDf,Hduz 这样的话assignment也必须相应改动:
4uF.kz-cg _^ hg7&dF template < typename Left, typename Right >
}[+uHR6L class assignment
^PG" {
IDct!53~ Left l;
m*^)# Right r;
:a wt7lqv public :
reu[rZ& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vh,(]t template < typename T2 >
+\!.X_Ij T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5c- P lm% } ;
'9\cIni0 yan^\)HZ 同时,holder的operator=也需要改动:
=\Q<TY 0E.N3iU template < typename T >
"'4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PMjNc_)) {
2w|5SK_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
w8lrpbLh }
7F<{ Qn eV7;#w<] 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。
9xA4;)36 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,gV#x7IW |E+.y&0; return l(rhs) = r;
l!ow\ZuQBF 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_mi9_w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
HT<p=o'$Z IQ_6DF template < typename Tp >
pg{VKrT` class constant_t
1$Hou
{
FjCGD4x1N const Tp t;
t6Iy5)=zY public :
rKgl:sj+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
|[],z 8 template < typename T >
kcS7)"/ zC const Tp & operator ()( const T & r) const
E/cV59 {
bPVk5G*ruP return t;
zPnb_[YF }
Y0(4]X \ey } ;
k^
<]:B eT
b!xb 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
X}( s(6 下面就可以修改holder的operator=了
ixA.b#!1 T"xJY#)} template < typename T >
XG|N$~N+ 2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Gz&} OO {
c64^u9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1ksFxpE }
HOx4FXPs #mV2VIX#Jv 同时也要修改assignment的operator()
AM+5_'S, Jc":zR@5 template < typename T2 >
k`5I"-e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^E^`" 现在代码看起来就很一致了。
[IAUJ09>I Sp>g77@ 六. 问题2:链式操作
0AHQ(+Ap 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ZR1U&<0c@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
@43psq1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
biHacm
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
1$b@C-B@g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0+SDFh w_{tS\ template < typename T >
xM%4/QE+ struct result_1
zRna=h! {
#*bmwb*i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%`F;i)Zz } ;
4r(0+SO lpG%rN! 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:
3(c-o0M k[@P526 template < typename T >
T-N>w;P struct ref
JP4DV=}L {
2 .3_FXSt typedef T & reference;
F*P0=DD } ;
f$dPDbZQ template < typename T >
sZrVANyqb struct ref < T &>
{KgA
V {
$z=%e#(!I typedef T & reference;
G(t:s5: } ;
l@);U%\pS v@$N,g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZA="Dac BAQ-1kSz template < typename T >
-'Z Gc8) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_)45G"M {
"0HUaU,e return l(t) = r(t);
6\8d6x> }
ILm+o$o~ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
tLu&3<% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.?{no}u. I/7!5Z* 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
*s4|'KS2o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
x^K4&'</ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k ]NZ%. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ic(qA{SM 最后的布局是:
yV.p=8: Add
R&|.Lvmc/ / \
%O`@}Tg Divide 5
|2do8z / \
Xc-["y64 _1 3
l\Ozy 似乎一切都解决了?不。
9d"*Z%!j 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
LhO\a 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
_=$~l^Y[ 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:
jf3Zy:*K [-\ Y?3 template < typename Right >
@JGmOwZ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!R@LC Right & rt) const
*duG/?>P {
7 z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&>qUT]w }
u
8o! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L62'Amml 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。
W^iK9|[qp 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。
d7^
` 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。
Pk;w.)kT 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。
h8(#\E 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?
]+:yfDtZd 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:
{\5(aQ)Vi5 1"y!wsM% template < class Action >
(}b~}X9 class picker : public Action
!` 1h *} {
o(ow{S@=4 public :
2_pF#M9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
OH@"]Nc~ // all the operator overloaded
6SCjlaGW5 } ;
#ksDU [bnu
DS 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。
A"S"La%" 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:
!`_f v:SHaUS template < typename Right >
w"0$cL3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9i\}^ s2 {
|it*w\+M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.
Z&5TK4I }
XEiVs\) G q.J6'v lj/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
E6GubU 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。
eP~3m $R}C(k
;? template < typename T > struct picker_maker
4PVg? {
Xt O..{qU typedef picker < constant_t < T > > result;
'`upSJ;e } ;
b]]k\b template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7Q/H+) {
lB27Z} typedef picker < T > result;
F,_cci`p } ;
;,-)Z|W HJr/N)d 下面总的结构就有了:
_j+,'\B functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Lx-%y'P picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
s>;"bzzq picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O5du3[2x7a 至此链式操作完美实现。
sA6Hk B. ScJ:F-@> 5V<6_o 七. 问题3
L^e*_q2d:> 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&K]|{1+ Jha*BaD~N template < typename T1, typename T2 >
Vc'p+e|( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~6#mVP5sU) {
@dQr^'h return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PE7V1U#$o, }
hak#Iz0[C >kAJS?? 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:
5M\0t\uEn IO#)r[JZ template < typename T1, typename T2 >
5%S5*c6BD struct result_2
ruqE]Hx9( {
_`Kh8G
{e typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
crd|r." } ;
0D:uM$
i] akw:3+` 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?
VII`qbxT 这个差事就留给了holder自己。
_6FDuCVD- >ptI!\i} h<m>S,@g template < int Order >
#O^zA`D class holder;
yMNOjs'c { template <>
Qvny$sr2 class holder < 1 >
Y\!:/h]E& {
rGH7S!\AM public :
Ahd{f! template < typename T >
Kc9)Lzu+ struct result_1
tSDp>0yZ3 {
|q o3
E typedef T & result;
=L$RY2S" } ;
AF{o=@ template < typename T1, typename T2 >
:\#]uDT2= struct result_2
+&AU&2As {
kGq<Zmy| typedef T1 & result;
I |D]NY^ } ;
`).;W template < typename T >
8HO)",+I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0@f7`D {
Q6Zh%\+h( return (T & )r;
p|Fhh\,*`X }
7f=9(Zj template < typename T1, typename T2 >
.>zkS*oX4z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
of<>M4/g4y {
Dc>)j s|" return (T1 & )r1;
;rta#pRn }
\t&6$"n(B6 } ;
Q;$/&Y* ^_Z Qf template <>
PzTTL=G + class holder < 2 >
VA'< {
kqAQrg]n public :
NU/~E"^I. template < typename T >
-ap;Ul? struct result_1
l:+pO{7L {
?t.?f`(| typedef T & result;
Zr2QeLQC( } ;
/C8(cVNZ template < typename T1, typename T2 >
"/XS3sv"s struct result_2
Js#c9l{{ {
LRd,7P typedef T2 & result;
tT#Q`cB } ;
kAk,:a;P template < typename T >
#WpO9[b> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3yD5u {
yxQAO_C return (T & )r;
iii$)4V }
+#H8d1^5 template < typename T1, typename T2 >
!`#9#T| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s3kEux^ {
/~tfP return (T2 & )r2;
Z/RUrYeb }
7<:w- } ;
2RXGY gS|xicq! E:E&Wv?r 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
&%r#eB?7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y@\5gZ&T 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
t@ JPnA7~ h'fD3Gr& return l(i, j) = r(i, j);
|f}NO~CA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
yEqmB4^- gX _BJ6 return ( int & )i;
i:8^:(i return ( int & )j;
d=KOV;~); 最后执行i = j;
QF;<%QF: 可见,参数被正确的选择了。
+l/j6)O`(m ;VFr5.*x hCvn(f v(7A=/W_ eo_T.q 八. 中期总结
rlIEch^wZ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
n1/lE) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-9*WQU9R 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{G0)mp, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
7Mv$.Z( VfcQibm Z%{f[|h9} `j<tI6[e wqOhJYc oX4uRc7wR 九. 简化
UQcmHZ+lf 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。
h^*{chm] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Xh/av[Q 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:
ZO1J";>u 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:Y3?, +-*/&|^等
VT7NWTJ, 2. 返回引用。
iP%=Wo. =,各种复合赋值等
Pvw%,=41O 3. 返回固定类型。
L>b,}w 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
gAY2|/, 4. 原样返回。
) :@%xoF5 operator,
5w1[KO#K| 5. 返回解引用的类型。
9p4U\hx operator*(单目)
m^.C(} 6. 返回地址。
>[@d&28b% operator&(单目)
@ 1A_eF 7. 下表访问返回类型。
?63JQ.; operator[]
,GnU]f 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bVHi3=0{ operator<<和operator>>
LeyDs>!0 F8Wq&X#r 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。
BD-=y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
hob$eWgr ItPK template < typename Left >
[9_ (+E[} struct value_return
hY 2PV7"[; {
r&sOM_BUF template < typename T >
tlgvBRH> struct result_1
ji
-1yX {
a?~csP^?} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F:S>\wG, } ;
\=_q{ xN8JrZE& template < typename T1, typename T2 >
/$,=> struct result_2
H`lD@q'S {
X",0VO typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i(iP}:3 } ;
"|*Kf# } ;
So.P @CCd 8G] m7Z _i@eOqoC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
PZRn6Tc WcO,4: 下面我们来剥离functor中的operator()
@[lc0_b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}k0-?_Z=1 A=d$ir
K[ return l(t) op r(t)
E0^%|Mh]b return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6oh@$.ThG return op l(t)
lN>C#e<] return op l(t1, t2)
SuH.lCF-g return l(t) op
A{x
7 return l(t1, t2) op
DbU;jorwu return l(t)[r(t)]
D#Yx,`Ui return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u<=KC/vZe E+ 3yN\X( 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:
n,a5LR 单目: return f(l(t), r(t));
6y,P4O*q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~gWd63%8x 双目: return f(l(t));
O& %"F8B return f(l(t1, t2));
Tb1}XvZ 下面就是f的实现,以operator/为例
0O,T=z[+> @U3foL2\ struct meta_divide
.A7tq {
u@_!mjXQ template < typename T1, typename T2 >
~K-*q{6Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}i7U}T {
}#HTO:r return t1 / t2;
lAn+gDP }
[}ZPg3Y } ;
yaRcBT? xPDA475Cw3 这个工作可以让宏来做:
f UF;SqT l P$r
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mk%"G =w template < typename T1, typename T2 > \
FfxX)p1t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{#1j" 以后可以直接用
:x""E5H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Bq~hV;9nf 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
jxnQG A (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
I51oG:6fR? MzR1<W{ O ..q63dr 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
lQdnL.w$.4 \7t5U7v8U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hk@`N;dn class unary_op : public Rettype
LGo2^Xx {
JXL9Gge Left l;
X$- boe? public :
S?Bc~y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?{"XrQw $K?T=a;z
template < typename T >
lHcZi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`&u<aLA {
rmPne8D=c( return FuncType::execute(l(t));
A-a17}fta }
i5
L:L -v;n"Zy1 template < typename T1, typename T2 >
, G[r+4|h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vXyuEEe {
.Na&I)udX. return FuncType::execute(l(t1, t2));
~JwpNJs }
&r'{(O8$N } ;
rb:<N%*t g> ~cs_N@ (]3ERPn#y 同样还可以申明一个binary_op
u/gm10<OWa ;.ysCF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,4H;P/xsb class binary_op : public Rettype
cq*p9c {
y)3~]h\a Left l;
8pYyG
| \ Right r;
L w>-7) public :
\npz.g^c_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xClRO,- Qm.z@DwFM{ template < typename T >
gB]C&Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mn]}s:v {
t|;%DA)fjw return FuncType::execute(l(t), r(t));
|}_gA }
Z0e-W:&;kF wL'oImE template < typename T1, typename T2 >
<1aa~duT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f%2%T'Q {
;"1/#CY773 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
( "_Q }
'sj9[o@] } ;
|]^l^e6m o;3j:#3 | 8NnhT E 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
+.w[6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^~^mR#<P$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D899gGe 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。
,#
]+HS^B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
aT&t_^[] 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。。。
p`
$fTgm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1{^CfamF 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
,1,&b_ 下面是修改过的unary_op
+<&E3O r ]de\i=?| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+|6`E3j% class unary_op
V]Sgx00; {
v' C@jsxM Left l;
19'5Re& W/sY#" public :
}@wVW))6$ k!&:(] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mKM,kY {t&*>ma6) template < typename T >
DacN{r"3 struct result_1
IAYACmlN& {
MZ WmlJ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"9w}dQ } ;
z?)He)d ^ESUMXb template < typename T1, typename T2 >
?z3] struct result_2
0Q7MM6 {
Y17hOKc` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<KX&zi<L) } ;
K U$`!h nWk e#{[ template < typename T1, typename T2 >
;=a_B1"9u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4Ac}(N5D@ {
#BsW return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dq(E&`SzK }
X &D{5~qC KU]ok ' template < typename T >
Jld\8= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`;$h'eI9 {
Kk=LXmL2 return OpClass::execute(lt(t));
<[ZI.+_Wt }
B)M&\:
_ V#L'7">VP } ;
^^U%cu Kg oR#Ob#& ?`H[u7*% 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
i'=2Y9S} 好啦,现在才真正完美了。
!p',Za 现在在picker里面就可以这么添加了:
b# u8\H +Ofa#^5);K template < typename Right >
Wo!;K|~P picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[pL*@9Sa& {
w#9_eq|3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
DkdL#sV }
G>K@AW# 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。
wt?o
7R2 f@d9Hqr+l; JYJU&u kAo.C Nj7 "(f`U. 十. bind
64umul 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。
KmmQ ,e% 先来分析一下一段例子
m*Cu-6&qd S)7/0N79A G\kpUdj} int foo( int x, int y) { return x - y;}
DpvrMI~I_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
uR:rO^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+
>nr.,qo3 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。
o\!qcoE2W 我们来写个简单的。
q7_+}"i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
i\Wdo/c-H 对于函数对象类的版本:
:FHA]oec1 dYF=c template < typename Func >
3i=Iu0 struct functor_trait
Fe!9y2Mg {
HID([Wk typedef typename Func::result_type result_type;
[Y/:@t"2y } ;
+>tUz D 对于无参数函数的版本:
#{PmNx%M tJU-<{8 template < typename Ret >
v&;:^jJ8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ow/@Z7~ {
_A'{la~k typedef Ret result_type;
*9D!A } ;
d5!!Ut 对于单参数函数的版本:
MKg,!TELe LW:1/w&pv template < typename Ret, typename V1 >
<Ef[c@3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+B"0{>n}F {
xDjV`E] typedef Ret result_type;
nc?B6IV } ;
|.U)ll(c 对于双参数函数的版本:
@PSLs*
cUk*C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]Kh2;>=
Xj struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]l;*$2w) {
tef^ShF] typedef Ret result_type;
46No%cSiG } ;
(f#b7O-Wn 等等。。。
NNkP\oh\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
VaLs`q&3> {hdPhL template < typename Func >
j6YiE~ struct func_return
K5 KyG {
55DE\<r template < typename T >
WAPhv-6 struct result_1
8P: spD0 {
^@6q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[f{VIE*?% } ;
l67Jl"v v"O5u%P template < typename T1, typename T2 >
%,q.),F struct result_2
T.:+3:8|F {
ajH"Jy3A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5M_Wj*a}7 } ;
md Gwh7/3 } ;
.*/Fucr xge7r3i Dr#c)P~Wd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3HC 9Kv|>#zff template < typename Func, typename aPicker >
qUJ
aeQ class binder_1
IDFFc& {
+[-i%b3q Func fn;
+9A\HQ|22 aPicker pk;
!{%: qQiA public :
Z;DCI-Wg $'wq1u template < typename T >
3iNkoBCg struct result_1
S?0$? w? {
_e<o7Y@_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K7)kS } ;
<i. apBH Me3dpF template < typename T1, typename T2 >
z8_XX$Mnt struct result_2
^A_;#vK {
C(?blv-vM0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nHXX\i } ;
8?FueAM'
X` YwP/D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\,G#<>S $.E6S<(h template < typename T >
ef"?|sn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wd,a?31| {
)6X.Nfkb^k return fn(pk(t));
R
W/z1 }
T D@v9 template < typename T1, typename T2 >
V*[b}Xew typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V
A^l+Z,d {
UK[v6".^h return fn(pk(t1, t2));
()T[$.( }
;3'NMk } ;
SI:ifR&T z_|oCT!6 ?=Pd 一目了然不是么?
9"{W,'r&d 最后实现bind
._Zt=jB X@2-*so< [#^#+ |{\ template < typename Func, typename aPicker >
3(E
$I5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Rqipkx {
+a@GHx4- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j{++6<tr }
CB\{! %r{3wH#D@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
iI1n2>V3y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
#s-iy+/1oN z,SYw &S 十一. phoenix
6aft$A}XnD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9=l.T/?sf dtStTT for_each(v.begin(), v.end(),
PyC0Q\$% (
~"x5U{K48S do_
IIFMYl gF [
fK}h"iH+K cout << _1 << " , "
Rfb?f}j ]
5f'DoT .while_( -- _1),
R{YzH56M cout << var( " \n " )
;r\(p|e )
(46 {r}_O );
E\7m<'R ={2!c0s 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:
-;(Q1)& 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
+!t} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5v.DX`" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gbBy/_b [4Ll0GSp <Q< AwP template < typename Cond, typename Actor >
+]xFoH
class do_while
Y&bMCI6U {
#EO1`9f48x Cond cd;
9 ;t]Hp_+K Actor act;
B/f0P(7 public :
83~ i:+; template < typename T >
ZM#=`k9 struct result_1
klOp ^w {
P\m7 - typedef int result_type;
AnsjmR:Jv } ;
c{#yx_)V& km5~Gc} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f'(l&/4z{ 8^^[XbH template < typename T >
hn)a@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m4w')r~ {
V3N0Og3 do
NW9n {
zoDZZ%{ act(t);
yq[Cq=rBk }
Z,7R;,qX while (cd(t));
L6P1L) return 0 ;
b4 #R! }
^4Am
%yyT } ;
/?-7Fg+, ~i;fDQ&! :,pSWfK H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
O09ke-lC 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。
!LM<:kf.| 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。
!/{+WHxIr| 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$8JM 下面就是产生这个functor的类:
V,v[y\ &O\(;mFc I8Vb-YeS template < typename Actor >
`\|ssC8u class do_while_actor
yR~-k?7b {
g+8hp@a Actor act;
~:Uwg+]j public :
Pi2| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
l7[7_iB&E U!w1AY| template < typename Cond >
1YxgR}7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[ee%c Xo } ;
ra ' h #Z4pN8T3 $gle8Z- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*~$~yM/~3U 最后,是那个do_
F9q8SA#" _>o-UBb4]T 4pz|1Hw7 class do_while_invoker
h( QYxI,| {
({}( qm public :
c>bq%} template < typename Actor >
cFd
>oDS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O!1TthI {
Z^KA return do_while_actor < Actor > (act);
!7B\Xl'S }
eDO!^.<5 } do_;
@{
;XZb^ \Xrw"\")j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
M<?Q4a'Q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
LS>G4
] 最后来说说怎么处理break和continue
72oWhX=M% 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。
tS# `.F~y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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