一. 什么是Lambda
8sGaq [ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:;u?TFCRx 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,
k\`~v$R3 YQ#o3sjs sQ>L3F;A` ~(/OB
w class filler
F)^:WWVc# {
?Z[`sm public :
>{huaN B void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
QocR)aN=+ } ;
?5MOp FCMV1, !e0~|8 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
t/L:Y=7w AQa;D2B$ hRKA,u/G <u%&@G$F> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5
Yf
T 1T@#gE["Ic o2#_CdU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ilpP"B M5>cYVG t?<pyw $ tj=l! 二. 战前分析
wYIlp 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'V^l.v 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
+ZK12D} 380M&Guh cas5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I#U"DwM /* --------------------------------------------- */
\>@QJ vector < int *> vp( 10 );
c1L0#L/F6" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jX8,y /* --------------------------------------------- */
`bx}!;{lx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z),@YJU"z /* --------------------------------------------- */
V'jvI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5fqQ;r /* --------------------------------------------- */
"hi)p9 _cR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/a:sWmxMT /* --------------------------------------------- */
sp'f>F2] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d iG kwKj 236,o
{9e 8%W(",nd ! >l)*jN8 看了之后,我们可以思考一些问题:
V$';B=M 1._1, _2是什么?
ir/-zp_ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
MX\v2["FoV 2._1 = 1是在做什么?
zv}3Sl@ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3}lT"K Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
F vt5vQ ;+-M+9"?O :$J4T;/{ 三. 动工
"{F e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Oj~4uT&" MhXJ /bup +#a_Y \Q m1+tg template < typename T >
/>,KWHR|: class assignment
9yt)9f {
PBo;lg` T value;
qZz?i public :
;H;c Sn5uL assignment( const T & v) : value(v) {}
RAps`)OR? template < typename T2 >
0l&#%wmJ, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h~R= ?%H[ } ;
a(BEm_l3 M~jV"OF= S%t*! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*[SOz) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
PUJkC 48 n5Y~YS { *&Wc Os y.PsC ' class holder
5U!yc7eBI/ {
n?=d)[] public :
)J<VDO:_YA template < typename T >
V+'C71-P assignment < T > operator = ( const T & t) const
DN%b!K: {
(o5^@aDr return assignment < T > (t);
V0ig#?] }
S7Tc9"oqV } ;
@P@j9yR ,/uVq G 0
P]+/ 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:
v3q.,I_ nS5g!GYY,k static holder _1;
b|KlWt' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xh) h#p. nB .?=eUa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aI'MVKwMk 而不用手动写一个函数对象。
)=]u]7p} -cL{9r&X &}q;," f+xhS,iDR 四. 问题分析
T4lE-g2%M 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。
cU 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。
c ?H@HoF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e#/SFI0m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(n+FEE< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@3_[NI% &u}]3E'-k 五. 问题1:一致性
94CHxv 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?|
Q`{2yU:r 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
z 7
s&7)a J%mtlA struct holder
XJI
ff$K {
h:3^FV //
:)eU)r"s4 template < typename T >
]aN]H a T & operator ()( const T & r) const
~(~
y=M {
q0y#Y return (T & )r;
Fk*C8 }
KW 78J~u+ } ;
u4QBD5T" dum(T 这样的话assignment也必须相应改动:
(l]_0-Z zS<idy F` template < typename Left, typename Right >
px>g class assignment
|iLf;8_: {
Rxfhk,I Left l;
.FWi$B'; Right r;
Fd(o8z8Q public :
/ho7O/aAa assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;T,`m^@zf template < typename T2 >
]r\d 5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Gj ka % } ;
^2}p%j> 4Y
`=`{Q 同时,holder的operator=也需要改动:
WLkfo6Nw =_:Mx'7 template < typename T >
(BG
wBL assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>= VCKN2'j {
nSR<( -j! return assignment < holder, T > ( * this , t);
I/`\>Hk }
*ud/'HR8] Y0Bd[ 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。
RJ0:O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
k,0lA#> .;,` bH0 return l(rhs) = r;
g* DBW, 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。
NS3qNj
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1k dQh&~G kl[Jt)"4@ template < typename Tp >
oa
q!<lI class constant_t
dm`:']? {
l37)
Q const Tp t;
5kdh!qy[$, public :
I\WBPI constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
tuIQiWHbM template < typename T >
<#>{7" } const Tp & operator ()( const T & r) const
%Xjg/5G - {
;/s##7qf return t;
]rMHO }
Q35jJQ$<` } ;
#y>q)Ph $dkkgsw7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
jk9/EmV*r 下面就可以修改holder的operator=了
cOrFe;8-. Z.E@aml\
template < typename T >
=?oYEO7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3`U^sr:[% {
=Eb4Iyz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&T&>4I!'M }
g),t ,WgEl4 同时也要修改assignment的operator()
qx2M"uFJ R
Y ";SfYb template < typename T2 >
S*w; $`Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>4iVVs 现在代码看起来就很一致了。
9~ rYLR(v JK9 J;c#T 六. 问题2:链式操作
Q8?:L<A 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dSPye z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Uf\,U8U B 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
1%Su~Z"W> 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
|Q*OA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
HBiUp$(mB 1|/-Ff"1@ template < typename T >
F|!
ib5 struct result_1
2Mw^EjR {
0*F<tg,+] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
k@Mt8Ln } ;
\I+#M-V p|RFpn2ygF 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:
\wM8I-f! rGUu K0L& template < typename T >
pZV=Co3!I struct ref
F*J@OY8i {
8/BWe
;4 typedef T & reference;
owKOH{otf } ;
h;JO"J@H template < typename T >
H%G|8,4 struct ref < T &>
Gz kvj:(V {
cTu"Tu\Qw typedef T & reference;
wNQhg } ;
2e|m3 r31)Ed$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$c1xh. =.\PG[ template < typename T >
?*dt JL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ck\TTNA {
M=#'+CF}W return l(t) = r(t);
vV*i)`IXe }
0.z\YTZ9 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
MNu\=p\Eq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s]'EIw}mo G'0JK+=o 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
s~g0VNu Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6`V~cVu _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d$#DXLA\P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g\A kf 最后的布局是:
SK t&BnW Add
vNSeNS@jxC / \
Ee097A?1vj Divide 5
Ck>{7Gw / \
|?<^4U8 _1 3
f`bRg8v 似乎一切都解决了?不。
c$b~?Mx 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
{N'<_%cu 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
~fY\; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
,HECHA_" a2SXg A template < typename Right >
:]uz0s`> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
PS'SI X Right & rt) const
1g>>{ y {
++Fv )KY@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Y^-D'2P]P }
"/0Vvy _| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L7PMam XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
W_RN@O 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
F42?h:y8I 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
,KFF[z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
k<QZ_*x}G 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
f?W" ^6Df 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
5KC
Zg'h *_H^]wNJG template < class Action >
aK?PK }@ class picker : public Action
M~Ph/ {
MwTouEGGgA public :
P]<15l picker( const Action & act) : Action(act) {}
DT[WO_= // all the operator overloaded
>?|c>HGX } ;
{VT**o ;fxrOfb Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
i<-a-Z+^ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
4;V;8a\A NEW0dF&) template < typename Right >
O6$n VpD3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t-?#x
{
w"
,ab j return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p@[n(?duC. }
+Y"HbNz 4MPR Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
k\Z@B!VAq 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。
FJ{6_=@D 6ac_AsFK template < typename T > struct picker_maker
{ug* {
Q3rLCg,; typedef picker < constant_t < T > > result;
@j'GcN vs } ;
wj 15Og? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
U$Od) {
$/"QYSF typedef picker < T > result;
v{pW/Fu~ } ;
04#<qd&ob@ Tl L\&n.$ 下面总的结构就有了:
7=a=@D[ 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。
4azqH;i 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。
y1#*c$ O picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sGO+O$J 至此链式操作完美实现。
>oL| nwn F!zGk(Pu =k##*% 七. 问题3
{Lugdf' 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!dOpLUh l C=x70Y/ template < typename T1, typename T2 >
k|3hs('y| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/>2zKF? {
5,9cD`WR^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<z8z\4Hz }
cv-;fd>' _*-b0 }T 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
)0zg1z gf70 O>E template < typename T1, typename T2 >
)WsR
8tk struct result_2
+2g}wH)l {
SXx4^X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rm4t } ;
V(;c#%I2 DWupLJpk;c 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
+do*C=z 这个差事就留给了holder自己。
RmJ|g< K6s tkDhb =Y*zF>#lP template < int Order >
5h6-aQU[ class holder;
\?[ m%$A template <>
i4lB]k class holder < 1 >
&n]]OPo {
g=jB'h? public :
'#lc?Y(pJ2 template < typename T >
pER[^LH_) struct result_1
MUUhg {
?N]G;%3/ typedef T & result;
W/.Wp|C}K3 } ;
2/ejU,S template < typename T1, typename T2 >
|y&vMx~t struct result_2
FTu<$`!1L {
&Z%'xAOGR typedef T1 & result;
*1h@Jb34 } ;
0u
bf]Z template < typename T >
SK5__Ix typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zvwv7JtB {
}ISR +./+ return (T & )r;
qRXHaQi@9 }
F]cc?r312 template < typename T1, typename T2 >
ro8C^d] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(@Eb+8Zd {
6kO+E5;X return (T1 & )r1;
wlpcuz@ }
0s6eF+bs } ;
jvhD_L/ Tsocc5gWZ* template <>
h9QQ8}g class holder < 2 >
7%W@Hr,%F {
irMBd8WG public :
Ct]? / template < typename T >
/w2NO9Q struct result_1
J9P\D! {
.}Hs'co typedef T & result;
\zzPsnFIg } ;
c
6/lfgN template < typename T1, typename T2 >
l"%WXi"X struct result_2
99~ZZG {
QB*n
[(? typedef T2 & result;
U["IXR# } ;
j.:f=`xf template < typename T >
-Fc 9mv(H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kfq<M7y {
o3HS| return (T & )r;
USH>`3 }
+1Pu29B0 template < typename T1, typename T2 >
G$s=P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g_?bWm4br {
,irc=0M( return (T2 & )r2;
4"eeEs h }
u?KG% } ;
+f,I$&d.V r@ba1*y0 BJjx y0+ 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> >。
Pt7C/
qM/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1~vv<`- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|T{ZDJ+ 5#::42oE return l(i, j) = r(i, j);
:AyZe7:(D 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
TSj)XU {W \b?O+;5Cj return ( int & )i;
XlJ+:st return ( int & )j;
5D>cbzP@ 最后执行i = j;
XQcE
ZJ2 可见,参数被正确的选择了。
'Me(qpsq 8xHjdQr BG+X8t8\ =6BI[_0 hroRDD 八. 中期总结
e)oi3d.wJf 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:
X:W}S/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\ $
:)Ka 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
cyWDtq 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
m^4O jik EI@ep~ kv`5"pa7M +'UxO'v3] t_Ul;HVPS +Q!Kj7EU/ 九. 简化
(ewcj\l4* 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。
IXsOTBM 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8\[qR_LV 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:
_RX*Ps= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D 66!C{ +-*/&|^等
rm,h\ 2. 返回引用。
`(8RK =,各种复合赋值等
/P*ph0S- 3. 返回固定类型。
#M92=IH 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
D$SO 6X~ 4. 原样返回。
b<KKF ' operator,
I#|ib 5. 返回解引用的类型。
OgkbN` operator*(单目)
eb<'>a 6. 返回地址。
g=s2t"& operator&(单目)
X($@E!| 7. 下表访问返回类型。
!}HT&N8[r operator[]
bfA9aT 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2^&5D,}0 operator<<和operator>>
Zh_P \>4x7mF! 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。
p fg>H 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
IeBb#Qedz .T}S[`Yx5 template < typename Left >
dNz!2mbO struct value_return
|R (rb-v {
r'u[>uY template < typename T >
Fi"TY^-E; struct result_1
.vXe}% {
2|LkCu)~," typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
y#5;wb<1 } ;
t8-LPq !_h<w ?) template < typename T1, typename T2 >
JP 8v2)
p struct result_2
mC84fss {
kk3G~o+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
S;S_<GX } ;
JC4Z^/\. } ;
}C&kzJBEF .gd'<l ZAMS;e+e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
F6)/Iiv DKqO5e\l8@ 下面我们来剥离functor中的operator()
`d:cq.OO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
BmFs6{>~c n\H.NL)
return l(t) op r(t)
6-uB[$ko return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F%
K}&3 return op l(t)
7(KVA1P66 return op l(t1, t2)
"_e/O&-cH return l(t) op
GZ/vUe return l(t1, t2) op
h:'wtn@l( return l(t)[r(t)]
o^~KAB7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
AN-;*n<' @KC;"u'C 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
R8R,!3 N 单目: return f(l(t), r(t));
<4P"1#nHQ+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
u\|Ys 双目: return f(l(t));
0"$'1g^]7 return f(l(t1, t2));
/<oBgFMoJ 下面就是f的实现,以operator/为例
Hsz).u '}
LAZQ" struct meta_divide
!Ql&Ls {
9~WjCa*,& template < typename T1, typename T2 >
yn-TN_/Y, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\~'+TW {
p*(]8pDC return t1 / t2;
V .VV:`S }
Fs)m;C } ;
.=4k'99, v"G) G)*z 这个工作可以让宏来做:
Tof H=d j4.deQ, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4';(\42 template < typename T1, typename T2 > \
bO?Us static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C\p _ 以后可以直接用
Qz/1^xy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
' fP`ET5 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
0CRk&_ht (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。。。)
~b.e9FhdA S4BU ! w@ =U f7 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
*^P$^lm?S t.WWahNyY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w"K;e (S class unary_op : public Rettype
4EDwZR>./ {
Qcr-|?5L Left l;
lVQy
{`Ns public :
}Ii5[nRN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3F6=/ x(/{]$h template < typename T >
iSxuor^; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VVyms7
VN {
~!{y3thZ return FuncType::execute(l(t));
ZJ|'$=lR }
>
H(o=39s 7cJh^M template < typename T1, typename T2 >
w(Hio-l= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
42mZ.,< {
uKocEWB=/F return FuncType::execute(l(t1, t2));
H '(Ky }
g}=opw6z } ;
<rpXhcR Qcf5*]V k3B-;%3I; 同样还可以申明一个binary_op
OJF41Z L
H`z '7&/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[Vaw$c-+[y class binary_op : public Rettype
VDP \E<3" {
J#^oUq Left l;
R87e"m/C% Right r;
{)d{:&*K. public :
b)Px binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%VD>S 7xmif YC template < typename T >
#n8jn# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9(;I+.;8k {
$m-rn'Q return FuncType::execute(l(t), r(t));
h!L6NS_Q, }
zU)Ib<$ $M=W`E[g template < typename T1, typename T2 >
{)8!> K%G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]FLi^}ct {
CUR70[pB) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{b6$F[e }
^1^muc[ } ;
r g$2)z1 +/E
yX= F};G& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
=,-&h
V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]wQ#8}zO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BL^8gtdn 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
'sCj|=y2Qc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c$>$2[*= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
pjP
R3
r 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\Y{^Q7!>:8 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
f2"1^M 下面是修改过的unary_op
tM$w0Cj Mh+ym]6\(k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
GDW$R`2 class unary_op
Lh(`9(tX {
cj!Ew}o40D Left l;
yfd$T}WW6 QIMoe'p public :
&~xzp^& 2-<i#nA3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J~jR`2+r %fyah}= template < typename T >
/bd1Bi struct result_1
LPNJuz {
u#l@:p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8sG0HI$f+ } ;
rIE
m 2yyJ19Iul template < typename T1, typename T2 >
^U`Bj*"2 struct result_2
[;F%6MPK^ {
0"V L6$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}smPP* } ;
H^c8r^# i.e1?Zk1 template < typename T1, typename T2 >
;=FSpZ@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d/k70Ybk {
dt -=7mz# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
JAK+v }
f2JeXsOI &ZRriqsQg template < typename T >
Nx8~Rn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~P47:IZf {
i@C1}o-/ return OpClass::execute(lt(t));
Oz[]]`C1 }
jx3J$5 cBO.96ZHE } ;
&pCNOHi| [a<ucJ &C.{7ZNt 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
8~=<!(M)m/ 好啦,现在才真正完美了。
'TF5CNX 现在在picker里面就可以这么添加了:
02lI-xHe !`rR;5&sT template < typename Right >
^rmcyy8;g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'V=i;2mB* {
:q.g#:1s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
tR,&|?0 }
i7D)'4gkW 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
<R TAO2 @nuMl5C-` PE IUKlX 5p. vo"7 tf VK 十. bind
0.9%m7.m 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
f8T6(cA 先来分析一下一段例子
VuOZZ7y CBqeO@M _%xe:X+ M int foo( int x, int y) { return x - y;}
^4WNP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{!lC$ SlJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:/c40:[ 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。
ZB)`*z>* 我们来写个简单的。
k_E
Jg;( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
pQGlg[i2/ 对于函数对象类的版本:
f(^? PGO 4pin\ZS:C template < typename Func >
29xm66
struct functor_trait
X#bK.WN$ {
m+t<<5I[- typedef typename Func::result_type result_type;
F ka^0 } ;
(9#$za> 对于无参数函数的版本:
*?2aIz" &DX&*Xq2 template < typename Ret >
/Ria"lLv struct functor_trait < Ret ( * )() >
% Rv;e {
e;M#MkP7 typedef Ret result_type;
qSg#:;(O } ;
J<"=c
z$ 对于单参数函数的版本:
y_>l'{w3^ +[JvpDv% template < typename Ret, typename V1 >
^/0c`JG!x struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AG3iKk??T {
"Cj{Z@n typedef Ret result_type;
&tNnW } ;
)Vn(J#s 对于双参数函数的版本:
}de{- Yq6e=?- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<sALA~p|0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7Rba@ cs9 {
A#yZh\# typedef Ret result_type;
|6cz r } ;
eSqKXmH[m 等等。。。
mW/6FC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G`/5= kB2]Z} template < typename Func >
3 #8bG( struct func_return
5^,"Ve| {
+N|}6e template < typename T >
)p$a1\~m struct result_1
I@$cw3 {
'7oWN,- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yHXQCWY{8; } ;
}T)0:DF1, ]^e4coC template < typename T1, typename T2 >
cYC@@? struct result_2
qG]G0|f {
\aEarIX#* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AHo4%
5 } ;
?M}W;Z } ;
jkVX>*.|oy K&Sz8# + Q7!";ol2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
q =\3jd
}nsxo5WP template < typename Func, typename aPicker >
'%W`:K' class binder_1
#nD]G#>e
{
#FZoi:'Q Func fn;
4x2
;@Pd aPicker pk;
8\N`2mPt public :
>FR;Ux~a A-&'/IHR"B template < typename T >
)YtdU(^J$ struct result_1
?;bsg9 {
JO3x#1~;_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qg`8f? } ;
6>X9|w 5DI&pR1eZ template < typename T1, typename T2 >
<>Nq]WqA struct result_2
?oD]J {
5x2m]u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6EX_IDb } ;
;8~tt I <Z>p1S binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nNEIwlj; J7RO*.O&Iq template < typename T >
![ce=9@t< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~jpdDV&u\ {
ru#CywK{{; return fn(pk(t));
7 {n>0@_ }
@V7HxW7RX template < typename T1, typename T2 >
GyVRe]<>B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Edp%z"J;C {
,&q
Q[i return fn(pk(t1, t2));
"!AbH<M;@ }
%3@a|#g } ;
|Ok=aV7 oIJ.Tv@N( < %t$0' 一目了然不是么?
V6CRl&ZKO 最后实现bind
Z8vR/ 0ECQ>Ux: 67{3/(`x template < typename Func, typename aPicker >
-s!cZ3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ng-rvr {
VQV%1f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'KU)]v }
{ch+G~oS z~ f;5 xtI 2个以上参数的bind可以同理实现。
w vQ.9 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
~stG2^"[ mC,: .d 十一. phoenix
l2S1?* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k0e {c P'Gf7sQt7 for_each(v.begin(), v.end(),
DOa%|H'P (
ukAE7O(W& do_
:W6R]y [
OngUZMgdb cout << _1 << " , "
^rX5C2}G\D ]
}TDoQ]P .while_( -- _1),
fhp+Ep!0Y cout << var( " \n " )
VmbfwHRWb )
b;~?a#Z} );
m +LP5S +ak<yV1= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"/~KB~bB 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Tg;1;XM% operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{*NM~yQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
upc-Qvk #FwTV@ h)o5j-M>4 template < typename Cond, typename Actor >
G,,7.%eib= class do_while
-h`[w: {
iYR`|PJi Cond cd;
6z3`*B Actor act;
}[O/u <Z public :
c)q'" r template < typename T >
'#ow9w+^ struct result_1
y/\0qQ/ {
P6~&,a typedef int result_type;
5W4Tp% Lda } ;
}n;.E&<[ Pg%k>~i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6jpfo'uB$ +j!$88%Z{ template < typename T >
$Ao
iH{f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yM`QVO!; {
e'MLLC[ do
OY'6 ~w9 {
37U$9] act(t);
.EXxNB]%Y& }
"(NJ{J#A while (cd(t));
$?M$^ -(e return 0 ;
*3s,~<''% }
#P/}'rdt } ;
$>6Kn`UX SYaL@54 Nxr %xTD 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{Hr
P;) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
NB)$l2<d 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。
0m>?-/uDx 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。
o7^u@*"F 下面就是产生这个functor的类:
Hr}pO"% *;!p#qL c[zaYcbl template < typename Actor >
&$<7]a\dM class do_while_actor
rd
hM#? {
K=Y{iHn Actor act;
~H\1dCW public :
=Dc9|WuHN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C[2LP$6*/ 1yT\|2ARZ% template < typename Cond >
I>n2# -8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hutdw> } ;
hY}.2 ~X2
cTG!, ov%.+5 P 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Y. 1dk 最后,是那个do_
^^+vt8| sA1 XtO<&7 2 i:tPe& class do_while_invoker
geJO#; {
> a"4aYj public :
b+!I_g4P template < typename Actor >
("T8 mt[w> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gVU&Yl~/^ {
:!WKD@] return do_while_actor < Actor > (act);
-h1FrDBt }
~9h/{$ } do_;
ZB5u\NpcW v3Xt<I=4y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
vI1UFD
D 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5nh:S0M6V 最后来说说怎么处理break和continue
-gR
}^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。
e,I{+^P 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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