一. 什么是Lambda
Sci4EGc 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{jM<t 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,
xR|eye R AuDR |;i #W@% K9 W`u$7k]$ class filler
)'!ml {
K@jSr*\' public :
Q6.*"` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
WiNr866nB } ;
PG6L]o^ 1rv$?=Z L)/6kt= 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
>{ECyh; R] Disljq j!S1Y0CV nR o=J5tY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Wg`+u 0Q$~k Bn1L?>G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R 5K-KSvW &$m=^ *9dV/TT~f[ CO:*x,6au 二. 战前分析
2{mY:\ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
abICoP1zQ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#.)xm(Ys 6;
5)/ q d<^_w!4X} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NWJcFj_ /* --------------------------------------------- */
B:O+*3j vector < int *> vp( 10 );
YER:ICQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6%ZHP? /* --------------------------------------------- */
wi\z>'R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W>Mse[6`c /* --------------------------------------------- */
^e?$ ]JiA! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*|];f#^9 /* --------------------------------------------- */
<`c25ih.4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s?^,iQ+tp /* --------------------------------------------- */
?CH?kP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%"l81z W
il{FcHY R=\v3m =<[7J]% 看了之后,我们可以思考一些问题:
*>e~_{F 1._1, _2是什么?
j7@!J7S 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。
=cdh'"XN 2._1 = 1是在做什么?
@Pxw hlxa 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。
,^.S0;D,Z 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。
I:F'S# $Q8P@L)[ E x_L!9>! 三. 动工
Y*Y&)k6t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x8 f6, LKqRvPnh n&_YYEHx 7^B3lC) template < typename T >
xJvLuzUD class assignment
:~t<L%tYF {
o*%3[HmV T value;
McEmd.S<n public :
UUl*f!&
o assignment( const T & v) : value(v) {}
R `;o!B}[ template < typename T2 >
;US83%* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-"F0eV+y } ;
ewo*7j4* +yth_9 m+Y@UgB 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Qn*6D 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+jcdf} h=hoV5d@ 7.%f01/i 5+`=t07^et class holder
mDZ=Due1 {
'#H&:Htm;L public :
,MRvuw0P template < typename T >
h>dxBN assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y\.DQ {
[d0%.+U return assignment < T > (t);
V{KjRSVf= }
yP
x\ltG3 } ;
VR"8Di&) AQ-mE9>P 1sD~7KPg? 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>
9o{(j 7O:"~L static holder _1;
:H{Bb{B% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}bp.OV-+ T\jAk+$Jo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U>oW~Z 而不用手动写一个函数对象。
B0v|{C ?C}sR: K/ ^dh=M5xz) #7+]%;h 四. 问题分析
$1~c_<DN 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。
0EyAMu 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。
4X*Q6rW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+miR3~w. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+Jdm#n?_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z<t>hzl7 +SyUWoM 五. 问题1:一致性
lO[E[c G 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|,nz4kJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dKb ^x^ rfX=*mjt struct holder
TQ?#PRB {
"(<%Ua //
)&Mq,@ template < typename T >
>{b3>s~T T & operator ()( const T & r) const
$]1qbE+ {
LaclC]yLU return (T & )r;
l:)S 3 }
J]dW1boT@ } ;
TywK\hH \TZ|S,FS 这样的话assignment也必须相应改动:
"
<Qm
- FJ}gUs{m template < typename Left, typename Right >
_\UIc;3Gl class assignment
<W2ZoqaV {
HJ",Sle Left l;
QAi1,+y]7w Right r;
bf(+ldq public :
12 -EDg/1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o<nS_x template < typename T2 >
^\T]r<rCY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_CL{IY } ;
>;7a1+`3 WU7cF81$ 同时,holder的operator=也需要改动:
WI{ ;#A =-5[Hn% template < typename T >
#n#HzbT assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K'V 2FTJI {
2eHx"Ha return assignment < holder, T > ( * this , t);
"O``7HA} }
m
&!XA ~U3Seo } 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。
9$wAm89 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
TA| s@T{ 5aG5BA[N return l(rhs) = r;
($'V&x8T 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。
[[X+P 0`r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=W<[Fe3 CbQ4Y template < typename Tp >
S eOy7 class constant_t
%4/xH9 {
(gU2"{:]J const Tp t;
TaWaHf public :
fK"iF@=Z` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
86qcf"?E template < typename T >
>4c` UW const Tp & operator ()( const T & r) const
2lo:a{}j {
e5 3,Rqi)@ return t;
5NFRPGYX }
o[^Q y(2~ } ;
tgB=vIw?3 a
ea0+,; 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=Epq%,4nG 下面就可以修改holder的operator=了
EZ{\D!_Y a'A s template < typename T >
Zw24f1iY assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
OpUA{P {
[<S^c[47U return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yquAr$L! }
aj
v}JV&: N<n8'XDdG 同时也要修改assignment的operator()
#R<G,"N5 ?;RD u[eD template < typename T2 >
61>f(?s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
tR;{. 现在代码看起来就很一致了。
w5(yCyNp~ NWaO_sm 六. 问题2:链式操作
bRsc-Fz6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LD_M 3
P 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
U{HML| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
y]^#$dK(z 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。
y!hi"! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Gnv!]c&S>l e96#2A5f template < typename T >
}Aw47;5q; struct result_1
])UwC-l {
+4HlRGH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2rmNdvvrk } ;
^vW$XRnt M}KZG'7 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
8JP6M!F# QoWR@u6a template < typename T >
'e85s%ru struct ref
;AJ<
LC {
om>VQ3 typedef T & reference;
"/!'9na{QL } ;
3C#RjA-2[ template < typename T >
3fl7~Lw, struct ref < T &>
ftaBilkjp {
o X@nP?\ typedef T & reference;
k:mlt: } ;
^}hZ'<PK .jaZ|nN8` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}7Jp :. qk }_]As}E template < typename T >
=Sa~\k+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#@E(<Pu4` {
P#v^"}.Wd return l(t) = r(t);
mtIMW9 }
7jT#BWt 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
nd;O(s; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*w|iu^G PU"S;4m 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
-F1P28<? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q K j1yG0i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M/l95fp +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AoIc9ElEX 最后的布局是:
jceHKl Add
r.?+gW!C / \
77tZp @>hn Divide 5
~ur)fAuF2 / \
61kO1,Uz* _1 3
a}w&dE$!- 似乎一切都解决了?不。
C[g&F0 6 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。
aX]y` 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。
QU,?}w'?d 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:
q 7` )Yrr%f`\ template < typename Right >
}FZp840 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9T/<x-FD Right & rt) const
A>5S] {
9c%(]Rn: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kHZKj!!R }
F;
0Dp
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q4 $sc_0i XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
/%;/pi 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
~O8]3+U 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
h|)2'07 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
iKY-;YK 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
%$^$'6\77 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
6B
/Jp Mg&HRE template < class Action >
c'SM>7L class picker : public Action
xR _DY'z {
lf}?!*V`+ public :
aL{EkiR picker( const Action & act) : Action(act) {}
U24V55ZnI // all the operator overloaded
e_\SSH@tw } ;
dnk1Mu< Fv<]mu Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
?! !;XW 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
f.sPE8#3= ?NQD# template < typename Right >
sY&rbJ(P picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
">03~:oA {
x`wZtv\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(gFQK[ }
oVAOGHE l@(t^68OD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
V>DXV-%&C 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rAtai}Lx 'Wd3`4V$ template < typename T > struct picker_maker
\z<ws&z3`$ {
W5M
] typedef picker < constant_t < T > > result;
g4?Q.'dZr } ;
eYPt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&:IfhS {
b6
J2*;XG typedef picker < T > result;
V7qCbd^>XJ } ;
94S .9A g9RzzE! 下面总的结构就有了:
;2+FgOj 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。
btJ,dpir 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。
$yP'k&b! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>^2ZM 至此链式操作完美实现。
Ih9O Rp7 1)nM#@%](h iPR!JX
_ 七. 问题3
+Y_Q?/M@8 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
p7?CeyZ-V v]UU&Jq8U template < typename T1, typename T2 >
5x93+DkO\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|:J*>"sq {
8,Q.t7v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d|D'&&&c }
nA{ncTg1\ bqf]$}/8k 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:
V{/)RZ/ =N[V{2}q template < typename T1, typename T2 >
;@=@N9qK struct result_2
,Yiq$Z{qQ {
.~V".tZV[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
h;:Se } ;
Huug_E+ =B,_d0Id 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?
NoSqzJyh 这个差事就留给了holder自己。
4q@9 .3g\[p [xp~@5r' template < int Order >
&j
wnM class holder;
_mI:Lr#dT template <>
}(vOaD|k= class holder < 1 >
hCOy\[2$ {
pX h^M{. public :
S|=rF<]my template < typename T >
hz>yv@1 struct result_1
A+bubH, {
|tolgdj typedef T & result;
>k&lGF<nl } ;
4p/V6kr&r template < typename T1, typename T2 >
%l]rQjV- struct result_2
e5:l 6` {
6m;wO r typedef T1 & result;
+lf@O&w } ;
C>(M+qXL+ template < typename T >
a\HtxR8L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xVwi
}jtG| {
w!GU~0~3[ return (T & )r;
v'2OHb# }
U
mx template < typename T1, typename T2 >
6u]OXPA| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"l2N_xX; {
(w7cdqe return (T1 & )r1;
ss M9t }
E )Zd{9A5) } ;
L^ jC&
dF
;] `NR template <>
&V,-W0T_ class holder < 2 >
kI1{>vYD {
S r#fyr public :
bMK'J template < typename T >
/Z9`uK struct result_1
J Wyoh| {
=jd=Qs IL typedef T & result;
V~^6 TS( } ;
bU +eJU_% template < typename T1, typename T2 >
pQm!Bt L struct result_2
:Tl6:=B {
$R#L@iL- typedef T2 & result;
0o'ML""j } ;
y7L4jO9h template < typename T >
L5N{ie_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W&re;?Z{ke {
q-)_Qco return (T & )r;
';L^mxh }
vYm&AD template < typename T1, typename T2 >
?~y(--.t;T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a0W\? {
,8 NEnB return (T2 & )r2;
1R~WY'Ed }
r#Oz0=0u } ;
r#w_=h) T|iF/p]F />I8nS}T 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> >。
WatLAn+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
EYD{8Fw- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
CH+& U\GZ
return l(i, j) = r(i, j);
$U.'K!B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
HaN_}UMP
DWxh{h"> return ( int & )i;
KIl.?_61O return ( int & )j;
+&8Ud8Q 最后执行i = j;
bvRGTOxO 可见,参数被正确的选择了。
g~D6.OZU L;t~rW!1 /+U)!$zm* +\$|L+@Z ;+KgujfU 八. 中期总结
M{RZ-)IC 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:
]<z(Rmn`Q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
x#VUEu]8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
nL20}"$E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
17 iq _%%"Y} a-2
{x2O 5&Kn # ]+7c1MB(5 F@K;A%us) 九. 简化
_VJwC| 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
ov>L- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(,y/nc=GN 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
d+ko"F| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)#Bfd(F +-*/&|^等
&bK$!8Z 2. 返回引用。
Dx)XC?'xO =,各种复合赋值等
5FKd{V' 3. 返回固定类型。
-s "$I:v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
; O0rt1 4. 原样返回。
^i1:PlW] operator,
B;_3IHMO 5. 返回解引用的类型。
IomJo operator*(单目)
CxQ,yd;> 6. 返回地址。
6u;(R0n operator&(单目)
(.+n1)L? 7. 下表访问返回类型。
l);8y5 operator[]
S6X<3L`FfH 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7E)7sd operator<<和operator>>
=upP3rw M3`A&*\; 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。
TvwIro 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1 to<at-NN !2I wuru template < typename Left >
1zW6Pb struct value_return
[nD4\x+ {
nJg2O@mRJ template < typename T >
KVy5/A/8c struct result_1
axOy~%%c {
s$6#3%h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KL`>mJo$ } ;
fTgN2U eO G%6C%a template < typename T1, typename T2 >
:nEV/"#F struct result_2
"FS.&&1( {
k0?6.[ku typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%L.+r!. } ;
{jG`l$$ } ;
=1capix 1r jp`N%O]6 ^+<uHd> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
lh5d6VUA )`-]nMc 下面我们来剥离functor中的operator()
ZeZwzH)BD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6B{Awm@v}X k#n=mm'N9 return l(t) op r(t)
A?zW!' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1 Y&d%AA return op l(t)
lR!$+atW return op l(t1, t2)
=
xk@ Q7$ return l(t) op
wQc w# return l(t1, t2) op
8 Hn{CJ~' return l(t)[r(t)]
gKCIfxM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a{W-+t 3F1Z$d( 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:
,}0pK\Y>$ 单目: return f(l(t), r(t));
IpxjP\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(tv h9o 双目: return f(l(t));
cw\a,>]H return f(l(t1, t2));
DVl:s 下面就是f的实现,以operator/为例
-tQ|&fl Jk*MxlA.b struct meta_divide
=F4} {
lLhCk>a template < typename T1, typename T2 >
2 OTpGl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
guvQISQlY {
ks}o9[D3 return t1 / t2;
|=POV]K }
KJiwM(o } ;
l;uEw /L.a:Er$ 这个工作可以让宏来做:
Ou^dI x-<dJ}` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$c-3Q|C template < typename T1, typename T2 > \
QVpZA, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
DYS(ZY)4 以后可以直接用
_*9Zp1r DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w9%gaK; 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
mI# BQE`p6 (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。。。)
Q$%@.@ E !8y|_(j Mw~?@Sq 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
<T wq{kt
RjDFc:bB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1 .M?Hp9i class unary_op : public Rettype
ezn>3?S {
jhLh~.
8 Left l;
D1f=f88/} public :
CbZ1<r" / unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!cZsIcIe HZT;7< template < typename T >
^{w&&+#,q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0\+Qi?& {
K +~ return FuncType::execute(l(t));
`Ao:} }
"#7i-?= o$-Phl template < typename T1, typename T2 >
GYYro&aq{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7,1idY%cy {
073(xAkL{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
0pR04"`; }
8<^,<? } ;
lcr=^ L,WKL. =8iM,Vl3 同样还可以申明一个binary_op
?o4&cCFOE & zG= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rdb%/@.- class binary_op : public Rettype
2d._X$fx7 {
eYa gI Left l;
qSQjAo4t@ Right r;
`drvu?F public :
8[DD=[& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,
?%`Ky/ $*PyzLS template < typename T >
_ehU:3L`s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HV sIbQS {
DGU$3w return FuncType::execute(l(t), r(t));
(~P&$$qfD }
?eu=0|d u&qdrKx template < typename T1, typename T2 >
{<GsM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EgY]U1{ {
R+m{nO~r return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VHJr+BQ1K/ }
mz#(\p=T } ;
/`1zkBj<& 53L)+\7w +@!9&5SA 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
UpgOU. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
I[&!\Me[+w DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
o6q Qzk 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。
P`"dj@1' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=3}+f-6"' 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。。。
TWn7&,N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
sOHh&e 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)
rGN-jb)T+ 下面是修改过的unary_op
7mu%| ! 9`b*Y*d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UL oTPx@N class unary_op
-Wmpj {
%o?fE4o' Left l;
A1:Fe9q o]]Q7S= public :
t >8t|t+ ak NJL\b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Jus)cO#I <cl$?].RE! template < typename T >
= U^B,q struct result_1
\O^=
Z{3y {
'8}\! i& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i1/FNem } ;
A\=:h AQ "e_ED* template < typename T1, typename T2 >
$mpfr#!&3o struct result_2
d 5Il0sG {
H\O|Y@uVr typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h<6r+*T' p } ;
{2V=BDS|?K "Uyw7 template < typename T1, typename T2 >
K[ylyQ1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8x+K4B"oe {
| o+vpy return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.d.7D ]Yn }
1Og9VG1^ a5&wS@)
; template < typename T >
^tpy8TQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bi,%QZZ {
*yt/
Dj return OpClass::execute(lt(t));
n:7=z0
s }
eNXpRvY &jj\-;=~Ho } ;
F`Pu$>8C ka]n+"~==\ hI?<F^b 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
2!jbaSH(+ 好啦,现在才真正完美了。
XbHcd8N T 现在在picker里面就可以这么添加了:
RzyEA3L' RI%*5lM8; template < typename Right >
~L?p/3m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'W$qi@f_s {
60hf)er return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R/ P.m~? }
:CH'Bt4< 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。
"b2Mk-qP IMVoNKW- !N!M
NsyDz FxD" z3D H4%wq 十. bind
RPLr7Lb 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。
%S@XY3jZY 先来分析一下一段例子
uV;Z K<N0%c~ !WDdq_n*v int foo( int x, int y) { return x - y;}
CIV6Qe"< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
hf%W grO. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
p-ry{"XA 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。
4N*^% 我们来写个简单的。
)TXn7{M: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1)k))w 9 对于函数对象类的版本:
#`?uV)( rNI3_|a template < typename Func >
H#6J7\xcS struct functor_trait
`M\L6o {
_Hkc<j/e~ typedef typename Func::result_type result_type;
+y -:(aP } ;
LZ^sc
对于无参数函数的版本:
p%j@2U ^QXUiXzl template < typename Ret >
)Q9J, struct functor_trait < Ret ( * )() >
$KtMv +m" {
F[9IHT6{ typedef Ret result_type;
;r8,Wx@f1C } ;
viKN:n! Ev 对于单参数函数的版本:
[rGR1>U?i \7W {/v4^ template < typename Ret, typename V1 >
MLL2V`vBT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%f?#) 01> {
{K:/(\ typedef Ret result_type;
7rsrC } ;
I /RvU, 对于双参数函数的版本:
] _#[oS 8f#YUK
sW= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)v'3pTs2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
g,x$z~zU{ {
JB**z00; typedef Ret result_type;
WqwD"WX+w } ;
J2yq|n?2gq 等等。。。
c[ =9Z;| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
JCE364$$" 9/^4W. template < typename Func >
;Q-sie(# struct func_return
w)3LY F {
l1!i3m'x template < typename T >
vChkSY([ struct result_1
aiU n
bP {
VSM%<-iQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%M~Ugv_4v } ;
wxvt:== R?^FO:nM%! template < typename T1, typename T2 >
u!;kBs struct result_2
=OhhMAn {
Pq;1EI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)W uuU [( } ;
TlAY=JwW } ;
.LV=Z0ja ]ujH7T wG19NX( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jhK&Z7; )FE'#\ template < typename Func, typename aPicker >
8={(Vf6 class binder_1
0d.lF: {
IRXpk6| Func fn;
[Fjh aPicker pk;
"RZ)pav? public :
H=7dp%b" 7|IW\ template < typename T >
YIt:_][* struct result_1
(w@|:0t^y[ {
V?5QpBKI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{h|3P/?7 } ;
P?\rRB Hq6VwQu? template < typename T1, typename T2 >
Vs\)w>JF struct result_2
,tmo6D6 2 {
?RrJYj1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ml\7JW6Rx } ;
Sr%~
5Q[W G
}TT- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Cg8{NNeD [,xFk* # template < typename T >
]!0 BMZmf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZVgR7+`]# {
es&+5 return fn(pk(t));
OjyS
?YY)b }
@DY0Lz; template < typename T1, typename T2 >
!(l,+@j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tgc&DT;E {
f}nGWV%, return fn(pk(t1, t2));
(Q#ArMMORI }
=:o)+NE } ;
.oAg
(@^6 aN%t>*?Xa rx|/]NE; 一目了然不是么?
}#w>>{Q 最后实现bind
SS(jjpe&, wp.'M?6`L \1ys2BX template < typename Func, typename aPicker >
69O?sIk picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|'Ve75 W6u {
i|.!*/qF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1[u{3lQ }
izmL8U
?t bZ )3{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
QBai;p{ 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。
ax'Dp{Q kX5v!pm[ 十一. phoenix
in(n[K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{K_YW j$N`JiKM for_each(v.begin(), v.end(),
M/Bn^A8@ (
N[dhNK" do_
V@e0VV3yx% [
pZ OVD% cout << _1 << " , "
!\+SE"ml ]
} [D[ZLv .while_( -- _1),
v\$XhOK cout << var( " \n " )
O:p~L`o>> )
k<8: );
%+>I1G {3
zq.e{ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
AP/tBCeM 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
N@;6/[8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e,:@c3I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7&|fD{:4U dwB-WF%k )]X_')K template < typename Cond, typename Actor >
V..m2nQj
class do_while
kmo3<'j{ {
n8R{LjJ2@ Cond cd;
k@KX=mG< Actor act;
F-UY~i8 public :
{.Nt#l template < typename T >
wzP>Cq struct result_1
:N%]<Mq {
u_zp?Nc typedef int result_type;
DQKhR sC } ;
0m51nw~B HQv#\Xi1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
cp[4$lu "m/0>UU0 template < typename T >
6M259*ME typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g%[lUxL {
OC"W=[Myl do
PlTY^N6Hn {
3mr9}P9; act(t);
IuB0C!' }
+r4^oT[- while (cd(t));
>qAQNX return 0 ;
mhT3 Fwc }
*J~N } ;
8[2^`g v:s~Y </qXKEu`_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\BUr2] 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。
CXvL`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。
$6BXoh! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
u@[D*c1!H 下面就是产生这个functor的类:
80
i<Ij8J >k
kuw?O@ <EJ}9`t template < typename Actor >
vYrqZie< class do_while_actor
o;_v' {
^5j9WV Actor act;
A$[@AY$MI public :
k +&LOb7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
PgxD?Oi8 1i#M(u_ template < typename Cond >
/nGsl< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Y2QlK1.8V } ;
+hV7o!WxC wUW+S5"K gKn"e|A 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gtVI>D'(W 最后,是那个do_
D~U4K- /wH]OD{ r;I3N+ class do_while_invoker
$Rd74;edn {
^szCf|SM public :
P*)}ENY template < typename Actor >
y]+i.8[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ixE72bX {
3-Xum*)Y return do_while_actor < Actor > (act);
H'&x4[J: }
/mo4Q?^ } do_;
D CcM~ aOA;"jR1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q.g<g u] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-[" .km 最后来说说怎么处理break和continue
3a"4Fn 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。
al(t-3`< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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