一. 什么是Lambda
s.&ewf\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q]9H9?}N? 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,
fz#e4+oH R
h zf.kp vU0j!XqE xZZW*d_b class filler
Is&z~Xy/ {
ES p)% public :
~n9BN'@x void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L!s/0kBg } ;
[ R1S+i -fIX6 t"k6wv;Tq 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:
z6 2gF|Uj F#>?i} ?3~]H S7&w r@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
P -0 UhQ [|c XF(0>- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L/dG0a@1X j3jf:7 /\ 2V%si 6 #D~atgR 二. 战前分析
>Vz Gx(7q 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。
(~}IoQp> 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
>U.TkB |3`Sd;^; )/kkvI()l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F!OVx< /* --------------------------------------------- */
S'm&Ll2i@ vector < int *> vp( 10 );
G,I[zhX\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
a]XQM$T$ /* --------------------------------------------- */
c+chwU0W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t &XH:w&j /* --------------------------------------------- */
.^j 6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X-&t!0O4}` /* --------------------------------------------- */
#
le<R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
b-R!oP+vP /* --------------------------------------------- */
g((glr)6M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M&o@~z0 aZEi|\VU "Opk:;. I:l<t* 看了之后,我们可以思考一些问题:
LN}eD\ 1._1, _2是什么?
Nr)v!z~y
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。
l]D?S]{a 2._1 = 1是在做什么?
Lh.?G#E M 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。
?;Dh^mc 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。
5>+>=)* ZD\`~I|gp YCZl1ry:V= 三. 动工
Y-\/Y*;cd 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&TYTeJ] q8%T)$! D#|+PG7 $/^DY& template < typename T >
~?i;~S class assignment
Si#I^aF`%
{
KPO?eeT.WZ T value;
ZYDLl8 public :
sUA==k assignment( const T & v) : value(v) {}
9a}rE template < typename T2 >
F|p&v7T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)N h67P3X" } ;
j}R!'m(P' G?$|aQ0j ?u.&BP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
, 6 P:S7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|@#37 _)s<E9t2N fa7Z=:aG hbm%{*d class holder
^UI{U1N~Bz {
70bI}/u public :
dl_ h0 template < typename T >
x_Zi^ ] assignment < T > operator = ( const T & t) const
NH&/= {
-U/"eVM return assignment < T > (t);
Sc03vfmo"N }
}z{2~ 0, } ;
l_tr,3_w \HX'^t` W"
>[sn| 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:
Za68V/Vj y)iT-$bQ static holder _1;
wBz?OnD/D Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+-tvNX%IJ ^<X+t&!z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N~7xj? 而不用手动写一个函数对象。
!$&k@#v: jo 0
d# 'z$ BgXh\ r}kQ<SRx 四. 问题分析
&)`xlIw} 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。
>i^8K U 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。
On
x[}x 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zAT7^q^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'&/ 35d9|* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qxS=8#-`( egQB!%D 五. 问题1:一致性
W4n;U-Hb 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?|
{A2EGUmF2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
H",w$$eF Zzy!D struct holder
%Jy0?W N {
]WlE9z7:8 //
~2
L{m[s| template < typename T >
`4^-@} T & operator ()( const T & r) const
J2A+x\{< {
_<tWy+. return (T & )r;
:|cC7,S }
"|P8L|
@* } ;
irj{Or^k
g/Q"%GN, 这样的话assignment也必须相应改动:
G.v zz-yG _,*ld#'s template < typename Left, typename Right >
P$LHsg] class assignment
o,o,(sII {
l2&cwjc Left l;
nx{_^sK Right r;
QTZfe<m0 public :
*12,MO>go assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-|E|-' template < typename T2 >
mZGAl1`8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5G5P#<Vv } ;
zTA+s 2 &'%b1CbE 同时,holder的operator=也需要改动:
]2O52r dkTewT6' template < typename T >
hcWYz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#4hxbRN {
},r30` )Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
<}e2\x }
)qXl8H I @9-/p^n1 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
2.''Nt6| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fL^+Qb} 9A|deETa- return l(rhs) = r;
vo48\w7[ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
5]C}044 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T NwBnMe jUny&Alj template < typename Tp >
,3 !D(& class constant_t
)6K Q"* {
p)_v.D3i const Tp t;
J\7ukm"9 public :
tG!ApL constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S
b0p? template < typename T >
,'=Tf=wq const Tp & operator ()( const T & r) const
CM$q{;y {
3&H#LGoV$ return t;
LjZvWts? }
D@jG+k-Lm } ;
2hZ>bg KDx~^OO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:{#%_^}k 下面就可以修改holder的operator=了
\}CQo0v |%wgux`z template < typename T >
lqD.epm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
t9zPUR {
f~U~f}Uw4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AH*{Bi[vX }
l,z#
:k _hM
#*?}v 同时也要修改assignment的operator()
F.9SyB$ M5$YFGGR template < typename T2 >
%}< e;t-O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VD=}GY33= 现在代码看起来就很一致了。
z"cF\F &/%A 9R, 六. 问题2:链式操作
q.
i2BoOd 现在让我们来看看如何处理链式操作。
m
2tw[6M 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
6??o(ziK$ 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。
d4y?2p ?3 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。
5U%J,W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b=V"$(Q , 7` /D template < typename T >
!Q-h#']~L struct result_1
VL^.7U {
kzMul<>sl typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%[1\d) } ;
Y}db<Cz
X c~_nOd 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:
96L-bBtyY 1|]IWX| template < typename T >
Vjv~RNGF struct ref
1_AB;^ {
nC-=CMWWr typedef T & reference;
k,)xv? } ;
zWN/>~}U\ template < typename T >
tyEa5sy4 struct ref < T &>
(s:ihpI {
cr}T ? $\K typedef T & reference;
v|\<N!g } ;
(lNV\Za B=EI&+F+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M
@|n"(P IJWUNKqo= template < typename T >
H2f!c{t$p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jkTh)Bm|' {
P}YtT3.K return l(t) = r(t);
*u?QO4> }
2#<)-Cak 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。
kTC'`xv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:K:oH}4oh :htz] 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
bc+~g>o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
JbV\eE#KrC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(d>
M/x?W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
cRR[ci34k 最后的布局是:
{6_M$"e. Add
8R3x74fL / \
pUGFQ."\ Divide 5
W6e,S[J^FY / \
i~};5j( _1 3
]lX`[HX7 似乎一切都解决了?不。
xz$-_NWW 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。
C:*=tD1 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。
%anY'GK 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:
fU6O: - {Xw6]d template < typename Right >
{D6p?TL+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9.:]eL Right & rt) const
Su4&qY {
Aof)WKo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R6(sWN- }
\
F\ /< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e_<'zH_1 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。
W2$MH: j 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
;\N)RZ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
R m&^[mv 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Z[ NO`!< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
;S&PLgZ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
mp!S<m .S5%Qa [uW template < class Action >
'-,$@l# class picker : public Action
^"\3dfzKM {
0[# zn public :
_#dBcEH[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
s%&/Zt // all the operator overloaded
KT4h3D`, } ;
Gu#Vc.e O(R1D/A[ 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。
TR<M3,RG#% 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:
G!u+~{g {Vw\#/, template < typename Right >
6>yfm4o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~nVO%IxM4J {
azs lNL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gNWTzz<[f> }
[%0{7pz} rN3qTp Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\&6^c=2= 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。
@#j?Z7E| iL$~d@AEn template < typename T > struct picker_maker
FI(iqSJ6 {
d3[O!4<T typedef picker < constant_t < T > > result;
>=6 j: } ;
h7P<3m} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n@JZ 2K4 {
'^{:HR#i typedef picker < T > result;
+55+%oGl } ;
M+L8~BD@ S"@/F-
81 下面总的结构就有了:
>1$vG 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。
:Rroz]* 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。
l%_r 3W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sTSNu+ 至此链式操作完美实现。
> u!#
4 U.GRN)fL4 0Ym_l?]m[ 七. 问题3
G%HuB5:u 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。
^H(,^cVN 0|}]=XN^ template < typename T1, typename T2 >
"c5bz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
61 @;3yV {
pBxyq"z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
W5^<4Ya! }
${F4x "x +F4SU(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:
q` 0wG3 -cONC9= template < typename T1, typename T2 >
BN~gk~t_ struct result_2
S8d X8,qg {
d7]~t| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Yo*.? Mq' } ;
E]0}&YG QFNw2:) 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?
[["az'Lrk? 这个差事就留给了holder自己。
IA;'5IF c gOkm}h \Q!I; template < int Order >
&cSZ?0R class holder;
RYyM;<9F template <>
p.|M:C\xL class holder < 1 >
q2e=(]rKE{ {
9 S4bg7 public :
$X_A74( template < typename T >
KCl85Wi' struct result_1
di4>Ir~] {
M(Tlkr typedef T & result;
'JRYf;9c } ;
>X_5o^s2s template < typename T1, typename T2 >
=#>F' A struct result_2
}{S+C[:_ {
h0aK}`/a typedef T1 & result;
p9-s' F|@i } ;
rQsYt/ template < typename T >
eUVhNg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
63fgl+ {
$.F.xYS9IJ return (T & )r;
-(lCM/h }
fc<~R template < typename T1, typename T2 >
' 4.T1i, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$4:Se#nl {
Db K(Rh_
K return (T1 & )r1;
Yv/T6z@ }
.z, ot| } ;
{fI"p;| H(gETRh template <>
045_0+r"@ class holder < 2 >
`LOW)|6r` {
sXwa`_{ public :
F#)@ c template < typename T >
E<[Y KY struct result_1
fZavZ\qU {
Q;?rqi
, typedef T & result;
Ih<.2 } ;
_$P1N^}Zs template < typename T1, typename T2 >
0^83:C
^{ struct result_2
NHQi_U {
rK[;wD< typedef T2 & result;
tUk)S } ;
b!JrdJO,DP template < typename T >
'Bwv-J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x
K ;#C {
mu{\_JX.A return (T & )r;
[tk6Kx8a }
M.9w_bW]#D template < typename T1, typename T2 >
cBtQ2,<6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uI\6":/u {
WXQ+`OH7 return (T2 & )r2;
%+iAL<S }
\YPvpUg } ;
{u[_^ PJL
[En* D@)L?AB1f 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> >。
57Bxx__S4` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s8
5l 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
lx<!*2
-^ Om(Ir&0 return l(i, j) = r(i, j);
Ez
/
W$U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
MNf^ml[ 1G8,Eah return ( int & )i;
Vt(s4 return ( int & )j;
`>&K=C? 最后执行i = j;
k_`h (R 可见,参数被正确的选择了。
U&W/Nj snYyxi j@R"AP}
* .g[vCy 9y*2AaxW 八. 中期总结
t 7D~JAx6 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
.q<5OE(f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
eig{~3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
i`w)dS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t=fr`|! w!jY(WKU PlR$s e5d STc` {dYz|O< $;rvKco)% 九. 简化
trZU_eouI 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
c{j)beaS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
uann'ho?q 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
s6k(K>Pl 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
S1#5oy2 +-*/&|^等
c8Nl$|B 2. 返回引用。
7c!#e=W@B =,各种复合赋值等
owx0J,,G 3. 返回固定类型。
mFmxEv 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tL M@o|: 4. 原样返回。
gwbV$[.X operator,
Z*'<9l_1 5. 返回解引用的类型。
|G/U%?` operator*(单目)
kqjj&{vPFJ 6. 返回地址。
3Ww 37V>h operator&(单目)
iB5q"hoZC 7. 下表访问返回类型。
KQ^|prN?y operator[]
.hJcK/m 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]&s@5<S[ operator<<和operator>>
*M.,Yoj n#sK31;yb OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
QO:Z8{21So 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X\kWJQ: ??f,(om template < typename Left >
(+SL1O P struct value_return
:j? MEeu {
6xFchdMG{m template < typename T >
Dutc#?bT struct result_1
PZVH=dagq {
<{j;']V; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
h; 6G~D } ;
vSR5F9 CjEzsjqe<I template < typename T1, typename T2 >
' g d=\gV struct result_2
UOyM=#ipY {
J%lrXm(l{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^r,0aNzAs } ;
}0sLeGJ! } ;
5"ooam3 ..5.": MnlD87x@X 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b~2LD3"3 6z]y
=J 下面我们来剥离functor中的operator()
_sn<"B%> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1'P4{T0 [ bokr,I3 return l(t) op r(t)
z4(`>z2a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T-h[$fxR_ return op l(t)
+F.@n_}p-I return op l(t1, t2)
S LNq%7apx return l(t) op
YP[8d, return l(t1, t2) op
^\[c][fo return l(t)[r(t)]
N,UUM|?9_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"MK2QIo $)~ :H- 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
%{rPA3Xoy 单目: return f(l(t), r(t));
_SkiO}c8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9Vl}f^Gn 双目: return f(l(t));
{|@}xrB return f(l(t1, t2));
x3sX=jIW_ 下面就是f的实现,以operator/为例
wR,}#m, ' 6)Yf}I struct meta_divide
O{\%{XrW {
W>qu~ak?x template < typename T1, typename T2 >
j3H_g^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yo8mfH_, {
s>W :vV@ return t1 / t2;
* U}-Y* }
eSHsE3}h
} ;
{|<yZ,,p 7rYBFSp 这个工作可以让宏来做:
=oM#]M'G+( = l:k($%% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
L)4~:f)B template < typename T1, typename T2 > \
@t0T+T3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
|Qcj+HH. 以后可以直接用
&8yGV i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"G,,:H9v 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
s}-j.jzB{ (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。。。)
$j8CF3d.6 fP6\Ur =M}tet
} 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
It<VjN9
bxzx@sF2l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e"*1l>g class unary_op : public Rettype
$:# :"
{
w~:F? Left l;
6(x53y__ public :
;Qi!~VsP; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vxug>2 =qbN?a/?2 template < typename T >
VFMn"bYOB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'p78^4'PL {
X&h?1lMJ / return FuncType::execute(l(t));
PVIZ
Y^64 }
q[+h ~) G
B,O template < typename T1, typename T2 >
NEPK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;nJ2i?" {
NpCQ4K return FuncType::execute(l(t1, t2));
H:OpS-b }
s5 {B1e } ;
X|/RV4x@Cq Ptcq/f f mJK+ 同样还可以申明一个binary_op
cr|]\ CU*TY1% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t)uxW
7 class binary_op : public Rettype
kr@!j@j$ {
3,`M\#z%K Left l;
KhP_U{)D Right r;
8)1=5n public :
CBNt
_y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mIp> ~ ~:PM_o*6 template < typename T >
oO`a {n- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4)>UTMF {
)Vrp<"v return FuncType::execute(l(t), r(t));
~kj96w4eAR }
?m+];SJk jKo9y template < typename T1, typename T2 >
; yE.R[I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WPrBK{B`o {
E:k]Z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
e igVT4 }
FCOa|IKsN } ;
%W$b2N{l .o5K X* VbMud]40F 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
hOkn@F. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,grx'to(X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^^*L;b>I 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。
i(.V`G= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A.@wGy4 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。。。
_cC1u7U9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
10.ZBfn 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)
rNKeY48\ 下面是修改过的unary_op
AWPgrv/ S8+l!$7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ya5HAs class unary_op
Iz83T9I& {
aMxj{*v7 Left l;
~l?c.CSd N$v_z>6Z public :
,fTC}>s4 >mp Nn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m+:JNgX6 "EA =auN{ template < typename T >
%`K{0b struct result_1
63_#*6Pv28 {
Ayv:Pv@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V6_5v+n } ;
cH$(*k9%M dtTfV.y4w template < typename T1, typename T2 >
]Hq,Pr_+ struct result_2
akPd#mf {
W`c$2KS?DO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N 3O!8A_ } ;
_?y3&4N) |Kjfh};-C template < typename T1, typename T2 >
8B-mZFXpK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'p\&Mc_Gu {
Cg%Owe/E?0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ki }Li*)7 }
Y~Vc|zM^( kOdpW template < typename T >
kP/<S<h,g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y2tBFeWY {
?u;m
],w! return OpClass::execute(lt(t));
#@5VT*/7 }
.fhfb\$ QVkji7)ZT } ;
b<#zgf SK&1l`3 F(Zf=$cx 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
iPY)Ew`Im 好啦,现在才真正完美了。
]dl.~;3~~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
"#gS ?aS Z__fwv.X[ template < typename Right >
| oM` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
k%\y,b* {
)F\kGe return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
fv+d3s?h }
<HTz 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。
pDJN}XtjT r#_0_I1[ R]Z#VnL@qz !>ZBb\EyK fx4#R(N 十. bind
]q4LNo 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。
ZREy I(_ 先来分析一下一段例子
{Y=k`t, q4Bw5~n *?C8,;=2r int foo( int x, int y) { return x - y;}
4M|C>My bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{06ClI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
fF>hca> 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。
i92Z`jiR 我们来写个简单的。
]N0B.e~D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)?B-en\ 对于函数对象类的版本:
$I/ !vV 4 #KC\C template < typename Func >
wS?K c^2O struct functor_trait
.I]v
D#o {
Mae2L2vc typedef typename Func::result_type result_type;
iRca c[uV } ;
C`3XOth 对于无参数函数的版本:
sa/9r9hc+ [ +CFQf> template < typename Ret >
]\>MDH struct functor_trait < Ret ( * )() >
c&%3k+j {
<^Y#q typedef Ret result_type;
tn _\E/Q } ;
`s\[X-j] 对于单参数函数的版本:
kB5y}v.3 S 7h!nt=8Y template < typename Ret, typename V1 >
EbVC4uY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/NR*<,c% {
QhAYCw2 typedef Ret result_type;
oa5L5Zr,A } ;
jjv'"K2 对于双参数函数的版本:
F3$8l[O_ BILZ XMf template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Mh3L(z]/E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|HJ`uGN<b {
)k[XO typedef Ret result_type;
`WxGU } ;
N>sT@ >
) 等等。。。
Wnp[8IEU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X|g5tnsj` qC& xuu| template < typename Func >
4DP<)KX struct func_return
OI:=>Bk {
t1oTZ template < typename T >
FEopNDy@y struct result_1
NU{eoqaT {
0pB'^Q{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:
4lR`% } ;
3BLHd< t4~?m{ template < typename T1, typename T2 >
2v4&'C struct result_2
BVH)!]m0 {
qX6zk0I a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
VC Ay~, } ;
dvY3=~' } ;
sT<h+[2d '&gUAt j\Fbi3H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ZD$I-33W BtJF1#f template < typename Func, typename aPicker >
~"wnlG-: class binder_1
[{T/2IGq {
%4#ChlXB Func fn;
ntL%&wY aPicker pk;
673G6Nk public :
:'fK`G
6 {+kWK;1 template < typename T >
L+lye Ir' struct result_1
AGVipI # {
aK,\e/Oo typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m{lS-DlRg } ;
$SniQ @}+B%R template < typename T1, typename T2 >
-wNhbV2 struct result_2
Spo[JQ%6 {
,s@S`KS0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
chE}`I? } ;
P;&U3i NX]6RZr- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
SokU9n! 3rX8H`R template < typename T >
)D]LPCd[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T0\[":
A {
#\z"k<{* return fn(pk(t));
*s2 C+@ef }
1'k,P;s template < typename T1, typename T2 >
=)Goip typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
::/vDUDc {
y>g`R^^ return fn(pk(t1, t2));
x^pHP|<3` }
N$Tzxs } ;
]tbl1=| }k8&T\V! _.,"`U; H 一目了然不是么?
~%: TE} 最后实现bind
+]VW[$W :?#wWF. 0J=
$ A template < typename Func, typename aPicker >
BT5~MYBl picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,/Y$%.Rp {
_9iF`Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
R_:-Z.
}
h#|A c>fz sNC~S%[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
VOp+6ho< 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
M3)Id?|]6 "+4r4 十一. phoenix
z}7U>y6` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
E `%*lGu_ P$`k*
v for_each(v.begin(), v.end(),
&=.7-iC|W (
+j6^g* do_
s!
sG)AR.J [
j2%#xZ{33 cout << _1 << " , "
mi sPJO&QD ]
DJR r .while_( -- _1),
)VxC v cout << var( " \n " )
6wyhL-{: )
42DB0+_wz );
ob(~4H- k@2@%02o9C 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:
]5eZLXM 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
yfe4}0} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0:>C v<N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Yp9%u9tNq _qS4Ns/4s .OF2O} template < typename Cond, typename Actor >
uF-Rl##
> class do_while
UTuOean ]' {
62/tg*) Cond cd;
)7N$lY< Actor act;
yrrP#F public :
Y2y =
P template < typename T >
BUEV+SZ4 struct result_1
mDIN%/S' {
=$vy_UN typedef int result_type;
RsP^T:M}$ } ;
95 X6V KWT[b? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
DGx<Nys@B "& q])3h = template < typename T >
3#c0p790 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t3aDDu {
L>2gx$f do
4:XVu {
kS(v|d act(t);
aaesgF }
C6}`qD while (cd(t));
T:EUI] return 0 ;
Jd/XEs?<q }
K;(t@GL? } ;
JuXuS dw< b}2 !tv+,l&L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0[SrRpD 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
BQ77n2(@ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
] Y6y ]u 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
'xc=N 下面就是产生这个functor的类:
o7s<G8;? UL\gcZ
Zkl Vb8{OD3PK template < typename Actor >
:.NCS`z_ class do_while_actor
hc5iIJ] {
AU
H_~SY Actor act;
H-Or public :
EN2/3~syO- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
UNKXfe(X9 CK RnkTTiV template < typename Cond >
F%e5j9X` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uze5u\ } ;
Je;HAhL g2&P CjlA"_!%E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ao)8ie 最后,是那个do_
RB/;qdqR 2o9IP>#u D,;6$Pvg^ class do_while_invoker
FPXB>D' {
}h`ddo public :
bjGQ04da template < typename Actor >
1
gx(L*y, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{'eF;!!Dy {
]5i]2r1 return do_while_actor < Actor > (act);
(e6KSRh2fF }
_'DZoOH|VE } do_;
\jThbCb 7
`& NB] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WCZeY?_^c 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sD`OHV: 最后来说说怎么处理break和continue
UG<`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。
S.A|(?x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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