一. 什么是Lambda
c_fx,;
; 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?1?zmaS 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,
D{{ME8 %`P6a38j R`F54?th HCI|6{k class filler
y@kRJ 8d {
V2I"m public :
9$ z|kwU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E,[@jxP } ;
na&?Cw AAr[xoiYp =Kv*M@ 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:
PSO9{! ^qaS R`wL%I!?f 6_m5%c~;+r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\tj7Jy &;%z1b>F o
26R] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<#s=78
g.3 1XAXokxj :D>afC8, (hB&OP5Fne 二. 战前分析
-Cjc~{B>7X 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。
2Qqk?;^1 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
}hralef #N w(QU '4~ (RR:{4I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Awo H d7M /* --------------------------------------------- */
Dk!;s8}*c vector < int *> vp( 10 );
^T[8j/9o^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
eC^UL5>% /* --------------------------------------------- */
ymdZ#I- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$r`^8/Mq3 /* --------------------------------------------- */
WB2An7i@"{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IcM99'P( /* --------------------------------------------- */
ad "yo=%1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)Jx +R;Z /* --------------------------------------------- */
)T1U!n?^x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Q`"gKBN1 QkXnXu J6eF7 fa 8\?7k 看了之后,我们可以思考一些问题:
W=fw*ro 1._1, _2是什么?
.5ap9li] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
B\U9F5 2._1 = 1是在做什么?
U[EM<5@I 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
TBN0u k Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
hjVct
r GJ:65)KU RKu'WD?sdH 三. 动工
2sj[hI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
I%]~]a Q ke8BRBn }pJ6CW t6GL/M4 template < typename T >
)[d?&GK class assignment
gOpi> {
2lVJ"jg T value;
/;7\HZ$@/ public :
'D ,efTq assignment( const T & v) : value(v) {}
3;@/`Z_\lt template < typename T2 >
'OIOl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S+^*rw } ;
>wz&{9ni G%{J.J41F |,*N>e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u^DfRd&P0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
LUGyc( h hk
=nXv2M D#ZzhHHP {:U zW\5l) class holder
O)y|G%O {
J<g$hk public :
k8!|WqfP template < typename T >
#wXq'yi assignment < T > operator = ( const T & t) const
woCmpCN*I {
E+LAE/v@ return assignment < T > (t);
\qx$h!< }
kvWP[! j?) } ;
D=hy[sDBw Y$3 &?LA r5U[jwP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.<0|V |'$E-[ static holder _1;
v6Vie o= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
J!O{.v ]ow$VF{y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Gwyjie 9t 而不用手动写一个函数对象。
[D!-~]5 KIyhvY~ Gk<M@d^hQ h^yLmRL 四. 问题分析
=Q\z*.5j. 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Rra3)i`* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=L,s6J8_' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i2. +E&3v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%gK@R3p 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c1!0Z28 }I3 ZNd 五. 问题1:一致性
*C/bf)w 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,t"?~Hl". 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=<,>dBs}\ d']CBoK struct holder
<>=A6 {
}e/#dMEi //
%sd1`1In template < typename T >
N_3$B= T & operator ()( const T & r) const
mGss9eZa {
Ri[ v(Zf return (T & )r;
'o D31\@I }
Mnj\t3: } ;
9|kc$+(+6 L#t^:% 这样的话assignment也必须相应改动:
0:NCIsIm< RKI BFP8. template < typename Left, typename Right >
U/hf?T; class assignment
~.FeLWP {
"H{Etb/ Left l;
9T`$gAI Right r;
9'1XZpM1 public :
U
+c?x2\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|6]2X W template < typename T2 >
bl8zcpdL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z|KQiLza } ;
T\ixS-%^ XH^X4W 同时,holder的operator=也需要改动:
47S1mxur EC`!&Yp+ template < typename T >
r;>2L' assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xIOYwVC {
rM?O 2n return assignment < holder, T > ( * this , t);
:6}Zo }
9' $\GN{0 0m3:!#\
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
mP!=&u fcU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
LS"_-4I} s5`CV$bz return l(rhs) = r;
!hMD>B2Z 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。
prIPPeMdz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
a ~ !?AgAsSmc template < typename Tp >
V-1H(wRu class constant_t
5|nT5oS {
4q9+a7@ const Tp t;
%-lilo public :
c0I;8z`b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%S`ygc}| template < typename T >
e8Ul^] const Tp & operator ()( const T & r) const
U z*7J {
0|Rt[qwKb@ return t;
EgE%NY~ }
I{/}pr> } ;
!6`pq n]%T>\gw 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4Nb&(p 下面就可以修改holder的operator=了
"YC5viX 9$
VudE>; template < typename T >
8;%F-? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1<9=J`(H {
b0(bL_, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
sKg
IKYG}T }
Oax6_kmOj pr=f6~Z-y 同时也要修改assignment的operator()
A$JL"~R .RazjXAY template < typename T2 >
iBqxz:PHN( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c"wk_# 现在代码看起来就很一致了。
rtjUHhF 0:1[F!]'b 六. 问题2:链式操作
S17iYjy#8T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E;o
"^[we 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;bYpMcH 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
hL?"! 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
q PveG1+25 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Qhc>,v) &06pUp
iS template < typename T >
G5oBe6\C struct result_1
&UFj
U%Z% {
3+<f7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sahXPl%;U } ;
Ye=c;0V(w JEL.*[/ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>s%&t[r6 6_=t~9sY template < typename T >
B4#XQ- struct ref
J<9;Ix8R {
ov
'g'1} typedef T & reference;
>h
Rq } ;
t}Q
PPp y template < typename T >
(drDC1\ struct ref < T &>
WC7ltw2 {
MnPk+eNJm typedef T & reference;
yq=rv$.s } ;
|34M.YjA -"CXBKHb
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V[#$Sz[G =C(((T. template < typename T >
;irAq| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?qmJJ5Gn {
Hob n{E return l(t) = r(t);
:z^,>So : }
1sIPhOIys 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
8XG|K`'u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
k .#I ;7 j /)A<j$ 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
oc>N| ww: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
FoW|BGA~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>(\Z-I&YQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'89nyx&W 最后的布局是:
.At^b4#( Add
qa>H@`P / \
<hBd
#J Divide 5
dcH@$D@~S / \
^Z>Nbzr{ _1 3
{3qlx1w 似乎一切都解决了?不。
&~&oB;uR 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
cna/?V 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
8#ZF<BY OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`gX$N1( nrM_ay template < typename Right >
PLueH/gC . assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
i`7(5L~` Right & rt) const
v\G+t2{ {
-%ftPfm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F T$x#> }
0x2[*pJ|IW 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<i ";5+ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
DEQ7u`6 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
*%n(t+'q 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5_+pgJL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
s(8e)0Tl 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
W690N&Wz 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
K#kMz#B+i .H}#,pQ}l template < class Action >
.!)i class picker : public Action
a^7HI, {
uWkn}P public :
*q*$%H picker( const Action & act) : Action(act) {}
eE5j6`5i // all the operator overloaded
h1+y.4
} ;
,DD}o m9mkZ:r(kV 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。
sI5S)^'IQ 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:
2v`Q;%7O s-Qq#T template < typename Right >
kLe{3>}j picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6^sH3=# {
xs^wRE_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<"@5. f1"Y }
G<>h>c1>z 6$&%z Eh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-u^f;4|u 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Y-.aSc53 H+5S )r template < typename T > struct picker_maker
4O7
{a {
\ch4c9 typedef picker < constant_t < T > > result;
[{.9#cQ" } ;
f>[{1M]n\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}t0JI3 {
ddwokXx
( typedef picker < T > result;
B)BR
y% } ;
|e91KmiqJ jGEmf<q&u 下面总的结构就有了:
|F49<7XB[~ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
fS]Z`U" picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
l9naqb:iP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M:t"is 至此链式操作完美实现。
er.;qV'Wz6 Q#lFt,.y Huc|HL#C 七. 问题3
MogIQ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
KtcuGI/A @}ioK=A template < typename T1, typename T2 >
b!T-{Ns6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&*; Z(ul&9 {
S{nBQB< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Qov*xRO6 }
4k)0OQeW6 l{Xy %8 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
g(l:>=g]? ;~Gez;AhK template < typename T1, typename T2 >
T\ [CQO struct result_2
gR${S|Z#u4 {
AWDy_11Nm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@7J;}9E } ;
yL_\&v ^+}~"nvD 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?
x$) E^|A+ 这个差事就留给了holder自己。
+&[X7r< LY2QKjgP [6CWgQ%Ue template < int Order >
lz4M)pL^ class holder;
#ds@!u+& template <>
7 b8pWM class holder < 1 >
M%2w[<-8c {
co*XW public :
gp-rTdN template < typename T >
}1|FES struct result_1
W#foVAi . {
\{54mM~ typedef T & result;
u@T,8 } ;
EMf"rGXu( template < typename T1, typename T2 >
22Oe~W; struct result_2
>NZJ-:t {
nTHCb>,vM typedef T1 & result;
LZ8xh } ;
YJ>P+e\o9 template < typename T >
%[OZ;q& X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8u"HW~~= {
PoZxT-U return (T & )r;
FSb4RuD9 }
6SEq 2 template < typename T1, typename T2 >
$1n\jN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$*C'{&2 {
yc0_7Im? return (T1 & )r1;
WQv`%%G2> }
rSKZc`<^ } ;
Muok">#3. -o+; e3# template <>
v\R-G class holder < 2 >
f`-UC_(; {
|3Bmsd/3 public :
ZdlQ}l#F template < typename T >
C;m*0#9D struct result_1
]~9YRVeC {
is`~C typedef T & result;
\vgM`32< } ;
[E0.4FLT! template < typename T1, typename T2 >
R0T{9,;[` struct result_2
fz<GPw
{
@"n]v)[4 typedef T2 & result;
Svm'ds7> } ;
L/)Q1Mm template < typename T >
{YEGy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\Z_29L w= {
3ZhuC".c return (T & )r;
I~ e,'] }
b5W(}ka+ template < typename T1, typename T2 >
X{P=2h#g
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
} ^WmCX2a {
j"n"=rTTQ return (T2 & )r2;
{Z#=ppvs }
$j"BHpN } ;
\I 7,1I FvDi4[F# Amv:dh 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> >。
=gHUY&sPu8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`It3X.^} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$t.M`:G Zo@ return l(i, j) = r(i, j);
N]&:xd5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`{xKU8j^ j>Cp4 return ( int & )i;
NZZc[P return ( int & )j;
!mK}Rim~ 最后执行i = j;
y0,>_MS 可见,参数被正确的选择了。
MbXtmQ%C8 sZ#U{LI Dq`$3ZeA y':65NMda B[fbP rM 八. 中期总结
, nW)A/?} 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
w-LaSJ(T 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
CM;B{*En 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
) h=[7}| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cnj32H^+ %nyZ=&u u|75r%p> t"X^|!hKIF 0}WDB_L 7|(o=+Bt 九. 简化
fzzk#jU 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
13f'zx(AO 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
h/..cVD,K 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
LQJC ]*b1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
f*Yr*yC +-*/&|^等
!&R|P|7qN} 2. 返回引用。
UL`%Xx =,各种复合赋值等
h}= 3. 返回固定类型。
VCa`|S?2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
YD] :3!MI 4. 原样返回。
+$#ytvDy operator,
"-g5$v$de 5. 返回解引用的类型。
?7TuE!!M operator*(单目)
bkiMF$K,K 6. 返回地址。
QUWx\hqE operator&(单目)
{gI% - 7. 下表访问返回类型。
$j/#IzD1D operator[]
]:~z#k|2@6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
drS>~lSxB operator<<和operator>>
'k/:3?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。
ex8}./mjJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r)oR`\7 BF /4 template < typename Left >
-V=,x3Zew struct value_return
r}-vOPn`E {
smHQ'4x9 template < typename T >
p:3
V-$4X struct result_1
4VHX4A}CgA {
b?k6-r$j typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iVA=D&eZ } ;
+<fT\Oq# J9lG0 template < typename T1, typename T2 >
15R:m:T struct result_2
[FeN(8hGS {
*|6*jU typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
x$.0:jP/s } ;
oW3Uyj } ;
S0?e/VWy \ \g Aa-}: -d^c!Iu| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p$a+?5'Q |N:kf&]b 下面我们来剥离functor中的operator()
)p[Qj58 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?~/_&=NSx {0L)B{| return l(t) op r(t)
N'YQ6U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`:
9n
]xP return op l(t)
Dp^6|T* HU return op l(t1, t2)
"s7}eWM*a return l(t) op
wexa\o return l(t1, t2) op
LknV47vd return l(t)[r(t)]
eOJ_L]y- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`bW0Va
N /@0 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:
<"nF`'olV 单目: return f(l(t), r(t));
(>`S{L
C>s return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
lhB;jE 双目: return f(l(t));
+ De-U. return f(l(t1, t2));
1l\.>H\E 下面就是f的实现,以operator/为例
F **/T P7*?E* struct meta_divide
c!] yT0v&s {
M>u84|` template < typename T1, typename T2 >
1HUe8m[#3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B*n_
VBd {
L\\'n ) return t1 / t2;
ja^ }
6<No_x |_ } ;
5E}!TL$ PKYm{wO- 这个工作可以让宏来做:
U%KsD 4B fDwqu.K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
YZz8xtM<2 template < typename T1, typename T2 > \
!jRs5{n^Ol static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[>|6qY$D 以后可以直接用
:+%Yul DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XF?"G<2 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Y.E]U!i* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
4q\gFFV4 7A{,)Y/w ^ Y/qs\c+ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
\{ff7_mLo CykvTV Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T*](oA@ class unary_op : public Rettype
7mnZ,gpb {
#ib?6=sPC Left l;
S(G&{KG public :
2cko
GafG{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x{1S!A^ tW%!|T5/ template < typename T >
Os1=V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%QQJSake| {
Z%QU5. return FuncType::execute(l(t));
E|x t\* }
)No> Q :t {emym$we template < typename T1, typename T2 >
x,#? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-S
0dr8E {
z W*Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
,b74m }
YeB)]$'?u` } ;
,9~qLQ0O 8!qzG4F/ !uAqY\Is 同样还可以申明一个binary_op
nI,-ftMD-| W&e}* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dQ_yb+< class binary_op : public Rettype
<+AvbqDe {
%h&F Left l;
#%.fsJNA$ Right r;
4td9=dNA+l public :
~U1M-<IX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fPab%>/T{ yXCJ? template < typename T >
8-FW'bA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vs,
& {
Ev,b5KelD return FuncType::execute(l(t), r(t));
5KL??ao- }
7rIEpN>* .r \g] template < typename T1, typename T2 >
C@rIyBj1g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;bkvdn} {
0"koZd,c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
InB'Ag" }
$TFWum9wO } ;
=S|dzgS/ l*+9R Jv59zI 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
3EA`]&d> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uex([;y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.CEl{fofj 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
k.W1bF9n6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
II{"6YI> 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
xkfW^r 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Rz=wInFs 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ilkN3J 下面是修改过的unary_op
^) 5*?8# dd!Q[]$ } template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/`b`ai8`8 class unary_op
m-HBoN {
7X/KQ97 Left l;
ZW`wA2R0
m&k l_f7 public :
`tJ"wpCf6 hus k\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q82yh& H1hADn template < typename T >
Z1R{'@Y0Z struct result_1
=90)=Pxd {
M Jtn)gXb typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2\9OT> } ;
KvtJtql; '?qI_LP? template < typename T1, typename T2 >
i`7:^v; struct result_2
7>xfQ {
}/M`G]wT# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?Y_!Fr3V } ;
lh*!f$2~ "1ov< template < typename T1, typename T2 >
c>L#(D\\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^d!I{ y# {
#oxP,LR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l#rr--]; }
Fqg*H1I[ (?#"S67 template < typename T >
N.q0D5 : typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k1Sr7| {
{i/7Nx return OpClass::execute(lt(t));
UiH5iZ<r; }
VVHL@ s+6tdBvzs } ;
4x?4[J~u[ ->5[C0: ] f- ~] 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
k5eTfaxl 好啦,现在才真正完美了。
TJz}
8-#t 现在在picker里面就可以这么添加了:
VMJK9|JC[ c[;=7-+ template < typename Right >
(n4Uc308 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xOdLct {
-\V;Gw8mD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Zxn>]Z_ }
|]tsf
/SA 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。
z9ZS&=> t9[%o=N~lD \_AoG8B DUyUA'*4n| gwN
y]! 十. bind
X{;5jnpG 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。
CzG/=#IU 先来分析一下一段例子
!s47A"O&B 6yhRcvJ} `{'h+v` int foo( int x, int y) { return x - y;}
*2r(!fJP=^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
tS6r4d%~= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
aIklAj)= 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。
Rj~y#m 我们来写个简单的。
jP"yG# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Zl{DqC^ 对于函数对象类的版本:
t[X,m]SX Sbjc8V ut template < typename Func >
PAs.T4Av^ struct functor_trait
R6qC0@* {
BaOPtBYA: typedef typename Func::result_type result_type;
1JF>0ijU@ } ;
s
Vg89I& 对于无参数函数的版本:
SaiYdJ s^ K:cz template < typename Ret >
J9XV:)Yv# struct functor_trait < Ret ( * )() >
c}D>.x|] {
z-;yDB:~t typedef Ret result_type;
1L<X+,]@ } ;
G33'Cgo:, 对于单参数函数的版本:
!E_RD,_ gbN@EJ template < typename Ret, typename V1 >
%e1`wMa struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
SOQR(UT {
;N!W|G typedef Ret result_type;
ki9vJ< } ;
N A9ss 对于双参数函数的版本:
jn#Ok@tZ n/Dk~Q) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`g:bvIV5x> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8|-064i> {
95oh}c typedef Ret result_type;
d6{0[T^L } ;
w"A%@<V3Ec 等等。。。
`(pe#Xxn 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H?)?(t7@ 4zx_L8#Z template < typename Func >
8AIAv_
g struct func_return
.:2=VLuj U {
JbW!V Y template < typename T >
Gkz~xQy1T struct result_1
x<h-F {
O%rt7qV"g2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Tg/rV5@ka } ;
J_>nn 5MS5 Q]/ template < typename T1, typename T2 >
{y==8fCJ struct result_2
_`q ei0 {
Fn*)!,) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PZSi}j/ } ;
5vj tF4}7! } ;
xZp`Ke! #(d/A< j8{,u6w)- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
CO.e.:h F+::UWKA template < typename Func, typename aPicker >
E/uKzzD9 class binder_1
F=8gtk|U {
+@#k<.yqn Func fn;
Mgc|># = aPicker pk;
:y(HOUB public :
i T&Y9 P>;u S template < typename T >
4dUr8]BkG struct result_1
J5*( PxDF {
Xsv^GmP+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=Ye I,KbA) } ;
`#>JRQ= aOTrng template < typename T1, typename T2 >
$Qq5Fx9kU struct result_2
\C;F5AO {
]6TX)1
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J)a^3> } ;
/_CSRi& 7s.vJdA]6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=%$BFg1a( \z)` pno template < typename T >
+*P;Vb6 D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]^?V8*zL] {
b1frAA return fn(pk(t));
^+q4* X6VB }
Z<n%~z^ template < typename T1, typename T2 >
p_Y U!j_VE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u4;#~## {
{_1zIt| return fn(pk(t1, t2));
(S#nA:E }
7T-}oNaJA\ } ;
Wf!<Qot|R# d@,3P)? &P3ep[]j 一目了然不是么?
_!C'oG6s? 最后实现bind
Zlf)
dDn LFV',1+ 6qp'
_? template < typename Func, typename aPicker >
NlV,]
$L1T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
F~${L+^ {
\)mV2r!% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$09PZBF,i }
#ysSfM6 /\|AHM 2个以上参数的bind可以同理实现。
e x`mu E 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。
ECEDNib u[2B0a 十一. phoenix
`#w`-
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g$$j:U*- !BikqTM for_each(v.begin(), v.end(),
b<?A (
? {vY3~ do_
VN!+r7w' [
1!`B8y) cout << _1 << " , "
4Hcds9y9 ]
mzh7E[S_,i .while_( -- _1),
Wo8.tu-2 cout << var( " \n " )
z'd*z[L~ )
NamO5(1C );
!JC!GS"M5 A%dI8Z, 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:
Th[Gu8b3 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
;H:+w\?8f$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"I`g(q#Uo 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wUBug HtbN7V/ <764|q template < typename Cond, typename Actor >
yM-3nwk class do_while
e#jkp' {
FfR%@
V' Cond cd;
H`028^CH$ Actor act;
)>~d`_$dt public :
U>jLh57 template < typename T >
\:D'u<8E struct result_1
S&`iEwG {
1#2B1& typedef int result_type;
M~k2Y$}R } ;
4ZN&Yf` H(k-jAO, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bEc @"^) r%DaBx!x8 template < typename T >
cf
~TVa)M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=ijVT_|u0 {
)RE~=*?d do
o(_~
st< {
)zoO#tX act(t);
Xs7xZ$ }
l9up?opq while (cd(t));
.8K ~ h return 0 ;
~\~K,v }
mrvPzoF,] } ;
iYHCa } F;@A2WD 6V@?/B 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
uEPdL':}2 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。
z'+k]N9Q^ 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。
eED@Z/~6 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。
!c 3li . 下面就是产生这个functor的类:
ELWm>'Q#9 ij/5m-{6) P:8P>#L template < typename Actor >
HD&Ag class do_while_actor
4`mF6%UC {
onOvE Y|R Actor act;
+GqV9x 8 public :
$NG|z0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
tf+5@Zf]4 +W-,74A template < typename Cond >
?6[X=GeUs picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[C TR8 } ;
KKLW-V\6K .oR_r1\y `LID*uD;_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R?K[O
最后,是那个do_
LG
qg0( Mkc|uiT
9/nS?>11 class do_while_invoker
6q!smM {
R:LThFx public :
~wdKO7fs template < typename Actor >
?{Gf'Y}y& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H#+?)<UQ {
(i*;V0 return do_while_actor < Actor > (act);
c8
xZT }
$_P*Bk) } do_;
pd1V8PZSG #g6*s+Gm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VP<_~OLc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}N6r/
VtOQ 最后来说说怎么处理break和continue
d^Jf(NE0Yo 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。
Xw2tCRzD 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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