一. 什么是Lambda
j9'XZq} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
X@U1Ri 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,
**w~ % T \N@ sA-W^*+ _x6E_i-( class filler
q-
(NZno {
3Lki7QW` public :
Lo E(W|nj void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rq["O/2 } ;
tkqBCKpDa ZM`P~N1?)g a9zph2o-
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:
h\*rv5\M %L>nXj ~PW}sN6ppG iCRw}[[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'8kjTf#g<l |!5T+H{Sj 9w;J7jgOT! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#aY<J:Nx 1[g!^5W Fi%W\Y' gzCMJ<3!D 二. 战前分析
I S8nvx\ 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。
u;ooDIq@ 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
F%Umau*1 =z1o}ga=EA wx%nTf/Oa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^@lg5d3F /* --------------------------------------------- */
f\_!N
"HW vector < int *> vp( 10 );
[j]J_S9jJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
wU)5Evp[ /* --------------------------------------------- */
S{i@=: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
bSR+yr'? /* --------------------------------------------- */
J:Y|O-S! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
emY5xZ@N /* --------------------------------------------- */
-s%-*K+,W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
GL =XiBt /* --------------------------------------------- */
iSz@E&[X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
m2q;^o:J 'h6}cw+K fMEv85@JL :CST!+)o 看了之后,我们可以思考一些问题:
C1B3VG 1._1, _2是什么?
|;u%JW$4 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。
DT"Zq 2._1 = 1是在做什么?
yb{{ z@ 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。
GHC?Tp 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。
(<R\ |5B,cB_ FWpN:|X BS 三. 动工
8
]06!7S} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*tfDXQ^mN b}&7~4zw + }XL>=-5 3^R] [; template < typename T >
tZu*Asx7 class assignment
+>:_kE]?nX {
$K.%un Gm T value;
?I2k6%a public :
?WQd assignment( const T & v) : value(v) {}
Q@W|GOH3 template < typename T2 >
%f_OP$;fc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Z:lB:U'o } ;
AK
s39U' !E{GcK |Iok(0V 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PMN2VzE4{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7hF,gl5 u->@|tEq E7NbPNd O`[iz/7m class holder
yEpN,A {
8LQ59K_WX public :
a j@C0 template < typename T >
T5dUJR2k$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
$dZ>bXUw: {
5} MlZp return assignment < T > (t);
N{V5 D }
jQxPOl$- } ;
,hTwNVWI9 UC+7-y, VU`z|nBW@ 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:
x<*IF,o aEEz4,x_ static holder _1;
aFr!PQp4{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
k99gjL` 6a%:zgkOpu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-_EY$?4 而不用手动写一个函数对象。
[Zt#
c C+ >^H'ZYzw Cb
)= n6 hVipr hC 四. 问题分析
<nw<v9Z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
s
la*3~?* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
])QO% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)+w/\~@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
WpJD=C% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B3cf] S% R?bn,T> 五. 问题1:一致性
;-9zMbte: 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
k_K,J6_) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
e+F}9HR7 j(Fa=pi struct holder
zM_DE {
x5fgF; //
rb *C-NutE template < typename T >
J})$ T & operator ()( const T & r) const
@~$F;M=.* {
c_qcb7<~. return (T & )r;
--
i&" }
/63W\ } ;
waXDGdl0 cyGN3t9`. 这样的话assignment也必须相应改动:
?#BZ `H JNxW6 cK template < typename Left, typename Right >
#aitESbT class assignment
WyBQ{H{So {
QIij>!c4 Left l;
<TLGfA1bC Right r;
&\"Y/b] public :
TV1e
bH7q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6K4`; template < typename T2 >
?jNF6z*M6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
w69>tC } ;
fuNl4BU ?JXBWB4 同时,holder的operator=也需要改动:
670J{b :u>W&D template < typename T >
9Eq^B9( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m\*&2Na {
~:/%/-^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
``(}4a }
1-6gB@cvQ ;f".'9 l^ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}.fL$,7a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
E/wQ+rv '^Pq(b~ return l(rhs) = r;
%PQldPL8 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。
u;+%Qh 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?G4iOiyt $:f.Krj template < typename Tp >
tk`: CT
* class constant_t
K,x$c % {
tr}KPdE const Tp t;
K[Yc<Q public :
QO5OnYh constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
; @7 template < typename T >
ELN|;^-/|Q const Tp & operator ()( const T & r) const
^H5w41 {
V.K70)] return t;
?-pxte8 }
P<>[e9| } ;
%'{V%IXQ !: m`9o8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:0M'=~[ 下面就可以修改holder的operator=了
" 2ZI oa!^ u{g]gA8s template < typename T >
Q<RT12|` assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8s QQK.N( {
**T:eI+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/QrA8 }
'fS?xDs-v Rz`@N`U 同时也要修改assignment的operator()
v\fzO#vj J*}VV9H template < typename T2 >
/lf\
E= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"%:7j!#X|I 现在代码看起来就很一致了。
g/OI|1a NlA*\vco 六. 问题2:链式操作
eZynF<i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:6 Uk) 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。
!(B_EM 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。
536^PcJlN 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。
S8*^ss>?^R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xM% H~( hX0RET template < typename T >
nURvy}<r struct result_1
y!S^xS {
qzz[y#q( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#t=[w } ;
&|/vM. "(0oP9lZ 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:
])N|[ |$ sk#9x`Rw template < typename T >
PASuf.U$" struct ref
I_:t}3s {
n)tU9@4Np typedef T & reference;
B:e.gtM5 } ;
vAi"$e template < typename T >
NV:>a struct ref < T &>
Mx^y>\X)v {
kXigX- typedef T & reference;
b+W)2rFO } ;
XlRw Z/Wc W7%p^;ZQ$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zs4>/9O P`}$-#D F template < typename T >
Pg7>ce typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
e%pu.q\gK {
%'$f ?y return l(t) = r(t);
\^yXc*C }
D=2~37CzQ1 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。
et@">D%;] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'^hsH1 :]EP@.( 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
=\M)6"}y} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}bZ
8-v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{":c@I +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+IvNyj| 最后的布局是:
6@&fvf Add
|B
9t- / \
%=y;L:S\p Divide 5
YFG-U-t3 / \
T]^?l _1 3
$6 W3EOl 似乎一切都解决了?不。
dFzYOG1 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。
t5%TS:u 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。
9`&?hi49nK 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:
S3ErH,XB. aXC!t template < typename Right >
B@d1xjp)'] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
SK?I. Right & rt) const
VXiui'/( {
WmNA5;<Q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PVhik@Yoh }
@]*[c})/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`4_c0q)N4 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。
B\f"Iirw 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。
cxgE\4_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。
1^S'sWwe 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。
l@xWQj9 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?
=`JW1dM 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:
cbfDB^_ ;;M"hI3@ template < class Action >
]7*kWc2 class picker : public Action
;3mL^ {
Is
ot4HLM public :
Ha?G=X picker( const Action & act) : Action(act) {}
lHcA j{6 // all the operator overloaded
C(}^fJ6r } ;
JT}.F!q6E xg?auje 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。
}*h47t} 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:
V- /YNRV *u}'}jC1X template < typename Right >
3\1#eK'TK. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h
5Hr[E1 {
Sg_O?.r return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9YAM#LBTWi }
*-6? iM"asEU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
D '<$ g 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。
0JK2%% +N7"EROc template < typename T > struct picker_maker
w\Iqzpikr {
vf[&7n typedef picker < constant_t < T > > result;
\Y+") } ;
w=|py>% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wE?CvL {
7N|
AA^I typedef picker < T > result;
B@"J]S } ;
)J&|\m(e "w9`cz9a~J 下面总的结构就有了:
l~NEGb 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。
mf$Sa58 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
9j0o&Xn picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
EsTB(9c? 至此链式操作完美实现。
mzz$`M1 f9a$$nb3` >otJF3zw 七. 问题3
?.Q3 pUT 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。
)(lJT&e <1K7@Tu template < typename T1, typename T2 >
3-iD.IAUm@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IytDvz*| {
fgmSgG"b return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zSKKr?{ }
GB=bG%Tb bJwc1AJgH 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:
`0rRKlb j4 (n,N8k; template < typename T1, typename T2 >
AX;c}0g struct result_2
'$?du~L- {
'AWp6L @ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
F 5U|9< } ;
sBU_Ft N}DL(-SQ3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
' Rc#^U*n 这个差事就留给了holder自己。
Z%OW5]q rI>LjHP y6FKg) template < int Order >
)b9_C
O} class holder;
r8,om^N6 template <>
4gb'7' class holder < 1 >
Y&5.9 s@' {
YQ7@D]# public :
Fm5Q&'`l template < typename T >
+(&|u q^ struct result_1
+?Ez}
BP {
m8+:=0|$ typedef T & result;
8SZK:VE@ } ;
[S0mY[" template < typename T1, typename T2 >
!D;c,{Oz struct result_2
?A&%Cwj {
G|*G9nQ typedef T1 & result;
XXm'6xD- } ;
5z Kqb template < typename T >
'%&z.{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@vt$MiOi {
VE$t%QT return (T & )r;
6@YH#{~Zpv }
zSXA=
template < typename T1, typename T2 >
Ha)np typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=k_UjwgN^ {
r^5jh1 return (T1 & )r1;
n}OU Y }
|vz9Hs$@l } ;
96}eR, 1qZG`Vz template <>
>pdnCv_c class holder < 2 >
S/7l/DFb {
pV=@sz,G public :
0>FE% template < typename T >
Y{+3}drJE struct result_1
\0&SI1Yp {
vBoO'l9'M typedef T & result;
9yL6W'B! } ;
`ET& VV template < typename T1, typename T2 >
oM-[B h]A struct result_2
Sc_5FX\Yx {
`HyF_m>\ typedef T2 & result;
J^:n* C
} ;
M4:s;@qZ. template < typename T >
l!@ 1u^v2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aq$q
~,E {
,Xtj;@~- return (T & )r;
KUKI qAA }
bo>E"< template < typename T1, typename T2 >
8R?I`M_b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8UM0vNk {
nNQ-"t return (T2 & )r2;
ShGp^xVj }
g "*;nHI D } ;
H=<LutnZ z_n\5. D/:3RZF 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> >。
no&-YktP} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
YtYy zX5u7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P=gJAE5 _ZyT3P& return l(i, j) = r(i, j);
u"Y]P*[k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Nfaf;;J} [K:29N9~4 return ( int & )i;
=:~(m return ( int & )j;
N|Habua<Xw 最后执行i = j;
ArXl=s';s4 可见,参数被正确的选择了。
ti2 V.VJcx !*vBW/ vD26;S.y[a X"<|Z]w 八. 中期总结
{[^#h|U 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:
,g|2NjUAc 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0*yJ % 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-norB(( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kEP<[K niWx^gKb$ #pA[k- #>[wD#XJV A3q*$.[ ch })ivFP[ 九. 简化
(STx$cya 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。
fp;a5||5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
bEI!Ja 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:
s
MZ[d\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mH\@QdF +-*/&|^等
BS2?!;,8 2. 返回引用。
tX?J@+ =,各种复合赋值等
|GuEGmR 3. 返回固定类型。
ti9}*8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,8##OB( 4. 原样返回。
QO,+ps< operator,
[:B*6FXMN~ 5. 返回解引用的类型。
88o:NJ}_ operator*(单目)
c<jB6|.=2 6. 返回地址。
/gw Cwyo operator&(单目)
i@,]Z~] 7. 下表访问返回类型。
T4GW1NP operator[]
N`1r;%5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l RND operator<<和operator>>
r/PKrw sC !G+u j( 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。
:-Wv>V\t 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8&.-]{Z JXm?2/ template < typename Left >
XeU<^ [ struct value_return
8R4qU!M {
Sk=N [hwU template < typename T >
it,w^VU_] struct result_1
k?j Fh6% {
ipZHSA typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9,WG!4:+W
} ;
.$wLLE^* hk;bk?:m template < typename T1, typename T2 >
*h:kmT struct result_2
zYr z08PJ {
UH20n{_: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ub)M*Cq0(o } ;
yekRwo| } ;
]>8)|]O6n dtTlIhh1V
~6d5zI4\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
plXG[1;&G jONjt(&N 下面我们来剥离functor中的operator()
c[5@\j\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'vlrc[|/ q[c Etp28h return l(t) op r(t)
N^J*!]| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
r/Dd&x return op l(t)
%6i=lyH- return op l(t1, t2)
!nzGH*td return l(t) op
K7RKF$Z\ return l(t1, t2) op
oAz<G return l(t)[r(t)]
x'i0KF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
bl.EIyG> wPH+n-&e 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:
<25ccE9^c 单目: return f(l(t), r(t));
3;Hd2 ;G return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g1V)$s7 双目: return f(l(t));
s0!kwrBsp return f(l(t1, t2));
voh^|(:(TH 下面就是f的实现,以operator/为例
$1e pf 6~@5X}^<0 struct meta_divide
or.\)(m#( {
5"gL.Ez template < typename T1, typename T2 >
rzT{-DZB[4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
kM`7EPk {
CQ1 8%w6 return t1 / t2;
Ja [#[BJ? }
X6kaL3L} } ;
|Puj7Ru 0jTMZ<&zZ 这个工作可以让宏来做:
j_c+.iET `M]BhW) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PL@7KDQ template < typename T1, typename T2 > \
UABbcNW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#(dhBEXPW; 以后可以直接用
Tf[dZ(+\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}`]]b+_b>@ 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
#90c$ dc (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。。。)
f?-J#x) VIg\]%qse E9R]sXf8 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
L*^
V5^- iT$d;5_pU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8&?p class unary_op : public Rettype
BS.= {
C P&o%Uc* Left l;
K?YEoz'y[ public :
{aIZFe}B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dEET}s\ R@$+t:} template < typename T >
FfSI n3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r=\P!`{5 {
}.t^D| return FuncType::execute(l(t));
^O \q3HA_4 }
:D4];d>1 5M.Red.L template < typename T1, typename T2 >
D aDUK? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O!
(85rp/ {
JZw^W{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Da CblX }
[yF^IlSs } ;
g]4yAV<2 M:(&n@e )f[C[Rd 同样还可以申明一个binary_op
%mL5+d-oP XHNkQe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
==` Pb class binary_op : public Rettype
Wl
TpX` {
WG\Q5k4Ba Left l;
OPLl*bnf Right r;
9tAE#A public :
B!iFmkCy binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FE}s#n_Pd kwc*is template < typename T >
23k)X"5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]_\AHnJ {
q|Fjm]AF return FuncType::execute(l(t), r(t));
L6xB`E9 }
AoU_;B\b% q#m!/wod template < typename T1, typename T2 >
:mn(0
R~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pJocI_v9 {
->3uOF!q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T+(M8qb }
+K&?)?/= } ;
*?p
^6vO
[9J:bD r;'i<t{P 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
6"%@L{UQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Wt"ww~h`( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z6 a,0&;-L 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。
bl`D+/V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
iel-<(~ 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。。。
_hWuAJ9Qy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yIWc\wv 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)
7|{ B# 下面是修改过的unary_op
'9"%@AFxZ {=qEBbM template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[bsXF# class unary_op
wePI*."] {
`ReGnT[ Left l;
9p4%8WhJ },v&rkwR public :
F$[)Bd /" v`
$%G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W oWBs)E FN>L7
*,0 template < typename T >
df^0{gNHx struct result_1
m[W/j/$A+x {
{hM"TO7\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;*nh=w } ;
"% SX@ 9QC< E| template < typename T1, typename T2 >
D(!;V
KH struct result_2
1*L^^%w {
3`xsK[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jmSt?M0.xV } ;
z+ uL "PG[ }'PG!+=I template < typename T1, typename T2 >
]W+)ee|D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5`{=` {
r1+c/;TpZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9uKOR7.zbo }
D/e&7^iK `|&\e_"DE template < typename T >
s:3aRQ% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~m!#FTc* {
:MK:TJV return OpClass::execute(lt(t));
1E8$% 6VV }
uL
bp.N8 (VfwLo># } ;
&<`-:x1 2_ u2Y N[|V re]%f"v:5 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
Ndo}Tk! 好啦,现在才真正完美了。
pa>p% 现在在picker里面就可以这么添加了:
axOi5 $y8mK|3.3u template < typename Right >
.#"1bRWpZ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w<Zdq}{jO {
cD5w| rm?i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ES^NBI j5P }
EN)YoVk 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
KuIkul9^% 93 [rL+l.Y y2U/$%B)G :2 _0L =n)JJS94 十. bind
,|6Y\L 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> .q5 先来分析一下一段例子
UVz=QEuYb P`7ojXy uijq@yo8- int foo( int x, int y) { return x - y;}
/g13X,.H bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
n'q
aR<bY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BHEs+e0 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。
(qJIu 我们来写个简单的。
;&RUE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
pi|\0lH6W 对于函数对象类的版本:
t#a.}Jl p 7
,f6kG template < typename Func >
3gC\{y!8 struct functor_trait
C\y[&egww {
2=jd;2~ typedef typename Func::result_type result_type;
kZJt~} } ;
eH ;Wfs2f 对于无参数函数的版本:
f#*h^91x f;e_04K template < typename Ret >
2j2mW>Z struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ga]47pQ"F {
d#E(~t(^ typedef Ret result_type;
-K:yU4V } ;
H~~7~1"x 对于单参数函数的版本:
>/(i3) AqKHjCI template < typename Ret, typename V1 >
-b@v0%Q2M* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E7V38Z {
MomLda
V9Q typedef Ret result_type;
_TtX`b_Z } ;
mfj4`3:NV 对于双参数函数的版本:
\El|U#$u' YI L'YNH template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
N<p5p0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$5ZR[\$ {
eL<m.06cfY typedef Ret result_type;
<l*agH-.3 } ;
rd XCWK$E 等等。。。
s;vWR^Ll 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
98X!uh' ?lu_}t] template < typename Func >
d-9uv|SJ struct func_return
kEp.0wL' {
X(4s;i template < typename T >
<ED8"~_ struct result_1
O]c=Yyl {
co
\[{}} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:Tlf4y:/w } ;
*>EI2HX 8dV.nO template < typename T1, typename T2 >
JQ~y- lt struct result_2
;M%oQ>].[ {
u)<Ysx8G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!Sh^LYqn } ;
h`z2!F4 } ;
@WhZx*1 *jYHd#UZx4 |^YzFrc 最后一个单参数binder就很容易写出来了
C!oS=qK?] RY>)eGJ template < typename Func, typename aPicker >
pem3G5
`g= class binder_1
F% F
c+? {
<m?GJuQ' Func fn;
*LY~l aPicker pk;
L!CX& public :
hB|H9+ (%``EIc<8 template < typename T >
!7ei1 struct result_1
( rA\_FOJ {
^L>MZA
? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#Tr;JAzVjG } ;
ygmv_YLjm
k! J4Z${k template < typename T1, typename T2 >
eXj\DjttG} struct result_2
s`$NW^'] {
CQ@#::'F1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vGx?m@ } ;
<_##YSGh, }"F
?H:\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4yA9Ni ?b!CV
template < typename T >
tebWj>+1c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b&\3ps {
oUW)H return fn(pk(t));
nz,Mqol }
ig2{lEkF template < typename T1, typename T2 >
R`0foSq \M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8zP:*|D {
tc+GR?-7W return fn(pk(t1, t2));
t_[M& }
GM)\)\kNF } ;
3::3r}g DhtU]w} h(C#\{V 一目了然不是么?
:zizca4 最后实现bind
=]_d pE EQ mQwk!* U t9Enk!@ template < typename Func, typename aPicker >
*r)zBr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.ujs`9d_- {
\_*?R,$3Y, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
S5:"_U }
|i,zY{GI+2 OqfhCNAY 2个以上参数的bind可以同理实现。
Bo\a 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
WUE)SVf ^kCk^D-Gz 十一. phoenix
-XS+Uv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
KKx&UKjV SR&(HH$ for_each(v.begin(), v.end(),
#~bU}[{ (
Zu2m%=J` do_
9IS1.3 [
l _kg3e4 cout << _1 << " , "
u4b3bH9U ]
LY@1@O2@ .while_( -- _1),
9TYw@o5V cout << var( " \n " )
&A ;3; R )
P?Gd}mdX?m );
`^XRrVX< x'E'jh% 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:
[?|l X$< 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
lKh2LY=j operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
VTy,43< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_ 6+,R
"?2 aH5t.x79b template < typename Cond, typename Actor >
I3}HNGvU class do_while
*6 z'+' {
J[j/aDdP Cond cd;
v7{ P].M Actor act;
I2t-D1X public :
p\\P50(- template < typename T >
r+{!@`dYi struct result_1
E"9/YWv {
B#qL$M,| typedef int result_type;
[M7iJcwt } ;
|0C|$2 Z`-)1! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^F0k2pB 2- Npw%; template < typename T >
j:rs+1bc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"W?l R4 {
x*,q
Rew do
Hm+6QgCs {
ZXssvjWQV} act(t);
4*N@=v }
[3{:H"t while (cd(t));
M(.uu`B return 0 ;
CI~hmL0 }
mFgb_Cd } ;
),D`ZRXS gZ`#tlA~ iGEQXIr3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:)A.E}G 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。
VV0EgfJ 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。
%9~kA5Qj 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。
KV^:sxU 下面就是产生这个functor的类:
^-e3=& ~WYE"( 75hFyh;u template < typename Actor >
PK.h E{R class do_while_actor
{|Mxvp*Hg {
xoz*UA. Actor act;
8^P2GG'+- public :
323yAF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*'s2
K GDo)6du template < typename Cond >
#whO2Mv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&dZ.+#8r } ;
y]E)2:B[d UijuJ(Tle !~|"LA!jn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9AVK_ 最后,是那个do_
$.r}g\43P X_0{*!v8 oSu|Yn class do_while_invoker
y7;XOPm {
Kd`l[56# public :
+e\:C~2f28 template < typename Actor >
<M=W)2D7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_Ssv:xc, {
hIzPy3 return do_while_actor < Actor > (act);
%~B)~|h }
\0*yxSg,^ } do_;
d 40'3]/{ T|BY00Sz` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N)
V7yo? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ybn=Gy 最后来说说怎么处理break和continue
VxPTh\O*[ 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。
Y00i{/a 8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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