一. 什么是Lambda
KM &P5} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>LPb>t5%p 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,
\;7U:Y$v \Z5Wp5az}, i#:To
|\u c]pz& class filler
Gamn,c9 {
S.MRL, public :
>Tf}aI+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z83v
J*. } ;
Z=%
j|xE_ uyX
%&r L@Rgiq|v-| 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
SS/vw% t|@5,J o@A`AA9 21!X[)r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NVzo)C8kb jI,[(Z> &r[f ;|o
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;Tbo \Wp9 !$Uo$?gC S$b)X"h e"866vc, 二. 战前分析
2*snMA 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。
|?KYY0 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
8cO?VH,nk YI0l&'7 ")8l'^Mq2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^mC~<pP( /* --------------------------------------------- */
knO
X5UnS vector < int *> vp( 10 );
M[I=N transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XU7to]'K /* --------------------------------------------- */
+xuv+mo sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
FKL4`GEm /* --------------------------------------------- */
kO)Y|zQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;8[VCU: /* --------------------------------------------- */
<^nS%hXEr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
N:|``n> /* --------------------------------------------- */
MXW1: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]DnAW'm 9o,Eqx4J (pH)QG 7s^b@&Le 看了之后,我们可以思考一些问题:
1*A^v 1._1, _2是什么?
l4DBGZB 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。
YXo?(T.. 2._1 = 1是在做什么?
6!i`\>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。
f:3cV(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。
M*k,M=sX z1b@JCWE 7a>+ma\ 三. 动工
7 Td
9mkO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
1E$\&*( ,|O6<u9 G#Bm">+ <IIz-6*V template < typename T >
n-K/dI class assignment
$<nD-4p {
)z&C&Gqz
T value;
`i|!wD,=\ public :
AxEdQRGk assignment( const T & v) : value(v) {}
!L+b{ template < typename T2 >
LV ]10v6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
- 5v{p } ;
6 _V1s1F E4=D$hfq` #-b}QhxH 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PE;<0Cz\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^KD1dy3( <FR!x#!
uo?R;fX26 43g1/,klm class holder
Dy5&-yk {
{oAD;m` public :
qOmL\'8 template < typename T >
-+i7T^@| assignment < T > operator = ( const T & t) const
mb`h {
>;"%Db return assignment < T > (t);
djoP`r }
E3{kH
7_'\ } ;
hKhad8 H6 ,bpjY mz x$(u 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:
,Y|
;V P}=n^*8(I static holder _1;
S.>fB7'(?= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\d.\M OK-*TPrc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g`Q!5WK* 而不用手动写一个函数对象。
$mf O:% 7'8G,|&:*
%S`Wu|y )x?)v#k 四. 问题分析
*T}c{/ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
C2b<is=H: 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X]2x0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ZmkH55Cn 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!K2QD[x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
DTsD<o xY.?OHgG/ 五. 问题1:一致性
,*\s 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
o:*$G~. k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`2\:b^h lSoAw-@At8 struct holder
t+pA9^$[` {
}fef* >>} //
(["V( $ template < typename T >
\|B\7a'4 T & operator ()( const T & r) const
` PeC,bp {
B7Zi|-F return (T & )r;
9GT}_
^fb }
S !lrnH } ;
6Hy_7\$(- WuI$ 这样的话assignment也必须相应改动:
+Y;hVcE9 1A*
"v template < typename Left, typename Right >
>[nR$8_J-l class assignment
sV0NDM0 {
{KK/mAp{ Left l;
(!efaj Right r;
VV54$a public :
f)Y~F/[$P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O0_RW`69 template < typename T2 >
py%~Qz% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@A`j Wao } ;
+T4}wm WjSu4 同时,holder的operator=也需要改动:
z6,E}Y Q Wc^}#!! template < typename T >
d0Ubt assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#_K<-m%9 {
XWNo)#_3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
E.0J94>iM }
19[!9ci SXE@\Afj 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
sO(4F8cpU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0%q H=do6 *XYp~b return l(rhs) = r;
oIj-Y`92! 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
r1}1lJ>7H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QoxQ"r9Wh Jt<J#M<}7 template < typename Tp >
(J%>{?"ij class constant_t
tJ8:S@E3, {
b5KK0Jjk const Tp t;
8A::q ; public :
{gD`yoPrV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p8?"} template < typename T >
Oz&*A/si+3 const Tp & operator ()( const T & r) const
JBZ1DZAWC {
wuk\__f4 return t;
.yD
6$!6 }
(#)XRm{t } ;
a<E9@ 1A#/70Mo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
fU$_5v4 下面就可以修改holder的operator=了
SkCux k\dPF@~Hvl template < typename T >
]$sb<o
.a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&"27U {
BgDWl{pm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T{-gbo`Yji }
UlNV%34" TiG?r$6v% 同时也要修改assignment的operator()
?2\oi*$ &N+`O)$ template < typename T2 >
?_p!teb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8|L@-F 现在代码看起来就很一致了。
4sBvW \i}-Y[Dg 六. 问题2:链式操作
xirq$sEl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@,c`#,F/ 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。
$d4&H/u^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
D`'Cnt/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
MA}}w& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rl$"~/ oz #`K {vj template < typename T >
ZitmvcMk struct result_1
1wdc4> {
piuM#+Y\'S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(\r^0>H } ;
~3Zz.!F EA9.?F
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:
Tr|PR t UugR template < typename T >
v&d'ABeT struct ref
FKL@,>!<e {
?,+&NX3m typedef T & reference;
{.[EX MX } ;
#b:YY^{g_ template < typename T >
SD:`l<l struct ref < T &>
}aI>dHL {
a^E>LJL typedef T & reference;
KsK]y,^Z } ;
c#1kg@q@ @'GPZpbvZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
fkImX:|q a~LdcUYs template < typename T >
kumo%TXB& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|cp_V {
9V&+xbR& return l(t) = r(t);
0=t2|,} }
V"2 G 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。
1@|%{c&+9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3 |LRb/| i+< v7?:`# 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
n9k _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OI78wG _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8;c\}D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hA1B C3 最后的布局是:
yV(9@lj3; Add
A
#m _w* / \
xfC$u`e= Divide 5
u^c/1H:6 / \
Z(tO]tQE _1 3
Ui9;rh$1eU 似乎一切都解决了?不。
eT5IL(mH 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
:oC;.u<*8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
9IrCu?n9b OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
YGs'[On8 ;mz#$"( template < typename Right >
j)@{_tv6; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~)>.%`v& Right & rt) const
>"b\$",~6 {
llh
+r? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z)=S>06X Q }
!+z^VcV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
t0v>J9 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。
`'EG7 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。
3XQe? 2:< 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。
*)I^+zN 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。
YO?o$Hv16 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?
$)PS#ND& 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
}Y!s:w# _/cX!/" template < class Action >
@2d9
7.X class picker : public Action
?[>Y@we {
u ysTyzx public :
<|X+T, picker( const Action & act) : Action(act) {}
(a-Lx2 T // all the operator overloaded
1=sL[I 7< } ;
-b8SaLak f?GoBh< Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
|wQ3+WN| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
&2 *
3$:F/H template < typename Right >
5`Uzx u picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m?Cb^WgcF {
0c!^=( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L\c3D| }
O\Z!7UQ$ B^zg#x#8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OkISRj'!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。
(f_J @n T3"'`Sd9; template < typename T > struct picker_maker
ya^8mp- {
$dK430_B
typedef picker < constant_t < T > > result;
)t7MD( } ;
'/0e!x/8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%{:pBt:Z {
#Hu##x| typedef picker < T > result;
s?->2gxhx } ;
*mWl=J;u ~OxFgKn23& 下面总的结构就有了:
gV\Y>y4v functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
F9%+7Op^ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'|5o(6u' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!Yn#3c 至此链式操作完美实现。
)Td{}vbIh EowzEGq!a5 `r3 klL,W' 七. 问题3
R~[~(`/S 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
gE=9K @ >py[g0J template < typename T1, typename T2 >
5_L,7\5# ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0_+
& [g} {
O#O"]A return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YPY,gR }
~@X3qja
CH|cK8q 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
N1.1 y3QS!3I template < typename T1, typename T2 >
0a<h,s0"2 struct result_2
;8eGf' {
<]|HGc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Yh@2m9 } ;
h# Z,ud_ R)*l)bpZ# 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
L%{YLl-zf] 这个差事就留给了holder自己。
%N(>B_t\ HJym|G>%? wpi$-i` template < int Order >
`VUJW]wGu class holder;
j&a\ K}U! template <>
>#l:]T class holder < 1 >
=2NrmwWZs {
En\q. 3
5 public :
.oTS7rYw template < typename T >
JXq!v:w6 struct result_1
dtfOFag4_ {
|s(Ih_Zn typedef T & result;
`#8k Jt } ;
fR {_P template < typename T1, typename T2 >
enQW;N1_M struct result_2
6oZHSjC* {
>b=."i typedef T1 & result;
PeqW+Q. } ;
PUZcb+%]h template < typename T >
<-n^h~,4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fc<y(uX {
g)TZ/,NQ{ return (T & )r;
mf{M-(6' }
P6La)U`VA template < typename T1, typename T2 >
/
j%~#@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"p|.[d {
*x]*% return (T1 & )r1;
OgC,oj,!/ }
5p:BHw;%; } ;
5G(dvM-n 19y,O0# _ template <>
!vpXXI4 class holder < 2 >
{7]maOg>7J {
/J/V1dC}]D public :
i '*!c template < typename T >
oA7DhU5n struct result_1
|&W4Dkn {
c(2?./\| typedef T & result;
/VufL+q1 } ;
gt(p%~ template < typename T1, typename T2 >
d4^x,hzV struct result_2
kV T |(Y {
<; ?1#ok typedef T2 & result;
& /T} } ;
"9QZX[J|* template < typename T >
)`'a1y| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4uMMf {
K\fD'; return (T & )r;
TlkhI }
^0}wmxDq template < typename T1, typename T2 >
]cS(2hP7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oQmXKV+[v {
\<T7EV. return (T2 & )r2;
\aM-m:J }
f+s)A(?3 } ;
}[UH1+`L |? fAe{*
j$/#2%OVN 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
4^:dmeMZ` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XxdD)I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'<<@@.(f S,Q^M
)$ return l(i, j) = r(i, j);
/j$pV 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G/},lUzLg C R?}* return ( int & )i;
p!=8 Pq. return ( int & )j;
uM\\(g} 最后执行i = j;
lemV&$WN| 可见,参数被正确的选择了。
Te?PYV- 3gVU#T[[ w42{)S" a*D<J}xe 7_qsVhh]$E 八. 中期总结
<bg6k . s 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:
047PlS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
kv2o.q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
uaKbqX 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Gsy>"T{CY 8,RqhT)2# .-&
=\}^2l \_R<Q?D+ z2,NWmP|w K8BlEF` 九. 简化
$E^sA|KcT 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
-X%twy= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
w%)RX<h dI 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
_4SZ9yu 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/c-k{5mH% +-*/&|^等
_:tS-Mx@5 2. 返回引用。
=+T0[|gc(r =,各种复合赋值等
P(8
u L|^ 3. 返回固定类型。
#Y-_kQV* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
AT3HHQD 4. 原样返回。
<_eEpG}9 operator,
*9=}f;~ 5. 返回解引用的类型。
5?
Y(FhnIC operator*(单目)
<^{(?* 6. 返回地址。
[]
"bn9
+ operator&(单目)
RN@)nc_ 7. 下表访问返回类型。
^*$!9~ operator[]
,d_rK\J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gjnEN1T22 operator<<和operator>>
4K`b?{){+a eUCBQK 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。
Th\T$T`X$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
iRG6Cw2 G}NqVbZ9] template < typename Left >
knV*,
struct value_return
T9r6,yY {
#X$s5H template < typename T >
$;=?[Cn struct result_1
oPbziB8 {
L5KcI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\/Q~C! } ;
j%]sym =c&.I}^1L template < typename T1, typename T2 >
~Cyn w( struct result_2
?LU>2!jN {
\fI05GZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:2vuc!Pu } ;
|{ZdAr.; } ;
FoZI0p?L)9 e!w2_6?3 N,VI55J:y> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
la 0:jO5 {]m/15/$C 下面我们来剥离functor中的operator()
7aPA+gA/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NzM ,0q Sz1 J4$5 return l(t) op r(t)
oGg<s3;UND return l(t1, t2) op r(t1, t2)
j*f\Z!EeZ return op l(t)
`0q=Z], return op l(t1, t2)
TMsCl6dB return l(t) op
q%vel.L]% return l(t1, t2) op
SsfC
m C return l(t)[r(t)]
s+&0Z3+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;}ThBb3 "<)Jso| 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
F1M:"-bda 单目: return f(l(t), r(t));
zq ?xY`E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Clap3E|a 双目: return f(l(t));
>$r o\/ return f(l(t1, t2));
/Q:mUd 下面就是f的实现,以operator/为例
N
Mx:Jh-YN `P:[.hRu struct meta_divide
7<B-2g {
TK~KM template < typename T1, typename T2 >
4HGS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
:LdPqFXj {
%S$$*|_G return t1 / t2;
%yl17:h# }
|*-<G3@ } ;
HRu;*3+%>F /?z3*x 这个工作可以让宏来做:
AA=eWg J^<uo( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!<~cjgdx template < typename T1, typename T2 > \
jPZpJ: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w
$`w 以后可以直接用
B/!/2x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@^ m0>H 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
V s=o@ (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。。。)
SZR`uS qn |~YXn )%n$_N n 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
'lu3BQvfh ?0+g.,9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
r=54@`O! class unary_op : public Rettype
\ a(ce?C {
iXvrZofE Left l;
;G3?Sa7+ public :
x)eoz2E1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E\;%,19Ob Z;RUxe|<k template < typename T >
've[Mx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2\gIjXX" {
Vi}E9I4 return FuncType::execute(l(t));
b`=g#B| }
6CW5ay_, ae]6F_Qtc* template < typename T1, typename T2 >
<c!gg7@pm typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=]/<Kd}A. {
{s*2d P) return FuncType::execute(l(t1, t2));
>s0![c oz }
b`^Q ':^A } ;
Y~UAE. K4YD}[ \4C[<Gbx$( 同样还可以申明一个binary_op
}N$f=:iI CA5`uh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=6Gn?
/{ class binary_op : public Rettype
s;*
UP {
X ,^([$ Left l;
;z N1Qb Right r;
,u)jZ7 public :
W\;|mEEu binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P?P.QK (}.MB3`#C template < typename T >
w-LENdw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RwOOe7mv {
uZ\+{j= return FuncType::execute(l(t), r(t));
V %D1Q}X }
[)~1Lu ctjQBWE template < typename T1, typename T2 >
"d0=uHd5\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@7C.0>W_A {
G
:k'm^k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*L$_80 }
QKlsBq } ;
f% )9!qeW +{V`{' g<.Is
V 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
xy"'8uRi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IM/xBP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}zQgS8PQH 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。
vB{iw}Hi! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[3nWxFz$R 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。。。
qIsf!1I? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(tg9"C 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)
$D !/v)3 下面是修改过的unary_op
-eyF9++` VwPoQ9pIS template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Dm5 Uy^F} class unary_op
bp=r]nO {
M\{\WyeX Left l;
$/IFSB9 4_U"M@ public :
%'2.9dB xUsL{24 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
62zu;p9m QRf>lZP template < typename T >
jga \Ry=nw struct result_1
a{hc{ {
V@#oQi* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TPk?MeVy%W } ;
prz COw o9"?z template < typename T1, typename T2 >
rpm \!O struct result_2
p8%qU>~+4 {
A?!RF7v typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n>j2$m1[ } ;
dVEs^ZtI Z,E$4Z template < typename T1, typename T2 >
F!ztU8, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[B)! {
K8X7IE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:#^qn|{e }
D48e30 jL"V0M]c template < typename T >
KxX [8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jo<xrn\ {
{&IB[Y6 return OpClass::execute(lt(t));
^py=]7[I }
d,98W=7 e>Z&0lV: } ;
_90D4kGU
w_Slg&S $ItmYj.m 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
1~L;S 好啦,现在才真正完美了。
^rVHaI 现在在picker里面就可以这么添加了:
uv/\1N;V3 @9HRGxJ=} template < typename Right >
,X^3.ILz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5+M,X kg {
$lf/Mg_H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H@1'El\9 }
2lpPN[~d 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。
5:IDl1f5 >^jBE'' 8>eYM QX<n^W z!3=.D 十. bind
?K[Y"*y2 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。
w{*kbGB8s7 先来分析一下一段例子
wG[nwt0L ?;CIS$$r 6^LXctW. int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q`9c/vPU bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{k3ItGQ_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AyO%,6p[ 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。
BrE#.g Jq 我们来写个简单的。
$WIVCp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,yGbMOV 对于函数对象类的版本:
/&Oo)OB; Z8$BgP template < typename Func >
Nz2V aZ struct functor_trait
/Yy)=~t{ {
7?whxi Qs typedef typename Func::result_type result_type;
)&1v[]%S } ;
W94:% 对于无参数函数的版本:
-13}]Gls7Q + kKanm[!v template < typename Ret >
?A|JKOst] struct functor_trait < Ret ( * )() >
NF8<9 {
dBd7#V:}yV typedef Ret result_type;
wH o}wp } ;
i`gM> q& 对于单参数函数的版本:
~ZVz
sNrx (s;W>,~q template < typename Ret, typename V1 >
GFdbwn5B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q[#}Oh6$ {
e|{R2z"^ typedef Ret result_type;
(Y)2[j } ;
;|vP|Xi 对于双参数函数的版本:
/Ot3[B jV}8VK*`+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(-WRZLOQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
YYn8!FIe {
p Run5 )7 typedef Ret result_type;
d MR?pbD } ;
'w=|uE {^ 等等。。。
x\G% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Bn]=T u"qVT9C$= template < typename Func >
n!z!fh struct func_return
s0' haU {
R)66qRf template < typename T >
*,Bm:F<m struct result_1
=T9h7c R {
?\8aT"o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,7j8+p|}, } ;
a5#G48'X `w
6Qsah template < typename T1, typename T2 >
*gwaW!= struct result_2
+4%~.,<_to {
M
v(Pp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>"2jCR$/ } ;
2%WeB/)9 } ;
&AJ bx ht2Fie B`-uZ9k 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k3$'K}=d X6
BIZ template < typename Func, typename aPicker >
="$w8iRU class binder_1
u9f^wn {
U*a#{C7" Func fn;
J`5+Zngr aPicker pk;
;9j ]P56 public :
s8,YQ5- &)k=ccm template < typename T >
~Yd[&vpQ struct result_1
SEI0G_wk$ {
hhPQ.{]> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w0g@ <(
3 } ;
r:V
bjmL H7+z"^s* template < typename T1, typename T2 >
[ojL9.6 struct result_2
j:cu;6| {
:Ob4WU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
: 2%eh } ;
.fzyA5@l ouCh2Y/_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
FBl,Mky /)TeG]Xg template < typename T >
l\
dPfJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$Zyuhji^ {
1L::Qu%E return fn(pk(t));
Vw w 211 }
^*l
dsc template < typename T1, typename T2 >
*66EkCj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=k<b* 8 {
(KC08 return fn(pk(t1, t2));
JYNnzgd }
5P<"I[" } ;
QswPga(- 5)f 'wVe o%+w:u. 一目了然不是么?
hub]M 最后实现bind
hvTc( 0;mB s@~3L Ijiw`\; template < typename Func, typename aPicker >
5(#z)T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w;@v#<q6 {
e;=R8i return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
C4E}.``Hm }
Uot(3p!S6 I;jH'._k# 2个以上参数的bind可以同理实现。
'exR;q\ 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。
8ZV!ld dKPXs-5 十一. phoenix
Vfd_nD^8oZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&O+S[~ -U>)B
for_each(v.begin(), v.end(),
o&q:b9T (
w\
'5lk," do_
$Rze[3 [
_@\-`>J cout << _1 << " , "
S9:ij1 ]
|(x%J[n0+ .while_( -- _1),
w@P86'< v cout << var( " \n " )
KDg%sgRu} )
uUaDesz~= );
}6u}?>S D {E,XOi 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1^hG}#6_ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
zwUZ*Se operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:[?7,/w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s#8}&2#l %j0c|u %j2 :W\g: template < typename Cond, typename Actor >
"JF class do_while
\RVfgfe {
aAu%QRq Cond cd;
\SmYxdU'> Actor act;
h{]0
H'g public :
5#_GuL% template < typename T >
}+NlYD:qF struct result_1
"5,Cy3 {
t P'._0n0 typedef int result_type;
L!5="s[} } ;
R=NK3iGT f k fOd|- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
IQ#Kod;) v{SYz<( template < typename T >
?6[u\V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-k,}LJjo {
k~Y_%#_
do
c@O7,y:`I {
W}^>lM\8 act(t);
&~)1mnv. }
a,t]> z95 while (cd(t));
:$^sI"hO return 0 ;
u"q!p5P%q }
AdF[>Wv } ;
hG/Z65`& t2-bw6U 5)K?:7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y,%G5X@S< 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。
lgCOp%> 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。
1B`0.M'd 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。
wdgC{WGl 下面就是产生这个functor的类:
V/DdV}n! -QydUr/(o '$CJZ`nt template < typename Actor >
03y5$kQ class do_while_actor
7[7Sm^Tw {
h,Tsb:Q"M Actor act;
gl6 *bB= public :
;Q8rAsf9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kasx4m]^ A|GheH!t template < typename Cond >
A!5)$>!o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T EqCoeR } ;
gcs8Gl2 Kd,7x'h`E )e:u 6] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tB{O6=q 最后,是那个do_
!Zf)N_k \c$!C8z 5eSmyj-W class do_while_invoker
s@bo df& {
ijWn,bj public :
HveOG$pT template < typename Actor >
e?~6HP^%. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{p(.ckze+ {
KrT+Svm return do_while_actor < Actor > (act);
Cy##+u,C }
6~0.YZ9 } do_;
^cF_z}Zi+ w;Na9tR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Obu>xK( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
h"G#} C] 最后来说说怎么处理break和continue
p1L8g[\ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
<}$o=>' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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