一. 什么是Lambda
?Pl>sCFm~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,k{{ZP
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,
&[I#5bGk \EYhAx`2 ~,R_ |\?-k class filler
g_>)Q {
Ew4DumI public :
RZ|s[bU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@z
dmB~C } ;
z2!NBOv ,a$LT
4s`*o/it 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
XPUH\I= #k)G1Y[c sPkT>q ,2H5CFX/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
OD>-^W t;% ; {I{X}b rVQ:7\=Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u9mMkzgSkP /CKkT.Le xkUsZ*X8B Ofqe+C 二. 战前分析
'.WYs! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
? ]kIztH 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
4,H}'@Db} FjiLc=RXXz }}t"^m s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BT d$n!'$n /* --------------------------------------------- */
j(nPWEyJM vector < int *> vp( 10 );
]}>GUXe)^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<%pi*:E| /* --------------------------------------------- */
jE2ziK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
J[LGa:`` /* --------------------------------------------- */
axU!o /m> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
aeSy,: /* --------------------------------------------- */
J>hl&J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
seAkOIc /* --------------------------------------------- */
sS5#Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nkN]z
^j =5dv38 K<Yh'RvTD *XtZ;os] 看了之后,我们可以思考一些问题:
IA8kq =W 1._1, _2是什么?
)4GfT 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
E6)FYz7x 2._1 = 1是在做什么?
Ku,Efr 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
wZfR>|f Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&lI.N~Ao n)`*{uv$ {j:{wW. 三. 动工
Kn\Oj=4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8l!S<RA (CZRX9TT1 lzS"NHs<g( kf "cd1 template < typename T >
Vx* = class assignment
cO(|>&tJ {
J=4S\0Z* T value;
f+<-Jc public :
1RRvNZW assignment( const T & v) : value(v) {}
[>"qOFCr#: template < typename T2 >
#B+2qD>E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
& k1Ez } ;
)-
2^Jvc Yl-09)7s 5r
zB"L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X*S|aNaLWW 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
lZn <v'y jgEiemh& [FyE{NfiJ% w`#lLl
B class holder
m"U\;Mw? {
S'3l<sY public :
|:H[Y"$1; template < typename T >
T w"^I*B assignment < T > operator = ( const T & t) const
*"9b?`E {
%gw0^^A return assignment < T > (t);
t~U:{g~ }
NO* 1km[# } ;
>xP $A{ Y;#P"-yH ^{~y+1lt' 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
3)Paf`mr TC R( static holder _1;
H.i_,ZF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Nu9mK {L q
uOC1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O^:Rm=,$ 而不用手动写一个函数对象。
d(To)ly. u1]5qtg" ^vG*8,^S=8 8swj'SjX 四. 问题分析
2^UFP+Yw 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。
]^Q`CiKd 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。
x5PQ9Bw, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"F%cn@l 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vRT1tOQ$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e?Cbl' (V e[FhA 五. 问题1:一致性
=BX<;vU 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?|
xhqIE3gd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
M}%0=VCY7 6"A|)fz struct holder
1YM04*H {
GhpH7%s //
/ebYk-c template < typename T >
Xv:<sX T & operator ()( const T & r) const
UTs0=:+,t {
Mw+]* return (T & )r;
WgxlQXi-B }
~^VcTSY@<L } ;
s*]1d*B! H%])>
这样的话assignment也必须相应改动:
O'idS`
YtIJJH template < typename Left, typename Right >
<cepRjDn class assignment
iY*Xm,# {
9IIe: Left l;
@p`#y Right r;
[
8v)\lu public :
-4hX- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&1B)mj template < typename T2 >
.6.oqb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DUW;G9LP$- } ;
u4.-AY { %C)U
F 同时,holder的operator=也需要改动:
bLNQ%=FjO < ^J!*> template < typename T >
q)!{oi{x( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TH6g:YP`7 {
KUuwScb\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
k87B+0QEL }
1~5={eI Qiw Zk<rb 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
eKLxNw5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
PU-;Q@< E U15Hq*8Z return l(rhs) = r;
(dO4ww@O 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Ye1P5+W( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[_H9l) ]p#Zdm1EL template < typename Tp >
KN+*_L- class constant_t
TXy*- <#vR {
5(DCq(\P* const Tp t;
XPX{c|]>. public :
IlS{>6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
|4-Ey! P template < typename T >
]>`Q"g~0 const Tp & operator ()( const T & r) const
qe\j$Cjy {
Wxp^*._q3I return t;
VMtR4! :q }
t/q\Ne\\, } ;
}b,a*4pN >xH3*0Lp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!^\|r<2M 下面就可以修改holder的operator=了
0>.'w\,87B )EcF[aO template < typename T >
Hj2P|;2S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jP}N^ {
R\X=Vg return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Dy8Go4 }
Z"E+ TX 2Jj`7VH> 同时也要修改assignment的operator()
N*o+m~:y &O!d!Pf template < typename T2 >
c"0CHrd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
sY1*WolA 现在代码看起来就很一致了。
,~G[\2~p uswz@
[pa 六. 问题2:链式操作
l kl#AH 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,cbP yg 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。
2poU\|H 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。
+ ^~n09 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。
iAXx`>}m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DpTQP u9 T mUn/ template < typename T >
s]=kD struct result_1
r9u*c {
Zl* HT%-5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
b\;QR?16R } ;
KXdls(ROP 8(S'g+p 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:
D{G#|&; &os*@0h4 template < typename T >
]n!pn#Q struct ref
n){\KIU/O {
&,K;F' typedef T & reference;
]Q)TqwYF } ;
3EzI~Zsx template < typename T >
G%4vZPA struct ref < T &>
VoP(!.Ua>7 {
,rTR
|>Z typedef T & reference;
[;tbNVZK } ;
=>BT]WK> |NM.-@1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}*+ca>K U8.DPRa template < typename T >
5@Rf]'1B0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
KL -8Aj~ {
wGbD%= return l(t) = r(t);
sg9ZYWcL }
s[Njk@y, 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。
J)o~FC]b* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
uRUysLIw Q OdvzVy< 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
$R"~BZbt; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)|2g#hH5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7$b78wax +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$r_z""eOc 最后的布局是:
9fe~Q%x=u Add
2"%d!" / \
B\N,%vsx#U Divide 5
\7Zk[)!FL / \
i;Gl-b\_h _1 3
dyg1.n#M} 似乎一切都解决了?不。
jIuE1ve 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
AMtFOXx%I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
33
N5> } OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
TNiFl hq F1MPo;e template < typename Right >
,!Ah+x assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iUSs) []H> Right & rt) const
f$/Daq <M {
hX[hR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]l&_Pv!! }
jQ`cfE$sV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
gKBcD\F XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Dwwh;B 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
;i Ud3'* 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
T#h`BtET[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"9R3S[ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
tohYwXN 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
QDSB
<0j 2uqdx'^" template < class Action >
H%sbf&
gi class picker : public Action
&o)j@5Y? {
+/AW6 public :
80 p7+W2m picker( const Action & act) : Action(act) {}
h!MZ6}zb) // all the operator overloaded
a}%>i~v< } ;
x/5%a{~j2 j63w(Jv/ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
<51 (q_f 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
V=1Y&y ^bS&[+9E template < typename Right >
My=p>{s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_%"/I96' {
-CxaOZG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-w^E~J0*L }
wYNh0QlBH ].`i`.T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
N"FQMxqm 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
&K|CH?
D Qs</.PO template < typename T > struct picker_maker
opdi5e)jK {
V"\t typedef picker < constant_t < T > > result;
.y[=0K: } ;
WM*7p;t@) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
qDL9 {
H@MUzV typedef picker < T > result;
oGXT,38* } ;
s6!aGZ 3X%>xUI 下面总的结构就有了:
9<,\+}^{ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
CCQ<.iCU picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
I?5#Q0,b picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X[|-F3o 至此链式操作完美实现。
eX$u M0n@?S 265df
Y9Pu 七. 问题3
(w)Qt/P^4 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。
L?<V KT E}4R[6YD template < typename T1, typename T2 >
E+F!u5u ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1^Ci$ra {
6|["!AUI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z*x Q"+\ }
i>>_S&!9p A"i40 @+ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
XeJx/'9o{ "J7=3$CA template < typename T1, typename T2 >
ZShRE"` struct result_2
t"JfqD E {
yj"+!g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8@Y]dzgjj } ;
jD'\\jAUdm 2VtiL^;5 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?
rS8/_' 这个差事就留给了holder自己。
H8rDG/>^ 8T7[/"hi\ dk-Y!RfNx template < int Order >
&F)P3= class holder;
jh2D9h template <>
')+'m1N class holder < 1 >
B]0`b1t {
zc\e$MO public :
#tGW|F template < typename T >
qeHb0G struct result_1
`A3"*,|z {
PzNk: O typedef T & result;
NKh"x&R } ;
E<D45C{DP template < typename T1, typename T2 >
3|l+&LF!IC struct result_2
T"XZ[q {
-7$7TD`'7 typedef T1 & result;
DMsxHAE1 } ;
QUwSnotgU template < typename T >
sHmzwvpLA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iO>2#p8$NR {
.G4(Ryh return (T & )r;
WEOW6UV( }
0,E*9y} template < typename T1, typename T2 >
LoqS45-) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xW!2[.O5H {
,*wa#[ return (T1 & )r1;
3g^_Fq' }
(Lp<T! " } ;
ENr\+{{% ,J!G-?:@n template <>
5@F1E8T class holder < 2 >
z~UqA1r {
cxp>4[gH public :
<`+U B<K template < typename T >
)zf&`T struct result_1
h/mmV:v {
pa`"f&JO typedef T & result;
_.KKh62CN } ;
Uf1i"VY template < typename T1, typename T2 >
2dFC{US' struct result_2
48Vmz {
Q+$+{g-8 typedef T2 & result;
+pkX$yz } ;
B_aLqB]U template < typename T >
dpx P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!Z3iu {
DwMq return (T & )r;
{D={>0 }
JS1$l+1 template < typename T1, typename T2 >
a;r,*zZ=" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[z5pqd- {
x9hkE!{8 return (T2 & )r2;
ocotO }
5RrzRAxq } ;
{r yv7G &"p7X>bd >ZTRwy`_( 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
XJ^dX]4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)! Jo7SR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
yM`J+tq Y(h86>z*w return l(i, j) = r(i, j);
p~J|l$%0rQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Po~{Mpe ,9SBGxK5` return ( int & )i;
|:7O return ( int & )j;
:70[zo7n' 最后执行i = j;
Bvk 8b 可见,参数被正确的选择了。
s{#rCc) 8E`A`z JPJ&k(P IH(]RHTp% >> yK_yg 八. 中期总结
F%Oy4*4 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:
yr8
b?m.x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&66-0d+Sh 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!YYI{BJ7:N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
He @d~9M #&u9z5ywM :08b&myx l|TiUjs 6jyS]($q Kx==vq%39 九. 简化
>c
%*:a 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
qS1byqq78l 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o/??w:' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
xF.n=z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
MKMWHGN +-*/&|^等
BC.~wNz6 2. 返回引用。
R~TzZ(Ah] =,各种复合赋值等
|h}/#qhR 3. 返回固定类型。
lKKg n{R 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"jS@ug 4. 原样返回。
%xv } operator,
j
N":9+F 5. 返回解引用的类型。
&m<:&h& b operator*(单目)
di$\\ Ah 6. 返回地址。
HG
kL6o= operator&(单目)
h\dq]yOl 7. 下表访问返回类型。
lrrNyaFn operator[]
3msb"|DG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
hq+j8w}<- operator<<和operator>>
Esx"nex ^k{b8-)W< 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。
r Z)?uqa 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'&v.h#< OynQlQD/Eu template < typename Left >
($s%5| struct value_return
noI>Fw<V {
'y_<O |- template < typename T >
s9^r[l@W0U struct result_1
?D[9-K4Vn {
SWwL.-+E] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\MhSIlM# } ;
$D&N^}alW F%|F-6 template < typename T1, typename T2 >
PiQsVk struct result_2
my|]:(_0d {
DD$YMM typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-(~OzRfYi } ;
% )'#
d } ;
y(81| c# b~oQhU??" ZDn5d% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^/c v8M= aUZh_<@ 下面我们来剥离functor中的operator()
Sr Vo0$5) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=*2_B~` *z852@ return l(t) op r(t)
^W8kt return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zH)M,+P return op l(t)
vU(uu:U9 return op l(t1, t2)
5ub|r0&M return l(t) op
R"Ff(1m return l(t1, t2) op
T- ~l2u|s return l(t)[r(t)]
+q<G%PwbV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
E]@$,)nC )O}q{4,} 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:
$f>h_8cla 单目: return f(l(t), r(t));
41^ =z[k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9szUN;:ZZ 双目: return f(l(t));
`|rF^~6(dR return f(l(t1, t2));
,ICn]Pdz@ 下面就是f的实现,以operator/为例
2?c##Izn ]:"<if gp$ struct meta_divide
LZR
x>q^ {
fGtYvl O-5 template < typename T1, typename T2 >
&AUtUp
kOo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M0) q {
PoB-:G6 return t1 / t2;
,y>Sq + }
u$M,&Om } ;
qnc?&f oeKVcVP|'& 这个工作可以让宏来做:
v~.nP}
E^ ?Sj>b #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:)*+aS" template < typename T1, typename T2 > \
<y`MUpf] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,;D$d#\" 以后可以直接用
Acix`-< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C
srxi'Pe 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
NpPuh9e{ (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。。。)
j-$F@p_2F `>1XL 2 #];b+ T 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Ga$ J7R NB^+Hcb$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ojva~mnFf class unary_op : public Rettype
+`RQ^9 {
3u,C I! Left l;
_ J t public :
?zP/i(1y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ea,L04K -xVp}RLT template < typename T >
-Z(='A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P$7i>(?( {
)hy(0 D return FuncType::execute(l(t));
Q4R*yRk }
ye^*Z>| * "qS template < typename T1, typename T2 >
1-=ZIHW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KkJrh@lk {
93[&' return FuncType::execute(l(t1, t2));
'$q=r x }
=:"wU } ;
gVscdg5 je#OV,uHM !E@4^A80\W 同样还可以申明一个binary_op
UURYK~$K: `qs[a}%'>" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oE.59dx class binary_op : public Rettype
a #`Y(R' {
G2y`yg Left l;
"h`oT4j5q Right r;
Kj{(jT public :
Hy~+|hLvh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Rt+ak} 8\BGL template < typename T >
@{q:179w^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N|5fkx<d^ {
CqVeR';2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
WcHL:38 }
y>! 8mDvZ nl)l:A+q8 template < typename T1, typename T2 >
"p@EY|Zv%I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"xduh3/~= {
fMm.V=/+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=pk5'hBAi }
p6c&vEsNj } ;
W/@-i|v Kt5k_9 , G2(l 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
dTrz7ayH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[,0[\NC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xf4CM,Z7( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
=THRyZCH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
oAprM Z7Y 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
MHqk-4Mz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
g-LMct8$ 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)
KD* xFap 下面是修改过的unary_op
UFzC8 `UD,ne template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=@ d/SZ|(E class unary_op
or
qL0i {
uA[c$tBe Left l;
p#aB0H3 zL!}YR@&u" public :
S&J>15oWM` {oftZXwf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s+<`iH9Hm xOt
{Vsv template < typename T >
%'w?fqk struct result_1
-T=sY/O {
{2.zzev' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&V(;zy4(R } ;
#ZyY(S1. Zg&o][T template < typename T1, typename T2 >
(.pi ,+Ws struct result_2
q|ZzGEj:OV {
V\nj7Gr:sF typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8pXqgIbmb } ;
>&YUV.mLY %?X6TAtH template < typename T1, typename T2 >
mW=9WV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eh;L])~C {
85:KlBe%+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+5x{|!Pn }
Y(&rlL(sPK z 4qEC template < typename T >
_;mA(j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F*-+5nJ&@ {
b6NGhkr'\ return OpClass::execute(lt(t));
Y[0mTL4IO }
0[ZB ^ j8)rz } ;
xnOd$] M2Jb<y] hem>@Bp'V 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
n{I1ZlEeh 好啦,现在才真正完美了。
3gv@JGt7` 现在在picker里面就可以这么添加了:
tx7B?/5D {BY(zsl template < typename Right >
%n^ugm0B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*.
1S
{
/ ?'FSWDU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
BG8`B'i }
&3$FkU^F6 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
|Ae7wXOs m.68ctaa 8ly6CP+^B @|:yK|6O muMd9\p 十. bind
qVssw* GDB 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
88KQ) NU 先来分析一下一段例子
^c]c`w F~sUfqiJ' f^)iv
]p int foo( int x, int y) { return x - y;}
JAX`iQd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\h/)un5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
WP{U9YF2 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
9aBz%* xo 我们来写个简单的。
w>e+UW25Y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
NG8F'=< 对于函数对象类的版本:
L{0\M`B- GuC 9h^[=M template < typename Func >
M5:j)oW struct functor_trait
~ycWcZi> {
2f6BZ8H+Z typedef typename Func::result_type result_type;
BvS!P8 } ;
NJCSo(O 对于无参数函数的版本:
&2nICAN[ L[^.pO template < typename Ret >
y@(EGfI struct functor_trait < Ret ( * )() >
_jb&=f8 {
A=sz8?K+` typedef Ret result_type;
[!#}# } ;
G-| 对于单参数函数的版本:
67Ev$a_d" D?FmlDTr[ template < typename Ret, typename V1 >
pVM1%n:# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*v$j n {
_*cKu>,O typedef Ret result_type;
[A'e7Do%' } ;
vdh[%T,& 对于双参数函数的版本:
V4&a+MJ@ =zTpDL template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6rM{r> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vVZ+u4y {
\opcn\vW typedef Ret result_type;
.X5A7 m } ;
F:sUGM, 等等。。。
{e5- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9g|99Z }USOWsLSt template < typename Func >
m%nRHT0KAf struct func_return
b7y#uL1AE {
TK0WfWch template < typename T >
BMtk/r/ struct result_1
T 0qM" {
=y >CO:^G% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\Xe{vlo>h } ;
kt kS$ 3:)_oHq template < typename T1, typename T2 >
%)Z,?DzZ struct result_2
Res4;C {
k7&
cc|y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]Ot=At } ;
N_G84wxx } ;
a)L|kux;l F2{SC?U VUOe7c= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R?y_tho4A `dWnu3r; template < typename Func, typename aPicker >
5LZs_%# class binder_1
P@Fx6 {
QX42^]({;c Func fn;
2.^CIJc aPicker pk;
CfVL' public :
>*uj
)u% q8uq%wf template < typename T >
v(6[z)A0 struct result_1
* \B(- {
6ma.FvSIM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`(DHa=s1 } ;
mM~&mAa+Z JmeE}:5lpj template < typename T1, typename T2 >
A%X=yqY struct result_2
#M<YNuE#" {
F'"-aB ~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S;u.Ds& } ;
49HP2E qL
<@PC.5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i3pOGa< G`/4n@ template < typename T >
'blMwD{0&\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{?q`9[Z {
^/cqE[V~, return fn(pk(t));
.V\~#Ro$G }
hi4-Z=pl template < typename T1, typename T2 >
[mj=m?j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cB_9@0r[S {
J@QOF+ & return fn(pk(t1, t2));
DliDBArxZ }
CpK:u!
Dn } ;
I!}V+gu= eC WF0a F+?i{$ 一目了然不是么?
XfflD9M 最后实现bind
v$+A! eo J1w3g, 5s;@ ;V template < typename Func, typename aPicker >
C(UWir3mW? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Vk2%yw> {
Efoy]6P\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
TU;AO%5 }
_yF@k~
h @=2u;$. 2个以上参数的bind可以同理实现。
Hzc}NyJ 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。
6,|>;,U7 xAO\' #m 十一. phoenix
df {\O*6 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ujqnl>l /D yig for_each(v.begin(), v.end(),
\Ui8gDJ8y5 (
)T? BO do_
OH@gwC [
deq5u> cout << _1 << " , "
6)W8H X~+ ]
wkx #WC .while_( -- _1),
$at\aJ cout << var( " \n " )
CIsX$W )
=[[I<[BZq );
\}%_FnP0ZU gPA8A>U)[ 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:
\gK'g-)} 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
xwW(WHdC] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!I\eIV>0b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P: L6Zo-J ,7Ejb++/M, 9UV}`UM3V template < typename Cond, typename Actor >
xi4b;U j class do_while
G$)tp^%] {
[O} D^qp Cond cd;
}'86hnW Actor act;
Z\]LG4N? public :
v~W;&{ template < typename T >
he@Y1CY struct result_1
&;WK=# {
B5h)F> &G typedef int result_type;
`sy_'`i>X } ;
L_|iQwU% gwsOw [;k do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O/$41mK+! >|gXE> template < typename T >
8r:T&)v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9$qw&j[ {
-e?n4YO*\ do
VKw.g@BY {
XR p60i6f act(t);
)~S`[jV5 }
1(*+_TvZ while (cd(t));
x^i97dZS^" return 0 ;
1HqN`])l/j }
t/%[U,m } ;
~|"uuA1/#O S6C DK: MtgY `p 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2P${5WT 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
b"`Q&V. 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ke KsLrd 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
ew~uOG+ 下面就是产生这个functor的类:
7/fJQM T,Q7 YI 3RI6+Cgmn template < typename Actor >
T~SkFZ class do_while_actor
%Wm) {
aqI m W Actor act;
:;hm^m]Y public :
a;kiAJ' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
jsF5q~F ME$J?3r template < typename Cond >
.QA1'_9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Tc>g+eS } ;
0,):;OI ^y93h8\y s&CK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'PW/0k 最后,是那个do_
JlawkA 7L6^IK 0B2f[A class do_while_invoker
"4T36b {
s<:);-tL public :
33a}M;vx template < typename Actor >
y5D3zqCG do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
JDp=w,7LF {
>{A)d< return do_while_actor < Actor > (act);
D5xTuv9T }
iCGHcN^3 } do_;
!Htl e % @Jlsx0i}} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E@l@f 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2#CN:b]+ 最后来说说怎么处理break和continue
s0h0EpED 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。
Sht3\cJ8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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