一. 什么是Lambda
NwdrJw9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e.^?hwl 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,
{jv+ JL"5 ohs`[U=%~ B`||4* `+0dz, class filler
e
tL?UF$ {
| UB)q5I public :
zeq")A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@n=&muC} } ;
vvs2:87zvJ 6=qC/1,l X{(?p=] 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:
MPK rr )a5ON8? y4r?M8]"r K#'$_0. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^IyYck'y+ u'k+t`V& [ LQOP3f 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vz|(KN[ ]O{i?tyX C]fX=~?bGQ _q}Cnp5 二. 战前分析
CI\yP@DQ4 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。
J{\(Y#|rHs 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
& ['L7 Bp@\p)P( &,3s2,1U( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cLRzm9 /* --------------------------------------------- */
u+
hRaI;v vector < int *> vp( 10 );
.C&kWM&j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<lNNT6[/r /* --------------------------------------------- */
$|7=$~y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X|/RV4x@Cq /* --------------------------------------------- */
Ptcq/f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
f mJK+ /* --------------------------------------------- */
w^=(:`
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
54B`T/>R:E /* --------------------------------------------- */
ZJ~0o2xZ' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.z=%3p8+ u c}tTmB| ~H:=p U&=pKbTe 看了之后,我们可以思考一些问题:
Rkp
+}@Y_ 1._1, _2是什么?
Bo14t*( 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。
q`.=/O' 2._1 = 1是在做什么?
Lb?q5_ 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。
)q.ZzijG/ 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。
8 R7w$3pp\ , s otZT 7h0u7 N 三. 动工
q@~{g[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^Sj;~ 4 P=1)t?tX iq?T&44& )_n(u3' template < typename T >
$CJf 0[| class assignment
cui%r!D {
7ku=roPoF T value;
x!vyjp public :
v=+3AW-|v assignment( const T & v) : value(v) {}
{\NBNg(Vo template < typename T2 >
I{ki))F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=
Ezg3$%- } ;
xK)<763q> M2R krW# s;E(51V<> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W}"tf
L8
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y\(xYB>T @GGQ13Cj( `IJ)'$pn /OB) \{- class holder
Z!Z{Gm3 {
a(*"r:/lD public :
)f8 ;ze template < typename T >
&j ;91wEn assignment < T > operator = ( const T & t) const
7E#h(bt j {
zUDXkG*Lv return assignment < T > (t);
Qds:*]vGS }
h-sO7M0E] } ;
U1 *P H=*0KX{ E2t&@t%W 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Nn-k hl|11 )4-!]NsV static holder _1;
`s Im&.d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L+T'TC: :?LNP3} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{Rb;1 eYj 而不用手动写一个函数对象。
)m+O.`x zDEgC .Y^3G7On KaS*LDzw 四. 问题分析
FV7'3fIa 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
&/2+'wCp5 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
"L`BuAB 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
DfU= i'R 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!fd>wvJ,: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0VNpd~G$ gR
gB=
C{ 五. 问题1:一致性
f2pA+j5[ 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?|
.fhfb\$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
QVkji7)ZT S.`hl/ struct holder
z C$F@ {
t9*e" QH //
(3Xs template < typename T >
[{R>'~ T & operator ()( const T & r) const
Z]WX 7d {
ZR0 OqSp] return (T & )r;
'vu]b#l3 }
ZZwIB3sNhf } ;
zBwqIJfM u|.|dv'mbp 这样的话assignment也必须相应改动:
:xq{\"r "VHT5k template < typename Left, typename Right >
,quUGS class assignment
BFP@Yn~k {
{oF;ZM'r Left l;
Vr"'O6 Right r;
^+-]V9?+ public :
[{#TN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%C #Ps template < typename T2 >
#`=>Mza T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`F1Yfm
jZT } ;
4+nZ4a>LH? JY"J} 同时,holder的operator=也需要改动:
/.rj\, ,3eN& template < typename T >
}.U(Gxu$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
OC-d5P
{
wu11)HFL|z return assignment < holder, T > ( * this , t);
uOKD# }
bG* l_ ?/5<}W#7} 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。
xluAjOQ6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hVT>HER $FIJI^Kd7 return l(rhs) = r;
>Di`zw~ 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。
*SI,K)BP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_*[vKS A& {R[ V template < typename Tp >
xaB#GdD class constant_t
#lSGH 5Fp? {
>ifys)wg> const Tp t;
zVe,HKF/ public :
"}%j' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$sb@*K}:4 template < typename T >
H8B.c%_|U const Tp & operator ()( const T & r) const
p[%~d$JUq {
dD'KP4Io@ return t;
zL50|U0H }
d!Ws-kzE } ;
Yt:%)&50}- r3OtQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`*yOc6i] 下面就可以修改holder的operator=了
EV* |\ te -iW>T5f template < typename T >
S;iD~> KP assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!B{(EL=g {
1cMdoQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hBcklI }
E5|GP t1oTZ 同时也要修改assignment的operator()
FEopNDy@y NU{eoqaT template < typename T2 >
0pB'^Q{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P@n
rcgM. 现在代码看起来就很一致了。
3BLHd< t4~?m{ 六. 问题2:链式操作
2v4&'C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5^l-3s?M 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。
e$Y7V 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。
RLLL=?W@ 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。
i? #U>0! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)PkGT~3I )[&j&AI template < typename T >
[Q6$$z92Q struct result_1
7~P!Z=m^^f {
$gk=~p| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Aq(, } ;
6"rS?>W/mO FcOrA3tt 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
IsFL"Vx ww%4MHPp8 template < typename T >
QZO<'q`L struct ref
+:c}LCI9< {
yd45y}uS;F typedef T & reference;
U}=H1f, } ;
M3GFKWQI,` template < typename T >
g&ba]?[A struct ref < T &>
^Ga_wJP8S {
TC:t!: typedef T & reference;
4zBcq<R7 } ;
;t@^Z_z,CR d)$seZB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K
#JO# {cw+kY]m4- template < typename T >
eR3MU]zF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+K;%sAZy {
RzLeR%O return l(t) = r(t);
T0\[":
A }
[f$pq5f=' 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。
&mA{_|> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z^%`sUgP REk^pZ3B 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
!+Sd%2o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ry* 9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
q'biTn]2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1gYvp9Ma 最后的布局是:
:ZM=P3QZ Add
@Hp=xC9V / \
+J}h Divide 5
#so"p<7 R / \
J+hifO _1 3
z KG]7 似乎一切都解决了?不。
gvP.\,U 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。
mT1Q7ta*P 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。
n{c-3w.uD 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:
|B),N f|a '1\UFz template < typename Right >
f{]W*!VV- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GMob&0l8_ Right & rt) const
)f%Q7 {
S8]YS@@D return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xT+@0?|F }
[{+ZQd 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&v+Hl^ 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。
cn_ *,\} 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。
LQ"xm 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。
H.2aoZ-w 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。
(*!4O>] 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?
%Vsg4DRy 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:
Z2k5qs7g `
B+Pl6l)F template < class Action >
Pj*"2
LBW# class picker : public Action
-9"[/ {
(i^<er q public :
k,[[
CZ0j picker( const Action & act) : Action(act) {}
FWyfFCK // all the operator overloaded
#~qY%X } ;
[>kzQYT[ Yb>A?@S 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。
bLz('mUY 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,c:cKj `%0k\,}V template < typename Right >
8uetv picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,aSK L1 {
sRGIHT# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V"sm+0J }
5U JMiwP{ ]i'gU(+;` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I%ZSh]On 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。
M 0RVEhX B+=Xb;p8 template < typename T > struct picker_maker
\YF'qWB {
fu`|@S typedef picker < constant_t < T > > result;
brt`oR } ;
Cqw`K P template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
J`A )WsKkb {
xgB-m[Xi typedef picker < T > result;
'C1yqkIa` } ;
xO'xZ%cUI
kS(v|d 下面总的结构就有了:
`[.4SIah 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。
o}lA\ A 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。
T:EUI] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Jd/XEs?<q 至此链式操作完美实现。
K;(t@GL? JuXuS dw< b}2 七. 问题3
!tv+,l&L 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。
0[SrRpD BQ77n2(@ template < typename T1, typename T2 >
tumYZ)nW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i.>d#S {
17;qJ_T) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4ew#@ }
v@]\
P<E QU^?a~r 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:
w<=-n;2 AU
H_~SY template < typename T1, typename T2 >
H-Or struct result_2
EN2/3~syO- {
UNKXfe(X9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CK RnkTTiV } ;
F%e5j9X` uze5u\ 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?
Je;HAhL 这个差事就留给了holder自己。
g2&P CjlA"_!%E ao)8ie template < int Order >
E@^mlUf class holder;
4>I;^LHn template <>
HpTX6}^ class holder < 1 >
FPXB>D' {
yM*<BV public :
$iAd)2LT template < typename T >
_^u^@.Q'i< struct result_1
I r;Z+}4>Y {
7W\aX*] typedef T & result;
m^ [VM&% } ;
S?LUSb template < typename T1, typename T2 >
iQ_^MzA struct result_2
}{m.\O {
g|V0[Hnq6 typedef T1 & result;
YXjWk), } ;
TP&&' 4?D1 template < typename T >
5 iP{) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v?(9ZY] {
]u@`XVEJ return (T & )r;
pj9s=}1 ' }
,O]AB template < typename T1, typename T2 >
2 *@.hBi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?o6\>[O {
CaqMLi% return (T1 & )r1;
lC(g&(\{ }
+c_8~C } ;
[}bPkD 7FD.3/ template <>
Z:s:NvFX class holder < 2 >
y@Q?
guB {
naB`@ public :
=5Auk5& template < typename T >
Hg;; > struct result_1
GjvTYg~ {
$>y typedef T & result;
'2.11cM3 } ;
dX:#KdK template < typename T1, typename T2 >
AT]Ty struct result_2
JPfE`NZ {
TZ+2S93c typedef T2 & result;
`h|>;u } ;
qJrMr4:F template < typename T >
G@;I^_gN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PFnq:G^L {
qQ "O;_ return (T & )r;
AilfeHG }
$*i"rlJC template < typename T1, typename T2 >
9
]W4o" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w_eUU)z {
o|0QstSCl return (T2 & )r2;
9F"Q2^l' }
/*yPy? } ;
Rk.GrLp vswBK-w(Z [v$NxmRu 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> >。
#[{xEVf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
mjz<,s`D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
lKF<]25 o{&UT VyGs return l(i, j) = r(i, j);
PofHe 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#yVMC;J?W &BDdJwE return ( int & )i;
2r|!:^'?W return ( int & )j;
wk"zpI7L 最后执行i = j;
]/{987 可见,参数被正确的选择了。
Z w&_Wt _{5t/^w&! 15 ^5yRXC CAD:ifV h*GU7<F:a 八. 中期总结
Z'I0e9Jw 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:
!p~K;p, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
H;OPA8\n 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.xp|w^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%d\|a~p: H\Jpw IN%04~=H `e!hT@Xxa 2dF:;k k `i)&nW)R 九. 简化
|ozlaj 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。
uJ! yM;{+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wzRIvm{ 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:
Q5s?/r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9w! G +-*/&|^等
CxOBH89( 2. 返回引用。
HBFuA.", =,各种复合赋值等
=_L 3. 返回固定类型。
}@V,v[&e 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dn1Tu6f;| 4. 原样返回。
pH1 9"=p< operator,
20t</lq. 5. 返回解引用的类型。
!B3lsXLSY operator*(单目)
hoQ?8}r: 6. 返回地址。
#`0iN+qh operator&(单目)
7o4 vf~ 7. 下表访问返回类型。
rGe^$!QB operator[]
:a4FO 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
F& 'HZX operator<<和operator>>
,T|%vqbmw &Tf R]. OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S}hg*mWn{$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6GD Uo}. XTZI! template < typename Left >
Y{8L ~U: struct value_return
^8V cm* {
U&|$B|[ template < typename T >
PUN.nt struct result_1
D=fB&7%@ {
fV;&)7d& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
LEJ7. 82 } ;
pw7_j;}l UI4Xv template < typename T1, typename T2 >
Vo%UiVHy struct result_2
diLjUC`69 {
cg,_nG]i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
qKL_1
~ } ;
!!c.cv' } ;
Ik#>6 ?ExfxR!~ \\D~Yg\# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
A*h)p@3t< rr[9sk`^H 下面我们来剥离functor中的operator()
rwxJR@Ttn 首先operator里面的代码全是下面的形式:
fuH Dif, XKsG2>l-W return l(t) op r(t)
.~5cNu'#m return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K6,5C0 return op l(t)
Mdh(Mp(w return op l(t1, t2)
_OF8D return l(t) op
2#Au6BvX return l(t1, t2) op
~X;(m<f2 return l(t)[r(t)]
#oYX0wvl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
n^/,>7J qvOBvUR} 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:
``kKi3TWJ 单目: return f(l(t), r(t));
r)mm8MI!Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)N-+,Ms 双目: return f(l(t));
q\[31$i$ return f(l(t1, t2));
w9}I*Nra 下面就是f的实现,以operator/为例
Y54*mn <MN+2^ed& struct meta_divide
e<^tY0rR& {
0nAeeVz| template < typename T1, typename T2 >
Iw"?%k\U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}}qR~.[ {
2597#O return t1 / t2;
>t8eVMMa }
r/Pg,si } ;
+V|]:{3W /$rS0@p 这个工作可以让宏来做:
nWZrB s
_ YKh%`Y1< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O)5-6lm template < typename T1, typename T2 > \
!00%z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Yb =8\<; 以后可以直接用
Pr<?E[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:B- ,*@EU 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
{uj9fE,) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
j)F~C8* >[xQUf,p I{cn ,,8 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ecf7g)+C xDr
*|d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1'_OM h*; class unary_op : public Rettype
Zt` ,DM {
xs &vgel> Left l;
,75,~ public :
l!i B
-?'u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kd\yHI9A Mdwh-Cis/ template < typename T >
JmYi& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"E2
g7n& {
.
~|^du<X return FuncType::execute(l(t));
0t4i'?? }
6!Isz1.re N7#GK]n%/} template < typename T1, typename T2 >
gdC=SFb b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)QZ?Bf {
6ldDt?iSg return FuncType::execute(l(t1, t2));
;pB?8Z }
E/GI:}YUy_ } ;
nMc-kyl{ 9J]LV'f7 G>_ZUHdI 同样还可以申明一个binary_op
&P{%C5?{ d&'6l"${ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@pkozE- class binary_op : public Rettype
&(.ZHF {
Ra*9d]N@ Left l;
BLJ-'8G Right r;
hG;u8|uT^i public :
V
u!,tpa. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-=qmYf fCVSVn"o template < typename T >
jN {ED_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t1~*q)!Mo {
#-VKk return FuncType::execute(l(t), r(t));
w|5}V6WD }
Z=H
fOC q5RLIstQ\ template < typename T1, typename T2 >
etDB|(,z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(8ymQ!aY {
|n&6z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ja>T nfu }
c&_3"2: } ;
%Bo Jt-v [}AcCXg`L 7PvuKAv?k 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
[wOO)FjT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
54)}^ftY^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g{ a0,B/j 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。
W.CIyGK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?D~uR2+Z 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。。。
PHOW,8)dZh 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
WMC6dD_6e 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)
4v?S`w:6 下面是修改过的unary_op
!kz\
{ IWQ8e$N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
DuFlN1Z class unary_op
JL$RBr {
O,;SA Left l;
M>^IQ ;}PL/L$L6; public :
z DK+8 bIhL!Ty T. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+*!! RcE%?2lD template < typename T >
]zm6;/S struct result_1
lwB!ti {
s-DtkO
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l;C_A;y\ } ;
BdYh: 4q~E\l|.5 template < typename T1, typename T2 >
&Y&zUfA struct result_2
r9U1 O@c {
9PBmBP~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a|>MueJ } ;
aD:+,MZ bd9c/>& template < typename T1, typename T2 >
s0h)~z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0'<S7?~| {
$pKS['J0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
BZBsE
:(F }
'F~u \m=E B?4\IXek template < typename T >
8BN'fWl&E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&d2/F i+ {
o]j* return OpClass::execute(lt(t));
_`(g? }
a"zoDD/ g$tW9 Q } ;
BCj&z{5"7e ?b0\[ t>[r88v 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
h
Na<LZ 好啦,现在才真正完美了。
wVVe L$28 现在在picker里面就可以这么添加了:
jL8zH /IC'R"V a template < typename Right >
Zry>s0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
JB|I/\(A {
B?M+`; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y/FisX }
3,[2-obmi 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。
pA2U+Q@ j0GI[# p#kC#{<nE s5pY)6) P8jK
yo 十. bind
fin15k 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。
w9FI*30 先来分析一下一段例子
3%} Ma, cm]]9z_< gr;M
int foo( int x, int y) { return x - y;}
NR*SEbUU* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>g[W@FhT'k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kpdFb7>| 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。
^WNJQg' 我们来写个简单的。
A=$oYBB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
W)#`4a^xj7 对于函数对象类的版本:
(TE2t7ab|M =T-w.}27O template < typename Func >
u!i5Q struct functor_trait
lm|`Lh- {
ZeeuH"A typedef typename Func::result_type result_type;
|(%H O@i } ;
Zx_m?C_2_ 对于无参数函数的版本:
coWB KWF ff#-USK^R template < typename Ret >
cabN<a
l struct functor_trait < Ret ( * )() >
^6+x0[13 {
@I&"P:E0F; typedef Ret result_type;
B /W$RcV } ;
E(@;p%: 对于单参数函数的版本:
FMVmH!E oo!g?X[[ template < typename Ret, typename V1 >
9)">()8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6fkr!&Dy7 {
Cu:Zn% typedef Ret result_type;
U]|q4!WE } ;
IfcFlXmt2 对于双参数函数的版本:
,<1* |=LkV"_v template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
FT~^$)8= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4i,SiFKB {
Bu1z$#AC typedef Ret result_type;
#lF<="y%X } ;
K(gj6SrjV 等等。。。
sD8S2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]lUu%<-; o(P:f)B template < typename Func >
RY{tX` struct func_return
g1~I*!p {
&wN
2l- template < typename T >
#E9['Jn Z struct result_1
'l|_$3 {
yr>bL"!CA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;X(n3F } ;
x1wxB
1)2 $1+K}tP template < typename T1, typename T2 >
5F"?]'*/ struct result_2
Z+"&{g {
9$&e~^&B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~t={ \,X\ } ;
NJ>p8P`_k } ;
oui!fTy L2'd sOn :2E1aVo4b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BuTIJb+Q\ H|UL5<:]D template < typename Func, typename aPicker >
%z~U@Mka class binder_1
^d80\PXz {
:eW~nI.Vc Func fn;
hli10p$ aPicker pk;
QIK73^ public :
pGY]VwY 7X(]r1-+\ template < typename T >
:OCuxSc%5 struct result_1
U*Qq5=dqD {
'c&@~O;^d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J\3} il
N } ;
#[y<h3f] N}fUBX4k template < typename T1, typename T2 >
N-`;\ struct result_2
hXm}d\ {
,dx)rZ* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|QLX.. } ;
aMQjoamz A Vm{#^p[( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N?;o_^C `mjx4Lb template < typename T >
7[g;|(G0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iIaT1i4t. {
R9h>I3F=c return fn(pk(t));
c^O#O }
z,FTsR$x template < typename T1, typename T2 >
_I_?k+#WFe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/;AZ/Ocy! {
V<4+g/ return fn(pk(t1, t2));
i ,pN1_- }
V wVQ|UH } ;
PgLS\_B "F$o!Vk [fi'=Cb 一目了然不是么?
`uh@iD'KI 最后实现bind
|<-F|v9og <{420 rAWl0y_m template < typename Func, typename aPicker >
+RV- VrV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ceZ8}Sh {
K3:|Tc( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
T_?nd T2 }
QZ3(u<f HDVl5X`j' 2个以上参数的bind可以同理实现。
fu<2t$Cn> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
d:hL
)x sD8m< 十一. phoenix
IT`=\K/[4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oD#>8Aw s ^mueFw}\ for_each(v.begin(), v.end(),
,LW+7yD (
Y^2Qxo3"3 do_
s
S5fd)x [
#RM3^]h cout << _1 << " , "
F|l`YtZZd ]
=6L*!JP< .while_( -- _1),
`{U%[$<[W cout << var( " \n " )
wD],{ y )
nS+FX&_ );
*Z`XG_ s5 eKVALUw 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:
w,Zx5bBg% 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
0<@KDlF operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T5Sg2a1& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xN3 [Kp $iqi:vY %gu$_S template < typename Cond, typename Actor >
)p<fL class do_while
AB"1(PbG {
ZSPgci Cond cd;
W 9Vz[ Actor act;
*el(+ib% public :
zD2.Q%`IM template < typename T >
a,~D+s;^ struct result_1
sr+gD*@h {
#_?TIY:h typedef int result_type;
'sRg4?PT } ;
3X$Q, z0 2}&^Zzk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/&$"}Z6z TTZ['HP
oI template < typename T >
1a&/Zlr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5'X74` {
K)/!&{7n}a do
%e
Sm&` {
y98JiNq act(t);
cXS;z.M\_ }
eb!s'@ while (cd(t));
DhLr^Z!h3; return 0 ;
uZ\wwYY#M }
^E$(1><-a } ;
sK@Y!oF}\ _k_>aG23 xN`r4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]bTzbu@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
j9URl$T: 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。
-J"qrpZ^ 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。
QSHJmk 6L 下面就是产生这个functor的类:
V)0[`zJ s]y-pZ 4jX@m template < typename Actor >
&@YFje6Lcm class do_while_actor
^n&]HzT`y {
s>jr1~~3O_ Actor act;
X-kXg)!Bg public :
]6{(Hjt do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
qGnPnQc uw Kh template < typename Cond >
VY/|WD~"CW picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
j-J(C[[9 } ;
]By0Xifew |*^8~u3J" uW}Hvj;0a* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
URYZV8=B~ 最后,是那个do_
q.=^iz&m =oE_.ux\ 5LQk8NPh class do_while_invoker
JFkN=YR8 {
WI1T?.Gc public :
:7p9t.R<$h template < typename Actor >
UrO=!G k do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[D3+cDph {
v:rD3=M- return do_while_actor < Actor > (act);
6exI_3A4jh }
YBX)eWslK } do_;
(U|)xA]y! XC|*A$x, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)v%l0_z{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
iH-bo@ 最后来说说怎么处理break和continue
2E$^_YT
C 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。
>=if8t! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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