一. 什么是Lambda
|\/\FK]?] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
YDj5+'y 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,
>EZZEd -ZyY95E< ek]nLN E@n~ @|10 class filler
lI+^}-< {
8n-Xt7z public :
>d
*`K void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8S8UV(K0 } ;
TbN{ex* K]G(u"' ezCJq`b 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:
\=]`X2Ld x5V))~Ou 6,MQT,F Yyr9Kj: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-A=3W3:C DdUw~n, :Fu7T1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
c b&Yf1 /&_q"y9 BG=
J8 {@3v$W~7M 二. 战前分析
E^br-{|{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
';My"/
Z- 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
L F } d TA2ETvz^ ! K_<hNG& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E_DQ.!U!o /* --------------------------------------------- */
odC"#Rb vector < int *> vp( 10 );
Xo]2iQy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yU4mS;GX /* --------------------------------------------- */
} .Z` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/BD'{tZ]Sl /* --------------------------------------------- */
gIusp917 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0@{0#W3R /* --------------------------------------------- */
@rDBK] V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k0#s{<I]E /* --------------------------------------------- */
h]+;"v6 / for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
LHXR7Fjc i/H;4#Bz H(P]Z~et Yf~Kzv1]* 看了之后,我们可以思考一些问题:
hITYBPqRO 1._1, _2是什么?
1 ]
cLbJ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.4tu{\YX 2._1 = 1是在做什么?
P:N>#G~z 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
0t}v@-abU Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
t[|t0y8 <hiv8/)? _X mxBtk9f 三. 动工
6M_:D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_aF8Us FI.F6d)E$ Us!ZQ#pP G
&NK template < typename T >
x<Gjr} class assignment
NN1}P'6Ha {
nqo1+OR T value;
UZrEFpi public :
O(!;7v} assignment( const T & v) : value(v) {}
#+V4<o template < typename T2 >
sgGA0af T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6)ln,{ } ;
W=w]`' saQs<1 Q"nw.FjUG
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0Xw>_#Y/xS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1[u{y{9 q !<HMMf,-D SQn.`0HT [fV"tf; class holder
Mj6,VD9L {
!4=_l6kg~+ public :
^v'0\(H?P template < typename T >
G.~Q2O#T assignment < T > operator = ( const T & t) const
{wj%WSQj/y {
L6fbR-&Lt return assignment < T > (t);
/|i*'6* }
qHdUnW } ;
EPH" 5$8 <!XunXh +6P[TqR 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Skg/iH"( D&2NO/
R static holder _1;
V|kN 1
A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&]RE 5! ")\V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X'
5R4j 而不用手动写一个函数对象。
IF5-@hag, C$~ly=@ 1Q!^*D :{iH(ae; 四. 问题分析
!#W>x49} 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。
+$nNYD
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。
uax0%~O\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ncOgSj7e 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*AW v 下面我们可以对这几个问题进行分析。
fW+"Kuw ^uN[rHZ*u 五. 问题1:一致性
+h+ 7Q'k 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?|
tP*Kt'4W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8>#ZU]cG GdNhEv struct holder
OUF%DMl4 {
gj
@9(dk% //
cnQ2/ZZp~ template < typename T >
3~Fag1Hp T & operator ()( const T & r) const
Fj~suZ` {
%aMC[i return (T & )r;
=<p=?16
x }
BO7HJF)a } ;
c1s& 1.3dy]vG 这样的话assignment也必须相应改动:
43B0ynagN /7Pqy2sgE template < typename Left, typename Right >
xatq class assignment
lGWz {
@0P4pt;( Left l;
9t)Hi qj Right r;
*8?2+)5" public :
g`S;xs assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hx9t{Zi template < typename T2 >
LOcZadr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rZ3ji(4HS } ;
03v& k Kmaz"6A 同时,holder的operator=也需要改动:
l~o!(rpX ?2~fvMWu template < typename T >
3mAiz q3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0>td[f {
IAwS39B return assignment < holder, T > ( * this , t);
a`%`9GD }
d/OP+yzgZ Z^%a 1>` 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。
saiXFM7J 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3w"JzC@ DMG'8\5C return l(rhs) = r;
.Vnb+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。
4xbWDu] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&T0]tzk*, 6wWhM&Wd template < typename Tp >
YlbX_h2S" class constant_t
9GCK3 {
C 4C/ const Tp t;
^U5N!"6R public :
2{~`q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$ MH;v_'a template < typename T >
Y`]P&y const Tp & operator ()( const T & r) const
s)]T"87H'_ {
Y=G`~2Pr= return t;
]goJ- & }
a<\n$E#q } ;
D|)_c1g |rk.t g9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
06 %-tAq: 下面就可以修改holder的operator=了
}RadbJ{q= RVwS<g)~1 template < typename T >
EMO{u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4sQm"XgE {
'=Zm[P, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b7\> = }
fb `x1Q c:.5@eq^ 同时也要修改assignment的operator()
uBt
]4d* pIC'nO_ template < typename T2 >
:23S%B~X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f|w;u!U( 现在代码看起来就很一致了。
Ly8=SIZ )SJM:E 六. 问题2:链式操作
3 5.&!4} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G-9i 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。
PbZ%[F 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。
2?q>yL! Gz 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。
gdTW
~b
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]R)wBug ZwsQ}5 template < typename T >
{v]L|e%{ struct result_1
a5t&{ajJ {
8j70X <R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o"BED!/ } ;
F<p`)? v LN KX;9 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:
rD <T H%Vf$1/TF template < typename T >
duEXp]f! struct ref
J?m/u6 {
U&])ow): typedef T & reference;
!;&\n3-W } ;
hGV_K" ~I0 template < typename T >
+W[f>3`VQ struct ref < T &>
K1J |\!o {
8,IF%Z+LI typedef T & reference;
e16H@ } ;
t{iRCj tT)s,R% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$}tF66d F*J1w|)F0 template < typename T >
"*<vE7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"}xIt)n%; {
+u$JMp return l(t) = r(t);
lBFKfLp& }
q>BJ:_I
i 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。
9:@Xz5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{f`Y\_r$@ ]j:k!=Ss? 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
80lhhqRC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
";7N$hWE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P=,\wM6T| +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Yz0fOX 最后的布局是:
!J;Bm,Xn6 Add
:$u[1&6 / \
6~0kb_td Divide 5
cKkH*0B5 / \
~L<"]V+B _1 3
d'MZ%.# 似乎一切都解决了?不。
<t(H+ykh 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。
.^9khKJ; 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。
),`jMd1` 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:
,yNuz@^
P Nm&'&L%Ch template < typename Right >
*cWHl@4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&PV%=/-J Right & rt) const
N#9N ^#1 {
a+lNXlh= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;yNY/ }
|%5Aku0`s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.-HM{6J 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。
azIhp{rHw 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@rUZYF 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。
l#v52 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。
z{ eZsh
b 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?
D>{`I' 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:
J#Y0R"fo $*X?]? template < class Action >
J1O1! . class picker : public Action
($<&H>j0 {
&1T)'Bn public :
g`'!Vgd?M[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Brs6RkRf // all the operator overloaded
jq]5Y^e } ;
5SUO`4L x f{`uHa8 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。
9O&gR46. 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:
R[\1Kk(Zo d.w]\ template < typename Right >
6BA$v-VVU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?`xF>P]M {
[!;sp~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t{},Th }
M}X ` OHAU@*[lM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}X8P5c!\ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
#J/RI[a bnkZWw'9 template < typename T > struct picker_maker
)=gU~UV {
y7h^_D+Ce typedef picker < constant_t < T > > result;
CB>W# P% } ;
|$IL:W6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
f@!9~s {
$}b)EMMM typedef picker < T > result;
|(W04Wp"@ } ;
egA*x*8 qZ>_{b0f 下面总的结构就有了:
-!7Z functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
HTiLA%%6 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{9 |*au(K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d`V.i6u 至此链式操作完美实现。
MXl_{8 Q{S{|.w- zx8@4?bK 七. 问题3
9C?SEbC 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
b4^O= ?;UR9f|! template < typename T1, typename T2 >
QhRz57' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gzhIOeY {
& .1-6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S)ipkuj X }
CzreX3i ehB'@_y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
.'66]QW
I__b$ template < typename T1, typename T2 >
TT(R<hL struct result_2
40
u
tmC {
R73@!5N% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a(yWIgD\\ } ;
*iru>F8r: Lbrn8,G\ 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?
(FGy"o%TP' 这个差事就留给了holder自己。
onmkg}&_ E71H=C 4 PtQ[({d3R template < int Order >
.,'4&}N} class holder;
_VgFuU$h template <>
hunlKIg class holder < 1 >
<%wTI<m,- {
a"Iu!$&N public :
U9PI#TX
&O template < typename T >
uAnL` struct result_1
MaPhG<? {
g2?W@/pa typedef T & result;
&?p(UY7'" } ;
bYQ@! template < typename T1, typename T2 >
w#a`k9y struct result_2
jdVj
FCl^# {
1Z_w2D* typedef T1 & result;
1jKj'7/K } ;
OB=bRLd.IR template < typename T >
pheu48/f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%}N01P|X> {
y"Fu= return (T & )r;
tkptm%I_
}
'6\w4J( template < typename T1, typename T2 >
c^H#[<6p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f:P;_/cJc {
lz>.mXdx return (T1 & )r1;
.1^Kk3 }
R(_WTs9x4 } ;
+Q5'!@8 $Sy}im\H template <>
lUq`tK8 class holder < 2 >
Y
cL((6A {
IY!.j5q8 public :
"UY34a^I template < typename T >
nXy" struct result_1
n87Uf$ {
s+ *LVfau typedef T & result;
&'PLOyWw } ;
L?a4>uVY template < typename T1, typename T2 >
2\64~a^ struct result_2
6&~Z3|<e {
M/F<W! typedef T2 & result;
'Q]Wk75 } ;
d7g$9&/q template < typename T >
46l*ui_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gL|
9hvHr[ {
*h?}~!AjY return (T & )r;
cRag0.[ }
rKOa9M template < typename T1, typename T2 >
TL"+Iv2]/$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#NMQN*J>D {
}YC=q return (T2 & )r2;
w0yzC0yBk }
`;R$Ji=> } ;
pox;NdX7 P9`CW [zP}G?( 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
&Nr+-$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ESIeZhXVH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B\=T_'E& eln$,zK/b return l(i, j) = r(i, j);
[<^ '}-SJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Y nTx)uW O]="ggq& return ( int & )i;
=NK'xPr return ( int & )j;
&jnBDr 最后执行i = j;
P()&?C 可见,参数被正确的选择了。
P?8$VAkj D}ZPgt#
!q/Q2 N( BdvpG y{P~!Yn| 八. 中期总结
#QOb[9(Tu( 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:
kyYU 1gfh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]$UTMuOQl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
PK{FQ3b2{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
mMu+MXTk< IK4(r / F2n4#b t >64^nS #w^Ot*{!N *r~6R 九. 简化
"Rf|o6!d 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:<
]sJfN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
u1z!OofN> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
i3(5
' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z]Z&PbP +-*/&|^等
\`/ P* 2. 返回引用。
fgo3Gy*# =,各种复合赋值等
CRzLyiRvU& 3. 返回固定类型。
7D8 pb0`;J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
VqOTrB1w/ 4. 原样返回。
.v=n-k7 operator,
ZWB3R 5. 返回解引用的类型。
oq>jCOVh operator*(单目)
eq2LV=d{m 6. 返回地址。
.o<9[d" operator&(单目)
p[!9 objU 7. 下表访问返回类型。
YAi@EvzCVy operator[]
9(a*0H 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Q"LlBp>t|# operator<<和operator>>
_$}@hD*R~ E%f!SD 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。
$S/WAw,/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!.q#X^@>L wv%UsfD template < typename Left >
ph~#{B(\ struct value_return
^zG!Z:E {
IMy!8$\u template < typename T >
"zIQ(|TL?d struct result_1
)4YtdAV {
`+ Mva typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Kt"4<' } ;
p+2%LYR u ]h=y template < typename T1, typename T2 >
:`@W`V?6- struct result_2
W3MH8z
{
V<n#%!M5gV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JJ_KfnH } ;
<V8=*n"mR } ;
qV$0 ";d %we! J%'Y] ;O .;i,#Z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=NRiro Tkh?F5l 下面我们来剥离functor中的operator()
dTU`@!f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(b.Mtd y<yU5 return l(t) op r(t)
AX{yfL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(Y?}'? return op l(t)
1Zp^X:( return op l(t1, t2)
`|[UF^9 return l(t) op
V4g vKWc return l(t1, t2) op
mO0#xY_z return l(t)[r(t)]
$A: ?o?"7} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$fW8S8 1!ijRr 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:
.m%ygoO 单目: return f(l(t), r(t));
TfNm0=| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H"V)dEm 双目: return f(l(t));
MG,?,1_ & return f(l(t1, t2));
vrsOA@ee3H 下面就是f的实现,以operator/为例
&y2DI"Ff UzkX;UA struct meta_divide
l_&T)Ei {
xl@ template < typename T1, typename T2 >
&!8u4*K5j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?)/H8n {
+|O&k return t1 / t2;
}M(XHw }
_^w^tfH] } ;
X5P1wxk' RJOyPZ] 这个工作可以让宏来做:
P76QHBbl k8ymOx #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
VZU@G)rd template < typename T1, typename T2 > \
wOl]N2< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
iM{aRFL 以后可以直接用
h{VGhkU9f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
pW2-RHGJY 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
\XG\ (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。。。)
u|&a!tOf2 !2=eau^p eJZt&|7N 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
)G$0:-J- M7AUY#) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a#P{ [ class unary_op : public Rettype
ey[+"6Awne {
d?OsVT;U Left l;
-<n]Sv;V public :
h&t9CpTfeJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+dK;\wT VQ`a-DL template < typename T >
ljO t~@Ea typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3C;nC?]K {
JwmH_nJ( return FuncType::execute(l(t));
4kf8Am( }
P:HmT K2pW|@~U template < typename T1, typename T2 >
!bIhw}^C* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r(/+-
t {
Lc13PTz>>g return FuncType::execute(l(t1, t2));
oyo
V1jO }
Z|$OPMLX } ;
}JBLzk5| +S}/6dg ^y&sKO 同样还可以申明一个binary_op
1bJrEXHXy #ZpR.$`k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7-MkfWH2b6 class binary_op : public Rettype
x-=qlg&EI {
dy2<b+.. Left l;
SH M@H93 Right r;
$r=tOD4; public :
/%T d( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.t|B6n! =!|=Y@ template < typename T >
'"Y(2grP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CN<EgNt1kN {
JG!@(lr return FuncType::execute(l(t), r(t));
ir3EA'_>N }
<Yy|.=6 D y j C@ template < typename T1, typename T2 >
x1R<oB| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\#)w$O {
$n@B:kv5p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{Zy)p%j8 }
MFm2p?zPm } ;
<ULydBom 'z3I*[! ^N:bT;;$nZ 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
q`^T7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
E >lW' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d;O4)8> 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。
O;?Nz:/q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
uu+)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。。。
%.VFj7J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
use`
y^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)
'Q F@@ 48 下面是修改过的unary_op
O4A{GO^q Ow4H7sl template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
U/3<p8 class unary_op
El#"vIg(\ {
3Ja1|;(2 Left l;
&x<y4ORH| -yP_S~\n public :
%T'<vw0 6E@qZvQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
79O'S du@ VgyY7INx9 template < typename T >
:927y struct result_1
tDIQ= {
d/Y#oVI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wmnh7'|0u } ;
MGE8S$Z X(*MHBd template < typename T1, typename T2 >
wPrqFpf struct result_2
/[RO>Z9 {
#[.aj2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
| )M>;q } ;
o6T'U#7P @J UCXm template < typename T1, typename T2 >
#cy;((z uB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NANgV~Y& {
U/l3C(bc! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sw$$I~21 }
Ty;P`Uv]r Ne9S90HsB6 template < typename T >
p]erk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]
g]^^ {
{f:%+h return OpClass::execute(lt(t));
WYXh1_nyk }
'| rhm ztb?4f q6) } ;
^'ac|+ nBJ'ak Uon^z?0A 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
?0J&U4 好啦,现在才真正完美了。
c$#7Kp4 现在在picker里面就可以这么添加了:
-#<AbT Cu&y',ee~ template < typename Right >
zVyMmw\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-"~XI~a@Wo {
d !=AS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?3=y]Vb+ }
tqXr6+!Q 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
fobnK~2 @Tz}y"VG [H5BIM@{ h 1REL^!c OH/!Ky\@ 十. bind
6Mh"{N7 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
#Q'j^y7=z 先来分析一下一段例子
V18A|]k ^LAnR>mz^r hYB3tT int foo( int x, int y) { return x - y;}
&.1qixXIr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N/6!|F bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^Cy=L] 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
s@D/.X 我们来写个简单的。
uyDPWnYk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@P@{%I 对于函数对象类的版本:
A} v;uNS] )/cf% template < typename Func >
[D_s`'tg struct functor_trait
hh7unHt- {
(bp4ly^ typedef typename Func::result_type result_type;
|e{ ^Yf4 } ;
7tQ?av 对于无参数函数的版本:
8 @A}.: =M`Xu#eRk template < typename Ret >
qN\?cW' struct functor_trait < Ret ( * )() >
tg6iHFa {
/l>!7 typedef Ret result_type;
9oQ$w?=#$ } ;
PT39VI
= 对于单参数函数的版本:
)0?u_Z]w9 -]<<}@NF template < typename Ret, typename V1 >
Nbb2wr9A struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8@,8j!$8G {
<N{Y*,^z typedef Ret result_type;
}?^]-`b } ;
d}Xb8SaE%c 对于双参数函数的版本:
lsA?|4`mn -BcnJK0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{R8)DK
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
sZPyEIXie {
9%Qlg4~<s typedef Ret result_type;
V
`7(75 } ;
OF/hD2V 等等。。。
_lrvK99 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
crQ_@@X?< wA\a ]X. template < typename Func >
D6,Ol4d struct func_return
kX%vTl7F {
g&I|@$\ template < typename T >
bXi(]5 struct result_1
suHisc* {
L@"&s#~=3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[\-)c[/ } ;
@%BsQm 4^T_" W} template < typename T1, typename T2 >
P,@/ap7J struct result_2
~J HEr48 {
)F+wk"`+6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^cCNQS}r } ;
S$ n? } ;
m:6*4_! \+j:d9? ),J6:O& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`Wd4d2aLG wvRwb template < typename Func, typename aPicker >
M>d^.n class binder_1
y({lE3P {
pi5DDK Func fn;
[<WoXS1LX aPicker pk;
[ J4n% public :
CsEU:v A|YiSwyy template < typename T >
_*ar\A` struct result_1
XhUVDmeUMb {
XtqhK"f% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,\T7{=ZG\! } ;
A1n4R _+,>NJ template < typename T1, typename T2 >
{r%T_BfY struct result_2
n0Qp:_2z {
&v#pS!UO j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f2u4*X
E\ } ;
g@Pq< Y`."=8R~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
P9W?sPnC5 t;`ULp~& template < typename T >
<99/7># typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a4n5i.; {
Ibg~.>.u{ return fn(pk(t));
'61>.u:2 }
"U/yq template < typename T1, typename T2 >
Nw{Cu+AwG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iJ`zWpj+{Q {
/>wE[` return fn(pk(t1, t2));
a7!{`fR5 }
L;WFHIE } ;
0BH-kr (/FG#D. ]=PkgOJD 一目了然不是么?
GI@;76Qf 最后实现bind
C3'?E<F izzX$O[=: Tgl > template < typename Func, typename aPicker >
R90#T6^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V|~o`(] {
U>sEFzBup return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
eD8e0
D'S }
gVrfZ&XF84 7'#_uAQR 2个以上参数的bind可以同理实现。
R3>c\mA 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
E 02Y,C [^W
+^3V 十一. phoenix
G[6i\Et Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7Ck3L6J# ZQ>Q=eCs 1 for_each(v.begin(), v.end(),
9Y@ eXP (
a?xZsR do_
P EMBh?)g [
dL_9/f4 cout << _1 << " , "
\_YDSmjy ]
wbvOf X .while_( -- _1),
\}~71y} cout << var( " \n " )
34Cnbtq^ )
P&Uj?et" );
)x~/qHt %w?C)$Kn\ 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:
WZTAXOw 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
FmFjRYA W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
J~n|5*cz 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W23Q>x&S fjy7 gC2 [jksOC)@4 template < typename Cond, typename Actor >
9s*QHCB0 class do_while
Q7-iy {
y` {|D* Cond cd;
bDm7$ ( Actor act;
*Q)-"]O(k public :
%'X~9Pvi template < typename T >
r*dNta< struct result_1
0b['{{X( {
%~} ,N typedef int result_type;
W 1u!&:O } ;
v*&jA8D Y`#6MhFT7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
pmOUl 8y4 9aNOfs8( template < typename T >
(#Xs\IEV F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=z]rZSq*o {
uGF{0)0g do
t2YB(6w+xg {
gVe]?Jva` act(t);
E-($Xc }
<EQaYZY= while (cd(t));
z;y{QO return 0 ;
s;..a&C' }
B"zB=Aw } ;
Xk/iyp/ ~y?Nn8+&f #oR`_Dm)P 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\XYidj 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。
)2#&l 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。
"LJV}L 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。
SF9N S*mr 下面就是产生这个functor的类:
9X,iQ H=\Tse_. ~Uey'Xz template < typename Actor >
ijUu{PG`X class do_while_actor
tTF<DD}8 {
<h;_: Actor act;
`<g6^ P public :
rS+) )! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{M7`"+~w .6LRg template < typename Cond >
D9NQ3[R 9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5gII|8>rQ } ;
>*opE I+ Qc)i?Z'6 Dy>6L79G 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Jm#p!G+ 最后,是那个do_
ck%YEMs Vo+.s#wN`h 9_nbMs class do_while_invoker
{Z7ixc523 {
$(+xhn(O public :
*v]s&$WyO template < typename Actor >
(z.n9lkfi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ZNM9@;7 {
G;iH.rCH return do_while_actor < Actor > (act);
TET=>6
}
lM}-'8tt? } do_;
iF":c}$. /H"fycZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)Tp"l"(G 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
F'sX ^/; 最后来说说怎么处理break和continue
7(uz*~Z?`0 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。
dP+wcl4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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