一. 什么是Lambda
C^
~[b
o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%cq8%RT 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,
5pxw[c53# ~/Kqkhq+c *nY$YwHB S^SF!k= class filler
`{nzw $ {
:1!k*5 public :
Rdy-6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B,{Q[ } ;
[g lhru=+ W=!D[G R 5e
c T. 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:
};~I#X o{MmW~/o& g+ cH 9E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|
Fk9ME 8ao>]5Rs3 4~0@(3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2D{`AJ Y:5Gp8Vi X0]5I0YP v,)vW5jGI 二. 战前分析
SMHQh.O?5 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。
{mB &xz:b 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
x/?w1 ,mD{4 >7 -Rr Qv( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M_#^zo
"x /* --------------------------------------------- */
S(5&%}QFQ vector < int *> vp( 10 );
f:/"OCig transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@@+BPLl /* --------------------------------------------- */
)9V8&, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C,dRdEB> /* --------------------------------------------- */
@t,Y<)U int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<Lfo5:. /* --------------------------------------------- */
LhtA]z,m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G\H |\i /* --------------------------------------------- */
K]Z];C#) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
MVe4[< \yA*)X+ SQI =D8 {'q(a4 看了之后,我们可以思考一些问题:
-ob1_0 1._1, _2是什么?
hkvymHaG 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。
|6zx
YuX 2._1 = 1是在做什么?
kntn9G 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。
_{0IX 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。
%9`\7h7K "5$2b>_UE [!>DQE 三. 动工
;cW9NS3: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q-d#bKIf {s~t>R p+ E9PD1ADR +dF/$+t template < typename T >
G297)MFF class assignment
eRvnN>L {
};nOG; T value;
vo]$[Cp|4 public :
V=5v7Y3(j assignment( const T & v) : value(v) {}
Qon>[<]B template < typename T2 >
tLe"i> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]MV=@T^8# } ;
A$XmO}+ 5$"IUq* '645Fr[lg 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
LP5@ID2G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Xe:e./@ hGlRf_{ ~mu)Cw 7&
G#&d class holder
v
L!?4k {
f!+G1z}iA public :
]sV) '- template < typename T >
3`DwKv`+ assignment < T > operator = ( const T & t) const
{x/)S*:Z {
=9cN{&qf return assignment < T > (t);
.
I#dR* }
dpI! {'"M } ;
SW*Yu{ (eF "[,z 2sNV09id 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
($*R>*6<x VW *d*! static holder _1;
n~G-X
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xBKis\b /&g~*AL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
137:T: 而不用手动写一个函数对象。
D;WQNlTU \ q=Bbfzv Wd/m]]W8Q {{ /-v3n 四. 问题分析
u(Y?2R 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。
Y SD|#0 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。
4WZ"8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O2C&XeB:4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$jgEB+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)0p7d:%mV o<nkK+=Afm 五. 问题1:一致性
>.f'_2#Z& 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?|
8:)itYE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$g!~T!p= oBZzMTPe struct holder
i4^1bd {
-|nHwSrCZ/ //
Iji9N!Yx template < typename T >
%SlF7$ T & operator ()( const T & r) const
B_#U|10et {
c6f[^Q%#j return (T & )r;
'r_NA!R }
]9/{ } ;
15tT%TC $g+q;Y~i0 这样的话assignment也必须相应改动:
;Vh5nO 3X
A8\Mg template < typename Left, typename Right >
"fX9bh^ class assignment
m03]SF(#3 {
7z^\}& Left l;
t~@~XI5 Right r;
w*7BiZ{s< public :
|>L|7>J{<d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QvjOOc@k~n template < typename T2 >
y(uE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=%+o4\N, } ;
#>@~3kGg !$5.\D 同时,holder的operator=也需要改动:
'k(aZ" 9 9S-P}xd template < typename T >
8KhE`C9z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
oD>j26Q {
v<c@bDZ> return assignment < holder, T > ( * this , t);
.S=^) }
#Kd^t=k fKN&0N|^R 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
i`)h~V|G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KaGG4?=V }"CX` return l(rhs) = r;
S LSbEm 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
}HC6m{vH( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+{F2hEYP vPbmQh ex template < typename Tp >
3
2MdDa class constant_t
Fv(1A_~IS {
vq&u19iP const Tp t;
nNJMQb'K public :
q" aUA_}\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2IGoAt>V template < typename T >
X[{tD# const Tp & operator ()( const T & r) const
/degBL+ {
{j{H@rHuy return t;
a.O pxd }
p^uX{! } ;
R<GnPN:c G$)f5_]7{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>PBP:s1f4> 下面就可以修改holder的operator=了
eVy> $x'p+&n\ template < typename T >
[hl8LP+~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
sKK*{+,kh; {
bb]r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ySEhi_)9^ }
Xi~%,~
2l#c?]TA 同时也要修改assignment的operator()
+=Q/'g
O^+H:Y| template < typename T2 >
yD-L:)@" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C=&rPUX{ 现在代码看起来就很一致了。
UHh7x%$n ipThwp9 六. 问题2:链式操作
,sqxxq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
vTdJe 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。
hN3*]s;/6z 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。
X'
,0vK 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。
e2X\ll 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
CC8)yO bz1+AJG template < typename T >
kU
{>hG4 struct result_1
5@kNvi {
oXxY$x*R1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\[57Dmo } ;
,R~{$QUl k)t_U3i 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
7l~d_<h J:!m49fF template < typename T >
Hv~&RZpe struct ref
dN%*-p( {
Fzc8) *w typedef T & reference;
8`{)1.d5[ } ;
'kC,pN{-> template < typename T >
N-9Vx#i struct ref < T &>
Sl!#!FGI {
/YLHg5n8+ typedef T & reference;
R|&Rq(ow" } ;
'[z529HN Q/[g|" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?m(]@6qa XDt MFig template < typename T >
1[g -f, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@ gv^ {
WE*L=_zDS return l(t) = r(t);
/qd5{%: }
h|T_
k 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
%tOGs80_{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C;UqLMrOI WP5QA8`3 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
YcaomPo _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
e` QniTkT _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p";5J+?( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'BiR ,M$mY 最后的布局是:
=Lc!L
!(,b Add
Hrk]6* / \
\|gE=5!Am= Divide 5
NR6wNz&81 / \
l:i&l?>_ _1 3
RnaxRnXVR 似乎一切都解决了?不。
J2BCaAwEP, 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。
XsXO S8 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。
tpY]Mz[J 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:
$5]}] @|2L>N template < typename Right >
4!</JZX~$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
bih%hqny Right & rt) const
+QZ}c@'r {
H:k?#7D( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yZ:AJNb }
ms]r1x" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6/5Xy69:h 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。
=<;C5kSD 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。
y v58~w*" 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,lX;~xb 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。
u^4$<fd 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?
(2J\o 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:
JqmxS*_P n6xJ template < class Action >
HVHd@#pDZ class picker : public Action
V'q?+p]
a {
$SOFq+-T public :
;(3!#4`q(] picker( const Action & act) : Action(act) {}
)z^NJ'v4( // all the operator overloaded
E^`-:L(_ } ;
]wZlJK`K {M^BY,%* Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
[KMNMg 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
w:VD[\h +L,V_z template < typename Right >
+7KRoF | picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7@1GSO: Yf {
]i:_^z)R return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[2P6XoI# }
Q;xJ/4 Z" (k^o[H F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,6 IKkyD 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
@dyh:2! DP8%/CV!* template < typename T > struct picker_maker
6KRC_- {
ogvB{R typedef picker < constant_t < T > > result;
}1#prQ0F } ;
Z_h-5VU- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
j2RdBoCt {
0sA+5*mdM typedef picker < T > result;
KSAE!+ } ;
;I/ A8<C i,B<k 0W9 下面总的结构就有了:
dJjkH6%} functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
M-8`zA2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
7C9_;81_Dt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/os,s[w 至此链式操作完美实现。
L"tzUYxg zMXQfR |[Rlg`TQ;* 七. 问题3
SaIY-PC 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
|E9'ii&?B ^)UX#D3b template < typename T1, typename T2 >
6Vj=SYK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%6W%-` {
{[)n<.n[g return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!+u
K@z&G }
}0IeKpu5 = inp>L 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
o/6VOX ri%j*Kn template < typename T1, typename T2 >
Am!OLGG4 struct result_2
U38~m}c {
:Y Ki typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+# 3e<+!F } ;
'.wb= C q-s(2C 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
`=$p!H8 这个差事就留给了holder自己。
i IM\_<? ;pw9+zo^M fKW)h?.Kd template < int Order >
=NmW}x|n class holder;
.b?Aq^i8 template <>
5P{[8PZxbV class holder < 1 >
cLf<YF {
`W:z#uNG] public :
~1&WR`U template < typename T >
Ew JNpecX struct result_1
TM5 Y(Q* {
EsS$th)d typedef T & result;
$^_6,uBM[ } ;
CTS1."kx1 template < typename T1, typename T2 >
q
BIekQT struct result_2
ed2r<H$ {
!QpOrg typedef T1 & result;
}xry } ;
NBL%5!' template < typename T >
H:)_;k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@^Rl{p {
UM/!dt}DnF return (T & )r;
{;N2 &S o }
uM\5GK template < typename T1, typename T2 >
-xG6J.S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Bi2 c5[3 {
G
c\^Kg^# return (T1 & )r1;
gyb99c,) }
UiVGOQq } ;
:dqZM#$d h*R w^5,c template <>
{a__/I>) class holder < 2 >
S:XsO9:{ {
7=D,D+f public :
jfiUf1Mj template < typename T >
B
6z 'Q struct result_1
!B92W {
]}kw'& typedef T & result;
'J$@~P } ;
9GRQ^E template < typename T1, typename T2 >
eyuyaSE struct result_2
):_@i {
vz~Oi typedef T2 & result;
@mJ~?d95v } ;
Mg2 e0}{ template < typename T >
?;_*8Doq-a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1BEs> Sm {
'$c9 S[ return (T & )r;
`yP`5a/ }
Vef!5]t5 template < typename T1, typename T2 >
2kt0Rxg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aL_/2/@X8 {
Z+u.LXc|c return (T2 & )r2;
51`&%V{daL }
}h=PW'M{ } ;
M\/hK2J# # *`rfD* uIbAlE 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> >。
ZSs@9ej 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q-+:1E 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Rpv[rvK' 0QT:@v2R return l(i, j) = r(i, j);
`IEA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7FJ4;HLQ %S"85#R5E return ( int & )i;
tRpY+s~Fq return ( int & )j;
k qL.ZR 最后执行i = j;
4g"%?xN 可见,参数被正确的选择了。
h=0a9vIXF P%)r4+at 6Iqy"MQuq pr,,E[ )AxD|A 八. 中期总结
I/XSW # 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:
@ ?M\[qeF@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Q#G xo 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
i6KB\W2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ccrWk*tr )
$_1U!z [gpO?'~ gHp*QL\?9 N<8\.z5:< @lF?+/=$ 九. 简化
t^KQ*8clG 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。
.}/8] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$L 8>Ha} 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
(jA5`4>u 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
L2,2Sn*4i +-*/&|^等
Z3weFbCH 2. 返回引用。
gu!!}pwV9 =,各种复合赋值等
4`,7tj 3. 返回固定类型。
DtFHh/X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#|ts1lD#ah 4. 原样返回。
",.f
operator,
Sz@z
0' 5. 返回解引用的类型。
T{k_3[{0o operator*(单目)
Gk{ 'U 6. 返回地址。
VaY#_80$s operator&(单目)
k9f|R*LM 7. 下表访问返回类型。
5, ,~k= operator[]
|y[I!JdR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
V:GypY) operator<<和operator>>
A4!X{qUT- `VKFA<T 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。
b9RHsr]V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}q`9U!v X'jyR:ut# template < typename Left >
{KNaJ/:>W struct value_return
Vf&U`K {
D9[19,2r` template < typename T >
1oej<67PdJ struct result_1
tkT,M,]?9 {
v*?8 :>:} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ea"X$<s>- } ;
lG\uJxV ANFes*8j template < typename T1, typename T2 >
IQ@9S struct result_2
q* p {
B{`adq?pW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Q?i_Nl/| } ;
Qdq;C,}Ai. } ;
!iKW1ks ID2->J (vO3vCYeQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]]PNYa 7b[sW|{ 下面我们来剥离functor中的operator()
SG)Fk *1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C '(
Y PGJh>[s return l(t) op r(t)
z3uR1vF' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S-S%IdL return op l(t)
C P}fxDW return op l(t1, t2)
A7Ql%$v7^ return l(t) op
ICN>kJ\;M return l(t1, t2) op
q*UHzE:LI return l(t)[r(t)]
rJpr;QKf% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\Nt
5TG_ y>y2,x+[ 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:
?Ts]zO%%Z 单目: return f(l(t), r(t));
Gk*u^J( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
IQPu%n{0v 双目: return f(l(t));
R^.PKT2E return f(l(t1, t2));
&))d],tJX 下面就是f的实现,以operator/为例
YCD|lL# %]_: \! struct meta_divide
7HDc]&z {
HLW_Y|QaFo template < typename T1, typename T2 >
+ +}!Gfc?s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$Y|OGZH8E {
|reA`&<q return t1 / t2;
!FL"L
9 }
;#85 _/ } ;
ojy^A i wgt\ux. 这个工作可以让宏来做:
e,xL~P{| z< L2W", #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
EfEgY|V0 template < typename T1, typename T2 > \
LS[o7 !T( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\#HW.5 以后可以直接用
JD$g%hcVZa DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YGo?%.X 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
4u:SE (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。。。)
}gkLO
TJ/, tn5%zJ#+ $xWwI(SaB 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
eL}w{Hlk
T CT[9=wV)m% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
r tuaU=U class unary_op : public Rettype
y(J~:"}7) {
_"1RidhH Left l;
[<#jK}g public :
Op%OQ14$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xJCxzJ :*}Q/]N template < typename T >
=x8[%+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
61S;M8tNv {
Y"mFUW4 return FuncType::execute(l(t));
%
"(&a'B }
~bZ$ d{o^ G4@r_VP \ template < typename T1, typename T2 >
k`:zQd^T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
..}P$ {
y!=,u return FuncType::execute(l(t1, t2));
7[1Lh'u }
SboHo({5VA } ;
1C<cwd;9 CeYhn\m5K0 4-yK!LR 同样还可以申明一个binary_op
CVfV e34>q:#5l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:0r,.) class binary_op : public Rettype
Z=]SAK` {
zKd@Ab Left l;
XDY]LAV Right r;
U!(.i1^n public :
Hh%!4_AMw binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/pj[c;aO J~2SGXH)^? template < typename T >
9hA`I tS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z mJ<h& {
!/}3/iU return FuncType::execute(l(t), r(t));
%+~\I\)1 }
v)+g<! jKq*@o~} template < typename T1, typename T2 >
$%~JG( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}^&S^N7 {
izl6L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'S_i6K }
%hVR|K|J } ;
h!w::cV 8}0wSVsxV$ <O1R*CaP 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
sy"}25s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3k1e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
17s~mqy 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。
'`2KLO>! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%>m.Z#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。。。
AQ'%}(#0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I){4MoH. 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)
,P a*; o\ 下面是修改过的unary_op
X!]v4ma` 9nG^_.}| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`==l2AX class unary_op
XO
<0;9| {
h5P_kZJ Left l;
;XN|dq K7RAmX public :
gQeQy 8<L{\$3HP| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&r1(1< d/; tq template < typename T >
"`% ,l|D struct result_1
[M\ an6h6O {
3x[Cpg, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t7]j6>MK3q } ;
F rckA & P-8_I template < typename T1, typename T2 >
*JJ8\R&P0 struct result_2
jYp!?%! {
Jq/itsg typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{+67<&g } ;
1iF=~@Nz_ Pe_O( template < typename T1, typename T2 >
"Vp
nr +6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9B0ON*` {
.!o]oM
U/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N68mvBe }
ng%[yY p>tkRA?lk template < typename T >
A*OqUq/H`; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.iy4
(P4 {
^+>*Y=fl return OpClass::execute(lt(t));
cB uuq }
^-"Iwy "9caoPI0~ } ;
AT&K> NG eAlOMSL\ \;&;K'
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
&E&~9"^hQL 好啦,现在才真正完美了。
Blxa0&3 现在在picker里面就可以这么添加了:
od)TQSo &s".hP6 template < typename Right >
zH]oAu=H picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
e0P[,e*0 {
q/b+V)V return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IhNX~Jg'^ }
5MnP6(3$ 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。
l 2Sar1~1 JQ%hh&M\0 cACIy yQ [^"*I.Z_ ^C'S-2nGH 十. bind
KqGb+N-@ 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。
~[Tcl 先来分析一下一段例子
GQbr}xX.# On*I.~ ga
+,
P int foo( int x, int y) { return x - y;}
]d1'5F][H bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"-&K!Vfs bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
y RxrfAdS 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。
jSp&\Wj b 我们来写个简单的。
Qf~>5(,h 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M{jXo%C 对于函数对象类的版本:
uMQI Aapb L3%frIUd template < typename Func >
{xZY4b2 struct functor_trait
B/4M;G~ {
`]5qIKopL typedef typename Func::result_type result_type;
$)#orZtzr } ;
x$d[Ovw- 对于无参数函数的版本:
uz!8=,DFw ({E,}x template < typename Ret >
u !BU^@ P struct functor_trait < Ret ( * )() >
rCw4a?YS {
6BV 6<PHJ typedef Ret result_type;
$\u\4n } ;
pq)
= 对于单参数函数的版本:
.)
Ej#mk @6"MhF template < typename Ret, typename V1 >
b=EI?XwJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
sOLh'x f. {
2_wpj;E typedef Ret result_type;
*HD(\;i-$ } ;
M`&t=0D 对于双参数函数的版本:
ZN}`A7 l!,tssQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ZD&F ,2v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$V87=_} {
6u"wgX]H typedef Ret result_type;
6(QfD](2} } ;
p(RF
等等。。。
wH|%3@eJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
cP?GRMX@} y[i}iT/~ template < typename Func >
) f~;P+ struct func_return
|.c4y* {
%NkiY iA template < typename T >
fS"u"]j*e struct result_1
Nw. )O {
]0R*F30] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y!M0JSaM } ;
%G!!0V! *P' X[z template < typename T1, typename T2 >
p7YYAh@x\ struct result_2
k1z`92" {
@K]`!=vUk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v`oilsrc } ;
bD,21,*z } ;
v\w*VCjoV xdO3koE: 7g*!6-W[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
q?LOtN? o 1`?o#w template < typename Func, typename aPicker >
j&
7>ph class binder_1
r%;|gIky {
Y7S1^'E
3 Func fn;
dz@+ jEV aPicker pk;
nq_$!aB_K public :
9fX0?POG Z RjM^
d; template < typename T >
aA?Qr&]M struct result_1
7u"Q1n(h/ {
%i\rw*f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CNRSc4Le } ;
XgxO:"B W<q<}RSn template < typename T1, typename T2 >
%i? struct result_2
Py*WHHO {
,It0brF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.M:&Aj)x16 } ;
(7X QI[WXxp binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uT]$R _EMXx4J template < typename T >
?Q_ @@) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\8#[AD*@s2 {
o+x%q<e;c return fn(pk(t));
pS8\ B }
E#P#{_BR^ template < typename T1, typename T2 >
;C-ds typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}h1BAKg {
{eU>E/SQ return fn(pk(t1, t2));
p@78Xmu?q }
UG.:D';3, } ;
v^eAQoFLhN >C,0}lj rZ,qHM 一目了然不是么?
MZ%J
]Nd 最后实现bind
FqJd yPmo1|'X>d 3F,M{'q template < typename Func, typename aPicker >
dkg`T#} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`u3kP {
r~=+>,
_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4(,.<# }
GQg
2!s( DvhFCA}z 2个以上参数的bind可以同理实现。
1[OY -G 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
MVMJl "> M"]?'TMfXc 十一. phoenix
<]?71{7X Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g Nz Hva!6vwO%O for_each(v.begin(), v.end(),
JAHmmNlW (
hg12NzbK do_
y:\<FLR}j [
T}\>8EEG cout << _1 << " , "
!=30s;- ]
,w "cY?~< .while_( -- _1),
Sy?^+JdM/ cout << var( " \n " )
trwo(p )
c2V_|oL );
)Fd)YJVR ]pNM~, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
oBmv^=cH 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
mmwc'-jU: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
idBdaZg 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n jd2 1f3g5y'z5 k4&adX@Y template < typename Cond, typename Actor >
lYe2;bu class do_while
@}jg5} {
&pl)E$Y Cond cd;
<.g)?nj1 Actor act;
<Y /3U public :
DaH4 Br.2 template < typename T >
:M;|0w*b struct result_1
MuO(%.H {
j^/<:e c. typedef int result_type;
>WO;q } ;
y-@`3hYM@ ^Zpz@T>m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$lB!Q8a$ mr[ 1F]G template < typename T >
VB^1wm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4Tuh]5 {
k'.cl^6Z8 do
'n{=`e(}cI {
e8SAjl"} act(t);
Q$Qr)mcC }
:V"e+I while (cd(t));
xz: return 0 ;
"@ZwDg` }
U&^(%W# } ;
S41S+#7t* <F}j;mX Lz9|"F"V 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iMM9a;G+ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/5KY6XxR 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。
oeVI 6-_S 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。
0<-A2O), 下面就是产生这个functor的类:
rk+s[Qi~ 9-#=xE9'U ty;a!yjC template < typename Actor >
}q_Iep class do_while_actor
G"J
8i|~ {
<YG 42,N Actor act;
/L`qOr2E public :
i @M^l`w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0kp{`3ce " u]X/
{L template < typename Cond >
}lkU3Pf1U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
A;xH{vo{ } ;
ktY DBfq9%J _ &4t=Y`]SL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}P!:0w3 最后,是那个do_
$*fEgU% c TD ;u" OS~Z@'Eg class do_while_invoker
YFcMU5_F {
m2% public :
41C6ey template < typename Actor >
gf;B&MM6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
NmNj0& {
T~lHm return do_while_actor < Actor > (act);
%
y` tDR }
74Aecb{ } do_;
~!fOl)F QF.M%she+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_Pw5n
mH c 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
R,hwn2@B 最后来说说怎么处理break和continue
gfXit$s 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。
FYaBP;@J% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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