一. 什么是Lambda
Qk>U=]U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
yEbo`/ ]b 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,
~Js kA5h|& mVYfyLZ,( R"JXWw 3@ Fa class filler
<]KQ$8dtD {
cLwnV. public :
z_lKq}^~6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*s"OqTM]x } ;
ABe25Sus IzUpkwN f.^|2T I1g 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:
73.+0x Sew*0S( i/'bpGrQ( &g5PPQ18 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!
}e75=x 9_jiUZFje NziCN*6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3imsIBr X<C fy [)jNy_4 SJh~4R\ 二. 战前分析
Hd\oV^>
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。
_6,\;"it?8 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
w|S b`eR 3<M yb (7b9irL&cn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G'}N ?8s1 /* --------------------------------------------- */
dL'oKh, vector < int *> vp( 10 );
I;E?;i transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
d_pIB@J /* --------------------------------------------- */
.*9u_2< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,"gPd!HD( /* --------------------------------------------- */
eIF6f&
F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>lQa"F= /* --------------------------------------------- */
D]*|Zmr+} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}i^|.VZZ /* --------------------------------------------- */
VY8cy2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Cm%I/4 ]>Z9K@ 3T0-RP* f R@Cg
sw 看了之后,我们可以思考一些问题:
%CvVu)tc 1._1, _2是什么?
*w _ o8!3- 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。
f sh9-iY8e 2._1 = 1是在做什么?
P;z\vq<h 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。
C"**>OGe 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。
+jwk4BU `|Di?4+6% #|Lsi`]+ 三. 动工
*'A*!=5( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'SlZ-SdR 1 /{~t[*. h6O'" !a:e=b7g template < typename T >
@M-w8!.~ class assignment
V?G%-+^ {
E' `; T value;
yn]Sc<uK public :
Lhux~,EH assignment( const T & v) : value(v) {}
pKq[F*Lut template < typename T2 >
4XER7c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1?|"33\03R } ;
$"|r7n5[ 5m0lk|` 1~~GF_l? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=_C&lc" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5j ]!r O<L=N- U*Y]cohh 2/V%jS[4#y class holder
|T/OOIA=sI {
Zv9JkY=+@ public :
9XDSL[[ template < typename T >
x X3I` assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q[NoFZ
V! {
Ym\<@[3+! return assignment < T > (t);
!\1)?&y9j }
jR[c3EA
; } ;
2>k*9kyp 25vjn 1$sW 985h]KQ 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:
v .C :fL7"\
pf~ static holder _1;
K.wRz/M&g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zGg)R >5kz#|@P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F5cNF5 而不用手动写一个函数对象。
H^S<bZ :P2!& W 8r+u!$i!H !xR9I0V5 四. 问题分析
ibQ
xL3 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
j[dZ*Jr_ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
F::Ki4{jJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
rL"]m_FK 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2%R.~9HtA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[efU)O& {vW0O &[ 五. 问题1:一致性
\rUKP""m 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
y_n4Y[4g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
svEe@Kt` ?32~%?m struct holder
Myg;2 . {
*`w>\},su //
m`8{arz2 template < typename T >
J>T98y/)) T & operator ()( const T & r) const
JS m7-p|E {
0H4|}+e return (T & )r;
e4Ibj/ }
P
nE7} } ;
9{A4>
*?1\S^7R 这样的话assignment也必须相应改动:
aL&egM* 3zKeN:w template < typename Left, typename Right >
wt9f2 class assignment
m5N,[^- {
)ADI[+KW Left l;
j?o6>j Right r;
W>+`e]z public :
RiR],Sj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x!s=Nola
template < typename T2 >
QbHX.:C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
iVeH\a } ;
af@a / ! })Y9oZc8 同时,holder的operator=也需要改动:
= )3\B #U%HGTE0 template < typename T >
.kuNn-$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ALF21e*n {
9Ca0Tu return assignment < holder, T > ( * this , t);
7DK}c]js }
AHuIA{AdUR [+b8
!'|& 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。
b#6mUl2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dB#c$1 pO)EYla9 return l(rhs) = r;
"eTALRL'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。
cjGN=|`u 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*u|1Z%XO 5
Slz^@n template < typename Tp >
x5\D u63 class constant_t
a;;
Es {
M'R
] '' const Tp t;
~QUNR?h public :
4*f+np constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L{IMZ+IB2| template < typename T >
6l4= const Tp & operator ()( const T & r) const
|dHtv 6I {
9wf"5c return t;
ZZHQ?p- }
\5<Z [#{ } ;
->;2CcpHB d#d&CJAfr 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
lcpiCZ 下面就可以修改holder的operator=了
|/xA5_-N ~};q/-[r template < typename T >
WY@g=W>+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{0,6-dd5 {
sx7zRw
>X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oBub]<.J }
vc3r [mT "R)n1,0 同时也要修改assignment的operator()
=#Jx~d [C 1]0;2THx template < typename T2 >
5Zhl@v,L% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
SzeY?04zj: 现在代码看起来就很一致了。
P $y'`` q4!\^HwQ 六. 问题2:链式操作
&|'yqzS3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Mby4(M+&n 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
uR2|> m 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^uw]/H3?L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
bnvY2-O6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1D[>oK\ *a|575e< z template < typename T >
se>\5k struct result_1
pd,d"+ {
+]wM$bP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=Sr<d|\O } ;
]FvGAG.* "B +F6 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:
/!>OWh*~ 4IY|< template < typename T >
]3 GO_tL struct ref
AG%[?1IXW {
/4 Kd typedef T & reference;
tD#) } ;
zHNBX
Rx template < typename T >
/G]/zlUE struct ref < T &>
L|(U%$ {
S^D@8<6GJ typedef T & reference;
<?DI!~ } ;
4=y&}3om(0 as/PM" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I} Q+{/?/ S"^'ksL\ template < typename T >
jd5kkX8= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
sieC7raO {
9qGba=}Ey return l(t) = r(t);
:,$"Gk }
E^{!B]/oP 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。
*+6iXMwe 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!or_CJ8% g__s(
IJ 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
='1hvv/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jbT{K|d- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
6v%ePFul +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$7Z-Nn38 最后的布局是:
6#jql Add
%B1TN#KoT / \
<0~1 Divide 5
[x=(:soEqC / \
LN$T.r+ _1 3
?5};ONjN 似乎一切都解决了?不。
#J5_z#-Q; 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。
KMqGWO* 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。
NZ8X@|N 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:
L"S2+F)n B2LXF3#/ template < typename Right >
pJl/d;Cyrb assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Q3bU"f Right & rt) const
WL,2<[)Ew {
(OwGp3g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w<]-~`K }
1!U:M8T| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@6R6.i5d 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。
p9\*n5{ 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。
([rSYKpi 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。
<:nyRy} 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。
BOA7@Zaa$p 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
7042?\\= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
t"J{qfNs
H4YA template < class Action >
&~B8~U4% class picker : public Action
>X:!Y[N {
K]yWpW public :
",Mrdxn7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
!5[SNr3^ // all the operator overloaded
/$\8?<Pc". } ;
z"7X.*] #s>'IPc0 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。
jRDvVV/-wr 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:
%{^|Av1Uz R/E6n &R template < typename Right >
;+o6"ky5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
NN+;I^NqW& {
}[@Q**j( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W
9}xfy09 }
(=1zMZo nsV= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>/}p{Tj 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。
s!MD8ia ./'d^9{ template < typename T > struct picker_maker
p_JWklg^ {
"j8=%J{ typedef picker < constant_t < T > > result;
l1L8a I,8 } ;
Cv*K.T template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JwWxM3(%t {
T9kc(i' typedef picker < T > result;
9CN'29c } ;
B#5[PX FK-q-PKO#. 下面总的结构就有了:
jpW_q+^? 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。
gyh8 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。
V=1zk-XC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|:2B )X 至此链式操作完美实现。
E&@#*~ "VoufXM: ;g2UIb?{6 七. 问题3
+7_U(|gO 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。
0fUsERr1* B~&}Mv template < typename T1, typename T2 >
*|CvK&7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-rgdKA@)( {
5.yiNWh return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
II~91IEk }
+IjBeQ? M ]O4 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:
gsa@ci G'dN<Nw6 template < typename T1, typename T2 >
:mf&,? struct result_2
NNE(jJ`/ {
u.?jW vcv typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3qH1\ } ;
^si[L52BZ !V/7q'&t= 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?
A+4Kj~`! 这个差事就留给了holder自己。
cg9}T[A z>
DQ iAXGf V template < int Order >
e0Gs|c+6 class holder;
oZl%0Uy?9I template <>
15aPoxo> class holder < 1 >
?q2Yk/P {
BTG_c_?]e public :
Hfo<EB2Y9N template < typename T >
`f~$h?}3-@ struct result_1
mDD96y {
YH^@8
typedef T & result;
Q0x?OL] A } ;
dIhfp7| template < typename T1, typename T2 >
xpwy%uo struct result_2
`Gl[e4U {
?gvu
E1 typedef T1 & result;
&2q<#b } ;
Iu >4+6 template < typename T >
co^h2b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zzW$F)X {
l]&x~K} return (T & )r;
rwgj] }
^L7!lzyo template < typename T1, typename T2 >
R1<$VR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^~@3X[No {
;<GxonIV return (T1 & )r1;
e+VE FWz }
fM*?i"j;Y } ;
F8Mf,jnPs #qD[dC$[t template <>
]\L+]+u~ class holder < 2 >
];b+f@ {
V3d$C&<( public :
fH:S_7i template < typename T >
X6qgApyE struct result_1
DUF$-'A {
FCKyKn typedef T & result;
=20
+(< } ;
ji.?bKqHE template < typename T1, typename T2 >
EN}XIa>R struct result_2
tXZMr {
zfg+gd)Z typedef T2 & result;
@M'qi=s* } ;
PCV#O63[ template < typename T >
Q&^\YgkCf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DxpJP,wY3 {
Y3(I;~$! return (T & )r;
yaWY>sB }
+*Uv+oC| template < typename T1, typename T2 >
KU+\fwYpnk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9$C?)XKXB {
X')l04P@% return (T2 & )r2;
8Djki] }
bw7g L\* } ;
u7Ix7`V VEn3b KtH^k&z.f 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> >。
qK9A
/Mc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k%kEW%I yG 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
u%I%4 gM #e,TS`"eD return l(i, j) = r(i, j);
kp}[nehF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s@y;b0$gk oGl<i return ( int & )i;
tLq]#9kL return ( int & )j;
U[8F{LX 最后执行i = j;
^&8hhxCPu| 可见,参数被正确的选择了。
{~s\a2YH I;eoy, eO*s,* RO%M9LISI !y'>sAf 八. 中期总结
v&WK9F\ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
M5t.l ( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*p#@W-:9E 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[^6z> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Iwh0PfWJ :M f8q!Q' -o{ x
;:4 ) jvI Nb =NI?Jk*iAq 1,Mm+_)B 九. 简化
&/)B d% 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
8"-=+w.CZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HIvSpO 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
~w|h;*Bj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,9_O4O% +-*/&|^等
wAX;)PLg 2. 返回引用。
">eled)O =,各种复合赋值等
!IO\g"y~|% 3. 返回固定类型。
N mxh zjJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
lcjOBu 4. 原样返回。
-qHG*v, operator,
1@h8.ym<" 5. 返回解引用的类型。
2/uZ2N|S operator*(单目)
K9p<PLy+ 6. 返回地址。
-zqpjxU: operator&(单目)
+'MO$&6 7. 下表访问返回类型。
Tcc83_Iq operator[]
BnGoB`n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
CmBgay operator<<和operator>>
>P\eHR,{- 1TR+p? " 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。
|B*B>P# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ABkDOG2br vq+CW?*" template < typename Left >
=s]2?m struct value_return
bM:4i1Z {
x;E/ template < typename T >
0R[fH struct result_1
XBkaum4j {
[6JDS;MIN typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7
@}`1>97 } ;
L%Rw]=v}v eB1NM<V template < typename T1, typename T2 >
D M+MBK
struct result_2
I9>vm] {
&0%Zb~ts typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
F --b,, } ;
j%-Ems*H } ;
~ho,bwJM[T F8{gJaP x {Bk` Zlki 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3\
Mt+!1{
<HN+pi 下面我们来剥离functor中的operator()
yI#qkl- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jl(D;JnF DrV[1Z return l(t) op r(t)
S#B%[3@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
x$n.\`f0 return op l(t)
izaqEz return op l(t1, t2)
3HYdb|y return l(t) op
a3\~AO H% return l(t1, t2) op
,IqE<i!U return l(t)[r(t)]
!&g_hmnIF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3Wbd=^hRvq V4ePYud;^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
n_RZ:<Gr 单目: return f(l(t), r(t));
t=@d`s:R2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kc P ZIP: 双目: return f(l(t));
W)/f5[L return f(l(t1, t2));
8~R.iqLoX 下面就是f的实现,以operator/为例
e@0|fB%2 knG:6tQ struct meta_divide
O TlqJ {
oST)E5X;7 template < typename T1, typename T2 >
eLORG(;h4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7 =}tJ {
r0lI&25w return t1 / t2;
<Z 3C&BM }
~K3Lbd|
r } ;
/}>8|#U3y xt pY* 这个工作可以让宏来做:
GQY"
+xa8] jLI1Ed #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*P/A&"i[E template < typename T1, typename T2 > \
S|k@D2k= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bO/r1W 以后可以直接用
-bOtF% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CkNR{?S 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
yx-"&K=` (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
mH ju$d Is3Y>oX cyB+(jLHDs 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
XIbxi #TR!x,Hc template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*K$a;2WjzG class unary_op : public Rettype
\-6y#R-B {
$poIWJM c Left l;
OhCdBO public :
m)pHCS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[|eIax xR, XdV>6<gf{
template < typename T >
oYf+I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EHn!ZrQgh {
ejkUNCKQt return FuncType::execute(l(t));
/ZabY }
|g^YD;9s. >"<s7$g template < typename T1, typename T2 >
&R4?]I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tb?X KO, {
_$@fCo0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
^K1mh9O }
xPUukmG:B } ;
NJr)f S>(x x"Ia FO^6c 同样还可以申明一个binary_op
Oi: Hs "'Fvt-<^S7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Wc+(xk class binary_op : public Rettype
:KX*j$5U {
&(,&mE Left l;
lg$aRqI29 Right r;
urx?p^c public :
O^-QqCZE binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gTTKjlI[ ,JK0N_= template < typename T >
R+uZi~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3T]cDVQ_ {
We}9'X} return FuncType::execute(l(t), r(t));
T>|
hID }
PP'5ANK ,=Wj*S)~ template < typename T1, typename T2 >
H'YK j' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%_Lz0L64k {
z$%8' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+<xQF }
@"fv[=Xb } ;
!=.y[Db= eza"<uBr YzZj=]\`b 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
-th.(eAx 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
CckfoJ 9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Sft
vN- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
|-\anby< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
iN'T^+um= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Hn)?
xw]x 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^J7q,tvbJ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<BBzv-?D 下面是修改过的unary_op
+0ukLc@ A#I&&qZ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^C^I class unary_op
|/l] ]+ {
By7lSbj Left l;
{N{eOa<HA (oy@j{G)c6 public :
ojBdUG\ i.On{nB"k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2&:z[d}~H )3e_Hs+ template < typename T >
@]~.-(IMh struct result_1
;rL1[qwk {
ceks~[rP typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o!+'<IQ' } ;
!fAvxR + XBF,<P template < typename T1, typename T2 >
A ?V-Sz# struct result_2
[W$Mn.5<s {
)_ !a: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S#p_Y^A } ;
z0ufLxq sXPva@8_ template < typename T1, typename T2 >
3A"TpR4f` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kzq^f=p {
kkHK~(>G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[vb#W!M&| }
&${| o@ o?M ;f\Fy template < typename T >
TeZu*c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y}.f&rLe {
4j'rbbs/ return OpClass::execute(lt(t));
AdDR<IW }
5 8;OTDR! CfrO1i F } ;
8o,0='U h0~<(3zC 5WfZd 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
CL5^>.} 好啦,现在才真正完美了。
"-Nyf 现在在picker里面就可以这么添加了:
v4 rO 0y=C GGHeC/4 template < typename Right >
l>
H'PP~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i}>EGmv m {
.HY,'oC. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yG~Vvpv }
X[<#B5 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
J#@+1 Nt 8#A4B2 \A\?7#9\ 2,I]H'}^ GK11fZpO:i 十. bind
kl1Q: 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
{GT5 先来分析一下一段例子
_[&.`jTFn G){+.X4g3 9CwtBil<#g int foo( int x, int y) { return x - y;}
M{)eA<6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
A\7sP = bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#H~$^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。
QRl+7V 我们来写个简单的。
d?YSVmG 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
sLTQm*jL 对于函数对象类的版本:
qycf;Kl:6 nZNS}|6 template < typename Func >
tNZZCdB struct functor_trait
ft{i6} {
oTb42a_j{ typedef typename Func::result_type result_type;
+[i r7?Y. } ;
5HbJE' 对于无参数函数的版本:
+B+cN[d O<>+l*bk template < typename Ret >
.pl,ujv struct functor_trait < Ret ( * )() >
@*6_Rp"@ {
o^d|/; typedef Ret result_type;
}NV<k } ;
gV:0&g\v 对于单参数函数的版本:
x=W s)&H_Y <]oPr1 template < typename Ret, typename V1 >
4V]xVma struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5?(dI9A"K {
<H<Aba9\ typedef Ret result_type;
Ya<KMBi3 } ;
q]!FFi{w; 对于双参数函数的版本:
' _K`1U _E-{*,7bZS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6b` Jq>v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6+s&%io4 {
U/v)6:j)4R typedef Ret result_type;
%M^Q{`
:5 } ;
Ym
-U{a 等等。。。
=/ !A 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0@u{(m Ut1s~b1 template < typename Func >
MD4mh2 struct func_return
]5ibg"{S {
T# tFzbr template < typename T >
/d}5R@Oy struct result_1
0&&P+adk {
wc}x
[cS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}+[!h=Bx } ;
?"}U?m= 0,__{?! template < typename T1, typename T2 >
v )2yR~J struct result_2
{JKG-0)z? {
chuJj
IY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[5b[ztN% } ;
5(Q-||J } ;
FS?1O"_ Skux&'N: !([ v=O# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.rDao]K 8|hi2Qeu,c template < typename Func, typename aPicker >
"4*QA0As class binder_1
cZWW[i {
4l/~::y Func fn;
.Z 17X_ aPicker pk;
4h}\Kl public :
IL*MB;0> J04R,B template < typename T >
(YmIui> struct result_1
vL "noLs {
<`A!9+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zrtbk~v8y } ;
j_zy"8Y{ 73nmDZO| template < typename T1, typename T2 >
{+9t!' struct result_2
"JYWsE {
:c[T@[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
')fIa2dO/ } ;
dsK^-e6:5
pG /g binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O=1#KNS D9r;Ys% template < typename T >
T?-K}PUcQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(i@(ZG]/ {
t$Ua&w return fn(pk(t));
VOmS>'$ }
$@dPIq4o;} template < typename T1, typename T2 >
bXHtw}n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:{xu_"nYr {
1<M~# return fn(pk(t1, t2));
MY&?*pV) }
V5I xZn% } ;
iW?NxP JQ\o[t 2
t]=-@ 一目了然不是么?
@c,=c+- 最后实现bind
@oMl^UYM= 5pE@Ww mx^rw*'JGC template < typename Func, typename aPicker >
baf@"P9@\A picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V Z60 {
6lxZo_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
dSzq}w4xY }
k0DX|O8mXV OadGwa\:s 2个以上参数的bind可以同理实现。
QVR-`d/ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
@hOY& LFQPysC 十一. phoenix
DJ NM=v Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
16N`xw+{ Vao3D8 for_each(v.begin(), v.end(),
As#/ln$nE (
)|S!k\^A do_
~eGtoEY [
Jz_`dLL^w cout << _1 << " , "
s3 gT6 ]
& =vi]z:[ .while_( -- _1),
z#olKBs cout << var( " \n " )
DTx>^<Tk )
O@KAh5EB );
A Rjox` IAbH_+7O 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:
sVIw'W 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
\OF"hPq operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qI gb;=V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
UrB{jS? 5CM]-qbf@ t*!Q9GC_ template < typename Cond, typename Actor >
X]%n#\t,] class do_while
%|?PG i@5 {
e&="5.ik Cond cd;
_&F*4t!n_ Actor act;
6q^.Pg-Y public :
sX=_|<[ template < typename T >
:WN*wd struct result_1
xV5eKV {
@1 )][r-7 typedef int result_type;
:U#4H;kk~j } ;
0o&7l%Y/ j&=!F3[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J.npv1F sMqAuhw$. template < typename T >
+P
9h%/Yk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XiUae{j` {
;z^C\=om do
9m_Hm')VG {
T$9tO{ act(t);
x-s]3'!L }
Y-:{a1/RKo while (cd(t));
ucC'SS return 0 ;
Ps7Bt(/ }
t{ScK%S6 } ;
]1n
=O"vE mE_?E&T`| rM(2RI4O`0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-*C+z!?BP 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{3=]cLtt 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
IH'&W 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
FFqqAT5 下面就是产生这个functor的类:
\*$''`b)j #+Cu&l ,Tc598D template < typename Actor >
dJd(m&.|N class do_while_actor
Qa=v }d-O {
gS4@3BOw&. Actor act;
{%3sj"suB public :
f\gN+4) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`G^MTDp?L+ VE5M}kDCZ template < typename Cond >
'}NQ`\k picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|\/Y<_)JD } ;
~!a~ -:# F2RU7o'f. |cCrLa2*- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?Dk&5d^d 最后,是那个do_
u>o2lvy8 =7uxzg/%Tj D^9r#& class do_while_invoker
Y5Jrkr)k {
-*Z;EA- public :
ht%:e?@i template < typename Actor >
%JC-%TRWK do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%$L!N-U6 {
d@-bt s&3 return do_while_actor < Actor > (act);
xA>O4SD }
h*9s^`9) } do_;
A296f( VdV18-ea 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>|22%YVX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UFy"hJchO 最后来说说怎么处理break和continue
eE/E#W8 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。
}<hyW9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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