一. 什么是Lambda
"'aqb~j^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;$6x=uZ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
a(Sv,@/ d<Dn9,G Lw*1 .~ .HOY q class filler
BD4"pcr {
MgP{W=h2 public :
0~i q G void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e[p^p!a } ;
W9jNUZVXE# ORtg>az\% =F[lg?g 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
R`3x=q
JJNmpUJ [J:zE&aj ahoh9iJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'Z$jBL Zih5/I B%(K0`G#X 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Fj3^
#ly |$ w0+bV* o3= .T+B '}fel5YV 二. 战前分析
5Q;dnC 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。
f-s~Q4 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
kI]=&Rw p}r yKW\cJ s#`cX0L) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1J+3a-0 /* --------------------------------------------- */
59/Q*7ZJ vector < int *> vp( 10 );
!xJFr6G~8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Nq
U9/ /* --------------------------------------------- */
lk~dgky@ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&}O8w77 /* --------------------------------------------- */
SE-} XI\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%N1T{ /* --------------------------------------------- */
iUpSN0XkMM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
KwQXA' /* --------------------------------------------- */
|oFI[PE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O{*GW0}55 h
bdEw=r? z.{HD9TD ~|qXtds$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
L c{!FG> 1._1, _2是什么?
zo87^y5?G 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。
'H
FwP\HX 2._1 = 1是在做什么?
Hc"N&
%X[ 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。
UT% #K % 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。
I}1fEw>8 B\NcCp`5 @!,D%]8" 三. 动工
-^y1iN'D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XZ;*>( :Z]/Q/$ vr<)Ay W3aXW,P. V template < typename T >
7kOE/>P? class assignment
#<D@3ScC {
US"2O!u T value;
#fJwC7 4 public :
N.k+AQb assignment( const T & v) : value(v) {}
+i2YX7Of template < typename T2 >
rR3m'[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pEJ#ad } ;
TIKEg10I YcEtgpz@ }isCvb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
55(J&q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WNl&v] ]9dx3<2_I t4C<#nfo vRq=m8 class holder
[`cdlx?Eh {
6MrZ6dz^ public :
#R5we3&p template < typename T >
/
O|Td'Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
k q/t]%( {
N,h1$)\B# return assignment < T > (t);
VM=hQYe }
\IO$+Guh } ;
{c&qB`y<. ]L[JS^#7 PjiNu.>2( 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:
dw'<" +zO 6sO static holder _1;
5~v(AB(x Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
N:"M&EUM 7AS.)Q#=x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ab8oMi`z
而不用手动写一个函数对象。
m*Q[lr= ?r^
hmu"a >Iu]T{QNO s@.`"TF.7 四. 问题分析
UZ[/aq 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。
"u .)X3 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。
yBJ/>SAcG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+e&m#d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pjaiAe!k 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:<'i-Ur8 $,xtif0 五. 问题1:一致性
-[i40
1 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?|
f)p>nW?Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Aqx3!
C.b,]7i struct holder
Dlqn~ {
x&Q+|b% //
Z[DetRc- template < typename T >
!C9ps]6 T & operator ()( const T & r) const
$]Q*E4(kV9 {
^.ZSpc}< return (T & )r;
jh<TdvF2$ }
,6S_&<{ } ;
OpWC2t) .E?bH V 这样的话assignment也必须相应改动:
lBizC5t!o (= S"Kvb~# template < typename Left, typename Right >
7,) 67G; class assignment
)*psDjZ7* {
$gj+v+%N Left l;
qcR|E`k-G Right r;
]Ct`4pA public :
yv6Zo0s<J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z'vdC template < typename T2 >
s0~05{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]%cHm4#m3 } ;
zN?$Sxttx .(P@Bl]XJ 同时,holder的operator=也需要改动:
}QX2:a D[>XwL template < typename T >
IS5.i95m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
mG}^'?^K {
-z>Z0viA return assignment < holder, T > ( * this , t);
_rWM] }
(R;)
9I\ {UV<=R,E 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。
1)P<cNj 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
CYTuj>Ww !:g>CDA return l(rhs) = r;
$ g1wK}B3 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。
s/W!6JX4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>Rl0%! O]$*EiO\ template < typename Tp >
Et@=Ic^E class constant_t
rA1zyZlz {
O&rD4# const Tp t;
{|7OmslC@ public :
&F<J#cfe8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
" kE:T., template < typename T >
BCa90 const Tp & operator ()( const T & r) const
1{\,5U& {
A|`Joxr return t;
yP<:iCY }
G>_42Rp } ;
)DklOEO pR@GvweA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)$lSG}WD 下面就可以修改holder的operator=了
@Le ^- v4 ~q'w),bE"Q template < typename T >
t9$AvE#a!= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8zWBXV {
?C#F?N0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
cW~6@&zp }
BW;=i. i SAidK, 同时也要修改assignment的operator()
X,iuz/Q k
Nf!j template < typename T2 >
^t^<KL; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
fRv
S@ 现在代码看起来就很一致了。
:)
Fp
B" O_s9 六. 问题2:链式操作
b Q9"GO<X 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Us@ {w`T 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
6/V{>MTZg 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
bz}AO))Hk 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
3
4A&LBwC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l b1sV p)[BB6E template < typename T >
"$,}|T?Y` struct result_1
:(S/$^ U {
RB$ 8^# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
L[QI 5N } ;
"PDSqYA "ojD f3@{ 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:
x=)30y3*; WW8L~4Zy template < typename T >
yoA*\V struct ref
"z(fBnv {
4?*"7t3 typedef T & reference;
c@ZkX]g } ;
0=(-8vwd template < typename T >
i-"h"nF" struct ref < T &>
,mE]?XyO {
$.3CiM}~ typedef T & reference;
r/s&ee } ;
|V~(mS747: 6!Tf'#TV~! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ygkd~g fXXm@tMx> template < typename T >
Cn./N aq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
YRM6\S)py {
g8iB;%6
return l(t) = r(t);
^v'g ~+@o }
aD2CDu 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。
8 *(W |J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
R2H\;N wHN`-
5% 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
onJ[&f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
JY050FL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Velbq +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,n,7.m.D 最后的布局是:
;uWIl Add
m(7_ZiL= / \
~V$5 m j Divide 5
H@&"M% / \
>*Qk~kv<% _1 3
BS<>gA
R;/ 似乎一切都解决了?不。
;KjMZ(Iil1 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。
qU
x7S(a 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。
"6Hjji@A 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:
Vo9)KxR abk:_ template < typename Right >
[F>n!`8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:+Je989\[C Right & rt) const
.D2ub/er {
0?4^.N n3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V\7u }
bM3'm$34 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2Nt]Nj` 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。
MT#[ -M\ 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。
7zkm 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。
K?9H.#( 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。
$m%/veD k 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Ad N=y8T 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
B8#f^}8 7_'k`J@_ template < class Action >
DkMC!Q\ class picker : public Action
HIp {< M3 {
Rx"VscB6z public :
fS$Yl~-m? picker( const Action & act) : Action(act) {}
$;`2^L // all the operator overloaded
NN pa69U } ;
G?/8&%8 1.OXkgh Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Y<$"]@w 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:
zZ"')+7q&% wCE fR!i template < typename Right >
N@`9 ~JS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
v_F?x! {
{~p %\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ljR?* P }
P9HPr2 w!Lb;4x ? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nOoh2jUM 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。
E=U^T/ ^~kFC/tQ template < typename T > struct picker_maker
"@<g'T0 {
/)<7$ typedef picker < constant_t < T > > result;
0BwQ!B. } ;
@md^mss template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w\Eve: {
Erymx$@P typedef picker < T > result;
i~PZvxt } ;
%RF BOcEL%+ 下面总的结构就有了:
)UU6\2^ 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。
&(U=O?r7 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。
Ita!07 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
HQ#L
|LN 至此链式操作完美实现。
ha'm`LiX
tp3N5I ea;c\84_N 七. 问题3
Tf]VcEF 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。
I)4|?tb? z&G3&?Z template < typename T1, typename T2 >
bX1! fa ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#[rFep {
u6&Ixi/s' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j:<T<8.o }
sU3V)7"
Yy:sZJ 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:
[~H`9Ab= 3mn-dKe(( template < typename T1, typename T2 >
$R}iL struct result_2
:r+
1>F$o {
/u1zRw typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
20xGj?M } ;
wx7>0[ zE <5L` d} 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?
@)B5^[4(; 这个差事就留给了holder自己。
^rb7`s#G 0
#;
s{7k
d~s-;T template < int Order >
{*
_ W class holder;
^O9m11 template <>
<}>-ip? class holder < 1 >
g(/O)G. {
Z19y5?uR public :
"tbBbEj?d template < typename T >
\DdVMn struct result_1
UE](`|4H {
9K_HcLO%y typedef T & result;
^Q:`2C5 } ;
b<MMli template < typename T1, typename T2 >
os+wTUR^ struct result_2
(
I~XwP& {
8#3cmpx4 typedef T1 & result;
6q7Y`%j } ;
iFT3fP'> 5 template < typename T >
_E-GHj>k
z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SQCuY<mD {
nr6[rq return (T & )r;
C
/VXyl@o }
+n]Knfi template < typename T1, typename T2 >
u9%:2$[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E 4(muhY {
{_D'\i(Y_ return (T1 & )r1;
BbhdGFG1 }
6iS+3+ } ;
V#FLxITk +PD5pr template <>
XX;%:?n class holder < 2 >
rV{e[fGd {
N1+]3kt ~ public :
N1t:i? q& template < typename T >
je0 ?iovY struct result_1
pfIvBU? {
Q 7?4GxMj typedef T & result;
0;`PHNBq } ;
Fsdn2{g8U template < typename T1, typename T2 >
!T1i_ struct result_2
.h }D%Qa {
ZuON@ ( typedef T2 & result;
g7ROA8xu } ;
P,], N) template < typename T >
D{}\7qe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eS+LFS7*k {
.5zJ bZ9 return (T & )r;
;]e"bX }
V)@scB|>, template < typename T1, typename T2 >
-M9
4 F typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?q6eV~P {
9]9(o return (T2 & )r2;
*]k"H`JoFC }
&wvv5Vd } ;
AY]nc#zz "R]K!GUU +{*&I DW 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
u-<s@^YG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L~zet-3UNf 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
J)+eEmrU +d15a%^` return l(i, j) = r(i, j);
~-zC8._w3r 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b s*Z{R a+Nd%hoe return ( int & )i;
A` 8If return ( int & )j;
"*WXr$ 最后执行i = j;
1Sr}2@> 可见,参数被正确的选择了。
#,pLVt<
)BB a C<)&qx3 Ved:w^
, F!<x;h( 八. 中期总结
8hY)r~!b' 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:
G
0 yt%qHE 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q5Mif\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1jb@nxRjO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f#+ h_1# /+7L`KPD Cm>F5$l{ "+60B0>sc M>j)6?n`_ q fe#k F9 九. 简化
vUA,` 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}2{#=Elh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
XUHY.M 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
:4TcCWG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&3. 8i% +-*/&|^等
:'=C/AL 2. 返回引用。
i=UJ*c =,各种复合赋值等
}mK_d9d x 3. 返回固定类型。
+ u+fEg/A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x(~l[hT 4. 原样返回。
G[ea@u$? operator,
/cn_|DwN5 5. 返回解引用的类型。
UYUdIIoL operator*(单目)
|@F<ajlV 6. 返回地址。
Y_B(R operator&(单目)
j.*}W4`Q_ 7. 下表访问返回类型。
[d}1Cq=_ operator[]
\~>#<@h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UK/k?0 operator<<和operator>>
C09@2M' d0d2QRX 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。
YVi]f2F% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NgKNT}JDv o=}?aC3I template < typename Left >
i\b2P2
`B struct value_return
:csLZqn[ {
8?!Vr1x template < typename T >
c`cPGEv struct result_1
Yy]Henw; {
c"r( l~fc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(H7q [UG| } ;
Vow+,,oh HV?@MBM template < typename T1, typename T2 >
YDJc@*D struct result_2
!% Md9Mu!o {
;pJ7k23( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!xSGZD=AD } ;
n&^Rs)%v } ;
ek<U2C_u# Bb6_['y 1?;s!6= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
IZGty=Q_ @NZ?D0" 下面我们来剥离functor中的operator()
W=drp>Uj 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{fWZ n ,h"M{W$ return l(t) op r(t)
Q6E80> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W-MQMHQ return op l(t)
!Iqyt. . return op l(t1, t2)
LdL< 5Q[ return l(t) op
/}wGmX! -! return l(t1, t2) op
q :gH`5N return l(t)[r(t)]
>*&[bW'}? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\W4SZR%u OWU]gh@r 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:
}0
Z3Lrv 单目: return f(l(t), r(t));
;XjKWM; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TSeAC[%pL 双目: return f(l(t));
3't?%$'5 return f(l(t1, t2));
IlY,V 下面就是f的实现,以operator/为例
G 7u85cie h4U .wk struct meta_divide
hM-qC|! {
v?}/WKe+0 template < typename T1, typename T2 >
MEE]6nU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Mppb34y {
y3vOb , 4 return t1 / t2;
SRMy#j- }
$%/Zm*H } ;
1mf_1spB fE >FT9c 这个工作可以让宏来做:
`#~@f!'; RSy1 wp4W #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1'h?qv^( template < typename T1, typename T2 > \
`eA 0Z:`g! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
) E5ax~ 以后可以直接用
Xa36O5$4]9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gxF3gM 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
'n\ZmG{ (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。。。)
l ^{]pD u
VB&DE R]dc(D 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
U7O2. y+ A\:M}D-( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l#Iof)@# class unary_op : public Rettype
xZ .:H&0G {
Fik*7!XQ8 Left l;
;kdJxxUox public :
e_Y>[/Om unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3N?uY2 #+XKfumLk template < typename T >
f"/NY6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w$1.h'2 {
8YCtU9D return FuncType::execute(l(t));
7:]I@Gc' }
7#Mi`W ]itvu :pl% template < typename T1, typename T2 >
UJO+7h' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<w[)T`4N {
"w N
DjWv return FuncType::execute(l(t1, t2));
!r$/-8b }
oo`mVRVf } ;
/@q_`tU $L(,q!DvH T. {P}#'| 同样还可以申明一个binary_op
?;\YiOTda z`{x1*w_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gq/q]Fm\ class binary_op : public Rettype
U<Ag=vsZE {
(ue;O~ Left l;
/6g*WX2P1 Right r;
5<9}{X+@o public :
od!TwGX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,w
c|YI)E ! @|"84 template < typename T >
S);bcowf_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>QCVsX>~ {
4W6gKY return FuncType::execute(l(t), r(t));
:[!rj }
r" ^P>8 i9$
-lk template < typename T1, typename T2 >
B\BP:;" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yYF%U7N/n {
ZM0vB% M| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"H6DiPh.E }
.F |yxj;I7 } ;
L ej3? k ho 4~-xmN . F_pP2A 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
0D=6-P?^W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&!_>J0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(|<}q-wO 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。
G3m+E;o1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zGA#7W2?0 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。。。
Ak&eGd$d 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
z;D[7tT 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
DdPU\ ZWR 下面是修改过的unary_op
`N;JM3 ck 1InG%=jLo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ea 0
j} class unary_op
1ih|b8)Dn {
7iT#dpF/A Left l;
RWK|?FD\< _>0I9.[5 public :
KftZ^mk+p uK1DC i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.*i.Z Xbe=_9l&p template < typename T >
Sw%^&*J struct result_1
C,&r7 {
FZO}+ P typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c#Y/?F2p } ;
k,OP*M G,3.'S,7 template < typename T1, typename T2 >
lh{U@,/ struct result_2
LS
<\%A} {
m?0caLw< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vjmNS=l } ;
TZ3"u@ 06 "]B:QeMeF! template < typename T1, typename T2 >
|L,_QXA2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Onz@A" {
67?O}~jbG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8k vG<&D }
_ 5nLrn,~ !o1+#DL)MU template < typename T >
rUmaKh?v|X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!E#FzY!}Pl {
nW1u;. return OpClass::execute(lt(t));
I82GZL }
dv1Y2[ M8(N9)N } ;
f0S$p
R jI[Y< (F ; a'r8J~:jy 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
4c0 =\v 好啦,现在才真正完美了。
sYE| 现在在picker里面就可以这么添加了:
Cj'XL} N3"O#C template < typename Right >
Vq4g#PcG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3qggdi {
%m )vQ\Vtx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'(fQtQ% }
'ioX,KD 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。
UXgeL2`; 2D;2QdO /fgy 07T rU/8R'S :< X&y 十. bind
E?v:7p< 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。
/#TtAkH 先来分析一下一段例子
Bre:_>* C( wZjO?N m9Xauk$( int foo( int x, int y) { return x - y;}
Tg/?v3M88 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r"YOA@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M5c$ 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。
xe`SnJgA 我们来写个简单的。
>W>3w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
o 4P>t2' 对于函数对象类的版本:
E/OfkL*\ U'*~Ju template < typename Func >
7G':h0i8 struct functor_trait
%^pm~ck! {
|pgrR7G' typedef typename Func::result_type result_type;
vX30Ijm } ;
tqk^)c4FF( 对于无参数函数的版本:
*E.uqu>I b@X+vW{S template < typename Ret >
b=+3/-d struct functor_trait < Ret ( * )() >
T$!Pkdh {
9q[d?1 typedef Ret result_type;
V10JExsJ } ;
;r?s7b/> 对于单参数函数的版本:
"*8>` 6 E Q{=DLm` template < typename Ret, typename V1 >
?LSwJ
@# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R/EpfYOX {
MMU>55+- typedef Ret result_type;
i4Da 'Uk } ;
Fa0Fl}L 对于双参数函数的版本:
uxx(WS !:2_y'hA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fD3>g{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
T|k_$LH {
pgd9_'[5 typedef Ret result_type;
=j^>sg] } ;
2=,O)g 等等。。。
s.$:.*k 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1$_|h@ VW\xuP template < typename Func >
T3bYj|rh= struct func_return
w5<&b1: {
aOhi<I`* template < typename T >
lK Ry4~O struct result_1
VPvQ]}g6k {
+k;][VC[O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zD@RW<M } ;
NjFlV(XT} o)WzZ,\F^J template < typename T1, typename T2 >
HuLvMYF struct result_2
AGhr(\j {
R!>l7p/|H) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1EMrXnv, } ;
QCJf } ;
h^v+d*R
N E3V_qT8 ^6@6BYf) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;iA$yw: n#PXMD* template < typename Func, typename aPicker >
K |^OnM class binder_1
p'4ZcCW?f {
T
s9go Func fn;
Z{^Pnit aPicker pk;
}hA)p: public :
m`&6[[)6~ RveEA/&& template < typename T >
mXT{c=N)w struct result_1
L"L a| {
a(_3271 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'
-td/w } ;
,a3M*}Y~3 ZdJQ9y template < typename T1, typename T2 >
PG{"GiZz= struct result_2
>p29|TFbV {
]#;u] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kS62]v] } ;
w"" uQl=?085 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Rhzcm`" Og1Hg
B3v template < typename T >
ua!RwSo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EouI S2e;a {
`svOPB4C' return fn(pk(t));
V^kl_!@ }
m!WDXt template < typename T1, typename T2 >
IAd[_<9D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_SrkR7 {
COL_c<\ return fn(pk(t1, t2));
<3 I0$?xL }
/Z2 g> } ;
snVeOe#'S es1'z.U J
-+n?Q; 一目了然不是么?
7#sb},J{ 最后实现bind
Uc0Sb ]GiDfYs7% \4|osZ0y template < typename Func, typename aPicker >
Lf+3nN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6oLZH6fG {
Bg}(Sy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x8Nij:K# }
i}kMo@ {^@qfkZz^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
b/UjKNf@ 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。
jN%+)Kj0C) L[Y|K%;~ 十一. phoenix
sf,9Ym Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pW5PF)([ !}J19]\ for_each(v.begin(), v.end(),
=UV=F/Af^ (
(!koz'f do_
98%6Z8AS6U [
-O6\!Wo=- cout << _1 << " , "
aFDCVm%U| ]
h5ZxxtGU .while_( -- _1),
^ oh%Ns cout << var( " \n " )
hQLh}}B )
S %(R9N| );
]Czq
A c vb2aj!8_? 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:
Y#fiJ 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
8_uh2`+Bvb operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0hX@ta[Up 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]*\<k hJGWa%` 9F|e. template < typename Cond, typename Actor >
l 5z8]/ class do_while
"yPKdwP {
du^r EMb% Cond cd;
_R;+}1G/ Actor act;
6EkD(w public :
dMoN19F template < typename T >
*Bx'g|
u struct result_1
o88Dz}a {
YL@d+
-\ typedef int result_type;
\?NT,t=3J } ;
?]2OT5@&s mG+hLRTXP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l&m'?.gf "dBCS template < typename T >
WyJXT. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ppPzI, {
)4bZ;'B5 do
cP[]\r+Kj {
}$1Aw%p^ act(t);
"6P- 0CJ }
x^JjoI2vf while (cd(t));
D(gpF85t return 0 ;
^<nN~@j }
!d=Q@oy5 } ;
OvW/{ 8Zvh"Z? Nx"v|" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
IP+1 :M 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
1@A*Jj[R%
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4r>buEU 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
?u8vK<2h 下面就是产生这个functor的类:
1Qgd^o:d 0-w^y<\ 0B[eG49 template < typename Actor >
sTGe=}T8 class do_while_actor
.
G ~,h {
9C)w'\u9+ Actor act;
i4oBi]$T public :
<jRs/?1R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
G q
r(. {cBLm/C template < typename Cond >
G.c@4Wz+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7c Gq.U } ;
&tw
=rDIU&0Y u(|k/~\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=.Q|gZ
最后,是那个do_
zwKm;;v8 "RJf2~(ZX ))>)qav class do_while_invoker
xj!_]XJ^w {
dSBW&-p public :
Ctxx.MM template < typename Actor >
?OPAf4h do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
e/h7x\Z {
^6
sT$set return do_while_actor < Actor > (act);
_[W`!#" }
0\y@etb:mf } do_;
c{t[iXDG _A.?:'- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U"v}br-kb 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c=p @l<) 最后来说说怎么处理break和continue
W[3)B(Vq<E 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。
kM\O2ay 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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