一. 什么是Lambda
I<v1S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w4m-DR5 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,
AY{-Hf& 9~bl E8[{U8)[;5 K%Dksx7ow class filler
9n#Q1Xq {
G~SgI>Q public :
[^rT: %Z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[0M2`x4` } ;
4fK(<2i > 3<P^-9L Q}pnb3J>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:
' }G!D ^hG
Y,\K9 _0~WT "|{3V:e>a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<r6e23 {fwA=J9%KS {[r}&^K15 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zG\g{cB (zW;&A ^Z?X\t hxIG0d!o 二. 战前分析
dQ&S&SW 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 L @rv 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
N!7r~B
.AEOf0t <78]OZ] Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X67.%>#3 /* --------------------------------------------- */
]}4{|& e vector < int *> vp( 10 );
_R&}CP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!ke_?+8sY /* --------------------------------------------- */
wzLR]<6G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v35wlt^} /* --------------------------------------------- */
wYZ"fusT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%9D$N
/* --------------------------------------------- */
hD~P)@^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L0v& m /* --------------------------------------------- */
\,:3bY_d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$~h\8 x"hZOgFZ +-b:XeHSZ ?y.q<F) 看了之后,我们可以思考一些问题:
h8IjTd]z{$ 1._1, _2是什么?
6XVr-ef 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。
[iJU{W 2._1 = 1是在做什么?
5hNjJqu 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。
1J}i :i& 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。
)_*<uSl bU`Ih# q Vb${Oy+ 三. 动工
+&LzLF.bK 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Va^AEuzF Sq9I]A VieX5 O>zPWVwa template < typename T >
[kdt]+'+ class assignment
F-!,U)
{
#+mt}w/ T value;
w28!Yj1Q public :
MQL1 />j; assignment( const T & v) : value(v) {}
,2Y PD4 template < typename T2 >
aq~g54 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)` nX~_'p } ;
g.AMCM?z )@-v6;7b0 _%g}d/v}pO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ka[@-XH 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(TufvHC UjmBLXz@T ]X:{y&g( 4::>Ca^{ class holder
@Y/PvS8! {
]LF Y2w< public :
Z]$RO template < typename T >
[emUyF assignment < T > operator = ( const T & t) const
X~/hv_@ {
/*5t@_0fe return assignment < T > (t);
#;Yn8'a~ }
DNsDEU } ;
7X3<8:% f
wN x+j5vzhG) 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:
W"9?D ->DfT*) static holder _1;
IUX~dO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y %dUry%> V K/;ohTTP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"Aw|
7XII 而不用手动写一个函数对象。
D- )jmz>R FhJ8}at+e l26DPtWi jM%qv 四. 问题分析
Cm:&n|
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。
lO482l_t 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。
,vBi)H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(2He]M\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fH_G;#q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xPa>-N=* JpVV0x/Q/_ 五. 问题1:一致性
2ql7*g?Uq@ 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?|
*ey<R
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>n,RBl 5#~ARk*?a struct holder
SB#YV
{
wAHW@q9CK //
.r9-^01mG template < typename T >
28l",j)S T & operator ()( const T & r) const
],ow@} {
RX",Zt$q return (T & )r;
\~H;Wt5 }
3VJoH4E!6 } ;
i2or/(u` ;IhkGPpWP 这样的话assignment也必须相应改动:
Fs q=u-= : *G"vV>OSV template < typename Left, typename Right >
tAD{{GW9 class assignment
{7^7)^@ {
yteJHaq Left l;
'jp nQcwxx Right r;
w$J0/eX{A public :
H-%)r&"vn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`Q2
`": template < typename T2 >
6l|pTyb1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{e,m<mAi } ;
uMm/$#E \A`pF'50 同时,holder的operator=也需要改动:
F^kH"u[ 1gp3A template < typename T >
Zmf\A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6[BQx)7T {
OZ?4"1$.t return assignment < holder, T > ( * this , t);
|;q*Zy( }
{Y{*(5YV k[oU}~*U+ 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。
A(y^1Nm 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<Sn5ME<* azMrY< return l(rhs) = r;
} G$rr.G 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。
kq6K<e4jO 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0dhJ# [Y ZOl
=zn template < typename Tp >
ZVotIQ/Q' class constant_t
B 95}_q {
9WQC\/w const Tp t;
E?|"?R,,, public :
5#JGNxO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
DKL< "#.7 template < typename T >
L|G!of[8n const Tp & operator ()( const T & r) const
kzCD>m {
[ 'pk/h return t;
ocwRU0+j }
R4,j } ;
h'wOslyFa >LxYP7M 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}S6Sz&) 下面就可以修改holder的operator=了
X#mm
Z;P Z(AI]wk3< template < typename T >
11}fPWK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
70 !& {
Oqzz9+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$3](6 }
}fw;{&s{z D%cWw0Oq 同时也要修改assignment的operator()
ouKID_' \ief [ template < typename T2 >
+~J?/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'UO,DFq[Fl 现在代码看起来就很一致了。
[X:mmM0gd JDVMq=ui 六. 问题2:链式操作
H<|I&nV 现在让我们来看看如何处理链式操作。
eW)(u$C|qL 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。
KU[eY} 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。
1E!0N`E 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。
-}k'a{sj= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ee>P*7*jB {O*<1v9< template < typename T >
*zX*k7LnV struct result_1
tYyva {
WlP#L` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MP, l*wVd } ;
rAD5n,M] vTYI
ez`g 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:
yv4ki5u` Ky`rf}cI> template < typename T >
+=%13cA*U struct ref
-CW&!oW {
^z3-$98=A typedef T & reference;
Ltpd:c } ;
xd8UdQ,lt template < typename T >
=9n$at$l@ struct ref < T &>
&9\z!r6mc {
"/hM& typedef T & reference;
i%H_ua } ;
E!'H,#"P J)
v~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0~RsdQGqC w3:WvA5jt template < typename T >
DHGv<
F@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{
'Hi_b3 {
4*OL^\% return l(t) = r(t);
vOsd>3" }
v,r}q1.E} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
xEaRuH c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i7 `dY{p7 R3F>"(P@tS 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
j~V@0z. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
w.J[3m/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e;pVoRI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hu\HK81m 最后的布局是:
5bFE;Y;
Add
*=0Wh@?0 / \
&$ F0 Divide 5
ayyn6a8 / \
A|tee@H*0 _1 3
La?q> 似乎一切都解决了?不。
c;e-[F 7 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。
Ld? tVi 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。
|x["fWK 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:
=<(:5ive MK[l*=\s template < typename Right >
:N^1T6v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ken |!rL Right & rt) const
FCQoz"M {
Mm-FdP
m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:SG9ygq' }
6BVV2j)zl: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.%`|vGF 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。
JY0t Hs 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。
y4)M,+O5 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。
/>q=qkdq0 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。
:w(J=0Lt 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?
/dhx +K~ 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:
Pca~V>Hd ;6t>!2I>C template < class Action >
PC/fb-J class picker : public Action
%f\{ ] {
GmtMA| public :
k);z}`7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
8+
eZU<\B( // all the operator overloaded
VgZ<T,SuW } ;
O/gok+K QL}5vSl 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。
Yqmx] 7Y4 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:
#NNj#
>joGGT template < typename Right >
!798%T picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
p+;Re2Uyg {
L@S"c
( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+%X_+9bd }
93x.b]]" x@2rfs Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vX)6N#D! 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。
"%urT/Fv& n=r}jRH1 template < typename T > struct picker_maker
:7Rs$
-*Uk {
(U2G" typedef picker < constant_t < T > > result;
)(*A1C[ } ;
FFbMG:>: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*)ed( +b {
J:f>/ typedef picker < T > result;
hiaj!&+Q } ;
<,Sy:>:" @iUzRsl 下面总的结构就有了:
3`TC* 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。
v Q+}rHf`[ 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。
qh0)~JL4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&o^ wgmS 至此链式操作完美实现。
dpZ7eJ sxgR;gf6 _XXK1H x 七. 问题3
yr&oJYM 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。
YC&iH>jO3 _|DP template < typename T1, typename T2 >
%%c0UaV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kBIF[.v(\ {
r {)d?Ho= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!/< 5.9!9r }
(J.(Fl>^ qS&PMQ"$ 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:
rZu_"bcJ WeuV+}\b template < typename T1, typename T2 >
`m3@mJ!>\ struct result_2
90sM S]a {
2-llT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Ms1G&NYP } ;
ifTVTd7O |rdG+> 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?
eno*JK 这个差事就留给了holder自己。
M =yZ5~3 $@x3<}X; P)1@HDN== template < int Order >
{tOuKnnS class holder;
J}jK_ template <>
6xdu}l=% class holder < 1 >
"1%<IqpU+ {
"x\3`Qk public :
*^Zt5 zk template < typename T >
t8i"f L struct result_1
IS&`O=7 {
0#K@^a typedef T & result;
W{ eu_ } ;
{Hp?rY@ template < typename T1, typename T2 >
P|h<|Gcp struct result_2
cD0 {
F1M@$S, typedef T1 & result;
QIi*'21a+ } ;
7;CeQx/W)W template < typename T >
[2i+f< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cnLC> _hY {
=#BeAsFfO return (T & )r;
~e{2Y% }
*!Am6\+ template < typename T1, typename T2 >
yp@mxI@1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-mY90]g {
{!N4| return (T1 & )r1;
&=H M}h }
#cdLg-v } ;
d.2b7q09 )V@qH] template <>
'0t j2 class holder < 2 >
ATnD~iACY {
Jk{>*jYk` public :
3BY/&'oX template < typename T >
n:wn(BC3 struct result_1
T"QY@#E {
S<Q1
&], typedef T & result;
IE_@:]K}Ja } ;
v/m`rc]e template < typename T1, typename T2 >
v~jN,f* struct result_2
~%<PEl| {
UBqK$2
# typedef T2 & result;
.z[+sy_ } ;
g!~j
Wn?A template < typename T >
*r-Bt1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}\823U
% {
an5Ss@<4AA return (T & )r;
4aV3x&6X }
*s%s|/ template < typename T1, typename T2 >
6,@M0CX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G!rcY5!J {
3\4Cg() return (T2 & )r2;
c'G\AbUVjE }
mceSUKI;L } ;
Ce:R
p? Ev^Xs6 }" ^k_!+8"q{ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
whLske- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
R
+\y". 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4k#B5^iJ "Y%\qw/wq return l(i, j) = r(i, j);
&McmA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_Jp_TvP> y.O? c&! return ( int & )i;
r p@= return ( int & )j;
i44:VR| 最后执行i = j;
\6lXsu;I.X 可见,参数被正确的选择了。
x _2]G' ze4/XR ?BLOc;I&a ]-}a{z {^\-%3$ 八. 中期总结
Xs!eV 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:
plf<O5' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JHQ8o5bEQp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@?1%*/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[=9R5.)c t&&OhHK *,Re&N8 %]R#}amW `Ch6"=t P\M+ZA ; 九. 简化
8odVdivh 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。
HhpP}9P; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@i`gR% 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+MdQ@'5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}`MO}Pz +-*/&|^等
l,X;<&-[ 2. 返回引用。
;T_9;RU<'b =,各种复合赋值等
AH7k|6ku<* 3. 返回固定类型。
fg1y@Dj/& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p/:5bvA 4. 原样返回。
S1+#qs{5a operator,
-0]aOT-- 5. 返回解引用的类型。
NRl"!FSD;" operator*(单目)
zJsoenU 6. 返回地址。
/F4:1
} operator&(单目)
>u4e:/5] 7. 下表访问返回类型。
l~=iUZW< operator[]
:rj78_e9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7'8O*EoB' operator<<和operator>>
-m@s
9k m!2Dk#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。
C{ti>'"V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
x)?\g{JH 0GR9opZtA template < typename Left >
+/X'QB$R struct value_return
E??%)q {
x'KsQlI/
template < typename T >
OP&[5X+Y struct result_1
D!P?sq _5r {
[yyV`& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o2|(0uN' } ;
MvW>ktkU 5^Y/RS i template < typename T1, typename T2 >
a(7ryl~c= struct result_2
xC{NIOYn' {
~3%3{aa typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U\
L"\N 7 } ;
Z\L@5.*ydE } ;
_qg6(
X %b?Pasf. &-*nr/xT 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
k|_2aQ02 "4`%NA 下面我们来剥离functor中的operator()
<oO,CXF 首先operator里面的代码全是下面的形式:
G<z)Ydh_ IF:M_
return l(t) op r(t)
6Te}"t> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m7"f6zSo( return op l(t)
c`+ITNV return op l(t1, t2)
"tR.'F[n4P return l(t) op
w|HZI,~ return l(t1, t2) op
_R<HC return l(t)[r(t)]
K$.zO4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
moR]{2Cd{ l#"alU!<^ 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:
8F*
WT|] 单目: return f(l(t), r(t));
HZm
i? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
X2`>@GR/> 双目: return f(l(t));
]R@G5d return f(l(t1, t2));
2tv40(M:< 下面就是f的实现,以operator/为例
`#f=&S?k m@@QT< struct meta_divide
6ZR0_v;TD {
*I67SBt template < typename T1, typename T2 >
OGFKc# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!.9vW&t {
=F&RQ}$ return t1 / t2;
[*G2wP[$ }
2UF94 } ;
mc'p-orAf @"!SU'* 这个工作可以让宏来做:
q(7D8xG;F :/NN=3e #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/;4MexgB% template < typename T1, typename T2 > \
[Mz;:/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M@ kZ(Rkv 以后可以直接用
qJA.+q.e$e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CiuN26> 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
}#8uXA (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。。。)
m'tk#C 50&F#v%YB +][P*/ Ek 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
$at|1+bQ udFju&!W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YZl%JX class unary_op : public Rettype
%?hLo8 {
6W=:`14 Left l;
"^z=r]<5
public :
2[po~}2-0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E5 oD|'=WA jyhzLu template < typename T >
/ yi :Q0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a1SOC=.M; {
BUinzW z{a return FuncType::execute(l(t));
$0}bi:7 }
rbPs~C-[ H4NEB1TO> template < typename T1, typename T2 >
)F9r?5}v4x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%,et$1`g {
N| Pm|w*? return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ra5'x)m36) }
~ fEs!hl } ;
sRQh~5kM ok[=1gA#h 7[BL 1HI* 同样还可以申明一个binary_op
h)8+4?-4I AJfi,rFPg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`uVW<z{l class binary_op : public Rettype
NCnId}BT {
hxVM]e[ Left l;
WN+Jf Right r;
_|3TC1N$n public :
ACO4u<M) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VtiqAh}4
IB{ZE/ template < typename T >
WV1 Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|HGb.^f? {
Us,[x Q return FuncType::execute(l(t), r(t));
JjLyV`DJ }
>x
ghq PbUcbb17 template < typename T1, typename T2 >
:ZS8Zm" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>JPJ%~y {
}.UI&UZ- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O6,"#BX }
Hu8atlpo } ;
F.pHL)37 *}ee"eHs z-G7Y# 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
Z,!Xxv;4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yI.H4Dl< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
s9kLB. 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。
U?fN3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H
r^15 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。。。
)_*a7N! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|sqo+E 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)
H!r
Kz 下面是修改过的unary_op
S~Iw?SK3 ^[}0&_L
w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0j!ke1C&C class unary_op
8V|jL?a~ {
;Z1U@2./ Left l;
(SsH uNt. !Vr45l public :
=j+oKGkoCa Ge:-|*F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6~h1iY_~ M1]6lg[si template < typename T >
x*&&?nV Iz struct result_1
zLw h6^?Y {
207 O["Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]Uu(OI<) } ;
fE%[j?[ m>+,^`0 template < typename T1, typename T2 >
R g0
XW6 struct result_2
\W`} L {
z[\W\g*|ri typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FW)^O%2s } ;
I0w@S7 ?[S
>&Vq template < typename T1, typename T2 >
@SC-vc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_A,-[*OKI {
Q;XHHk return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O<dZA=Oez }
p~q_0Pg% RUk<=!U template < typename T >
()C^ta_] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g)9JO6] {
K rr?`n return OpClass::execute(lt(t));
K\KO5A }
N=Uc=I7C @ojg`!, } ;
h76NR \'?? Jn[q<e" 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
LPapD@Z 好啦,现在才真正完美了。
t}XB|h 现在在picker里面就可以这么添加了:
otz_nF;E 762o~vY6$ template < typename Right >
yxC Ml. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
n4vXm {
3j+=3n, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y4/>Ol] }
N8kb-2 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。
) _9e@~, v$)@AE 9*=@/1 HTDyuqs 7"n)/;la 十. bind
6)#- 5m 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
)&Kn(l) 先来分析一下一段例子
)iEa2uJ 5:l*Ib:s7 E+m]aYu" int foo( int x, int y) { return x - y;}
9B+ zJ Vte bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ej+]^t$\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
h\=p=M 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。
h/1nm U] 我们来写个简单的。
hsHVX[<5` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D%jD8 p 对于函数对象类的版本:
hi {2h04 foFg((tS template < typename Func >
\3Q:K| struct functor_trait
+EST58 {
mmrW`~- typedef typename Func::result_type result_type;
"[Qb'9/Jc } ;
=j|v0&
AGC 对于无参数函数的版本:
t,=@hs
hN x2j/8]'o template < typename Ret >
(o x4K{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
2vqmsl? {
%A)-m 69 typedef Ret result_type;
oh7#cFZZ0 } ;
{t844La" 对于单参数函数的版本:
bmj8WZ /<(*/P,> template < typename Ret, typename V1 >
y:g7'+c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PPwxk; {
+ ZR( typedef Ret result_type;
^MW\t4pZ } ;
i{tTUA 对于双参数函数的版本:
qJ{r!NJJ
8 _HWHQF7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
HA^jk%53 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
L4YVH2`0) {
JCw{ ?^F" typedef Ret result_type;
#<a_: m)@ } ;
)(h&Q?
Ar 等等。。。
{yvb$ND|j{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Y!++CMzU Y<p zy8z template < typename Func >
1DEO3p struct func_return
<a8#0ojm {
2Vz'n@g= template < typename T >
Sni&?tcY struct result_1
jIAW-hc] {
-`zG_]=- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0Jm]f/iZ } ;
Tjnt(5 g GB&Nt{ template < typename T1, typename T2 >
YPF&U4CN struct result_2
l `fW{lh {
8 A2if9E3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w1wXTt } ;
k~0#'I9 } ;
_MM `4VO&lRm BN+V,W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!Oeq
G N4I^.k<-A template < typename Func, typename aPicker >
<A#5v\{.;~ class binder_1
G_V.H\w {
JQ*D Func fn;
uz*d^gr} aPicker pk;
E4Y"X public :
-'80>[}q/ 7<h.KZPc template < typename T >
)-0[ra] struct result_1
eQ$N:] {
' 2>l typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
84iJ[Fq{ } ;
Z:I*y7V- }Q/G
&F template < typename T1, typename T2 >
B }6Kd struct result_2
Q/9a,85 {
.D+RLO z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F|ETug
n } ;
Jzk!K@ Y{,2X~ 7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?V#Gx>\
%)pP[[h template < typename T >
`koOp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<e'P%tG' {
fk+1# 7{ return fn(pk(t));
s>T`l }
$v FrU v template < typename T1, typename T2 >
{5SfE$r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ft{W/ * +_ {
a]`itjL^ return fn(pk(t1, t2));
/Z:N8e }
>Cvjs } ;
\0D$Mie /^J2B8y /v5qyR7an 一目了然不是么?
rxQ<4 最后实现bind
ICk(z~D~ !~kEtC ?RDO] I> template < typename Func, typename aPicker >
Ru:n~77{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
KL
"Y!PN: {
1:_=g #WH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p:B
]Ft }
~u!gUJ: j5zFDh1( 2个以上参数的bind可以同理实现。
Z)NrhJC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
+i+tp8T+7 k,T_e6( 十一. phoenix
dPHw3^J0j Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<_t5:3HL H-185]7 for_each(v.begin(), v.end(),
}f0u5:;Zth (
VQ2Fnb4 do_
~]4kkm7Y [
=Ci13< KQ cout << _1 << " , "
K<#-"Xe; ]
3)y{n%3L .while_( -- _1),
WJAYM2
6\ cout << var( " \n " )
(Q'U@{s )
L7m`HVCt& );
JPLI
@zX^ +I&J7ICV0 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
L%f;J/ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
H "O$& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'| &,E#` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8hZwQ[hr [g +y_@9s PT+c&5A S template < typename Cond, typename Actor >
<^Nk.E class do_while
R3?:\d{ {
)i0 $j)R Cond cd;
U,HIB^=
R Actor act;
9Fk4|+OJ public :
X($6IL6m template < typename T >
$~=2{ struct result_1
WV2~(/hX& {
Mm.Ql typedef int result_type;
EX4
C.C|d } ;
l&3ki! PRwu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Q3,=~}ZNK 8[M*
x3 template < typename T >
`dO}L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
".E5t@ }?m {
Jh?z=JY do
n26>>N {
;b1wk^,Hw~ act(t);
gH'_ymT=
3 }
{ V0>iN:~S while (cd(t));
6|^0_6_ return 0 ;
%9X{{_ }
s@s/'^` } ;
H UkerV -E]Sk&4Gj lBmm(<~Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U. (Tl>K|0 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。
$3 4j6;oN 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
UWw}!1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
y
AOg\+ 下面就是产生这个functor的类:
"5}%"-# +2Ql~w@$^l waCboK' template < typename Actor >
]`d2_mu class do_while_actor
E=kw)<X2 {
)v1CC.. Actor act;
's.~$ public :
`NSy"6{Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%[ /<+ sB6dpD template < typename Cond >
~:EW>Fq%i picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^dfx~C } ;
G?/c/r G 4uUs7T <s}|ZnGE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3 Z1OX]R 最后,是那个do_
sT`^ljp4 &K
*X)DAs hiwIWd:H class do_while_invoker
Gs_qO)~xo {
#Qd'+M public :
k"
YHsn template < typename Actor >
!| xZ6KV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4LsHs {
KDD@%E return do_while_actor < Actor > (act);
@rwU 1T33 }
xGRT"U( } do_;
W2eAhz& ~@Kf2dHes 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
sofu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kaQ2A 最后来说说怎么处理break和continue
9tk" :ld 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。
.45^=2NGmQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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