一. 什么是Lambda
=Fy8rTdk6r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_i@eOqoC 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,
*yq] zn1Rou]6 WcO,4: _j\=FJz[ class filler
;;hyjFGq% {
]NV ]@*`tO public :
zf>^2t*\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
xevP2pYG: } ;
n(YHk\2 0uO=wOIhH H&Y{jqua 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:
Y*cJ4hQ >-5Gt SuH.lCF-g M6iO8vY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yL
x .#kx6 vSC0D7BlG OrEuQ-,i@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k5;Vl0Ho KI@ xf"5<PTW</ *8.@aX3 二. 战前分析
]_: TrH 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。
!aw#',r8m 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^(lUba l()MYuLNV apD=>O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o?mXxL) /* --------------------------------------------- */
N46$EsO!h vector < int *> vp( 10 );
k7|z$=zY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
G h[`q7B
Q /* --------------------------------------------- */
_OU.JrqC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;i9<y8Dha /* --------------------------------------------- */
Vm;Qw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j-`X_8W /* --------------------------------------------- */
~J>gVg%66 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=Cy>$/H64 /* --------------------------------------------- */
tK|9qs<% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t)gi.Ed1"L !H|82:`t+ Ryba[Fz4Di Hn9F
gul& 看了之后,我们可以思考一些问题:
]ZKt1@4AY 1._1, _2是什么?
o47 f 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
xJ2O4ob 2._1 = 1是在做什么?
?(/j<,m^ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
|[owNV> Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
nz(q)"A P A6KX5 3_\{[_W 三. 动工
grCO-S|j^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?)mhJ/IT _@/C~ :\+{;;a@ O/Y\ps3r template < typename T >
J(EaE2 class assignment
X(y {
YF! &*6m T value;
=qp}p'BYe public :
lQdnL.w$.4 assignment( const T & v) : value(v) {}
6/mkJj+" template < typename T2 >
r!.+XrYg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i,'Ka[6
} ;
O| 1f^_S/ ^s2m\Q( _[TH@fO6: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z[k#AgC) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[EmOA.6 1J-Qh<Q 'z-;* !A}j L`jB)wF/J class holder
aI={,\ {
5"kx}f2$ public :
S~k 0@ template < typename T >
%9QMzz5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
29Z!p2{hk {
3"'# |6O9 return assignment < T > (t);
MjQ[^%lfL }
QOT)x4!) } ;
Ns.3s7& r*6"'W>c6 ;V(H7
ZM 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:
BEXQTM3])I h"u<E\g static holder _1;
9U|<q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y8w0eq94 msc 1^2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
's>#8;X 而不用手动写一个函数对象。
,C{^`Bk-W 6wb^*dD92 ShWHHU(QQ 3tT|9Tb@ 四. 问题分析
Vl{~@G, @ 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。
aFRTNu/r 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。
9Qzjqq:"Li 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
" WYA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
u/gm10<OWa 下面我们可以对这几个问题进行分析。
QFW0KD`5 w0 Fwd 五. 问题1:一致性
1z~k1usRK 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?|
/7k.r}6\R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zBk_-'z .vv5t struct holder
y)3~]h\a {
4? m/*VV //
5-8]N>/b! template < typename T >
`*e4m T & operator ()( const T & r) const
${hyNt {
R9tckRG# return (T & )r;
|H ^w>mk }
N@Xg5huO } ;
DeOXM=&z '8)Wd"[ 这样的话assignment也必须相应改动:
-|m$YrzG #_.g2 Y template < typename Left, typename Right >
^Sy^+=wK3 class assignment
(jM<T;4 {
EHpu*P~W Left l;
YXF#c)# Right r;
2?GXkPF2;A public :
bnijM/73 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)K{o<m~WAo template < typename T2 >
9v~1We;{$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\s=QiPK } ;
Bu7A{DRf 89zuL18V 同时,holder的operator=也需要改动:
OuB2 x=B h ZoC _\ template < typename T >
g-."sniP$g assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|/@0~O(6 {
A)8rk_92Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
qE>i,|rP` }
|vv]Z(_ 6 -]>]Hr- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
za,6du6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;K3d' U }%eDEM return l(rhs) = r;
}dy9IH 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
A?e,U, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cX2$kIs; __8&Jv\ template < typename Tp >
KzV.+f class constant_t
6hZ.{8e0 {
YVo ao#! const Tp t;
[ L
public :
ytEQ` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Iq+2mQi*/k template < typename T >
>f>V5L%1 const Tp & operator ()( const T & r) const
StEQ
-k {
!?jK1{E3 return t;
y)P&]&"? }
c8T/4hU
MN } ;
Truc[A.2Z >GgE,h 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
bn $)f6% 下面就可以修改holder的operator=了
,ohmc\*J ^D>fis template < typename T >
]* 0(-@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'?5S"?? {
+6
ho)YL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U<Vy>gIC }
X1Qr_o-BR L/ ~D<V 同时也要修改assignment的operator()
mIvnz{_d mxgqS=` template < typename T2 >
7m\vRMK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-!l^]MU 现在代码看起来就很一致了。
JRq3>P >z QNHSi 六. 问题2:链式操作
Uls+n@\! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y.7} 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。
MZ WmlJ 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。
$|k%@Q> 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。
l_6e I 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
z?)He)d ^CUSlnB\( template < typename T >
)#a7'Ba struct result_1
^_sQG {
0Q7MM6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sdrWOq } ;
rS4%$p" Y~}5axSPH 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
"mR*7o$| +>!V]S template < typename T >
SnW7 x struct ref
:<H8'4> {
Hte[TRbM typedef T & reference;
z?4=h Sy } ;
4Ac}(N5D@ template < typename T >
)9B:Y;>) struct ref < T &>
FNC[59 {
#ra*f~G typedef T & reference;
+Juh:1H } ;
6|5H=*)DH `^x9(i/NE 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H'Nq#K -G-3q6A template < typename T >
h/HHKn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>k;p.Pay% {
\%TyrY+`K return l(t) = r(t);
J#''q"rZ }
n}JPYu 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。
9Sz7\W0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*}w+68eO TdFT];: 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
wG8
nw; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q*bt4,D&Es _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tb,9a!? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Plfdr~$ 最后的布局是:
B$?^wo Add
>'b=YlUL / \
_w>uI57U Divide 5
V&%C\ns4 / \
s7l23*Czl _1 3
+Ofa#^5);K 似乎一切都解决了?不。
<bP#H 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
xzr<k Sp 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
[pL*@9Sa& OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
O%&cE*eX L5f$TLw
h; template < typename Right >
:RiF3h( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
JhP\u3 QE Right & rt) const
h&`y$Jj {
A?A9`w return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<^c3} }
lL0M^Nv 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Juu+vMn1 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。
R%"K 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。
Vm,,uF 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。
I3(d<+M 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。
"(f`U. 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?
oL-2qtv 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:
RgZOt[!. nZ
E )_ template < class Action >
+D`*\d1 class picker : public Action
to> {
-ihiG_f public :
.T8K-<R picker( const Action & act) : Action(act) {}
$(rc/h0/E // all the operator overloaded
2+Yb
7 uI, } ;
e <"/'Ql!k (%'9CfPx 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\EE;8% 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:
Ee)xnY%(
^2C>L} template < typename Right >
jn=:G+0 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
p!DP`Ouc3\ {
=wrP:wYF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J#
EP% }
jDX>izg;V -[heV| $; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%\6Q .V#s 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
*yez:qnx +~35G:&: template < typename T > struct picker_maker
jatr/ {
5k$vlC#[H typedef picker < constant_t < T > > result;
HdNnUDb$B } ;
!0"nx{7. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
N'?u1P4G {
d1G8*YO@ typedef picker < T > result;
H
M:r0_ } ;
T1bd:mC}n Vte EDL/w 下面总的结构就有了:
}r3~rG<D71 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。
KY.ZT2k 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。
Bp_wnd picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?obm7< 至此链式操作完美实现。
G5Yk bw# bRsTBp;R`I v~=\H 七. 问题3
f^b K=# 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。
^sClz*%? G%{0i20_ template < typename T1, typename T2 >
QJBr6
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RN9;kB)c {
RUo9eQIPD return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-LWK*q[J;* }
+B"0{>n}F Gquuy7[& 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:
$NG++N Mvcfk$pA template < typename T1, typename T2 >
|.U)ll(c struct result_2
s([dGD$i {
RE"^
)- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-d=WV:G%e } ;
>*1}1~uU`' ~ ?^/u8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
| C+o; 这个差事就留给了holder自己。
VR0=SE bw S*]!* z&}-8JykH template < int Order >
go'j/4Tp class holder;
/'wF2UR template <>
:dnJY%/q class holder < 1 >
bF-"tm {
[hh/1[ public :
/aqEJGG> template < typename T >
3z8C struct result_1
`I;F$ `\ {
JAjku6 typedef T & result;
\ |!\V } ;
E>uVofhml template < typename T1, typename T2 >
'Jj=RAV` struct result_2
Q[u6|jRt {
8P: spD0 typedef T1 & result;
F-
rQ3 } ;
uGVy6, template < typename T >
Da1aI]{I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
I'!/[\_ {
i$^ZTb^ return (T & )r;
k%81f'H }
'7)" template < typename T1, typename T2 >
(6gK4__}] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)"<8K}%! {
r4XH = return (T1 & )r1;
$l[Rh1z`;+ }
ftbpqp' } ;
01@t~v3!Z 7hw .B'7 template <>
04@cLDX8uB class holder < 2 >
RHY4P4B<v> {
9
c3E+ public :
EL{vFP template < typename T >
nt
:N!suP3 struct result_1
T)iW`vZg8 {
S4o$t-9l typedef T & result;
*_-'/i } ;
j`>^1Q template < typename T1, typename T2 >
Y%aWK~O struct result_2
rZ03x\2 {
-ysn&d\rV typedef T2 & result;
[2c{k } ;
XNH4vG
| template < typename T >
19U]2D/z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!{%: qQiA {
$jzFc!rs return (T & )r;
Xrqx\X }
A[N{ template < typename T1, typename T2 >
0 p uY"[c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HIvZQQW| {
5K%Wa]W return (T2 & )r2;
{MBTP;{*~ }
}"s;\?a } ;
MgMD\ lS5ny <i. apBH 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
{S.>BXX 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
V"KS[>>f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:#t*K6dz *%FA:Y return l(i, j) = r(i, j);
7(a2L&k^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j;~%lg=) A*yi"{FLi return ( int & )i;
;{Ux_JEg return ( int & )j;
Kq6jw/T 最后执行i = j;
@x&P9M0g 可见,参数被正确的选择了。
J$ut_N):N O6s.<`\ iJh!KEy~A5 $.E6S<(h -G |a*^ 八. 中期总结
9J-b6, 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
%VNlXHO. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#
TkR 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QO;4}rq 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kGYTl,A{ 2[yBD-": N:5[,O<m_ |UUdz_i!: P5<vf hVpCB, 九. 简化
n~IVNB* 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
1OaXo! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vIGw6BJI 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
T]9\VW4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
es:2M |#O +-*/&|^等
6QQfQ, 2. 返回引用。
tOl e>] =,各种复合赋值等
u{H?4|'( 3. 返回固定类型。
!
NV#U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*?p|F&J 4. 原样返回。
z_|oCT!6 operator,
Q4]4@96Aj 5. 返回解引用的类型。
kLSrj\6I[ operator*(单目)
?)4?V\$ 6. 返回地址。
y(jg#7) operator&(单目)
E+95WF|4k" 7. 下表访问返回类型。
cQNs L operator[]
]2SI!Ai7 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/B3R1kNf| operator<<和operator>>
^C)n$L>C0 a}yXC<}$ 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。
g=@_Z" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>pL2*O^{9 q>!L6h5]t template < typename Left >
i^`9syD struct value_return
V>-b`e {
F'RUel_% template < typename T >
=3xE: struct result_1
QP@<)`1t9 {
iI1n2>V3y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/u<nLj 1 } ;
*~XA'Vw! Kb;dKQ template < typename T1, typename T2 >
/7c~nBU struct result_2
$rB3m~c| {
)eeN1G`rDE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]jMKC8uz } ;
dtStTT } ;
S^I,Iz+`S' k`KGB "8 )z=n 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f>j wN@( h!@,8y[B 下面我们来剥离functor中的operator()
JtKp(k& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<i?a0 ^Mkk@F&1 return l(t) op r(t)
;!>Wz9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Xf'=+f2p return op l(t)
`(y(w-:W1 return op l(t1, t2)
p&p.Q^"ok return l(t) op
:fcM:w& return l(t1, t2) op
c,EBF\r8* return l(t)[r(t)]
\/`? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=JLh?Wx x+5k
<Xi} 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:
SUCUP<G 单目: return f(l(t), r(t));
9Ru;` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
uLeRZSC 双目: return f(l(t));
5v.DX`" return f(l(t1, t2));
sfT+i;p 下面就是f的实现,以operator/为例
, :n|
?7 +>^7vq-\' struct meta_divide
]w).8=I {
<z+:j!~ template < typename T1, typename T2 >
Oft arD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Y&bMCI6U {
Ue:z1p;g return t1 / t2;
D|bBu }
g:ErZ;[ } ;
6SM:x]`##, `NRH9l>B7 这个工作可以让宏来做:
`m@U!X
UM%o\BiO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FjfN3#qlg template < typename T1, typename T2 > \
9W7#u}Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
j|fd-<ng 以后可以直接用
t
!`Jse> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y7\"[<E`(V 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
Fqq6^um (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。。。)
nt1CTWKM8^ v9RW5 *V^ #ga#A 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
is;XmF*5= O>y'Nqz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
MhEw
_{? class unary_op : public Rettype
!eR3@%4 {
S0/usC[r Left l;
$P
o} public :
V3N0Og3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cR{>IH 4^ 4'pS*v template < typename T >
:PYtR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.lG5=Th! {
[s1pM1x return FuncType::execute(l(t));
Z,7R;,qX }
H[Q_hY[>V r`\A
nT? template < typename T1, typename T2 >
1$lh"fHU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1nhtM {
5~
' Ie<Y_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
*ZSdl0e }
A~(l{g } ;
~i;fDQ&! %GEJnJ (P|~>k 同样还可以申明一个binary_op
5r{;CKKz "VxWj}+] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,{eUP0] class binary_op : public Rettype
h&@R| N {
|aToUi.Q% Left l;
4\5uY Right r;
QrG`&QN public :
gIEl. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f7de'^t9 zzGYiF? template < typename T >
I8Vb-YeS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#_
C {
&fP XU*l4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
~|Y>:M+0Z }
&:B<Q$g# B#%;Qc template < typename T1, typename T2 >
._:nw=Y0<} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g&/p*c_ {
f3*?MXxb16 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K!AAGj` }
.3 pbuU } ;
+?D6T!) qf)$$ qi vC;]jJb: 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
'BMy8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$K~LM8_CKy DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
oT95^y\9 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
E N^Uki` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RuW!*LI 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
|dE
-^"_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>cmE
t 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
#1-xw~_ 下面是修改过的unary_op
p\vMc\ gieJ}Bv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ft JjY@# class unary_op
M&Y .; {
tCF&OOI4` Left l;
0"k|H& [p r"ZQ] public :
Y]`.InG@ f2)XP$: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%!Q`e79g8 >n5:1.g template < typename T >
xom<P+M!| struct result_1
{1J&xoV" {
_#$9 y1bd typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bucR">_p } ;
7Ob*Yv=[ YMpf+kN template < typename T1, typename T2 >
\6|/RFT struct result_2
,FQdtNMap {
0IM8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v]:=K-1n } ;
cX!Pz.C Y OyX[&oi template < typename T1, typename T2 >
rPzQ8< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sPAg)6&M {
0Rxe~n1o return OpClass::execute(lt(t1, t2));
H/F+X?t$0 }
q]&.#&h [BbutGvj template < typename T >
1MkI0OZE
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XhU@W}} {
T".]m7! return OpClass::execute(lt(t));
Mc sTe|X }
-7>)i ("7M
b{ } ;
}71LLzG`/ /Poet%XvRx (3vHY`9 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
I XA>`D 好啦,现在才真正完美了。
(n(
fI f 现在在picker里面就可以这么添加了:
z;u>
Yz+3 0CvsvUN@ template < typename Right >
t/i5,le picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
C2e.2)y {
e=P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"HMP$)d }
G*[P<<je_ 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。
cRvvzX d4[(8}
x$/ Tq<2`*Qs 3-s}6<0v1 9W*+SlH@! 十. bind
6Q|k7*,B 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。
$*[{J+t_ 先来分析一下一段例子
dBCbL.! \@a$' Rxpn~QQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
K2_Qu't0$ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mumXUX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
VUU]Pu &
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。
\79X{mcd 我们来写个简单的。
*2"6fX[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rk2xKm^w 对于函数对象类的版本:
$ls[|N:y0l C@y8.#l template < typename Func >
AS!6XT struct functor_trait
5,"l0nrk {
3{Nbp typedef typename Func::result_type result_type;
%rQuBi# 1f } ;
`\>.h 对于无参数函数的版本:
+y+"Fyl z~6y+ template < typename Ret >
z1OFcqm struct functor_trait < Ret ( * )() >
EfLO5$?rm {
td2/9|Q typedef Ret result_type;
@=S}=cl } ;
R 对于单参数函数的版本:
u?ek|%Ok I&c ~8Dw template < typename Ret, typename V1 >
)-rW&"{U struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
H14Ic.& {
~Z/
^c,[: typedef Ret result_type;
}Y(]6$uS } ;
$V>98M>j 对于双参数函数的版本:
!H][LXB~H ^^` Jcd/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n]W_e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
K?x,T8<aW {
SM 0M% typedef Ret result_type;
5`/@N{e } ;
.@ C{3$,VG 等等。。。
Rn%N&1
Ef 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ko>&)%))$X ?VU(Pq*` template < typename Func >
oj,lz? struct func_return
FX<b:# {
}!#gu3 template < typename T >
W" "*ASi struct result_1
<3PL@orO {
@\_x'!R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
` >!n } ;
{npcPp9 Gnm4gF!BI template < typename T1, typename T2 >
iL{M+Ic struct result_2
o;"OSp {
>Y 1{rSk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K[\'"HyQ,X } ;
-u!qrJ*Z } ;
stl 1QO(h c47")2/yO /76 1o\Q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+Z2MIC|Ud %m5Q"4O template < typename Func, typename aPicker >
~\nBjM2 class binder_1
h5z)Lc^ {
TfxwVPX Func fn;
et,GrL)l aPicker pk;
.UCt|> $ public :
ER2GjZa\z V5"CSMe template < typename T >
s}&bJ"!Z struct result_1
RIM`omM {
"yziXT@V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d&cU* } ;
SQsSa1 %,@vWmn template < typename T1, typename T2 >
x)rlyjFM struct result_2
? Q@kg {
~cAZB9Fa typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XB hb`AG } ;
@Fv=u ){s*n=KIO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vqslirC <O?y-$~ template < typename T >
u/b7Z`yX} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A\rt6/ {
<HWS:'1 return fn(pk(t));
@4~=CV%j }
Dq\ Jz~ template < typename T1, typename T2 >
V{-AP=C7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fjo{av~]y {
{C`GW}s{4 return fn(pk(t1, t2));
:WGtR\tK }
LL^q1)o } ;
P=N$qz$U $FH18 r90+,aLM#? 一目了然不是么?
MOn,Db$ 最后实现bind
A% Q!^d (9\;A*CZ 6q<YJ., template < typename Func, typename aPicker >
yAT^VRbv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w"m+~).U {
14eW4~Mr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
os3 8u!3- }
CD j~;$[B )'4P.>!!aQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
rsn.4P= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(w( RhI;;Y#@ 十一. phoenix
psh^MX)Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
v7 4 PLk for_each(v.begin(), v.end(),
,:Jus (
%\O#&=$E do_
$aCd/& [
3H\w2V cout << _1 << " , "
3FSqd<t;D ]
g3n'aD@'x .while_( -- _1),
m8Vdb"0 cout << var( " \n " )
Y&H}xn )
2N#$X'8 );
rj]F87" PupM/?57 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:
!"Yj|Nu6 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
|!|^ v operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
! hd</_# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s1Ok|31| Bm$"WbOq*R 5
*}R$ template < typename Cond, typename Actor >
^Jp&H\gI. class do_while
(;x3} ] {
<>eOC9;VY Cond cd;
KT|RF Actor act;
mpC`Yk public :
}uHrto3M template < typename T >
iF5'ygR-Z struct result_1
c:S] R" {
0|xIBg) typedef int result_type;
p?[Tm*r } ;
(GnuWc\p [97:4. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+[@z(N-h j| Wv7 template < typename T >
A,CW_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CQ7{1,?2 {
%R#L do
e:E0 "< {
'oNO-)p\#! act(t);
DBLk!~IF }
*,C(\!b
!? while (cd(t));
_$NIp `d return 0 ;
q>f<u& }
(z7vl~D } ;
rt3qdk5U pA.J@,>`}
>4Y3]6N0.F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
rD?L 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2n><RZ/9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
=@Dwlze 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
I4;A8I 下面就是产生这个functor的类:
*D4hq= V6$xcAE"</ 0`.^MC? template < typename Actor >
^m#-9- ` class do_while_actor
R_]{2~J+ {
'K@|3R Actor act;
g
6]epp[8 public :
eAUcv`[#p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{^CT}\=> UX-&/eScN template < typename Cond >
nMDxH$O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rWys'uc } ;
&uP~rEJl+ CO-_ea U( U~{du;\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
nKR{ug>I) 最后,是那个do_
?oZR.D|SZ qbrp P(. c,so`I3rI class do_while_invoker
u$%t)2+$4 {
U<XSj#&8| public :
*vgl*k?) template < typename Actor >
R(.}C)q3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+[\eFj|= {
9[!,c`pw return do_while_actor < Actor > (act);
u&G.4QQF }
4?N8R$ } do_;
}'r[m5T r|4t aV& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
j Ja$a [ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Nu8Sr]p 最后来说说怎么处理break和continue
=_j vk. 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。
FYs)MO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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