一. 什么是Lambda
S|`o]?nc> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
omBoo5e 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 U
aotx 6 ~w@PRy Q$@I"V&G. #4 pB@_ class filler
B_m8{44zM {
NHZz _a= public :
!d0kV,F: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V33T+P~j } ;
WEi2=3dV Hja3a{LH 5]Y?m' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
]3.;PWa: wD'SPk5S? j+
0I-p b}TS0+TF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ckE-",G ?+}_1x` y/ef>ZZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U|Ta4W`k\ *wB1,U{ n8ZZ#}Nhg QX'qyojxN 二. 战前分析
Fyatd 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6zuTQ^pz 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
={@6{-tl K^<BW(s Q:d]imw!O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?QdWrE_
/* --------------------------------------------- */
Uf;^%*P4 vector < int *> vp( 10 );
R|87%&6'] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K} X&AJ5A /* --------------------------------------------- */
=R$u[~Xl2X sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}l} Bo.C /* --------------------------------------------- */
t)$:0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^ Q ? /* --------------------------------------------- */
_H7x9
y= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
EaY?aAuS: /* --------------------------------------------- */
6)
[H?Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l L@XM2" ^KT Y? O:{~urV rlSeu5X6 看了之后,我们可以思考一些问题:
~
=2PU$u 1._1, _2是什么?
x@;m8z0 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。
Pw`8Wj 2._1 = 1是在做什么?
yZ U6xY 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。
6HWE~`ok6 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。
`%"\@< #r~# I}U (2E\p 三. 动工
'/p/8V.O. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.:%0E`E Zaf:fsj> jZkcBIK2 aP@N)" template < typename T >
[uN?
~lp\% class assignment
=ToyZm\ {
q01wbO3-" T value;
h_3E)jc public :
fW1CFRHH assignment( const T & v) : value(v) {}
! Y~FLA_ template < typename T2 >
K)|G0n*qS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
U@)eTHv}6 } ;
i^Y+?Sx CXx*_@}MU \\H}`0m: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'"/=f\)u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!6O(-S2A .glA
gt ;)z:fToh Y0dEH^I class holder
x,@B(9No {
Q%f^)HZGR public :
nuMD!qu!nZ template < typename T >
g63(E,;;J assignment < T > operator = ( const T & t) const
/cQueUME` {
_P 3G return assignment < T > (t);
ND#Yenye }
-[9JJ/7y
} ;
1POmP&fI( }"P|`"WW b)5uf'?- 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:
P90yI BWv^zi static holder _1;
7p16Hv7y~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
IT7wT+ J~zUp(>K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*/^q{PsN 而不用手动写一个函数对象。
;dtA4:IRZ4 %XoiVlT@: {{D)YldtA bL+_j}{:N 四. 问题分析
U}e!Wjrc 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。
#64-~NVL_ 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。
I7vz+>Jr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vzs)[AD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=9boya,> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"ESwA bz2ztH9 n 五. 问题1:一致性
i$:*Pb3mV 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?|
;!mzyb* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L:pYn_ qYjce]c struct holder
2W96Zju\ {
HV!m8k=6 //
JPc+rfF template < typename T >
$%CF8\0 T & operator ()( const T & r) const
+\c5]` {
k}kQI~S9 return (T & )r;
?FeYN+qR }
G%AbC" } ;
7uS~MW 0w\zLU 这样的话assignment也必须相应改动:
7Oa#c<2] Pg0x/X{t template < typename Left, typename Right >
QQ*hCyw! class assignment
vv3*
j&I {
0d"[l@UU0 Left l;
7$vYo
_ Right r;
\FbvHr, public :
?qLFaFt/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Yq0| J template < typename T2 >
*8yAG]z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
jk; clwyz/ } ;
+,TRfP
Fb @uqd.Q 同时,holder的operator=也需要改动:
?wiCQ6*$ (cAIvgI template < typename T >
h5{'Q$Erl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1MP~dRZ$ {
MSQEO4ge return assignment < holder, T > ( * this , t);
VgG0VM
}
/og=IF2: W#4 7h7M 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。
@; zl 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\=?a/ fNli return l(rhs) = r;
Xtq_y'I 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。
l6T-}h:= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pXT4)JDpc ^pAAzr"hv template < typename Tp >
E"\<s3 class constant_t
B4c]}r+ {
{7"Q\ const Tp t;
n/;WxnnQ public :
]_mb7X> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=r?hgGWe template < typename T >
|C;=-| const Tp & operator ()( const T & r) const
AW%#O\N {
?>D+ge return t;
(Du@ S }
Zw
26 } ;
IXMop7~ ~rE|%o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
LvH4{B 下面就可以修改holder的operator=了
=\&;Fi] =V,mtT template < typename T >
DbBcQ% assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~9a<0Mc? {
I+%[d^, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x*/tyZg6 }
[64:4/<} Sxt"B 同时也要修改assignment的operator()
7{e
4c fIx+ILs template < typename T2 >
4x=v?g& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%B2'~|g 现在代码看起来就很一致了。
$-OA'QwB] |B?m,U$A! 六. 问题2:链式操作
AP n| \ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
m)ky*"( 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。
:[p} 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。
XV7Ex\D* 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。
#px+;k5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VZp5)-!\ !_]Y~[ template < typename T >
d\&U*= struct result_1
/kZebNf6H {
SB;&GHq"n typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4M=]wR; } ;
7X`g,b! IA fcT!{ 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:
FZ{h?#2? 4qb/daE:Z template < typename T >
L4@K~8j7 struct ref
J|W<; {
L\6M^r
> typedef T & reference;
pxA? } ;
A9KET$i@v template < typename T >
.Yamc#A- struct ref < T &>
m<<+ {
?(@
7r_j typedef T & reference;
6+:iy'- } ;
~dyTVJ$ bbDZ#DK" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8 `v-<J ]{;gw<T template < typename T >
wm+};L&_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
k%]3vRo< {
iQ0KfoG?U return l(t) = r(t);
*^pR%E . }
w49t9~ 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。
gT6z9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&pxg.
3 J@/kIrx 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
[7:,?$tC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
XnH05LQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3p$?,0ELH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
i7CX65&b 最后的布局是:
u%GEqruo[ Add
m;$b'pT / \
,5P0S0*{ Divide 5
[CTnXb / \
/m!BY}4W _1 3
#JqB ;'\ 似乎一切都解决了?不。
xS5vbJ 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。
K6)Gc%:` 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。
vRTkgH#4l 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:
&Gc9VF]o (fhb0i- template < typename Right >
"syI#U{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_f7 9wx\B Right & rt) const
"-E\[@/ {
&.F4b~A7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h!,v/7= }
4XL^D~V 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b35fs]}u-6 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。
#]-SJWf3 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。
f'F?MINJP 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。
p0]=QH 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。
mwO6g~@` 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?
^23~ZHu 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:
m%0p\Y-/ I<DL=V template < class Action >
7:e{;iG class picker : public Action
b8H{8{wi| {
5G}?fSQ> public :
Q1lyj7c#x picker( const Action & act) : Action(act) {}
V~qNyOtA] // all the operator overloaded
~\r* } ;
HGl|-nW> TbMW|0 #w 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。
\a<wKTkn 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:
hy9\57_# 1l9G[o
* template < typename Right >
Oz.HH picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
EX*HiZU> {
4a&RYx return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2bz2KB5> }
??5Q)Erm1 J@`1TU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pt?bWyKG 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。
>[)7U _|p UB@Rs|) template < typename T > struct picker_maker
/>C^WQI^ {
zE*li`@ typedef picker < constant_t < T > > result;
K&u_R
} ;
1pVS&0W template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5; C| {
5#6|j?_a typedef picker < T > result;
:x3QRF } ;
t}_r]E,{u cx,+k]9D 下面总的结构就有了:
39c2pV[ 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。
*YI98 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。
yHYsZ,GE picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#Bze,?@ 至此链式操作完美实现。
I]|Pq oE@a'*.\ 3l]lwV 七. 问题3
'B$yo] 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。
&/Z
/Y ] J[&@PUy template < typename T1, typename T2 >
a"1t-x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{'flJ5] {
je\Ph5 " return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
85= )lu
}
rCEyQ)R_} !"AvY y9 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#I>M`| $V;i
'(&7 template < typename T1, typename T2 >
4IK( 7 struct result_2
lM`2sy {
2g
`o typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]2A^1Del } ;
;7*[Bcj. >fG3K` 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
6{K,c@VFd 这个差事就留给了holder自己。
_`$qBw.Nx U)TUOwF 299H$$WS,Z template < int Order >
!vi>U|rh class holder;
q_lKKzA template <>
Q>qUk@ class holder < 1 >
t|?ez4/{z {
j a[Et/r public :
@/~omg}R template < typename T >
r wL`Czs struct result_1
1dY}\Sp {
PN%zIkbo typedef T & result;
^S<Y>Nm] } ;
ho{*Cjv template < typename T1, typename T2 >
DPY}?dC struct result_2
YRk(u7:0 {
D>r&}6< typedef T1 & result;
&A/]pi-\ } ;
<\y@*fg+ template < typename T >
,]C;sN%~} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0|q AxR- {
G&SB- return (T & )r;
x^qVw5{n }
;<Sd~M4f template < typename T1, typename T2 >
)6MfRw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?PxP% $hS {
)CYGQMK return (T1 & )r1;
w_c"@CjkE }
X56q-| } ;
wo}H'Q}Hj }v;V=%N+v template <>
~Gp[_ %K class holder < 2 >
.<?GS{6
N {
yF:1( 4 public :
0JS?; fk template < typename T >
bRDYGuC struct result_1
e
,'_xV {
E`JI>7 typedef T & result;
TprTWod2]t } ;
M.D1XX1/ template < typename T1, typename T2 >
1nM
#kJ" struct result_2
ldcqe$7, {
68|E9^`l typedef T2 & result;
S\EyCi+ } ;
f%JIp#B template < typename T >
ITQA0PISL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w(Ovr`o?9t {
)}R0Y=e return (T & )r;
%`r$g[<G }
y1 DL,%j template < typename T1, typename T2 >
B
IEO,W| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+ 480 l} {
gaxsv[W>^ return (T2 & )r2;
ja'T+!k }
,,.QfUj/& } ;
6-
YU[HF ZoqZap6e ]%SH> 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> >。
(Rh,, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
SR
hiQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
yzn%<H~ GVr1`l return l(i, j) = r(i, j);
TqQB@-! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8nqG<!,q s[*rzoA return ( int & )i;
539>WyG5 return ( int & )j;
Es`Px_k 最后执行i = j;
s)t@ol 可见,参数被正确的选择了。
M?49TOQA ;d$rdFA_ q q`4<0 I> ?<,l3pwqa A2FYBM`Q&D 八. 中期总结
h4}84}5d 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
X`/k)N>l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3*bU6$|5FP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qZh/IW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
aK~8B_5k8 8`{:MkXP aKDKmHd ;1=1:S8 xa*hi87L* r<EY]f^`u 九. 简化
R^fPIv`q 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。
]0OR_'?, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cZ*@$%_ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Hio0HL- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M0"_^? +-*/&|^等
:,7hWs 2. 返回引用。
kH1~k,|\&K =,各种复合赋值等
w.o@7|B1N 3. 返回固定类型。
DfD&)tsMQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]5cT cX;Z# 4. 原样返回。
UDFDJm$ operator,
Qel9G($= 5. 返回解引用的类型。
LOYk9m operator*(单目)
(mB&m@-N 6. 返回地址。
}>|s=uGW operator&(单目)
=XQ%t
@z0 7. 下表访问返回类型。
DCa^
u'f operator[]
Gz0]}]A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y.k~Y0 operator<<和operator>>
G_JA-@i% q
i;1L
Kc OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
>:!5*E5? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pki%vRY .{^5X)
template < typename Left >
9FR5Jw>t struct value_return
HiFUv>,u {
!<";cw(q template < typename T >
Zx@a/jLO[n struct result_1
D_7,m%Z: {
q2j{tP# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
l)\! .X } ;
w9imKVry xo&_bMO template < typename T1, typename T2 >
=nS3p6>rZ struct result_2
`wVyb>T {
@. l@\4m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
aXYY:; } ;
xC TML!H } ;
!pW0qX\1n /~?*=}c^m cI*;k.KU 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Fxz"DZY6 [q-h|m 下面我们来剥离functor中的operator()
"8MF_Gu): 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\b x$i* ~0$&3a<n1 return l(t) op r(t)
oc`H}Wvn return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3 0H?KAV return op l(t)
0e4{{zQx return op l(t1, t2)
Q
&JUt( return l(t) op
+<C!U' return l(t1, t2) op
H{wl% G return l(t)[r(t)]
TeM|:o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p5iuYHKk? .q>iXE_c 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
&8lZNv8;(p 单目: return f(l(t), r(t));
8ib:FF(= u return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S1_RjMbYM 双目: return f(l(t));
MTn{d return f(l(t1, t2));
sgFEK[w.y 下面就是f的实现,以operator/为例
y6a3tG ?@86P|19 struct meta_divide
@ 6vIap| {
1qA;/-Zr<o template < typename T1, typename T2 >
2+XAX:YD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WyiQoN'q {
5H^(2w return t1 / t2;
~"!fP3"e }
gbA_DZ } ;
>(<f 0 L4W5EO$ 这个工作可以让宏来做:
tw@X>
G1z 1% ` Rs
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"tK=+f`NM template < typename T1, typename T2 > \
jH:[2N? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
h?U
O&( 以后可以直接用
/;$[E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@6.vKCSE 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
~xTt204S (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
KI.hy2?e d'> x(Yi 4xj4=C~i 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
xE}>,O|'q ?Bmb' 3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|-H&o] class unary_op : public Rettype
lOp`m8_= {
!G|@6W` Left l;
7yQ4*UB public :
l]SX@zTb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z$sGv19pB E qiY\/S template < typename T >
xIn:ZKJ' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!,PWb3S {
LP=)~K< return FuncType::execute(l(t));
J}t%p(mb }
b.938#3, vDvFL<`vmD template < typename T1, typename T2 >
=(^3}x
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j<$2hiI/?& {
2an f$^[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
2mU.7!g) }
B5QFK } ;
d;>QhoiL
lhJ'bYI -\MG}5?! 同样还可以申明一个binary_op
$cgcX =~gvZV-< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y/oHu@
_ class binary_op : public Rettype
wC*X4 ' {
'"Nr, vQo Left l;
^J{:x Right r;
pfPz8L.7 public :
E-FUlOG& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ry]l.@o; (m$Y<{)2 template < typename T >
+7a6*;\ y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rb;'O89Hj@ {
n"8Yv~v*2j return FuncType::execute(l(t), r(t));
SrJE_~i }
)%]J>&/0J CN?gq^ template < typename T1, typename T2 >
XP}<N&j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=MWHJ'3-/ {
>GuM]qn return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`@%LzeGz }
'fW-Y!k% } ;
HKe K<V 06jQE2z2R &3&HY:yF 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
MOC/KNb 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{)Xy%QV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Xc.`-J~Il 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。
afk>+4q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zeRyL3fnmb 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。。。
yQrD9*t&g 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ZC8wA;!z^ 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)
DNi+"[~&P 下面是修改过的unary_op
!m$jk2< #E]59_
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Va8&Z class unary_op
!9x} {
JtZ7ti Left l;
JI5Dy>u: V8(- public :
=H~j,K P;*(hY5& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w
= KPT''! QW"! (`K template < typename T >
I:.s_8mH} struct result_1
Pc9H0\+Xk {
@PU [:; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n`KY9[0U= } ;
SAz F}zDfY\- template < typename T1, typename T2 >
8i pez/ struct result_2
?#fQ~ s {
bZ6+,J typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
> P)w?:k } ;
?4B`9<j8% ,vDbp?)'U template < typename T1, typename T2 >
s @C}P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%3rP`A {
qWw=8Bq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`x|?&Ytmf9 }
P* o9a j39wA~K template < typename T >
qb4z
T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2?x4vI
np; {
h$*!8=M return OpClass::execute(lt(t));
W4N{S.#! }
u4j5w
l^qI,M } ;
$u.z*b_yy +d>IHpt a
=QCp4^ 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
$^P0F9~0 好啦,现在才真正完美了。
#`IN`m|
现在在picker里面就可以这么添加了:
c|%6e(g"L A's{j7 template < typename Right >
SdWV3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
G2Zer=rC {
nlYNN/@" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+0~YP*I`/ }
c:0L+OF}xY 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
;fJ.8C yw!{MO Z7#+pPt! 6-I'>\U~ P%6~&woF 十. bind
;I*o@x_ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
M{\I8oOg 先来分析一下一段例子
J1vR5wbu sRW<me; +:f"Y0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
=WLY 6)]A bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
G3 m Z($y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
<[phnU^
8 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。
<[v[ci 我们来写个简单的。
g\U-VZ6;p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=I4lL]> 对于函数对象类的版本:
ZoeD:xnh[ ;*N5Y}?j' template < typename Func >
qLCR] _* struct functor_trait
SKtr tm {
=vPj%oLp'a typedef typename Func::result_type result_type;
: +u]S2u{ } ;
j+!v}*I![ 对于无参数函数的版本:
@ 7u 0v pw#-_ template < typename Ret >
>sF)BoLc struct functor_trait < Ret ( * )() >
9$Y=orpWxr {
0%B/,/PxD typedef Ret result_type;
9^x> 3Bo } ;
[?gP; , 对于单参数函数的版本:
B:<VA= 5^cCY'I template < typename Ret, typename V1 >
wq{hF< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;|RTx {
Q/?$x*\> typedef Ret result_type;
-/4P3SG/ } ;
Kq!3wb; 对于双参数函数的版本:
}b}m3i1 jCY%| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:]"V-1#} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gIfh3 D=yX {
k'YTpO typedef Ret result_type;
3R/bz0 V> } ;
[ )F<V! 等等。。。
[;N'=]` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
lYIH/:T TvM~y\s template < typename Func >
2eogY# struct func_return
[Pp'Ye~K@c {
k+/6$pI template < typename T >
46x'I( struct result_1
yauvXosX {
LD?sh"?b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@iiT< } ;
_aphkeqd xk5]^yDp template < typename T1, typename T2 >
jdN`mosJ struct result_2
YUb_y^B^ {
T|$H#n} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;a/E42eN; } ;
:0/7, i } ;
#4:?gfIj o-\[,}T)M A,]h),b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l{9Y Wqnc{oq|$ template < typename Func, typename aPicker >
x;S @bY class binder_1
S/ *E,))m {
gUlo]!$ Func fn;
aXVFc5C\ aPicker pk;
Qrv<lE1V; public :
t1".0 baasGa3}s template < typename T >
ks tIgcI
struct result_1
hgmCRC {
.`lCWeHN typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J,hCvm } ;
mw!F{pw PCvWS.{ template < typename T1, typename T2 >
!if struct result_2
pmM9,6P4@ {
!1k_PY5) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F2WKd1U } ;
W!X@ |4JEU3\$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
45e~6", sB</DS template < typename T >
7/H)Az@i45 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[GR;?R5 {
IPk4
;, return fn(pk(t));
.H|-_~Yx| }
*|0 -~u%q template < typename T1, typename T2 >
j.Hf/vi`z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+0&/g&a\R {
eDMO]5}Ht return fn(pk(t1, t2));
]lbuy7xj63 }
M{@(G5 } ;
=(Mch~
-~0^P,yQ hrn+UL:d 一目了然不是么?
P?\6@_ Z 最后实现bind
@- xjfC\d ]'}L 1r )UR7i8]!0 template < typename Func, typename aPicker >
VRMXtQ*1Dm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E.TAbD&5( {
,2q-D&)\Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&HW9Jn }
O?2DQY?jT +R &gqja 2个以上参数的bind可以同理实现。
NJ<F>3 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。
Q?vlfZR`8 (e~N q 十一. phoenix
X,
n:,' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6'/ #+,d' _U( for_each(v.begin(), v.end(),
Nc`L;CP (
Y|n"dMrL do_
"[J^YKoF [
UfGkTwoo= cout << _1 << " , "
\~W'v3:W ]
3n _htgcv .while_( -- _1),
fu5=k:/c cout << var( " \n " )
>Ry01G]_/h )
*pq\MiD/ );
QV!up^Zso 2ESo2 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:
>A= f1DF 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
r;{.%s7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
RP"kC4~1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aOp\91
wT@og|M icgfB-1|i template < typename Cond, typename Actor >
l**X^+=$ class do_while
dH!*!r> {
U6K|fYN` Cond cd;
\D4:Nt# Actor act;
CTb%(<r public :
]G\}k template < typename T >
AH^/V}9H struct result_1
w<#!h6Y= {
+[VXs~I
q typedef int result_type;
Psf#c:*_) } ;
kmW4:EA% Y4-t7UlS; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'DR!9De eFgA 8kY) template < typename T >
7dWS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,bi^P>X {
P0@,fd< do
TbU#96"~. {
4 KiY6) act(t);
(=0.in Z }
XSR
4iu while (cd(t));
V0@=^Bls return 0 ;
e+WNk
2 }
}#fbbtd } ;
]M=&+c>H~ aN?zmkPpov /:
"1Z]@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6Mf0`K 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。
)7F/O3Tq 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。
$FV NCFN% 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
e
,(mR+a8 下面就是产生这个functor的类:
dPlV>IM$z RZLq]8pM V
gWRW7Se template < typename Actor >
kP:!/g class do_while_actor
/m1\ iM\ {
zX[U~. Actor act;
';CNGv - public :
HPl<%%TI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
pBHRa?Y5 x5Bk/e' template < typename Cond >
SUiOJ[5, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>:-$+I } ;
(`^1Y3&2 04ui`-c( }2jn[${ pr 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
i1UsIT 最后,是那个do_
e'~3oqSvR Q,g\ dO'(2J8 class do_while_invoker
{: /}NpA$ {
?uu*L6 public :
aE8VZ8tvq template < typename Actor >
Dt@SqX:~Ee do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Nn6%9PX_) {
kiEa<-] return do_while_actor < Actor > (act);
{7[Ox<Ho }
Jy)/%p~ } do_;
O.? JmE rI\FI0zIp_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{}9a6.V;}
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YK_7ip.a[ 最后来说说怎么处理break和continue
1MFbQs^ 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。
/ZX}Nc g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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