一. 什么是Lambda
S^@S%Eg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}_/Hdmmx 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,
7w:ef0S .~A*= $,=6[T!z+e SvM6iZ] class filler
!%+2Yifna {
jd]s<C3o public :
"xI" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
aimarU } ;
6k{2 +P ,_aM`%q?Fj {'sY|lou 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
N[]Hc 1d"Z>k:mn T3UMCqc= zLs|tJOVp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
: JzI>/ ,j;m!V n9w9JXp;! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`+'rib5 x9/H/' kE>0M9EdH o./.Q9e7 二. 战前分析
FuG4F 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.;y# 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
}jt?|dl1 6=4wp? El_wdbbT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nkxzk$ /* --------------------------------------------- */
Hgeg@RP
Q vector < int *> vp( 10 );
O RGD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XZ&KR.C, /* --------------------------------------------- */
+d+@u)6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
gTgMqvt /* --------------------------------------------- */
F>tQn4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Nk=JBIsKv /* --------------------------------------------- */
X'. qYsS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@2pu^k^ /* --------------------------------------------- */
e0@6Pd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
n55Pv3}C 3~,d+P h~&gIub UDhG : 看了之后,我们可以思考一些问题:
XBd>tdEP 1._1, _2是什么?
[b%:.bjY 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。
B\J^=W+` 2._1 = 1是在做什么?
9TF f8'?d 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。
_Jwq`]Z 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。
NaVQ9ku7VW F(4?tX T t*@2OW`! 三. 动工
rg0ma 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
swA+f Hsih[f QK0h6CX vS\%3A4^+5 template < typename T >
TG}*5Z` class assignment
0TfS=scT {
tz#gClo T value;
4h@Z/G!T3 public :
/9o!*K assignment( const T & v) : value(v) {}
o7mZzzP template < typename T2 >
X;<BzA!H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,Y3W? } ;
+!QJTn"3 ?)bS['^1) |mdi]TL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<%xS{!'} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kb[P\cRa iA8U Yd3Q 0sI1GhVR KIR'$ 6pn~ class holder
M?= ;JJ: {
da1]mb=4 5 public :
GN KF&M template < typename T >
uB!kM assignment < T > operator = ( const T & t) const
'n<iU st {
nz9DLAt return assignment < T > (t);
[tMZ G%h }
f|y:vpd% } ;
u:aW 8 TCT57P#b I^oE4o 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:
YF+n
b.0. aM7uBx\8 5 static holder _1;
>A0k 8T Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"NgoaG~!YO sXd8rj:o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rr#K"SP 而不用手动写一个函数对象。
Vd=yr'? B||;' .VTy[|o Lm@vXgMD 四. 问题分析
"V&+7"Q 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。
`"qP 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。
5,)Qw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
LH:i| I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(`? y2n)~W 下面我们可以对这几个问题进行分析。
AfG/JWSo} qc#)! 五. 问题1:一致性
1 sPdz
L 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?|
tzy'G"P| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`/HUV&i"S 6U^\{<h_c struct holder
9;?UvOI; {
54rkC/B> //
97K[(KE template < typename T >
ljKrj T & operator ()( const T & r) const
a>mm+L8y {
$lhC{&tBV return (T & )r;
7LO%#No", }
?<6CFH] } ;
*>VVt8*Et Hcc"b0>}{ 这样的话assignment也必须相应改动:
9b?SHzAa rHP%0f9: template < typename Left, typename Right >
kD bhu^~B class assignment
= waA`Id {
c\% r38 Left l;
>Z1q j> Right r;
;/j= Ny{9 public :
ZNYH#mJX* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o!4!"O'E template < typename T2 >
%T7nO %p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*Z_C4Tj } ;
)"+(butI& v=('{/^~> 同时,holder的operator=也需要改动:
vSonkJ_ ^<X@s1^# template < typename T >
n ]dL?BJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hK<5KZ/4 {
QMEcQV> return assignment < holder, T > ( * this , t);
9}z0J }
!45.puL0 Z@Ae$ '9H 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。
5XLs} : 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tl'n->G>v C{2xHd/* return l(rhs) = r;
m! U9m 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。
oA1a /[# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w1;hy"zPsj "(qw-kil template < typename Tp >
fAB e class constant_t
." $ {
Py{<bd const Tp t;
(MHAJ]Rx public :
d6i6hcQE constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cWajrLw template < typename T >
GU Q{r!S const Tp & operator ()( const T & r) const
Et_V,s<| {
fu$R7 return t;
sl*5Y#,|1 }
O0>A+o[1F } ;
xAggn "*O4GPj 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2S' {!A 下面就可以修改holder的operator=了
n<B<93f/ CkswJ:z)sc template < typename T >
j1 =`| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cwV]!=RtO {
5[n(7;+gw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
JMdPwI }
r <
cVp^ 3Tq\BZ 同时也要修改assignment的operator()
WMMO5_Mz Y?534l)j template < typename T2 >
Mc!Xf[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)#F]G$51r 现在代码看起来就很一致了。
q64k7<C, FYS/##r 六. 问题2:链式操作
upvS|KUil 现在让我们来看看如何处理链式操作。
l]<L [Y,E- 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
moVbw`T 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
81*M= ? 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
~SvC[+t+U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5Zw1y@k( %6--}bY^ template < typename T >
p\{-t84n struct result_1
H:H6b {
OCy0#aPRS typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
BnRN;bu } ;
E\m5%bK\B M,}|tsL 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
. @Ut?G -YD+(c`l template < typename T >
lO:.OZu struct ref
Z0De!?ALV\ {
2DD:~Tbi typedef T & reference;
>%E([:$A } ;
m0{ !hF[^ template < typename T >
) _ I,KEe struct ref < T &>
5d@t7[] {
( )sTb>L typedef T & reference;
JY!l!xH(6 } ;
LI)!4(WH ,
*qCf@$I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+\Q?w?DE| =uDgzdDyE template < typename T >
<}6{{&mT4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Jgu94.;5 {
_lW+>xQ return l(t) = r(t);
wW?,;B'74 }
I]!^;)) 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
d2s OYCKe 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
g]UBZ33y q2:K4 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Q
!qrNa6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B^D(5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9z?oB&5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
q %A?V_ 最后的布局是:
)5fQ$<(Z Add
\Ep0J $ #o / \
#}^-C&~ Divide 5
6mH/ m& / \
4x%(9_8{- _1 3
kX:tc 似乎一切都解决了?不。
n]+W 3[i 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。
kqG0%WtQ 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。
.yENM[-bQ 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:
G#Ou[*O' t?nX=i*~] template < typename Right >
|lH;Fq{\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j'i0*"x Right & rt) const
qW 1V85FG {
G,= yc@uq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:ug4g6;#H0 }
fx8EB8A7K7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JN6-Z2 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。
bN^O}[ 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。
ENh!N4vbO 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。
9t@:4O 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。
~](fFa{ 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?
OPBt$Ki 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
^% Q|s#w. B~'MBBD" template < class Action >
*b}>cn)<v
class picker : public Action
(yo;NKq,@ {
ydv3owN public :
HmK*b Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
%=j3jj[ // all the operator overloaded
0i[zup } ;
\bCX=E- 8
6QE/M Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Kt>X[o3m, 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@&1Wyp 9@$,oM= template < typename Right >
N^VD=<#T picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/RLq>#:h** {
zm9TvoC%} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CBf7]n0H }
+5v}q.:+ #$vRJ#S}U Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&@"]+33 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。
?B.~AUN G)>W'yxQ template < typename T > struct picker_maker
"HM{b?N {
u!N{y,7W) typedef picker < constant_t < T > > result;
h06ku2Q
} ;
I>h<b_y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
y?[snrK G {
nD"~?*Lt typedef picker < T > result;
)_zlrX } ;
RANPi\] #y]3LC#)^G 下面总的结构就有了:
4"\yf 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。
=j0x.fSe 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。
ANH4IYd3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/.5;in 至此链式操作完美实现。
k6IG+:s V[pvJ( A CNfS9M_w 七. 问题3
2=PBxDs; 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。
TY;U2.Ud NCA{H^CL
template < typename T1, typename T2 >
@D`zKYwX1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D
y6$J3 r {
N$?cX(|7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!Q-wdzsp? }
M/V(5IoP( ZeasYSo4P 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:
t0PQ~|H<KV NnxM3* template < typename T1, typename T2 >
9Z\z96O- struct result_2
V'Y{v {
xFp<7p
L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+-068k( } ;
go)p%}s U6 82Th 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?
hQJWKAf,/ 这个差事就留给了holder自己。
a!Yb1[ P#GD?FUc AZFWuPJo template < int Order >
>e5zrgV class holder;
Q 882B1H template <>
r
-f class holder < 1 >
d+z[\i {
urY`^lX~ public :
G2mNm'0 template < typename T >
FN"rZWM struct result_1
X<Za9 {
b5ie <s typedef T & result;
UPCQs", } ;
zCXqBuvu1 template < typename T1, typename T2 >
[ET6(_=b struct result_2
m^!Sv?hV {
yYAnwf typedef T1 & result;
}$&WC:Lg } ;
.PVLWW template < typename T >
eVnbRT2y& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?)A2Kw>2 {
`]2@_wa return (T & )r;
_^uc 0= }
ui.'^F< template < typename T1, typename T2 >
;?9A(q_Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7#4%\f+'t {
G_oX5:J* return (T1 & )r1;
$fArk36O# }
|uha 38~ } ;
\v`#|lT$ ^/KfH&E template <>
';l fS class holder < 2 >
|n P_<9[ {
./maY1>T public :
9EgP9up{6! template < typename T >
{Qtq7q. struct result_1
6c\DJD {
:zL 393( typedef T & result;
\ZnN D1A } ;
Gj6. Iv template < typename T1, typename T2 >
rnvQ<671W struct result_2
NXgRNca {
}z'DWp=uN typedef T2 & result;
Tx+ p8J|Yr } ;
g5R,% 6 template < typename T >
r=csi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CM 9P"- {
J~J@ ]5/ return (T & )r;
N_vXYaY }
;/Q6i
template < typename T1, typename T2 >
\REc8nsLy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^pcRW44K {
}K8Lm-.= return (T2 & )r2;
ltEF:{mLe# }
{'IFWD. 5 } ;
{% F`%_{" npj/7nZj ##~!M(c 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> >。
x YT}>#[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3_J>y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+Jw{qQR/* i| xt f return l(i, j) = r(i, j);
P0#`anUr1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;QidDi_s> IxP^i{/1? return ( int & )i;
9--dRTG return ( int & )j;
=h\E<dw 最后执行i = j;
"]<}Hy 可见,参数被正确的选择了。
]31$KBC t{ H1u STlPT5e.} .YiaXP 5+FLSk 八. 中期总结
oWD)+5.] 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7)PJ:4IqS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1 ;Ju] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G;2[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Qu}N:P9l?X %]GV+!3S )OUU]MUH c! ~T2t e?vj+ZlS$f i puo} 九. 简化
IozNjII$:. 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
6H6Law!) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^f0(aYWx 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
86{ZFtv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`$Kes;[X +-*/&|^等
_FFv#R*4 2. 返回引用。
-$ali[ =,各种复合赋值等
! OfO:L7- 3. 返回固定类型。
\4@a 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'RQiLUF 4. 原样返回。
Loc8eToZ operator,
+I.v!P!^ 5. 返回解引用的类型。
FoLDMx( operator*(单目)
'8={ sMy 6. 返回地址。
Fva]*5 operator&(单目)
&[)D]UL 7. 下表访问返回类型。
9F)W19i. operator[]
&z QWIv 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l]u7.~b operator<<和operator>>
+Z$a1Y@ h{H]xe[Q 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。
?Hk.|5A} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U
TS{H wKLN:aRF2 template < typename Left >
.> ,Z kS struct value_return
XJ\_V[WA {
2+Vp'5>& template < typename T >
Q6|@N~UeZ struct result_1
,L~snR'w {
>E~~7Yal typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g6`.qyVfz' } ;
bx]14}6 )=Y-f?o! template < typename T1, typename T2 >
_[0I^o struct result_2
c*jr5 Y {
v'$ykZ!Z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uAQg"j } ;
3m~U(yho } ;
(Y>U6 ) _#T c |/t K-c6J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%WmZ ]@M %27G 2^1 下面我们来剥离functor中的operator()
qWkx:-g] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
LsnXS9_ >7W"giWP return l(t) op r(t)
2t.fD@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TiTYs return op l(t)
5%#i79z&B return op l(t1, t2)
-/1d& return l(t) op
l2r>|CGQ[ return l(t1, t2) op
vevx|<9, return l(t)[r(t)]
?SB5b , return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
np= J:v4 %"{?[!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:
VJGwd`qo*A 单目: return f(l(t), r(t));
mxZ4
HD{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}el,^~ 双目: return f(l(t));
&4[<F"W>47 return f(l(t1, t2));
`c> A>c| 下面就是f的实现,以operator/为例
Aw5K3@Ltz QZz&1n struct meta_divide
nWd:>Ur {
"NlRSc# template < typename T1, typename T2 >
$F<%Jl7_Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
qP@L(_=g {
~y`Pwj return t1 / t2;
%jpH:-8'2 }
%OTQRe: } ;
BR%{bY^
5p 0VG^GKmx 这个工作可以让宏来做:
*:k~g].Iz zCyR<as7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vxF:vI# @ template < typename T1, typename T2 > \
kK08W3@&t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
T$f:[ye]Z 以后可以直接用
zv&ePq\# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
m<~>&mWr 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
9$8X>T^ (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。。。)
$]xE$dzJ "Fo rE9Ta8j6 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
.Ydr[ wrhBH;3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&`-_)~5] class unary_op : public Rettype
#vnefIcBf {
<d3PDO@w/ Left l;
4,o
%e,z public :
`e4o 1* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZE{aS4c JvT%R`i template < typename T >
N;e}dwh& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/vMQF+ {
jo]m12ps return FuncType::execute(l(t));
)j$b9ZBk }
p|xs|O6{ wV7@D[8 template < typename T1, typename T2 >
':5Trx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xn0s`I[ {
MYKs??]Y1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
"h^A]t;qe }
,ZsYXW } ;
7g {g} Cij$GYkv MH C.k= 同样还可以申明一个binary_op
|k/`WC6As. }x{rTEq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]t8{)r class binary_op : public Rettype
JI28O8 {
$1:}(nO, Left l;
"FD<^
Right r;
_Ac/i r[,: public :
WK/b=p|#o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7*R{u*/e DKe6?PG template < typename T >
aUsul'e;M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7O;BS}Lv= {
3'|Uqf8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
]?v?Qfh2 }
;P0,60 yaCd4KP template < typename T1, typename T2 >
l"2^S6vU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EOMuqP) {
O7Y
P_<,# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
PT
0Qzg }
F5:2TEA } ;
T)$6H}[c Z1XUYe62 R !:eYoQ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
^TuP=q5? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hg<"Yg= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xkk@{}J\ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
<DA{\'jJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
w!=_ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
[u!p- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0R2S@4%Y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
bn^mL~ 下面是修改过的unary_op
-N /8Ho }.fZy&_
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"t3uW6& class unary_op
tal>b]B; {
4eDmLC"Y
* Left l;
0xvMR&.H Cy`<^_i public :
llTQ\7zP % 8rr*l5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-52@%uB TsFV
;Sl3 template < typename T >
kx;xO>dC struct result_1
L@d]R MNv {
:V5!C$QV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wI1M0@}PV } ;
&sr:\Qn X/ PU]7c2.y template < typename T1, typename T2 >
5p#o1I struct result_2
iZDb.9@&t {
!>a&`j2:W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8o%<.] } ;
df21t^0/ ~:ub template < typename T1, typename T2 >
U#UVenp@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kd AR)EU> {
pUCEYR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^^t]vojX }
82^
z-t{ EA%#/n template < typename T >
'AAF/ 9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EDPI*@> {
x0AqhT5} return OpClass::execute(lt(t));
O|^6UH }
4X(1 'aSZ!R } ;
_^ CQ*+F z$8e6* ZPxOds1m 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
1A)wbH) 好啦,现在才真正完美了。
kcma/d 现在在picker里面就可以这么添加了:
WL]Wu.k )M|O;~q template < typename Right >
$z`cMQ r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fed[^wW {
`0n 7Cyed return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]6i_d }
Wj 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。
^)%wq@Hi a-UD_|! (Ay4B*|! g O\f:Pg qI4R`P" 十. bind
}{w_>!ee 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。
+i q+ 先来分析一下一段例子
$J;=Ux)$ W:;` 2\iD;Z#gM int foo( int x, int y) { return x - y;}
v0H>iKh7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^c[CyZ:a bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=w;xaxjL 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。
Rm[rQ}: 我们来写个简单的。
i+T0}M< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
kHo;9j-U 对于函数对象类的版本:
[w#x5Xsn dTU.XgX)1^ template < typename Func >
k{u%p < struct functor_trait
8'g*}[ {
?[L0LL?ce typedef typename Func::result_type result_type;
Jb)eC?6O } ;
@]VvqCk 对于无参数函数的版本:
y!{/'{?P #Ko+_Hm?4 template < typename Ret >
ui#1 +p3G struct functor_trait < Ret ( * )() >
5>z:[OdY* {
lG[
)8!:+ typedef Ret result_type;
sP8-gkkor } ;
"#eNFCo7k 对于单参数函数的版本:
W0uM?J\O f'zFg["aZS template < typename Ret, typename V1 >
_
/28Cw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{]/Jk07 {
2dV\=vd typedef Ret result_type;
xzGsfd } ;
"=Fn.r4I 对于双参数函数的版本:
U~zN*2- [0,q7d?" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t2-zJJf8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Lh9>8@ jf
{
IG3K Pmu typedef Ret result_type;
qNQ3(1xW } ;
iHG:W wM & 等等。。。
2zr WR%B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nLN6@ qwq+?fj={ template < typename Func >
smLDm struct func_return
}RP 9%n^ {
n-| i template < typename T >
8Q)mmkI\= struct result_1
da86Jj=k {
$nd-[xV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{]_{BcK+ } ;
cI4qgV Z=/L6Zb template < typename T1, typename T2 >
|~"A:gf struct result_2
.1? i'8TF {
MFdFZkpiV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Jv{"R!e"P } ;
Bc"}nSjH } ;
<T2~xn R7;rBEt8 ,;ruH^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BO\`m%8md OaCj3d> template < typename Func, typename aPicker >
DSG +TA" class binder_1
O
|I:[S}, {
m&jt[
Func fn;
q
]R @:a/ aPicker pk;
(LvOsr~ public :
*p5T h'q0eqYeu) template < typename T >
_R<V8g1f struct result_1
uc (yos {
\S@=zII_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z$=$oJzB } ;
ujp,D#xHP eq 1 4 template < typename T1, typename T2 >
t:j07 ,1~ struct result_2
6%hEs6-R {
[,?A$Z*Z| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f+88R=-u6S } ;
K}*p(1$u T+`GOFx binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O}iKPY8K {aa,#B]i template < typename T >
JP% ;rAoJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n7!Lwq2 {
.+~kJ0~Y return fn(pk(t));
snzH}$Ls }
WF.$gBH" template < typename T1, typename T2 >
8_,wOkk_B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
exMPw;8 {
y42T.oK8c return fn(pk(t1, t2));
o6yZ@R }
O09g b[ } ;
aZCZ/ 5N</Z6f'o 2i'-lM= 一目了然不是么?
btz3f9 最后实现bind
+O:pZz +#"Ic: l{SPV8[i template < typename Func, typename aPicker >
dE!=a|Pl picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
k)t8J \ {
-+2xdLa63 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2X|jq4 }
.B-,GD} ;? QAPTz 2个以上参数的bind可以同理实现。
$,v+i
- 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Z42 Suy r\- k/ 0 十一. phoenix
[B;Ek\ 5W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M#<fh:> ZaV66Y> for_each(v.begin(), v.end(),
!_z>w6uR
(
n{NgtH\V do_
@{GxQzo [
'Bn_'w~j{ cout << _1 << " , "
6D]G*gwk[ ]
t-m,~Io W .while_( -- _1),
&zDFf9w2{ cout << var( " \n " )
}(IDPaJ )
Jy
NY * );
&IY_z0= '"p*FN 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
| Dpfh 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
p%tg->#L operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
90k|u'ikOp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
FQRcZpv; nk.Eq[08 f3B8,> template < typename Cond, typename Actor >
4T\/wyq0 class do_while
wDY7B {
T}x%=4<E Cond cd;
k"-#ox! Actor act;
eC:Q)%$%l public :
iz5wUyeg template < typename T >
xJ5!`#= struct result_1
k(Xv&Zn {
_jKVA6_E typedef int result_type;
JU+'UK630 } ;
KftM4SFbK 7}85o
J do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ai9,4 3`8xh9O template < typename T >
$ !=:ES typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[<$d@}O {
8uW:_t]q do
PX/0 jv {
?2>v5p act(t);
.Sw'Bo!Ee }
T<GD !j( while (cd(t));
7OHw/-j\ return 0 ;
nOzTHg8 }
|H@p^.; } ;
glIIJ5d|, IcA~f@ eZ$1|Sj]j 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{-qTU6 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
eR;0pWVl 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?MB nnyo6 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
sUMn
(@r 下面就是产生这个functor的类:
^C
T}i' 8nR,GW\ P$(}}@ template < typename Actor >
{Oszq(A class do_while_actor
>:|q J$J. {
be@uHikp;v Actor act;
2a-hf|b1 public :
Rj=Om do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)S?}huX H.K`#W& template < typename Cond >
w+P^c| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3f8Z?[Bb@ } ;
d69VgLg L@GD$F=<0 ^2@~AD`&h 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(Ad!hyE( 最后,是那个do_
o|C{ s ;wB3H T0jJp7O class do_while_invoker
~cwwB{ {
G"wQ(6J@ public :
O,#[m:Ejb template < typename Actor >
!%9I%Ak^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
DJUtuex {
\(L^ /]}G) return do_while_actor < Actor > (act);
LXl! !i% }
PCjY,O } do_;
n3,wwymQ gu&oCT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ij5YV3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KR0
x[#.* 最后来说说怎么处理break和continue
px@\b]/ 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。
H:6$)# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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