一. 什么是Lambda
!`JHH& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sb_oD{+gW 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,
^g1f X1 g1E~+@ fc=Patg &.13dq class filler
4BYE1fUzd {
Gl %3XdU public :
pL=d% m.W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]M>9ULQ } ;
rPNb\Ri tY${M^^<J ?^mi3VM 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:
WW2Ob* WL,&-*JAW hf/2vt
m `O?TUQGR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0 S_ ':r c}*2$1 |s#'dS; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'3]p29v{ p9U?!L!y r"2V >SN|?|2U/ 二. 战前分析
unJid8Lo 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
N..j{FE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
)Au6Nf
4h!f/aF' _I`,Br:N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)D'^3)FF /* --------------------------------------------- */
:WI.LKlo~ vector < int *> vp( 10 );
07Gv* . transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g*)K/Z0pJ$ /* --------------------------------------------- */
V@7KsB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)VCzn~uf /* --------------------------------------------- */
.@-9'<K?~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@~<j&FTT /* --------------------------------------------- */
I1X/Lj= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s cuHmY0 /* --------------------------------------------- */
>-_d CNZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|py6pek| I)q,kP@yY B/5=]R j*e6vX 看了之后,我们可以思考一些问题:
8Y0"Cejq 1._1, _2是什么?
FJ*i\Q/D 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。
4L-:*b_v\ 2._1 = 1是在做什么?
I/VxZ8T 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。
J$4wL
F3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
e{;OSk`x _A<u#.yd fP3_d 三. 动工
Y+4o B 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/&u<TJ4 i{!T&8 {T"0DSV EFpIp4_Y template < typename T >
ZYf2XI(_" class assignment
ug{R 3SS {
vA$o~?a]/ T value;
UA[,2MBp public :
\BWykA> assignment( const T & v) : value(v) {}
=fm]D l9h* template < typename T2 >
$^&ig T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
QDpEb=|S } ;
=#mTfJ 0Io'bF T!wo2EzE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
mh<=[J,%p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
IHgeQ F
~ K:'q>D@ ]$U xCu |
ohL]7b< class holder
o!:8nXw {
yq+!czlZ public :
J 5h+s-' template < typename T >
[D5t{[i assignment < T > operator = ( const T & t) const
!6Sd(2 {
qQ!1t>j+H return assignment < T > (t);
&z"krM]G }
SuZ&vqS } ;
:V2bS @!&}}"< 9N%JP+<89 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:
T[=S$n-' \5Vde%!$Z static holder _1;
I\qYkWg7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
IrMl:+t\ x{NX8lN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
UpXz&k 而不用手动写一个函数对象。
TO2c"7td [ofqGwpDG 65ly2gl DO7W}WU 四. 问题分析
s4_/&h 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。
1 nvTce 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。
nUq<TJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
p;?*}xa 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_2b tfY1U 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Og;-B0,A O4<g%.HC6 五. 问题1:一致性
iqnJ~g 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?|
^IKO2Ft 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V|)>{Xdn gPC*b+ struct holder
`[zQf {
`V[!@b: //
"m{,~'x template < typename T >
1Y_w5dU T & operator ()( const T & r) const
vd`}/~o {
uS&|"*pR return (T & )r;
( 6(x'ByT }
F_xbwa*= } ;
HE<1v@jW
s95vK7I 这样的话assignment也必须相应改动:
crO@?m1 BQ^H? jo template < typename Left, typename Right >
s<x1>Q7X~ class assignment
Z%Z9oJ: {
7=@jARW& Left l;
`P Xz Right r;
rzp +: public :
ZxGP/D assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dk8wIa"K` template < typename T2 >
jQU"Ved T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@eqeN9e } ;
,wwZI`>- jClj_E 同时,holder的operator=也需要改动:
@{h?+
d T+LJ*I4 template < typename T >
9*6]&:fm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]E3U
J!! {
KCe13! return assignment < holder, T > ( * this , t);
U=bEA1*@0 }
\Mv":Lm1 '2hbJk 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。
N__H*yP 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D j\e@?Y #G9 adK5 return l(rhs) = r;
G;gJNK"e 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。
r%Rs0)$yj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
M8w5Ob QD{:vG
g template < typename Tp >
HEK-L)S.
* class constant_t
]43[6Im {
/E wGW const Tp t;
lA>\Ko public :
F{k+7Ftc constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\(I6_a_{ template < typename T >
7#;vG>] const Tp & operator ()( const T & r) const
eT"Uxhs-} {
<<MjC5 return t;
JM0I(% Z% }
E_$z`or } ;
3l!NG=R ]TO/kl/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
EruP 下面就可以修改holder的operator=了
8U~.\`H-PT D)='8jV7 template < typename T >
(k-YI{D3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~WVO {
lp&!lb` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Bt^K]F\ }
.M|>u_<Qd Mjpo1dw 同时也要修改assignment的operator()
jStmS2n + R$?2 template < typename T2 >
`ZHP1uQ< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
g;F"7
^sg 现在代码看起来就很一致了。
M\/XP| 7 p|6v~ 六. 问题2:链式操作
lHBI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
XOrfs sj 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。
)&NAs 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。
s(@h 2:j 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。
:,]S}R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?z` MPdO ^,s?e.u$8` template < typename T >
(;o*eFC F struct result_1
Q/_#k/R {
N}/>r D typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
" mj^+u- } ;
oC dGQ7G} DMgBcP 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
vx 0UoKX &a~=b, template < typename T >
?#[)C=p]z struct ref
y]qsyR18i {
tbj=~xYf typedef T & reference;
4_Rdp`x#J } ;
2RNrIU I2 template < typename T >
>S&U. struct ref < T &>
fp !:u {
lJ/6-dP typedef T & reference;
u*R7zY } ;
4
eh=f!(+ ??xlA-E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[!+D<Y ]6~k4 template < typename T >
.j 'wQ+_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Z.jCera. {
lSCY5[? return l(t) = r(t);
nk08>veG }
{g=b]yg\o 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Z;*`fd?8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_Xh=&(/8@ Z`xyb>$ 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
oI$V|D3 9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q]i[.ME _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9eSRCLhgD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
n&7@@@cA 最后的布局是:
MSB%{7'o Add
i7v/A&Rc / \
+{vQSFW Divide 5
5Fe-=BX( / \
rt;gC[3\ _1 3
i+U51t< 似乎一切都解决了?不。
%F3}/2 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。
# ITLz!gE 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。
&!#2ZJ}{ 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:
.HD ebi $~o3}&az template < typename Right >
lm &^tjx assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r`>~Lp` Right & rt) const
Q0SW;o7 {
>Jiij return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lxOqs:b }
R`3x=q
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>0M:&NMda XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
%
&+|==- 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
}wG|%Y#+r 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
I$Eg$q 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
5F03y`@ u 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
xO gq-@` 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
])68wqD }{#7Z8 template < class Action >
9<~,n1b>x class picker : public Action
8tC + lc {
, Z4p0M public :
q4zSS #]A picker( const Action & act) : Action(act) {}
K9}jR@jy$ // all the operator overloaded
2}|vWKej{ } ;
\|Y{jG<cu jiOf')d5 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。
8}J(c=4Gk 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:
>pa\n9=Q^ @u<0_r
t template < typename Right >
k~ZBJ+
94 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h#;?9DP {
"1\(ZKG8^Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
DZF[dxH }
@b8X%0B7
]&/0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@ >
cdHv 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。
!HbqbS22 `7F@6n template < typename T > struct picker_maker
S54gqc1S] {
i<0D
Z_rub typedef picker < constant_t < T > > result;
NH<Y1t } ;
'=-s1c@^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JIB?dIN
1 {
;}n|,g> typedef picker < T > result;
B?!9W@ } ;
fc[" m`[oT\ 下面总的结构就有了:
WFQ*s4 R( 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。
AfuXu@UZ_/ 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。
p3{x <AO/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
EaJDz`T} 至此链式操作完美实现。
>2FAi., @Pd)
%'s 'nC3:U 七. 问题3
6@*5!, 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。
BLWA!- ecM4]U template < typename T1, typename T2 >
5B8V$ X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bEoB;] {
]Y?{$M
G return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hP ,b-R9\ }
/8 e2dw:
\ p} t{8j> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>DPds~k tjBh$) template < typename T1, typename T2 >
-lJx%9> struct result_2
!V$6+?2 {
CwTS /G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o|zrD~&$ } ;
u|]mcZ,ZW ;:#?~%7> 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?
.(TQ5/
~ 这个差事就留给了holder自己。
$gj+v+%N +0oyt? =;'ope(?S template < int Order >
7/5NaUmPTt class holder;
v^y}lT template <>
CF4Oh-f
class holder < 1 >
~#HH;q_7m {
kR`6s public :
glOqft&>` template < typename T >
9^#zxmH) struct result_1
=hZ&66 {
o=QRgdPD typedef T & result;
(R;)
9I\ } ;
i?&4SG+2~K template < typename T1, typename T2 >
K4h-4Qbn struct result_2
ZTgAZ5_cz {
>Rl0%! typedef T1 & result;
=:CGl } ;
h=iA;B^> template < typename T >
,Do$`yO+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
( 7rz: {
lzr>WbM{{p return (T & )r;
VrnK)za*H }
+7lRP)1R template < typename T1, typename T2 >
Hz!U_? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HiS,q0 {
[pRVZV return (T1 & )r1;
8zWBXV }
&8:iB {n } ;
r+V(1<`2X /`j K template <>
U:pLnNp` class holder < 2 >
NXWIE4T>*^ {
n8;G,[GM80 public :
'EH template < typename T >
bz}AO))Hk struct result_1
c^dl+-{Mc {
=JySY@?9 typedef T & result;
F-reb5pt.= } ;
L[QI 5N template < typename T1, typename T2 >
k?|zIu struct result_2
6%ti B? {
1=o(sIeA typedef T2 & result;
A
Eyr_!G, } ;
1TD&&EC template < typename T >
[V #&sAe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+hKPOFa' {
,mE]?XyO return (T & )r;
[r~rIb%Zj }
G7kFo6Cb template < typename T1, typename T2 >
O7<V@GL+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6_`eTL=G {
8HH.P`Vk# return (T2 & )r2;
5x1jLPl' }
$Zu4tuXA } ;
M;Mdz[Q IpaJ<~ p U0|j^.) 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> >。
-)->Jx:{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
RAx]Sp
Q-S 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
EJ
&ZZg $Bwvw)(% return l(i, j) = r(i, j);
I+4qu|0lA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hoD[wAC dE9aE# o return ( int & )i;
cdU
>iB, return ( int & )j;
hwol7B> 最后执行i = j;
@1qUC"Mg 可见,参数被正确的选择了。
MgK(gL/&[ 1
FIiX $m%/veD k {D2d({7 D<L{Z[ 八. 中期总结
:-'ri Ry 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
fS$Yl~-m? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
z )}wo3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#(Yb
lY 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fO}1(%}d
S~5 =1b 8#JyK+NU WE8L?55_Au apWrcaj Z YO/'YW 九. 简化
; >hPHx 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。
E":":AC# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F9G$$%Q-Z 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:
U?m?8vhR6( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lV *&^Q8. +-*/&|^等
*q9$SDm 2. 返回引用。
u^eC =,各种复合赋值等
=81Xt1, 3. 返回固定类型。
C&K(({5O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ha'm`LiX
4. 原样返回。
.;sPG operator,
eMMiSO!3 5. 返回解引用的类型。
z&G3&?Z operator*(单目)
\Hx#p`B% 6. 返回地址。
OpX operator&(单目)
sU3V)7"
7. 下表访问返回类型。
8i
'jkyInT operator[]
.\\#~r`t 3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:r+
1>F$o operator<<和operator>>
;@\JscNJ| W$ {sD|d- 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。
hzVr3;3Zn
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7`n8
OR4 R_&V.\e_ template < typename Left >
Gi_X+os struct value_return
pNme jz: {
^*>no=A template < typename T >
c^UM(bW struct result_1
BiAcjN:Z {
*VAi!3Rx; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
d`*vJ#$>2 } ;
dKG<" 9GOyVKUv template < typename T1, typename T2 >
u"3cSuqy struct result_2
N^j''siB {
u9%:2$[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_e^V\O> } ;
hIHO a } ;
~0t'+. :njUaMFoMA RLr-xg$K-t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N1t:i? q& >@\-m 下面我们来剥离functor中的operator()
SQRz8,sqkw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1%{(?uz9 !S<~(Ujyw return l(t) op r(t)
8XE0 p7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
t)ry)[Dxv return op l(t)
4iPg_+ return op l(t1, t2)
3<SC`6'? return l(t) op
@J)vuGS return l(t1, t2) op
U%olH >1K return l(t)[r(t)]
{uG_)G Fr0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Y`Rf E w/@%xy 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:
d":{a6D*d 单目: return f(l(t), r(t));
Z/;SR""wa return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!pXz-hxKT 双目: return f(l(t));
L*38T\ return f(l(t1, t2));
Ke!O^zP92 下面就是f的实现,以operator/为例
UJ&,9}L8 EORAx struct meta_divide
`_
L|Is=n {
[J#(k`@ template < typename T1, typename T2 >
pu#<qD*w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
C $;~= {
e4P.G4 return t1 / t2;
f#+ h_1# }
C\[UAxZ3X } ;
Q^OzFfR6 YG|T;/- 这个工作可以让宏来做:
YWdvL3Bgk, Ks-><-2+N #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
YKk%;U* template < typename T1, typename T2 > \
2:yv:7t/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'`"&RuB 以后可以直接用
"/=xu| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SfR_#"Uu 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
PGDlSB^O (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。。。)
X35hLp8 M v]>(Ps )R w4mL/j 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
4RNzh``u zrM|8Cu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&~EOM class unary_op : public Rettype
%qhaVM$] {
FE.:h'^h Left l;
G.8ZISN/ public :
LvaF4Y2v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D]REZuHOI Y`v&YcX; template < typename T >
[o6d]i! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pe8MG(V {
f32nO return FuncType::execute(l(t));
FrS>.!OFn }
z!tHn# \}5\^&}_ template < typename T1, typename T2 >
{^F_b% a4z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VlH9ap {
*!r8HV/< return FuncType::execute(l(t1, t2));
mb/Y }
(Y%}N(Jg } ;
q :gH`5N /C"E*a BTB,a$P/ 同样还可以申明一个binary_op
ugz1R+f_4{ ouujd~b+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mT;z `* class binary_op : public Rettype
YB[P`Muj {
}0I ! n@ Left l;
Z(#a-_g Right r;
y3vOb , 4 public :
iVA_a8} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C M(g4fh `#~@f!'; template < typename T >
?AR6+`0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I>:'5V {
T
^uBMDYe return FuncType::execute(l(t), r(t));
*ood3M[M^ }
jd#{66: iC
2:P~ template < typename T1, typename T2 >
U7O2. y+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
18~j>fN {
/IgTmXxxj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
QJxcH$ }
>[[< 5$,T } ;
Gz`Zp "i%0 MYu-[Hg ^#;2 Pd> 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Te;`-EL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7#Mi`W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qr:[y 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
dz?:)5>I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zdtzR<X 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Hc}(+wQN% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B<i1UJ5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
t1xX B^.M{ 下面是修改过的unary_op
W Qe>1 =5+:<e,& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*T 6<'a class unary_op
p=p,sJ/@ {
,w
c|YI)E Left l;
V_h, UYN 5'6Oan7dL: public :
*c. *e4uzF Xq9%{'9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(.Sj"6+ RxcX\: template < typename T >
NU81 V0:jG struct result_1
%G>*Pez% {
fAXF_wj typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~r+;i,,X } ;
?z p$Wz;k
u`7\o~$ template < typename T1, typename T2 >
Iq(BH^K struct result_2
`N;JM3 ck {
K%)u zP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WUZusW5s } ;
:D;BA |}=xA%) template < typename T1, typename T2 >
?$%#y u#. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w_PnEJa9 {
/GqW1tcO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
??)IPRv?yF }
#,lJ>mTe4 ;5MI8 template < typename T >
qJj"WU5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s: pmB\ {
W:'H&`0 return OpClass::execute(lt(t));
w`x4i fZ0q }
c7Jfo
x
V ) 7w%\i{M } ;
"MOM@4\ 2Jm#3zFYz3 Ia
%> c 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
C/_Z9LL?F 好啦,现在才真正完美了。
Lk#8G>U 现在在picker里面就可以这么添加了:
y<|8OTT k nTCX template < typename Right >
b*Sw")# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Nz1u:D] {
*sz:c3{_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[&eG>zF" }
RA^6c![ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
WstX>+?' Bre:_>* m9Xauk$( <Ukeq0 jEu-CU#: 十. bind
W<Ri(g- 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。
xaI)d/ 先来分析一下一段例子
'nJ,mZx `]F}O \H vb.}SG> int foo( int x, int y) { return x - y;}
$-AG$1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o3C GG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yi.GD~69 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
L5DeLF+ 我们来写个简单的。
?LSwJ
@# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9w!PA-) L 对于函数对象类的版本:
6v?tZ&,
G _*wkTI+j template < typename Func >
,eSII2,r4 struct functor_trait
aE(DNeG-H {
#u"$\[ G typedef typename Func::result_type result_type;
'+&!;Jj, } ;
)6b`1o!7 对于无参数函数的版本:
<g$b M;6% 'IQ;;[Q template < typename Ret >
<IBWA0A=8a struct functor_trait < Ret ( * )() >
VV-%AS6; {
zD@RW<M typedef Ret result_type;
x~?|bnM#3 } ;
B,b^_4XX$ 对于单参数函数的版本:
*JArR1J W4#E&8g% template < typename Ret, typename V1 >
E>c*A40=.n struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=xjtPmZ5X {
m^$KDrkD typedef Ret result_type;
d1}cXSQ1T } ;
*4y0Hq 对于双参数函数的版本:
}xJ!0<Bs &SMM<^P. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o0kKf+[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h'B0rVQia> {
AzMX~cd typedef Ret result_type;
<YAs0 } ;
0`4Fa^o]h 等等。。。
)1/J5DI @8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[{PmU~RMYf >p29|TFbV template < typename Func >
!-Uq#Ea0/ struct func_return
b"(bT6XO! {
9w<k1j template < typename T >
o4H' struct result_1
Mk/ZEy q^ {
eB_ M *+^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fBLR } ;
YR"IPyj PEMuIYm$ template < typename T1, typename T2 >
MtG~O;?8 struct result_2
\|7Y"WEQ {
E9Hyd #A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FTh/1"a } ;
ug?#Oa } ;
vPsf{[Kr Wdp4'rB ]g]~!": 最后一个单参数binder就很容易写出来了
i%otvDn1 Lu[xoQ~I template < typename Func, typename aPicker >
J';XAB } class binder_1
O7xBMqMf {
eR!K8W Func fn;
TnLblkX aPicker pk;
2(>=@q.1H public :
pbNW
l/|4 u4~(0 template < typename T >
pJ_>^i= struct result_1
An=Q`Uxt/ {
~c'R7E&Bfa typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PF]Vt } ;
O;RNmiVoq 'p4b8:X template < typename T1, typename T2 >
C72btS
struct result_2
du^r EMb% {
(=w ff5U typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7.(vog"I) } ;
Eq'oy~.oV )q'~<QxI\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/[Sy;wn l&m'?.gf template < typename T >
zNQ|G1o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Av%[G5=h# {
(1}"I
RX. return fn(pk(t));
x^JjoI2vf }
fa;GM7<e) template < typename T1, typename T2 >
eE[/#5tK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:@q9ll`6u {
l%9nA.M' return fn(pk(t1, t2));
2`w\<h
}
Y$6W~j } ;
1@A*Jj[R%
s*W)BK|+? 8v']>5S]# 一目了然不是么?
^Sz?c_<2P 最后实现bind
xn)r6 g@7j<UY i4oBi]$T template < typename Func, typename aPicker >
\l8$1p picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
n)rF!a {
hX@.k|Yd return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[/I1%6; }
Rd.[8#7VE WS)u{
or 2个以上参数的bind可以同理实现。
"RJf2~(ZX 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。
:cK;|{f B.J4}Ua 十一. phoenix
VClw!bm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_;+N=/l0 tr\Vr;zd for_each(v.begin(), v.end(),
v`$9;9 (
|79!exVMBp do_
s(I7}oRWsL [
kM\O2ay cout << _1 << " , "
d/ OIc){tD ]
')w*c .while_( -- _1),
KCed!OJ+ cout << var( " \n " )
E$[\Fk}S )
V ;)q?ZHg );
[\&Mo]"0 ;pNHT*>u, 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:
:/IcFU~)M 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
otO6<%/m operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
?%h JZm; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9c=_p'G3Fw )Oz( <vxw c])b?dJ* template < typename Cond, typename Actor >
hoi hdVjv class do_while
)gCHwu {
(K+TqJw Cond cd;
v; ;X2 a1k Actor act;
t?]6>J_V public :
OR^Wd template < typename T >
G1~|$X@@ struct result_1
@"HR"@pX {
u
hP0Zwn typedef int result_type;
;NRT
a* } ;
tGd<{nF% 2 v-)eT do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZjEO$ts=@ !o4xI? template < typename T >
+c\s%Gzrh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,/W<E {
@6$r|:]G- do
C)z[Blt {
[ylGNuy act(t);
}]zmp/;a }
MZw%s(lv while (cd(t));
H8K<.RY return 0 ;
`CK;,>i }
<'~8mV1 } ;
;^DUtr
; 9$Mi/eLG2N >W'SG3Hmc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
OqBw&zm 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。
\Zf&&7v 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。
cT0utR& 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。
A]U] 下面就是产生这个functor的类:
HxY,R^
o@LjSQ5! faO8
& template < typename Actor >
&ApJ'uC class do_while_actor
2J4|7UwJ {
6eDIS|/ Actor act;
j|`{
1`' public :
3^Yk?kFE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-Ez| k) v[/#I template < typename Cond >
0"2 [I picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9x?;;qC"m9 } ;
\aZ(@eF@@Q ^Nsl5 uAvs 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5&X 最后,是那个do_
=(n'#mV )%y~{j+ M 9uS7G * class do_while_invoker
6ZG)`u".(" {
qz0v1057# public :
/2@%:b) template < typename Actor >
g
Go do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
68HX,t {
+1)C&: return do_while_actor < Actor > (act);
b<F 4_WF }
@^` <iTK&p } do_;
\4j+pU N9n1s2;o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Nr[Rp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?UfZ VyHv+ 最后来说说怎么处理break和continue
"q`%d_ 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。
^X&9"x)4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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