一. 什么是Lambda
hxIG0d!o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mN5`Fct*A> 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,
~hubh!d= 28 h3Ayw4 _R&}CP 1ga-8&! class filler
>C6wm^bl {
%9D$N
public :
``%uq)G=D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5|&:l8= } ;
]_cBd)3P} $~h\8 tTWeOAF 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
<SiD m-=E 2h<{~; 5hNjJqu JsNqijVC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%+PWcCmn ]SNA2?q . '3&!#3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tBDaFB l?>sLKo9 #+mt}w/ f1cQ*#2~ 二. 战前分析
l2v4SvbX 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
f tVA 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
{`Ekv/XWa GCN( r 5!ie!5gE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:HSqa9>wa /* --------------------------------------------- */
kF:4[d vector < int *> vp( 10 );
13oR-Stj| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!Vtt.j &4 /* --------------------------------------------- */
0\G`AO;D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/*5t@_0fe /* --------------------------------------------- */
A;e[-5@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
C$X
)I~M /* --------------------------------------------- */
l_ycYD$ZA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
x+j5vzhG) /* --------------------------------------------- */
't2dP,u<- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L2s)B 1}#(4tw) ld~8g, =^.f) 看了之后,我们可以思考一些问题:
!FhK<# 1._1, _2是什么?
FA 1E`AdU 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
>|<8QomD 2._1 = 1是在做什么?
TNs0^h) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
zz ^2/l Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
3nfw:. x`'2oz=,F4 9/$D&tRN 三. 动工
0 S3~IeJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0sjw`<ic QcyYTg4i \tc`Aj%K 7
4rmxjiN template < typename T >
3}::"X class assignment
uq;,h46ki {
yteJHaq T value;
?#@JH public :
o'.6gZ gk assignment( const T & v) : value(v) {}
?>lvV+3^` template < typename T2 >
:[gM 5G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uMm/$#E } ;
ZoJ:4uo
N`
?9qA"5 5m")GWQaP@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
V}732?Jy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
mq$mB1$3u H27J kZ& <\k=j{@ ZVotIQ/Q' class holder
=~YmM<L {
+O23@G?x public :
)I<p<HQD template < typename T >
X&._<2 assignment < T > operator = ( const T & t) const
se](hu~w {
2-821Sf#h return assignment < T > (t);
_5Q?]-M }
wC@5[e$ } ;
}zVPdBRfm ToIvyeFr }9fH`C/m 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:
d>:(>@wz b?h9G3J_a static holder _1;
4%O*2JAw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Fz7(Kuc x#"|Z&Dw0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q[i/] 而不用手动写一个函数对象。
eW)(u$C|qL l)E
\mo
8 ~uRG~,{rH a#W:SgE?Y 四. 问题分析
-bSe=09;S| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'>>
IMF 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
NUBzm nA>8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N1WP 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ky`rf}cI> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U:>'^tkp ZjY_AbD 五. 问题1:一致性
2XrPgq' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
=9n$at$l@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L'4ob4r{L ^a|$z$spf struct holder
94r8DkI {
0~RsdQGqC //
w3:WvA5jt template < typename T >
<Fb3\T L T & operator ()( const T & r) const
35Nwx< {
cs`/^2Vf"# return (T & )r;
u814ZN} }
V
?3>hQtB } ;
_lb ^ hu\HK81m 这样的话assignment也必须相应改动:
X"b4U\A a>`\^>G4 template < typename Left, typename Right >
YE&"IH]lF class assignment
joDnjz= {
}gyJaMA Left l;
=<(:5ive Right r;
v vlfL*f public :
'P}"ZHW assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^4]#Ri=U template < typename T2 >
oM-{)rvQd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k(o[T),_%0 } ;
c&)H j11 \t 同时,holder的operator=也需要改动:
OYC4iI ;6t>!2I>C template < typename T >
SqFya assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$-"AMZ899 {
8,YF>O& return assignment < holder, T > ( * this , t);
_)2.#L }
%0INtq v83uGEq( 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。
Vj4
if@Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
rui}a=rs >h<eEv/ return l(rhs) = r;
%cO;{og M 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。
[6 wI22 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t*<vc]D +@]1!|@( template < typename Tp >
YS?P A# class constant_t
)(*A1C[ {
[ar:zlV8 const Tp t;
"Na9Xea public :
CB_(9T72H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@S?.`o template < typename T >
r4JXbh6Tt const Tp & operator ()( const T & r) const
`NXyzT`:K {
Y:^ =jV7 return t;
X~0l1 @! }
7oF`Os+U } ;
ro@Zbm;P r {)d?Ho= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(J.(Fl>^ 下面就可以修改holder的operator=了
& /-@R| y;0.P?Il" template < typename T >
-c<<A.X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$2]1 3j {
ifTVTd7O return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
P.qD,$- }
M42Zpb]. KblOP{I 同时也要修改assignment的operator()
^Q!:0D* \2_>$:UoV template < typename T2 >
dadOjl)S) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\^Y#"zXo1 现在代码看起来就很一致了。
C>v 6$ IXER 六. 问题2:链式操作
(&x~pv"+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z ;% 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。
t)cG_+rJ 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。
enG6T 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。
pal))e!B 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~lDLdUs |\QR9> template < typename T >
+V2a|uvEc struct result_1
<g*rTqT' {
=v:_N.Fh-c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}S#.Pw% } ;
`yQHPN0/ ~;+i[Z&e 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:
#H!~:Xu X[@>1tl template < typename T >
EHzZ9zH\ struct ref
v~jN,f* {
z7<^aS typedef T & reference;
3M%EK2 , } ;
FblGFm"P template < typename T >
]G1j\ wnF struct ref < T &>
e\yj>tQJg {
#m$H'O[WG\ typedef T & reference;
dH`a|SVW9 } ;
50I6:=@\\ ..~{cU4Tt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M
j5C0P( R
+\y". template < typename T >
Rp@u.C< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l w%fY{ {
2f:'~ P56 return l(t) = r(t);
wR;l"*j }
\6lXsu;I.X 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9723f1&Vd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~f@<] v,M2|x\r} 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
qnA:[H;F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
JHQ8o5bEQp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xS(sR x+A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
C$tSsw?A 最后的布局是:
hCDI;'ls Add
H!Od.$ZIX / \
+]>a`~ Divide 5
;=7z!:) / \
Olno9_' _1 3
S1B/ClKWq 似乎一切都解决了?不。
!e7vc[N 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
p/:5bvA 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
gRFC n6Q OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
cr/|dc' r zvX~B6 template < typename Right >
AzV5Re8M assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}+lxja]C Right & rt) const
-m@s
9k {
<VBw1|)$@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h49Q2` }
nY8UJy}<oL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|4c==7. 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。
kzmt'/ L8 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。
Ya_6Zd4O 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。
D#$gdjZ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
j~8+,: 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
N<{`n; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
3(&.[o
Z _qg6(
X template < class Action >
jgstx3 class picker : public Action
Y]lqtre*Y {
J#kdyBmuO public :
(LfVa`<1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
saT9%?4- // all the operator overloaded
3dbf! } ;
y(dS1.5F W<4\4 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
l+6\U6_)B 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
/OP*ARoC21 HZm
i? template < typename Right >
6+5Catsn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
QdTe!f| {
^55?VQB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2{CSH_"Z7 }
(2li:1j OeYLL4H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=F&RQ}$ 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。
mig3.is FT;JYkO template < typename T > struct picker_maker
9qDGxW
'1 {
a%!XLyq typedef picker < constant_t < T > > result;
Q.1ohj0) } ;
=dBrmMh template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nrIL_ {
F4Uk+|]Bu typedef picker < T > result;
1 =<|h } ;
sQZ8<DpB .LhmYbQ2WE 下面总的结构就有了:
~-`02 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。
A232"p_ 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。
!j9i=YDb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
uw=Ube( 至此链式操作完美实现。
BUinzW z{a m;f?}z_\$ ef&@aB 七. 问题3
%,et$1`g 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
LFyceFbm 6# ";W2 template < typename T1, typename T2 >
AnY)T8w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TEyx((SK {
#@^w>D6W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#<Nvy9 }
^~qs-.? oh~
vo! 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
ACO4u<M) oxQID template < typename T1, typename T2 >
Ok~{@\ struct result_2
* g4Cy8$ {
\.P}`Bpa typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'S7@+kJ } ;
4V|z)=)A 6bKO;^0 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?
gvqd1?0w 这个差事就留给了holder自己。
*}ee"eHs xg,]M/J i
`QK'=h[ template < int Order >
q'F_j" class holder;
Xm:=jQn template <>
M
|?p3% class holder < 1 >
=+}}Sv2 {
#oJbrh9J6 public :
ESxC{
" template < typename T >
iW1ih QX struct result_1
(1AA;)`Kp {
>Ug?O~- typedef T & result;
`3y!XET } ;
'SU9NQS template < typename T1, typename T2 >
s i"` struct result_2
@y0bU*v7 {
+yb$[E* typedef T1 & result;
\W`} L } ;
U++~3e@l template < typename T >
3H'nRK}, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
40Qzo%eL {
{8#N7(%z return (T & )r;
A2|o=mOH }
RUk<=!U template < typename T1, typename T2 >
B2G5hbaA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Naf`hE9 {
oBj>9I; return (T1 & )r1;
2&gVZ z }
Sz|Y$, } ;
}^pQbFku cCh0?g7nV template <>
~w1{zxs class holder < 2 >
u3M`'YCb {
W7*_ T] public :
RUS7Z~5 template < typename T >
xS~yH[k struct result_1
@0vC v {
Q.9Ph
~ typedef T & result;
)iEa2uJ } ;
T$n>7X-r template < typename T1, typename T2 >
u+z .J4w struct result_2
KkdG.c' {
JA?,0S typedef T2 & result;
+ q
#Xy0u } ;
kMl @v` template < typename T >
z;bH<cQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HzD> -f {
nE]~E xr return (T & )r;
@ate49W }
b`h%W"|2L template < typename T1, typename T2 >
oh7#cFZZ0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:]B%
>*;} {
_.d}lK3$2 return (T2 & )r2;
T6h;Y }
GOYn\N;V2 } ;
+CnyK(V zG-_!FIn * ?
K4!q' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
v Q-ixh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5i!V}hE 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-H1"OJ2aF
Z?~gQ
$ return l(i, j) = r(i, j);
[2GXAvXsT 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Lnh':7FQJx $ZQlIJZ return ( int & )i;
"n{9- VEmN return ( int & )j;
P]pmt1a 最后执行i = j;
{l0,T0 可见,参数被正确的选择了。
KY4d+~2 RH!SW2o< :D"@6PC] La`h$=#` b%Wd<N2 八. 中期总结
!"g=&Uy& 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:
jA4PDH f+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#V<`U:. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q,zC_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'"oo;`g7 yJnPD/i @4;HC=~ |n+#1_t% OI~}e,[2z e Wc_ N 九. 简化
? ouV 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。
`Jn,IDq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@Ppo &> 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:
QZ?d2PC=>? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D~Z=0yD +-*/&|^等
m'd^?Qc 2. 返回引用。
$v FrU v =,各种复合赋值等
ppEJs 3. 返回固定类型。
&kb\,mQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ir]Mn.(Y 4. 原样返回。
Zotz?jVVr operator,
/E)9v$! 5. 返回解引用的类型。
L*P_vCC operator*(单目)
?RDO] I> 6. 返回地址。
7krh4 operator&(单目)
])C>\@c6Gm 7. 下表访问返回类型。
FS8S68 operator[]
]5N zK=2{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9/G!0uE operator<<和operator>>
lDC}HC Hr6wgYPi 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。
n? ]f@O R 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
bjlkX[{}I ~Yl<S(/4 template < typename Left >
x:qr \Rz struct value_return
mY`@' {
?NlSeh template < typename T >
q@%h^9. struct result_1
\BUqDd! {
66
N) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)
oxIzF } ;
b_vVB`> dnwdFsf template < typename T1, typename T2 >
`dO}L struct result_2
9k}<F z"^. {
:c=v} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gH'_ymT=
3 } ;
SF^x=[ir } ;
odpUM@OAW H*rx{ F? {y b D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ESIzGaM 0I
@$ 0Gg 下面我们来剥离functor中的operator()
6JH56 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]\BUoQ7I/ d&u7]<yDA return l(t) op r(t)
)v1CC.. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
H|`R4hAk return op l(t)
2e.N"eLNt return op l(t1, t2)
~:EW>Fq%i return l(t) op
Fu%X return l(t1, t2) op
V&[eSVY? return l(t)[r(t)]
3 Z1OX]R return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
LwOJ|jA(, !| xZ6KV 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:
xnbsg!`;7W 单目: return f(l(t), r(t));
Me/\z^pF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^=0$ 双目: return f(l(t));
7~b!4x|Z return f(l(t1, t2));
Yj|]Uff8O 下面就是f的实现,以operator/为例
9P.(^SD][z :Q-oV8t{ struct meta_divide
Go <' {
+9[SVw8 template < typename T1, typename T2 >
C),7- ? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k|FSz#Y {
OJ/SYZ.r return t1 / t2;
=IHje;s }
q8sbn } ;
w!`Umll2 =Ndli>x}1 这个工作可以让宏来做:
#hJQbv=B" ntGq"
o #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[AR>?6G- template < typename T1, typename T2 > \
QaQ'OrP
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\H4U8)l 以后可以直接用
z(H?VfJo DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
PLdn#S}. 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
VVuR+=.& (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。。。)
u9]1X1wV L.B~ax.|Z hz\WZ^ 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
`4
UlJ4<` w`gyE
6A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IU!Ht> class unary_op : public Rettype
4:1)~z {
6I |A-h Left l;
ssl&5AS public :
{TAw)!R~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{'R)4hL Hk;-5A|9 template < typename T >
mhzYz;} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6RK\}@^=K {
|LmSWy*7 return FuncType::execute(l(t));
E5UcZ7 }
Gt~JA0+C)7 s@!$='| template < typename T1, typename T2 >
P5?<_x0v4b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;>ozEh#8w {
#ia;-
3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
q;A;H)?g }
js <Ww$zFW } ;
<DZcra 4|Ui?.4= (-"`,8K 2} 同样还可以申明一个binary_op
X9XI;c;b- U<bYFuS" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
keCRvl Z4 class binary_op : public Rettype
QxpKX_@Q5 {
ai^|N.! Left l;
]vo_gKZ Right r;
\Tm}mAvK/o public :
|y1;&< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!ALZBB .r( va,~w(G template < typename T >
+>YfRqz:KB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C-SLjJw {
v?j!&d> return FuncType::execute(l(t), r(t));
yV]xRaRr2 }
-cfx2;68 EW(J5/mn template < typename T1, typename T2 >
rVzI_zYqp' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E%3TP_B3 {
YQVcECj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
][:rLs }
#n7Yr,|Z } ;
c`kQvXx _gV8aH ZyM wE Qi0! 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
!% S4n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-dRFA2Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>*qQ+_ 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!X(yJI[O6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ISNcswN# 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。。。
O\Eqr?%L) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jw>hk 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)
jP=Hf=:$ 下面是修改过的unary_op
n=!uNu7 y4jU{, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZYMw}]#((E class unary_op
<nzN $"%
{
n WaNT- Left l;
{j
SmoA r>|-2}{N/ public :
dULS^i@@ S!Jh2tsg`- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wAF,H8 -DK kiUk4&1 template < typename T >
HW[L[&/ struct result_1
\N6\v5vh {
P:{<*`q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X6@w krf- } ;
q=5l4|1 bB6[Xj{ template < typename T1, typename T2 >
ZFxLBb: struct result_2
S4A q' {
MXZ>"G typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7@;">`zvm } ;
sqO<J$tz 7$uJ7`e template < typename T1, typename T2 >
")UwkF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@,OT/egF4: {
nC njq= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*l+Cl%e }
wij,N(,H hYg'2OG template < typename T >
d8x%SQ!V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}DjYGMrTB {
L^0v\ return OpClass::execute(lt(t));
*yaw$oB }
wWjG
JvJ w#y2_ } ;
q{' ~+Nq gK1g]Tc @G
dt,3"J 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
P~ 0Jg#
V 好啦,现在才真正完美了。
/yPXMJ6W~R 现在在picker里面就可以这么添加了:
+RDJY(Y$ Z S|WnMH template < typename Right >
B#l?IB~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!{UTD+|=N {
~(X(& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%w}gzxN^ }
Jfhk@27T 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。
=JO^XwUOo W<,F28jI3v NC"yDWnO' !!,0'c Va<eusl 十. bind
+}kgQ^ 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。
X(AN)&L[ 先来分析一下一段例子
S-Fo `wz[='yM l*
dV\ B int foo( int x, int y) { return x - y;}
<z)m%*lvU bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8*a),
3aK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kuMKX`_ 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。
1%~ZRmd e 我们来写个简单的。
9^ed-h
Bf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:}}%#/nd 对于函数对象类的版本:
Mt>oI SN&d OM83S|1s template < typename Func >
Snw3`|Y~< struct functor_trait
[3>GGX[Ic {
Y%`SHe7M typedef typename Func::result_type result_type;
a:rX9-** } ;
d j5hv~ 对于无参数函数的版本:
J ++v@4Z J5p8nmb template < typename Ret >
5]Da{Wmgs struct functor_trait < Ret ( * )() >
Qs 2.ef? {
mLbN/M typedef Ret result_type;
_S?qDG{E| } ;
p.JXSn 对于单参数函数的版本:
&Z("D7.G ixfdO\nU template < typename Ret, typename V1 >
_=f=f cl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$K}DB N; 4 {
lx0~>K] typedef Ret result_type;
Gpj* V|J } ;
8G^<[`.@j 对于双参数函数的版本:
?;ukvD 0"WDH)7hJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
},-* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dbdM"z4 {
p^)B0[P9 typedef Ret result_type;
|}&RXD } ;
f>9s!Hpu_ 等等。。。
3\$wdUFr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
K|S:{9Q }%!tT\8 template < typename Func >
x i~uv?f struct func_return
A&5:ATQ/| {
`u'bRp template < typename T >
G 7LIdn= struct result_1
zU5Hb2a {
{d3<W N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,yMU@Vg } ;
d=* x#In /1w2ehE< template < typename T1, typename T2 >
(<*e struct result_2
BHFY%6J! {
1=}qBR#scY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F_3:bX } ;
e(
X|3h| } ;
]88];?KS} -Sv"gLB wE\3$ s/{D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
KDP H6 ]bdFr/!'S+ template < typename Func, typename aPicker >
Mz]:}qmFA class binder_1
VR{+f7:} {
#uCB)n&. Func fn;
(oz$B0HO: aPicker pk;
&^&zR(o` public :
d@C&+#QDF Ey[On^$ template < typename T >
^L4Qbc(vJ struct result_1
7Z,opc {
YGvUwj'2a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/$N~O1"0) } ;
OFkNl}D I751 t template < typename T1, typename T2 >
!5@_j,lW( struct result_2
B$Z3+$hfF {
a&{X!:X typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1nknSw# } ;
[%A4]QzWh t`'iU$:1f binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<bck~E qSCv )S( template < typename T >
?']h%'Q
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&hIRd,1# {
v60^4K> return fn(pk(t));
r\6"5cQ= }
4M&`$Wim template < typename T1, typename T2 >
xda;
K~w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AwUi+|7r]) {
#%@*p,xh return fn(pk(t1, t2));
nR>r2wMk@ }
5v\!]?(O; } ;
(UCK;k n(nBRCG)o x]mxD|?f 一目了然不是么?
GV6K/T: 最后实现bind
zjL.Bhiud |tzg:T; 8x{B~_~ template < typename Func, typename aPicker >
S\6[EQ65 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ow=UtA-^O {
q}BzyC=:n return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L%}zVCg }
P|2E2=G t2" (2 2个以上参数的bind可以同理实现。
OU4pjiLx 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-F"QEL# /"H`.LD.? 十一. phoenix
\AUI|M;' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
mV73
\P6K L\{IljA for_each(v.begin(), v.end(),
*=ZsqOHwG (
'1fNBH2 do_
_qqr5NU [
:!;'J/B@.. cout << _1 << " , "
>R{qESmP= ]
"1q>At .while_( -- _1),
&0TVi cout << var( " \n " )
YJS{i )
GhY1k"; );
5m=I*.qE G'zF)0oD 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
m]_FQWfet 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+t4BQf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2-zT$`[]J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ki0V8]HP BYW^/B Y) Giq=*D+ template < typename Cond, typename Actor >
Bx"7%[ class do_while
iVFkYx%} {
TvNY:m6.% Cond cd;
MC0TaP Actor act;
6+V\t+aug public :
IC{eE template < typename T >
2Nxm@B` { struct result_1
MRr</o {
]Mj/&b>"e typedef int result_type;
)5%C3/Dl! } ;
Z=4{Vv*
B .TB\j do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
04J}UE]Ww Mfk2mIy template < typename T >
d0hhMx6$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s%iOUL2/ {
.yT8NTu~0j do
#QvMVy {
4E8JT#& act(t);
PUQES(& }
2>}xhQJ while (cd(t));
PqNFyQkl return 0 ;
Rj~ }
jNwjK0? } ;
B:"THN^ dk
QaM@ P+MA*: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
in<Rq"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。
S1n3(U:m 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。
_$<Gyz* 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。
pqvOJ#?Q}= 下面就是产生这个functor的类:
Z') pf kE.x+2 a/~aFmu6b template < typename Actor >
f:zFFpP.j@ class do_while_actor
DPrBFmHF {
oMcK`%ydm Actor act;
]U[X1W+@ public :
jk\ dG16 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
UX`]k{Mz h:XzUxL\ template < typename Cond >
Xf=XBoN| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_FbC{yI8; } ;
E{=2\Wkcp E}CiQUx |VOg\[f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
zWw2V}U! 最后,是那个do_
uBg 8h{> |(
(zTf ,~ ?'Ef80 class do_while_invoker
u{&B^s)k. {
/9Q3iV$I] public :
LL!.c template < typename Actor >
n?#!VN3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ap&)6g {
(-7ZI"Ku return do_while_actor < Actor > (act);
YF#HSf7 }
#LcrI } do_;
RhF>T&Q IC/(R! Crj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
F}Mhs17!| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>-T`0wI 最后来说说怎么处理break和continue
JnD{J`: 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。
f<i7@% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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