一. 什么是Lambda
]Kb3'je 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
K)C9)J< 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,
>
%U H,H=y}, wLf=a^c# _n;V iQMu class filler
3G7Qo {
jI(}CT`g public :
y84=Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)q48cQ } ;
,U#$Qb 12 w1+xlM,,9 lJloa'%v9 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:
iCYo?> ^Pk-<b4} [9E<z2H Wl:vO^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>}~Pu|
_S ie!ik _ ecKX</Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qh)o44/
$ SDTX3A1 dfBTx6/F "3"9sIZ( 二. 战前分析
U0/X!@F- 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。
g6kVHxh- 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
4EiEE{9V N| dwuBW [p+6HF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e!67Na0X( /* --------------------------------------------- */
9
L{JU vector < int *> vp( 10 );
> T,^n
{_v transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0b0.xz\~U /* --------------------------------------------- */
K 5SHt'P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d&x1uso%L /* --------------------------------------------- */
5};Nv{km^2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%hzl3>(). /* --------------------------------------------- */
x7=5 ;gf/X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.OHjn| /* --------------------------------------------- */
a~_5N&~pi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8pfQAzl ZS@Cd9* MXbt`]`_ 0\*6UH 看了之后,我们可以思考一些问题:
E5P?(5Nv 1._1, _2是什么?
?th`5K30 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。
c:Tw.WA 2._1 = 1是在做什么?
)/u?_)b4" 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。
_-^Lr
/`G! 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。
$~<);dYu0 at@B>Rb TlD)E 三. 动工
9WaKs d f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|5
sI=?p&t (#WE9~Sru 1)8;9
Ba: G9.+N~GZ. template < typename T >
D_%y&p?<Ls class assignment
%.kJ@@_e {
}kaU0 P T value;
=X?jId{ public :
^h
z4IZ^ assignment( const T & v) : value(v) {}
gOpGwpYZ, template < typename T2 >
e'I13)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
x(nWyVB } ;
w1-/U+0o -,t2D/xK 1'dL8Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YPraf$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
85P7I=`*d T/#$44ub HF9d~7R FTx&] QN? class holder
Y3+GBqP {
jrGVC2*rD public :
'OKDB7Ni template < typename T >
p.9VyM assignment < T > operator = ( const T & t) const
beyC't {
Farcd!} return assignment < T > (t);
8S_i; }
8v7;{4^ } ;
_u$X.5Q; io_4d2uBh _q >>]{5 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:
J+3PUfg>@R 20G..>zW static holder _1;
Z[Gs/D Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E"D+CD0 IT a8*Myj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4@D 8{?$~Q 而不用手动写一个函数对象。
P>/n!1c >E&mNp A+Nf]([ u:r'jb~@ 四. 问题分析
1=x4m=wV 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
A ^YHtJ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
i?uJ<BdU[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
SG1fu<Q6J 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
XOQj?Q7)U 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+~Ni7Dp] ^lCys 五. 问题1:一致性
?Xscc mN 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
c!Gnd*!?- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<(rf+Ou>I -I7"9}j3 struct holder
oR'8|~U@B {
2)DrZI //
q| p6UL9 template < typename T >
{FO>^~>l T & operator ()( const T & r) const
6$TE-l {
KUG\C\z6= return (T & )r;
l`x;Og>a }
irSdqa/ } ;
7@R;lOzL3 !ydJ{\; 这样的话assignment也必须相应改动:
l$$N~F N }~Z1C0t template < typename Left, typename Right >
Pa PQ|Pwz class assignment
Np>[mNmga {
RkVU^N" Left l;
dALJlRo" Right r;
$gm`}3C< public :
<^?64 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rWKc,A[ template < typename T2 >
Zi47)8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|7Z7_YWs } ;
(J(JB}[X, 'ojI_%9< 同时,holder的operator=也需要改动:
KD9Y TY[{)aH{S template < typename T >
&KC^Vn3Nj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t0XM#9L {
Xk[;MZ[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
UTw f! }
HMbF#!E =}txcA+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
juPW!u 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5#+G7 'k g6:S"Em return l(rhs) = r;
%\8E{M: 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
x{IxS?.j+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(Hqy^EOZ V3&_ST template < typename Tp >
,"!t[4p=f class constant_t
eC:?j`H- {
s^Lg*t3I const Tp t;
#Aox$[|@ public :
B`,4M& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Rckqr7q template < typename T >
@l~zn%!X const Tp & operator ()( const T & r) const
|) {)w` {
*C*n (the return t;
5/-{.g }
5\Sm^t|Tx } ;
yrO\\No#H eyK=F:GO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3*9<JHu 下面就可以修改holder的operator=了
:K{!@=o {f;] template < typename T >
9mW95YI S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)0Av:eF-+ {
2Uf]qQ1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/*DC`,q }
rJ)O( YK Nz[x$| 同时也要修改assignment的operator()
Jwzkd"D <igsO template < typename T2 >
]F[ V6`H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
iXpLcHi 现在代码看起来就很一致了。
\Ub=Wm\ 4%do.D* 六. 问题2:链式操作
o.-rdP0P> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ydFZ$W_}w 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。
Q%6Lc.i 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。
8Qtd, 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。
O?|st$g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$ftcYBZa KF&1Y>t= template < typename T >
.iFd struct result_1
|7XV!D!\g {
hawE2k0p( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S~auwY ,< } ;
w@U`@})r. };%l <Ui; 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
A%S6&!I:( _U<sz{6 template < typename T >
NsYeg&>` struct ref
YGb&mD {
H2oAek( typedef T & reference;
_bp9UJ } ;
NWCJ| template < typename T >
/L,VZ?CmtK struct ref < T &>
`* !t<?$i {
ts rcX typedef T & reference;
|`d5Y#26 } ;
r9@4-U7v& xB=~3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~$7fU <{U "0jY!9 template < typename T >
HS!O;7s' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-'
7I|r {
:G?6Hl)~) return l(t) = r(t);
m}Z=m8 }
Q)oO*CnM!- 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。
J A'C\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NbyVBl0= !Oj].
WQ
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
F.:B_t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{L 7O{:J _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
qF!oP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
kqJ\kd 最后的布局是:
kae&,'@JF Add
{MK.jw9/ / \
4f+R}Ee7 Divide 5
G?\\k[#,& / \
u*/. _1 3
B16,c9[ 似乎一切都解决了?不。
cnfjOg'\{ 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。
J)R;NYl 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。
E>xd*23+\ 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:
w>M8FG(4] 'Q\I@s } template < typename Right >
mouLjT&p assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Q)}_S@v|% Right & rt) const
_G]f
v' {
"W:#4@
F return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#kD8U# }
83io@*D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E:,V{&tLK 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。
NEInro< 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。
8RS=Xemds 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。
XI#1) 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。
=m{]Xep 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?
P9j[
NEV 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:
8.9TWsZ ,U9gg-.Lp template < class Action >
0Q]@T@F. class picker : public Action
eq)8V x0 {
A|!u`^p public :
|> mx*G picker( const Action & act) : Action(act) {}
oZ%rzLH // all the operator overloaded
biZwxP3 } ;
uh`W} n cfn\De%. 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。
rv/O^aL`Y 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:
KrwG><+j ;[
UGEi template < typename Right >
~s_n\r&23 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@"[xX}xK; {
>cm*_26;I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`Oxo@G*@}W }
L8"0o 0- ]F:5-[V# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+r0ItqkM 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。
Z]H`s{3 (7 i@@ template < typename T > struct picker_maker
,'~8{,h5 {
$GI2rzh typedef picker < constant_t < T > > result;
NY.Y=CF(" } ;
7aAT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
R7xKVS_MP {
@I{v typedef picker < T > result;
}*4K{<02 } ;
>^vyp! L`>uO1O 下面总的结构就有了:
fI:j@Wug functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
#3!l6] picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
4L'dV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[se J'Io 至此链式操作完美实现。
VFUuG3p) N 2|?I(\B *`]LbS 七. 问题3
EjZ_|Q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
bDh,r!I :q6j{C( template < typename T1, typename T2 >
:Osw4u]JXd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EyJWi< {
Eg&oAY.U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#:E}Eby/6I }
<=fYz^|XT w9QY2v,U 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
nW1Obu8x| rkw^ RW^ template < typename T1, typename T2 >
<pAN{: struct result_2
y7[D9ZvZ {
!/pE6)a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t?&
a?6:J } ;
1=fP68n W(
O)J$j 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?
-rC_8.u : 这个差事就留给了holder自己。
KMFvi_8 RzPqtN ";:"p6? template < int Order >
u=epnz:< class holder;
n}NO"eF>-s template <>
tbbZGyg5b class holder < 1 >
v(uYso_ {
0Q\6GCzN\ public :
\[m{ &%^G template < typename T >
FdT@} struct result_1
$LxfdSa {
yXg #<H6V typedef T & result;
DI/yHs } ;
5i 56J1EC template < typename T1, typename T2 >
QFn .<@ struct result_2
R $vo {
@m*^v\q<u typedef T1 & result;
J!l/!Z>!cF } ;
}=) template < typename T >
zCOzBL/1q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g\%vkK&I {
nP9zTa return (T & )r;
,MH9e! }
9
U6cM-p? template < typename T1, typename T2 >
1+P&O4> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9~AAdD {
kB41{Y - return (T1 & )r1;
Yo`#G-] }
lLq9)+HGN } ;
7m{YWR0 KHK|Zu#k' template <>
gQXB=ywF class holder < 2 >
#=>t6B4af {
XYeuYLut public :
PjL"7^Q& template < typename T >
@qC](5|TQ struct result_1
;xp^FKP {
+mc0:e{WF typedef T & result;
1trk } ;
4g^nhJP$ template < typename T1, typename T2 >
$@H]0<3, struct result_2
Qw&It {
?Q`u\G3.m typedef T2 & result;
IF"-{@ } ;
(]*otVJ template < typename T >
?`jh5Kw%y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xbm\"g \ {
n*7Ytz3#' return (T & )r;
vjfV??XSU }
FH"u9ygF template < typename T1, typename T2 >
C7|zDJ_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U
_QCe+ {
I/F3%'O return (T2 & )r2;
dd $}FlT }
Vn4y^_H } ;
=!@5! gO{XD.s KJ/
*BBf 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
hj~nLgpN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=LP,+z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c:%ll&Xtn }p2YRTH x return l(i, j) = r(i, j);
6Dx^$=Sa$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=3~u.iq$ :cx}I return ( int & )i;
@Yv+L) return ( int & )j;
*3,Kn}ik 最后执行i = j;
fT:a{ 可见,参数被正确的选择了。
#M9rt~4 wOhiC$E46 s<}d)L( ;ALkeUR[ z?9vbx 八. 中期总结
BKiyog 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
F_Pv\?35z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g;|3n& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_A[k&nO!&J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Klw\ jB"?iC. 9Z KB, yXuc<m KF'DOXBw> dZSv=UY) 九. 简化
3,Dc}$t 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。
o.)8A8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s>A!Egmo 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:
;QRnZqSv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/FP;Hsw% +-*/&|^等
IW Ro$Yu 2. 返回引用。
)QeXA) =,各种复合赋值等
~Ogtgr 3. 返回固定类型。
3hN.`G-E 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
b.Yl0Y 4. 原样返回。
1WArgR operator,
H%}ro.u 5. 返回解引用的类型。
e:&+m `OSH operator*(单目)
~M>EB6 6. 返回地址。
=\t%U5 operator&(单目)
m1](f[$ 7. 下表访问返回类型。
st|;]q9? operator[]
L<GF1I) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~E]ct F operator<<和operator>>
N+l 0XjZD9 #
p?7{"Ep 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。
qUZm6)p6[a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fR:BF47 _ct18nh9 template < typename Left >
oNkASAd struct value_return
V>8)1)dF {
"kYzgi template < typename T >
1;e"3x" struct result_1
.<0s?Q {
@xO?SjH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M9_G } ;
`PV+.V} C4Tn
template < typename T1, typename T2 >
p "J^ struct result_2
T7wy{; {
Lc0U-!{G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[<2#C#P:6 } ;
,-4SVj8$P } ;
?PMF]ah CY"iP,nHl dn"&j1@KY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5BztOYn, 0n'~wz"wB 下面我们来剥离functor中的operator()
r87)?-B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
W(C\lSE0 *%{ return l(t) op r(t)
{*X8!P7C return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T)!$-qdz/ return op l(t)
$?Et sf#*' return op l(t1, t2)
YY&3M return l(t) op
3@d{C^\ return l(t1, t2) op
!I7bxDzK$ return l(t)[r(t)]
,wI$O8"!j return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~If{`zWoC u-31$z<<5} 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:
e:h(, 单目: return f(l(t), r(t));
(|{b ZW} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/SXms'C 双目: return f(l(t));
-<R" return f(l(t1, t2));
L\:f#b~W 下面就是f的实现,以operator/为例
SGZ]_ fs43\m4=m struct meta_divide
]~')OSjw {
ZPM,ZGlu: template < typename T1, typename T2 >
?gq',FFDq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
qWQ7:*DL {
T:/68b*H\: return t1 / t2;
FqvMi:F }
oicj3xkw? } ;
+[=yLE#P% ;yc|=I^ 这个工作可以让宏来做:
Tb2Tb2C RR%[]M#_T #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BQs~>}(V template < typename T1, typename T2 > \
isdEs k#A. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Z[(V0/[] 以后可以直接用
eH*u,/ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
d%"?^e 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
?=UIx24W (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。。。)
eX+FtN rvdhfM!-A [i8,rOa7 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
z3RlD"F1 _$W</8< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cH5@Jam class unary_op : public Rettype
6X@]<R {
R^fk :3 Left l;
AADvk_R public :
:4{;^|RgU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Uf:G,%OYi V4('}Q! template < typename T >
+
lha= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bn[5M[ {
#WOb&h return FuncType::execute(l(t));
7c:5Ey }
jq4'=L$4 W?(^|<W template < typename T1, typename T2 >
Fu
K(SP3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
";)SA,Z {
D^E+#a 1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
""j(wUp-W }
>=|;2*9v } ;
A[,[j?wC jslfq@5v -n C
5 同样还可以申明一个binary_op
Qx_K) pB3dx#l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[n53eC class binary_op : public Rettype
if
S)
< t {
JD\:bI Left l;
`&)khxT/ Right r;
.] S{T public :
0@ -3U{Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p'`SYEY@Z P5:X7[ template < typename T >
`OY_v=} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7[V6@K!Al[ {
.kBZ(`K return FuncType::execute(l(t), r(t));
ngZkBX }
}ph;~og}y %cDTy]ILu template < typename T1, typename T2 >
)N) "O? W9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I+) Acy; {
HMUn+kk+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.js@F/Hp }
Iw?M>'l } ;
+sTZ)
5vQ nly`\0C ?0UzmJV?8 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
o'W[v0>
L- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
x?ajTzMv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.K`^n\T
t 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。
'qosw:P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=uZOpeviQ 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。。。
9w-V +Nf 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;2m<#~@0 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)
0A~zuK 下面是修改过的unary_op
. Q#X'j </K"\EU template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
LnN6{z{M class unary_op
%hYol89F {
HiBw==vlV Left l;
KcGM=z?:
+["t@Q4IQ public :
i;1EXM x5Sc+5?* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e3+'m *):x K;o template < typename T >
cuJ%;q=; struct result_1
))M; .b.D {
Pkr0|bs* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W_zv"c } ;
FW)G5^Tf 49o5"M( template < typename T1, typename T2 >
I_Q*uH.Y 5 struct result_2
ToUeXU
[ {
E7eOKNVC# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7Y:~'&U| } ;
oGzZ.K3 A H3=U|wr| template < typename T1, typename T2 >
S`LS/) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bDLPA27 {
}gE?ms4$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
oG! S(95 }
a@&^t( 1 * /S=9n0 template < typename T >
,0^:q)_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1/t}>>,M {
J%?'Q{ return OpClass::execute(lt(t));
@"jV^2oY1 }
$<)k-Cf 4uUG0o } ;
L0_qHLY OUY65K c\.8hd=< 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
mdu5aL 好啦,现在才真正完美了。
#ii,GN~N 现在在picker里面就可以这么添加了:
JW!SrM xF G)A5;u\P9 template < typename Right >
&j@i>(7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I'URPj:t {
-[kbHrl& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zOR }
<r*A(}Y 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
pN+lC[C /aepE~T 90%alG1>y )v!>U<eprD +jcg[|-'/ 十. bind
,+0>p 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
8$fiq}a 先来分析一下一段例子
qMAH~P0u Z8??+d= mlgw0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
,B>Rc# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;>o}/h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l\W[WQPh 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$Y5EX 我们来写个简单的。
h9)QQPP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
dm60O8 对于函数对象类的版本:
'-F
}(9M &e\A v.n@- template < typename Func >
$7{V+> struct functor_trait
|V2+4b, {
>$]SYF29 typedef typename Func::result_type result_type;
f#:7$:{F1 } ;
y0Pr[XZ 对于无参数函数的版本:
i%7b)t[y m:77pE&o template < typename Ret >
@g*=xwve=~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
h' OLj#H {
X0X!:gX typedef Ret result_type;
|BD]K0 } ;
X!0s__IOc 对于单参数函数的版本:
Gc)
Zu`67 F`9;s@V* template < typename Ret, typename V1 >
M2ig iR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
i"uAT$x e {
;mV,r,\dH typedef Ret result_type;
v%|()Z0 } ;
2nOoG/6
E 对于双参数函数的版本:
*yGOmi >r7{e:~q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n237%LH[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
lgC|3] {
J7R+|GTcx typedef Ret result_type;
:F:<{]oG_ } ;
RltG/ZI 等等。。。
'J^E|1P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
C[$uf `jR;RczC template < typename Func >
N{@kgc struct func_return
p&=F:- {
DiF=<} >x template < typename T >
`vJ+sRf struct result_1
CtwMMZXX3 {
(o,&P9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/IM5#M5~ } ;
;8UHnhk_O t@-:e^ v template < typename T1, typename T2 >
I(r ^q" struct result_2
[o)P {
J;Az0[qMR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#2c-@), } ;
O?omL5
} ;
#`5 M(
o \[&~.B ,[IN9W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SE+K"faKQ e.eQZ5n~q` template < typename Func, typename aPicker >
iulM8"P
class binder_1
yKEE @@}\ {
KYY~ YP Func fn;
v7VJVLH,I7 aPicker pk;
#;'1aT public :
VIL #q Ml8 '=KN_ template < typename T >
\HFh?3-g struct result_1
m?hC!n> {
=)C}u6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GeN8_i[ } ;
?\:ysTVu F9]j{'# template < typename T1, typename T2 >
Y7)YJI struct result_2
[#H$@g|CT {
+x$;T*0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HUurDgRi] } ;
@Nb&f<+gi c$
Kn.<a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Qh-k[w0 `P9vZR; template < typename T >
+0;n t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b9HE #*d, {
=rS z>l return fn(pk(t));
4f~hd-z }
Zk2-U"0\o template < typename T1, typename T2 >
VF=$'Bl| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u2'xM0nQ {
o
Wg5-pMWZ return fn(pk(t1, t2));
zEJ|;oL }
,%X~/V } ;
|{HtY )RlaVAtM ~DcX}VCm 一目了然不是么?
]>K%,}PS 最后实现bind
7,ODh-?ez LjjE(Yrv{ >L?)f3_a template < typename Func, typename aPicker >
*""'v
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E,5jY {
X""<5s'0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r: n^U# }
6R5) &L !<}<HR^) 2个以上参数的bind可以同理实现。
S|Wv1H> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
kc `Q-
N} %VsuGA 十一. phoenix
D
%~s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>1xlP/4jx vWI9ocl`W for_each(v.begin(), v.end(),
9}t2OJS*h" (
3.B|uN do_
RH^8 "%\ [
mKynp cout << _1 << " , "
"y/GK1C ]
YVZm^@ZVV .while_( -- _1),
{$ 4fRxj cout << var( " \n " )
6w<jg/5t )
NMmk, );
% w 6fB Ph2jj,K 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:
MsCY5g 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
IX;u +B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
C/ow{MxA 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9f;\fe ~:Dr]kt Q u2W template < typename Cond, typename Actor >
QNzI class do_while
=dUeQ?>t= {
Ix !O&_6s Cond cd;
Ra[{K@ Actor act;
sCSrwsbhv public :
Q&^ti)vB template < typename T >
K[PIw}V$?: struct result_1
\MQ|( {
Rer\=' typedef int result_type;
"CBe$b4 } ;
Z.<OtsQN t.c XrX`k do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
zS 18Kl ^rjICF e template < typename T >
Uaj8}7v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*^ncb,1+i {
&(-+?*A`E do
WMZ&LlB% {
BdB/`X* act(t);
zn&NLsA }
>y"V% while (cd(t));
aGx`ec*t return 0 ;
3J~Q pw0< }
Jj_E/c" } ;
dGMBgj I0sd%'Ht? Hq"i0Xm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{ :'#Ts< 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。
`$SX%AZA 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
)FGm5-K@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
pJ"Wg@+ 下面就是产生这个functor的类:
^tIs57! E KhwrBjS w_q{C>-cR template < typename Actor >
_n@#Lufx class do_while_actor
J7/"8S_#N {
1om :SHw Actor act;
i5w public :
XLz>h(w= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ihBlP\C L0Bcx|)"$` template < typename Cond >
h)7{Cj picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;'NB6[x } ;
~[e;{45V 6%~ Z^>`N q3TAWNzI0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3qE2mYK 最后,是那个do_
eaCv8zdX nAG2!2_8 Zsc710_ class do_while_invoker
c#|!^gjf {
TZT i:\nS public :
i[sHPEml(5 template < typename Actor >
xCz(qR do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_@;t^j+l {
v#{Sx>lO return do_while_actor < Actor > (act);
C:xgM'~+ }
lt`(R*B% } do_;
({i}EC7{ QI'ul e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
XT>
u/Z ) 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!E8y!|7$ 最后来说说怎么处理break和continue
v\PqhI y" 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。
C|bnUN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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