一. 什么是Lambda
IT| h;NUG 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2~kx3` Q 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,
^kKLi )9YDNVo*- FDMQLx f jHFjd' class filler
Uwc%'=@ {
X:GRjoa public :
&C9IR,& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
EYT^*1,E* } ;
;6G]~}>o O[ma% E*0 v$y\X3)mB 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
J,=K1>8s hX.cdt_? /Q1 b%C _3`GZeGV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
UPhO=G JW
D`} dn(!wC] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kR<sSLEb WLUgiW(0$ U%h.l :zHSy&i` 二. 战前分析
LT%~Cuf 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。
MhMiSsZ 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
+ -<8^y 9xQ|Uad+% /5,6{R9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2{ F-@}= /* --------------------------------------------- */
uw+nll*W% vector < int *> vp( 10 );
>z<L 60S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Xf4Q Lw/r /* --------------------------------------------- */
/!]K+6>u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5U2%X
pO /* --------------------------------------------- */
K*@?BE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k79OMf<v /* --------------------------------------------- */
$u<;X^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K)'[^V Xh /* --------------------------------------------- */
n{?Du for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PaTOlHr $DDO9 -'&l!23a~ [<@L`ki 看了之后,我们可以思考一些问题:
dn h qg3Y 1._1, _2是什么?
D?KLV_Op 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。
NS[ Z@@ 2._1 = 1是在做什么?
Ku[q#_7 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。
:` SIuu~@ 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。
4@{;z4*` =[n !3M+X #wyceEa 三. 动工
h4n~V:nNm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*d8
%FQ +3))G ]xS%Er <aPZE6z template < typename T >
D[>:az` class assignment
J_)F/S!T {
Te+# T value;
K3zY-yIco public :
^tTM
7 assignment( const T & v) : value(v) {}
a!o%x template < typename T2 >
4-bM90&1t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RPX.?;": } ;
\#[DZOI~ ~BI`{/O= }hn?4ny 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#66i!} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Ku'a,\7z `Am|9LOT y>C
!cYB Y~Uf2(7b5 class holder
;1~ n|IY {
nKE^km public :
%R5- 6 template < typename T >
e/4C` J- assignment < T > operator = ( const T & t) const
@kSfF[4H {
+`flIG3RV return assignment < T > (t);
remc_}`w }
>_Tyzl>z } ;
OI Fjc0 l9QI lTc7 PVi;h%>Y 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:
` 0@m, 3X Y"s" static holder _1;
3=wcA/"! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[Vbdsu9 @Ov}X]ELi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z&9ljQ
iF 而不用手动写一个函数对象。
s58dHnj5+ ,tXI*R -medD G $\m:}\%p 四. 问题分析
c{kpgN 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
LTf)`SN %' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
<mJ8~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vAP1PQX; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b|V<Kp 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y:E$n! Q0-gU+ig 五. 问题1:一致性
U^}7DJ 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?|
}se3y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|7K>` wKJ|;o4;L struct holder
?0 cv {
y /vc\e //
xsU%?"r template < typename T >
zZd.U\"2 T & operator ()( const T & r) const
_k}Qe; {
B|o@|zF return (T & )r;
J<0sT=/2$ }
papMC"<g$ } ;
7Tp+]"bL fNda& 这样的话assignment也必须相应改动:
C\{ KB@C\* |A68+(3u template < typename Left, typename Right >
3K||( class assignment
1Y"9<ry {
%V1j M Left l;
N~b0 b;e Right r;
i\uj>;B public :
IT#Li assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K:13t| template < typename T2 >
,5U[#6^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"kFNOyj3\ } ;
h143HXBi1+ 7`7 M4 同时,holder的operator=也需要改动:
rPr]f; ,dd1/zm template < typename T >
\>9^(N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l_;6xkv4 {
3{qB<*!p"G return assignment < holder, T > ( * this , t);
"C3J[) qC }
u-jV@Tz -F(luRBS(W 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。
K#6@sas 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*oLDy1< G'Wp)W;])\ return l(rhs) = r;
e1b?TF@lz 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。
Q e/XEW 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
}T PyHq" {\k }:) template < typename Tp >
`'3&tAy class constant_t
w)&4i$Lk6 {
8,F|*YA const Tp t;
Aua}.Fl, public :
GwA\>qXw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CL`+\
. template < typename T >
cBbumf 9C const Tp & operator ()( const T & r) const
r#oJch= {
|Ch,C return t;
/V cbT >= }
Jza?DhSAZ } ;
@+nCNXK ]H{*Z3S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gB%"JDn8 下面就可以修改holder的operator=了
@ G!Ir"Q RnC+]J+?4 template < typename T >
GJ`._ju assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J8@.qC'! {
%TAS4hnu% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hwvi tD!0 }
B1Pi+-t LPs5LE[Pm 同时也要修改assignment的operator()
86cnEj= L%3Bp/`S template < typename T2 >
M/lC&F( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@+~>utr 现在代码看起来就很一致了。
y$di_)&g Wt@hST 六. 问题2:链式操作
G{,DoCM5WL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
pd`m//G 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。
~xDu2-5 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。
.x] pJ9 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。
6WIs*$T2* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=z"8#_3A 4i&Rd1#0dI template < typename T >
8mLW^R:` struct result_1
UqsOG<L'6 {
bJ9*z~z)e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ai?N!RX%H } ;
(GGosXU-v (~bx % 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
zN;P_@U !;vv-v,LQ template < typename T >
=j~:u.hc' struct ref
qQ3pe:n? {
2"shB(:z> typedef T & reference;
GL-b})yy } ;
}CZw'fhVWO template < typename T >
bYpeI(zK struct ref < T &>
^~vM*.j~j {
tux0}|[^' typedef T & reference;
T%FW|jKw } ;
Z]tQmV8e XHdhSFpm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Bxw(pACf _!vy|,w@e template < typename T >
4{vEW( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|N)),/R_ {
|*b-m k return l(t) = r(t);
L AA(2 }
XpkOC o 02 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
|'P$zMAF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zG/? wP" k?L2LIB< 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
Ndb7>"W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Jd v;+HN[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'3sySsD&O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h<>yzr3fN 最后的布局是:
[dz3k@ >0 Add
Rrl / \
dS <*DP Divide 5
d+5~^\lV / \
{,*vMQ<^ _1 3
x H=15JY1W 似乎一切都解决了?不。
d:^B2~j 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。
H[OgnnM 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。
IoK/ 2Gp 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:
}a9G,@:k P,3w
b template < typename Right >
b5
NlL`g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HOCj* O4 Right & rt) const
v@M^ukk'} {
/K1cP>oE return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZMiOKVl }
D `V.gV] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1kUlQ*[<| 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。
UuF(n$B 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
6@8z3JW.A 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
U~"Y8g#qgy 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
5F
^VvzNn 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
|S|'o*u 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
R1w5,Zt ?YS 3) template < class Action >
`=,emP&(H& class picker : public Action
b8YdONdy {
es x/{j;<u public :
3/ } picker( const Action & act) : Action(act) {}
U-m MKRV // all the operator overloaded
,5ZQPICF } ;
=8<~pr-NO r;[ =y<Yf Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
#)]t4wa_W 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
C&*1H`n 'x"(OdM:[ template < typename Right >
2=0HQXXrq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'U`;4AN {
w=rD8@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S1mMz
i }
vW vu&3tx DU]KD%kl Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
VHl1f7%@H 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xz5A[)N zUv#%Q8vw template < typename T > struct picker_maker
6},[HpXRc4 {
|m
?ZE: typedef picker < constant_t < T > > result;
^w.]1x } ;
G\;6n template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
650qG$ {
?8GS*I typedef picker < T > result;
HDZl;= } ;
PRTjXq6)5 324XoMO 下面总的结构就有了:
*0eU_*A^zO 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。
ty pbwfM] 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。
P}A!C9Frh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Fr 至此链式操作完美实现。
5~ :/%+F0= B,w
ZI4oi* O x-eB 七. 问题3
'EXx'z;/# 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。
|b.xG_-s1 (?zD!%
k template < typename T1, typename T2 >
<"P-7/j3j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=D Q:0w {
p&]V!O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1hGj?L0m. }
DR:$urU$ )S2yU<6oOt 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:
s:"Sbml xSK#ovH2 template < typename T1, typename T2 >
W [K.|8ho struct result_2
d,JDfG) {
@&WHX# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*pS 7,Hm } ;
E8}evi T+$H[&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?
tZKw(<am 这个差事就留给了holder自己。
fZ7AGP $Emu*' N~mr@rXC template < int Order >
X
V;j6g class holder;
`a|&aj0 template <>
}P
fAf class holder < 1 >
A&~fw^HM {
Op?"G public :
^sLx3a template < typename T >
Y6sX|~Zy struct result_1
8iJB'#''* {
RK|*yt"f" typedef T & result;
Wx{E\ l } ;
~:bdS 4w template < typename T1, typename T2 >
RE%f'y struct result_2
yivu|q {
&.*UVc2+Y typedef T1 & result;
Z}dK6h5+' } ;
e:9EP, template < typename T >
F1L[3D^- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!!^z6jpvn {
4Qfsxg return (T & )r;
t n5 }
4r1\&sI$~ template < typename T1, typename T2 >
D@*<O=_D( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x
I.W-js[ {
m3lz#Pm'0 return (T1 & )r1;
.=#jdc/ }
CG=c@-"n/ } ;
K\F0nToJ. 6-
i.*!I 8 template <>
_f^KP@^j class holder < 2 >
r8Pd}ptPU {
JL= c IH8 public :
!EB<N<P"t template < typename T >
=W.}& struct result_1
D'#Q`H {
P)=.Du) typedef T & result;
Lau@HYW0 } ;
;X,u template < typename T1, typename T2 >
"[|b,fxR struct result_2
.="XvVdkp {
fq6%@M~ typedef T2 & result;
%7)=k}4 } ;
l:!L+t*}6 template < typename T >
!rM~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1jl!VU6 {
EbQLMLD% return (T & )r;
`S@TiD* }
)O~[4xV~ template < typename T1, typename T2 >
.z`70ot? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GrL{q;IO {
^QRg9s,T< return (T2 & )r2;
|:=o\eu& }
/8h=6" } ;
^[tE^(|T ~y!'\d>q< hJ'H@L7 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> >。
cqNK`3:.j 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
((k"*f2% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c~Ka) dF| 7w/IHM L return l(i, j) = r(i, j);
m.e]tTe 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6gg8h>b $E\|\g return ( int & )i;
*Y m?gCig return ( int & )j;
Dsg>~J' 最后执行i = j;
3yZmW$E. 可见,参数被正确的选择了。
d,"LZ>hNY* F1t( P 8 `a& kD|Yh FM@iIlY" K T} 八. 中期总结
1PkCWRpR 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:
@^W`Yg)C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
18>cfDh;N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|@Tga_0p 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#@S%?`4, N6Ud(8* 7^q~a(j m|@H`=`d 9Eyx Ob ~?Q sr 九. 简化
??rS h Mu 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%$.8)B9F 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9)q3cjP{< 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
5AYOM=O]t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%a;#]d +-*/&|^等
<\aeC2~M 2. 返回引用。
=Ph8&l7~sp =,各种复合赋值等
ut{T:kT 3. 返回固定类型。
j9+$hu#a 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_!\d?]Ya 4. 原样返回。
Ux[<g%F" operator,
V2YK T,5 5. 返回解引用的类型。
M?$[WS operator*(单目)
>Jz9wo` 6. 返回地址。
!~@GIr operator&(单目)
UNdD2Fd9 7. 下表访问返回类型。
Y`|+sND operator[]
5'~_d@M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_kj]vbG^; operator<<和operator>>
SUncQJJ0S* :d36oiHKu 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。
7 F^d- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3$$E0`7. )+E[M!34 template < typename Left >
1j<(?MT- struct value_return
z ^gJy,T {
K}VCFV template < typename T >
j2Zp#E! struct result_1
\N>-+r {
wl
Oeoi typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tli.g } ;
)ZJvx%@i <j'V}|3 template < typename T1, typename T2 >
p\6cpf struct result_2
a V3:{oL {
vJkc/7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N%y i4 } ;
XpQ Ol } ;
S&op|Z)1 U=on}W3V2 u2V-V#jS 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*2'8d8>R%] K"}fD;3 下面我们来剥离functor中的operator()
_]Hna <Ly 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^NW[)Dq1< (B7G'h.? return l(t) op r(t)
7io["zW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yzA05 npTl return op l(t)
@=Kq99=\U return op l(t1, t2)
}{aGh I~< return l(t) op
5jdZC(q5a return l(t1, t2) op
Zo9<96I& return l(t)[r(t)]
CT|+? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)s2] -n}W 29R-Up!SVN 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:
WL$^B@gXQ 单目: return f(l(t), r(t));
v\0 G`&^1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q=\
Oa(I 双目: return f(l(t));
6K $mW return f(l(t1, t2));
\u3\ TJ 下面就是f的实现,以operator/为例
Pf?kNJ*Tv) *dzZOe>, struct meta_divide
YeX*IZX8 {
i%glQT template < typename T1, typename T2 >
+8=$-E= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=lXj%V^8N {
?0tg}0| return t1 / t2;
da{]B5p\ }
$EMOz=)I# } ;
0P^h6Vat g(DD8;]w< 这个工作可以让宏来做:
<_tmkLeZf G4&s_M$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DA=U=F template < typename T1, typename T2 > \
prBLNZp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
J3Mb]X)_} 以后可以直接用
e5=d
Ev DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9N]Xa 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
wN2+3LY{ (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。。。)
(z?HyxRT ]' mbHkn68 \/-c) 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
.J#'k+> *pl6 V| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LzygupxY! class unary_op : public Rettype
^\)a[OWp {
HDyf]2N*N Left l;
k#*-<1 public :
`S&a.k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'X~tt#T fSh5u/F! template < typename T >
T?9D?u?] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*P()&}JK {
NOz3_k return FuncType::execute(l(t));
?@V R%z }
fS]&?$q :dmE/Tq template < typename T1, typename T2 >
yI w}n67 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^}3^|jF {
<QtZ6-;_f return FuncType::execute(l(t1, t2));
We+rFk1ddt }
fJ,N.O+9E } ;
8$Q`wRt(% gmTBT#{6yH wZrFu(_ 同样还可以申明一个binary_op
y)f.ON36I !`ol&QQ# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1I Yip\:lS class binary_op : public Rettype
Pms@!yce {
w$gvgz Left l;
R^Rc!G} Right r;
`i{d"H0E public :
B`tq*T% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r4.6W[|d T&U}}iWN template < typename T >
-luQbGcT3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)W@ug,y {
6|97;@94 return FuncType::execute(l(t), r(t));
pMF
vL }
S"Al[{ *7Dba5B template < typename T1, typename T2 >
B6XO&I1c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tMr7d {
k(Yz2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xh6(~'$ }
=;Id["+ } ;
0SpB2>_ h!"2Ux3!x 8K8u|]i 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
3qYGEhxv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~C-Sr@ a?/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M,Gy.ivz 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。
[|\6AIoS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
GR,2^]<{ 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。。。
$+gQnI3w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ht`fC|E 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/iW+<@Mas 下面是修改过的unary_op
]kh]l8t ^ l![M,8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l,ny=Q$[1' class unary_op
tzI|vVT, {
g/?Vl2W Left l;
j*=!M# D @uSO~.7 public :
c
'|*{%<e2 |jsI-?%8J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zcpL[@B dg D-"-O template < typename T >
mY|c7}>V; struct result_1
sA0Ho6 {
zI88IM7/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
! FcGa } ;
KbJ6U75|f ^0,}y]5p template < typename T1, typename T2 >
z*3b2nV struct result_2
o'Bd. B {
6:1`lsP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tldT(E6
} ;
T2{e1 =Z7 V:0IBbh)w template < typename T1, typename T2 >
}_Bo:*9B-o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7KtU\u {
"+DA)K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/4{WT?j }
ITPE2x SX3'|'- template < typename T >
dT`nR" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$-_" SWG. {
Gz`Jzh
j return OpClass::execute(lt(t));
X)g
X9DA }
cIug~ x> goM;Pf
"< } ;
h'ik3mLH =D zrM% WC_.j^sW 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#1YMpL 好啦,现在才真正完美了。
Km2~nkQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
=^"Sx??V /Qgb t template < typename Right >
Z;+,hR (( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
tpI/Ibq {
hvt]VC]] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\e
a* }
deVd87;@7[ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}OkzP)( .0Ud?v>= >=k7#av a%q,P @8 %PW-E($o< 十. bind
:?f<tNU$ 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。
`&;#A*C0 先来分析一下一段例子
^!['\ !D22HSv(w a[ULSYEi int foo( int x, int y) { return x - y;}
lp*5;Ls'q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<I,4Kc! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
<3Ftq= 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。
nC:T0OJv 我们来写个简单的。
^Ks1[xc* ` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@`.4"*@M 对于函数对象类的版本:
0+&WIs
&_)P)L template < typename Func >
CKw-HgXG struct functor_trait
o!xCM:+J {
oKGH|iVEe typedef typename Func::result_type result_type;
=i~
= |K! } ;
@= <{_p 对于无参数函数的版本:
l,n_G/\ Vmz#u1gGT6 template < typename Ret >
y)r`<B struct functor_trait < Ret ( * )() >
o*T?f)_[p {
XT0-"-q typedef Ret result_type;
M]8>5Zx. } ;
AB=%yM7V* 对于单参数函数的版本:
}#zL)+XI !&%KJS6p4 template < typename Ret, typename V1 >
pI@71~|R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
l6zAMyau5 {
9WHE4'Sa typedef Ret result_type;
l4gH]!/@ } ;
q\tr&@4iC 对于双参数函数的版本:
?M90K)&g{ +kI}O*s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6>?qBWW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(4Db%Iw {
za>%hZf\ typedef Ret result_type;
P, x"![6 } ;
Jq1oQu|rs 等等。。。
CI+)0=`<1B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
x.t<@y~ ;apLMMsWC template < typename Func >
)~M@2;@L struct func_return
,]wab6sY {
W *0!Z:? template < typename T >
tFcQ.1 struct result_1
( w4XqVT {
m.P
F'_)/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]n=z(2Z9lD } ;
$y;w@^ II^Rp],> template < typename T1, typename T2 >
~U+<JC Z struct result_2
h`Jc%6o {
QXI~Toddj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#h.N#{9 } ;
Eq@sU?j } ;
R14&V1 tZ gvVy0nJI~ Gn7\4,C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mq{Z
Q' LBio$67F template < typename Func, typename aPicker >
nANl9;G class binder_1
4=MVn {
M_O$]^I3w Func fn;
3SM'vV0[ aPicker pk;
A._CCou public :
xK8m\=# NO/$}vw template < typename T >
Gb2|e.z struct result_1
hz bvR~rn {
'3XOU. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l[ko)%7V } ;
A@M2(?w4 yO-2.2h template < typename T1, typename T2 >
(muJ-~CJk struct result_2
'+_-r'2 {
ks$5$,^T2o typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<F`9;WX } ;
02 FLe*zQ 06NiH-0O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)fXxkOd 5hqXMs template < typename T >
=Q"thsR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<S_0=U {
[YQtX_;w return fn(pk(t));
oCwep^P(v }
;E}&{w/My template < typename T1, typename T2 >
"-fyX! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&=zJ MGa {
0"-H34M<D return fn(pk(t1, t2));
D _\HX9 }
SdufI_'B } ;
AsS~TLG9p 'bv(T2d~~ 4o''C |ND 一目了然不是么?
.yzXw8~S 最后实现bind
:wzbD,/M ?@A@;`0Y XW'7 template < typename Func, typename aPicker >
~+\A4BW picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
b5p;)# {
}+ W5Snx return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Jbima> }
m:EYOe,w ")boY/ P/w 2个以上参数的bind可以同理实现。
-vT$UP 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
E=v4|/['N ABEEJQ 十一. phoenix
3F6'3NvVc2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
F0m[ls$ C#&b` for_each(v.begin(), v.end(),
|rpMwkR (
_ru<1n[4~ do_
YU87l [
M/[9ZgDc cout << _1 << " , "
xZAg ]
q9(O=7O]- .while_( -- _1),
E?0RR' cout << var( " \n " )
1^Q!EV )
acpc[^' );
\ }-v yYC\a7Al4 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:
DL_M#c`< 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
wMH13i3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qztL M?iV 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xoSBMf p8y<:8I +'e3YF+' template < typename Cond, typename Actor >
a(U/70j class do_while
/[3!kW {
QK~>KgVi Cond cd;
I#yd/d5^ Actor act;
wS2N,X/Y public :
u<@
55k template < typename T >
V6<Ki struct result_1
!OH'pC5 {
BD ,3JDqT typedef int result_type;
51%<N\>/4 } ;
D@mqfi(x {.,y v>% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ht)KS9Xu WtSlD9 h template < typename T >
7_7^&.Hh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{*|$@%y! {
Z=?qf$.} do
~m'8BK {
3~0Xe act(t);
Bsz;GnD|r }
a'@?c_y;$ while (cd(t));
7`X9s~B return 0 ;
B415{ }
H%c{ }F } ;
%8L5uMx ;UjP0z `^E(P1oJ3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5.)/gK2$ 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。
s@3<] 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。
{'
|yb 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。
T|nN. 下面就是产生这个functor的类:
qo;F]v*pkK Z$@ XMq! Sytx9`G 5 template < typename Actor >
}Sb&ux class do_while_actor
|}roR{gc| {
jd DcmR Actor act;
M8lR#2n| public :
LYiz:cQh do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
zPoIs@ z3}4+~~ template < typename Cond >
KWV{wW=- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[[u&=.Au } ;
8<ri"m, Ib4 8` ">RDa<H] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<$;fOp 最后,是那个do_
8>jd2'v{ Y-,1&$& 0r\hX6 k class do_while_invoker
)%OV|\5# {
whg?X&j\V public :
K31rt-IIt template < typename Actor >
tU7eW#"w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I1(,J {
SY2B\TV return do_while_actor < Actor > (act);
8:A6Ew&\]O }
mY1$N}8fm } do_;
2?7a\s C44Dz.rs 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l>9ZAI\^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
m;LeaD}0 最后来说说怎么处理break和continue
P3YG:* 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。
bsmnh_YRj 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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