一. 什么是Lambda
91g2A| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lqZ 5?BD1 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,
f;gw"onx8F k $J zH$ OAkZKG| ~%=MpQ3 class filler
5r8<7g:>C {
q~ZNd3O public :
78# v void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i?g5_HI } ;
K&70{r k!HK 97qA #32"=MfQn 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:
-pGE]nwDL Y>G@0r BG 0ANZAX5 kZZh"#W: L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cm[&? z>Hgkp8D" $gy*D7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
pDIVZC ^_u kLzP9 D
(mj7oB C:C}5<fkx 二. 战前分析
u\{ g(li-I 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
s<_)$} 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
}O^zl# F,MO@&ue" f[a}aZ9) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ahOM CZF| /* --------------------------------------------- */
,Pjew% vector < int *> vp( 10 );
`t9?=h! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
dEA6 /* --------------------------------------------- */
O6/f5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X{'q24\F /* --------------------------------------------- */
pd7NF-KD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-
'W++tH= /* --------------------------------------------- */
I}6\Sv= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yXF?H"h( /* --------------------------------------------- */
ws|;` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&<J[Q%2 ~ZhraSI)G 4V==7p
x( 6qaQ[XTxf 看了之后,我们可以思考一些问题:
`_{`l4i5 1._1, _2是什么?
J}+6UlD 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。
"a1n_>#Fb 2._1 = 1是在做什么?
7MHKeLq 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。
&LVn6zAba 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。
j eX^}]x|% k_q0Q;6w!l RUT,Y4 b 三. 动工
_/!y)&4" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Vq;A>
M8Z2Pg\0 ;Q[mL(1: M9@ri ^x
template < typename T >
w1"nffhO class assignment
8C~]yd {
MP 2~;T}~ T value;
l0cA6b public :
~-m " assignment( const T & v) : value(v) {}
\z7SkZt,GT template < typename T2 >
fCtPu08{Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<-S%kA8 } ;
a@* S+3 ";Rtiiu $8[r9L!
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}S$@ Ez6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)>-ibf`#? j;3[KLmuK% +g]yA3 `poE6\ class holder
`zXO_@C {
Zrr5csE public :
SD$h@p=!= template < typename T >
pV,P|>YTf assignment < T > operator = ( const T & t) const
g[7#w,o {
_b.qkTWUB return assignment < T > (t);
09kt[
}
HcV"X,7S } ;
s nnbb0J ]Ww?QhJ sx51X^d 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:
"=za??\K} ^:* 1d
\ static holder _1;
?Wt$6{) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5-0{+R5v jSuL5|Gui for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e|D;OM 而不用手动写一个函数对象。
mL`5 uf Bk\Gj`"7 O
Wj@<N r~n sN*t 四. 问题分析
D"ehWLj 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@b~fIW_3> 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
b2=0}~LK 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&o97u4xi 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
GMZv RAui 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d)R352 xOHgp=#D 五. 问题1:一致性
2'<[7! 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ee#):
-p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A4?+T+#d U}l14 struct holder
?EK?b
s {
&0 BdUU+:< //
gxMfu?zk" template < typename T >
dN}#2Bo= T & operator ()( const T & r) const
-tI'3oT1 {
-}6xoF? return (T & )r;
d/e|'MPX }
LJTQaItdqJ } ;
?cEskafb> 3#45m+D 这样的话assignment也必须相应改动:
e=QK}gzX %9#gB template < typename Left, typename Right >
:BGA. class assignment
{Pu\?Cq {
BiZ=${y
Left l;
yj(vkifEB Right r;
h<\_XJJ public :
xN@Pz)yo assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KB!|B.ChN( template < typename T2 >
EK$Kee}~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
C}*cx$. } ;
o(Cey7 xlR2|4|8 同时,holder的operator=也需要改动:
kzS=g|_ ^v@4|E$ template < typename T >
F("#^$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[|3>MZ2/ {
56Z\-=KAU return assignment < holder, T > ( * this , t);
a3>zoN }
GBC*>Y Px>va01n 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。
Q9`QL3LQD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a%Jx
`hx 35*\_9/# return l(rhs) = r;
LN_OD5gZ 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。
$8BE[u|H2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Sj(F3wY Jj^GWZRu template < typename Tp >
=)OC|?9C\ class constant_t
47T}0q, {
.M4IGOvOS const Tp t;
:b,^J&~/)1 public :
}p9F#gr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ib0g3p-Lc template < typename T >
'?yCq$& const Tp & operator ()( const T & r) const
9><mp]E4 {
>uI$^y1D return t;
G 8Y+w }
\BI/G } ;
@)8]e
S7 7CB#YP?E 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u.|~$yP.! 下面就可以修改holder的operator=了
w h$jr{
,goBq3[%? template < typename T >
&(xUhX T assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C+MSVc {
XDD<oo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
wp.TfKxw }
!1uzX
Kb [[)_BmS5r 同时也要修改assignment的operator()
qsg>5E NgB 7?]vu template < typename T2 >
xkA2g[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
i3
)xX@3 现在代码看起来就很一致了。
,c)g,J9 y^FOsr 六. 问题2:链式操作
}+Vv0jX|V 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8Vt4HD 08 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。
qSO*$1i 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5QWNZJ&}d 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
,dd WBwMK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Pcu|k/tk ]R_G{% template < typename T >
cQFR]i struct result_1
twk&-:' {
H*W):j}8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|Zq\GA } ;
<5Mrp"C[i hPufzhT 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
4^!4eyQ^ i|\{\d template < typename T >
3^G96]E struct ref
J^I7BsZ {
(clU$m+oXX typedef T & reference;
v29G:YQe } ;
(buw^
,NwZ template < typename T >
ZxS&4>. struct ref < T &>
PX 3 {
{:Vf0Mhb typedef T & reference;
=2oUZjA } ;
nN ~GP"} !z=pP$81 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
} 21j |ft:|/^F& template < typename T >
2;N@aZX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d~[UXQC {
x9}++r return l(t) = r(t);
9p>
/?H| }
KZK,w#9. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
s[-]cHQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1-$P0 Tj,2r]g`< 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
v'nHFC+p _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
i f@W
]% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`Ei"_W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YMAQ+A! 最后的布局是:
8t9aHla Add
{Nq?#%vdT / \
<PD|_nZT Divide 5
~R!gJTO9 / \
#K`B<2+T _1 3
# ,P(isEZ" 似乎一切都解决了?不。
~.Q4c*_b 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。
W#45a.v 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。
6`"ZsO 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:
4!2SS *o|p)lH template < typename Right >
%UmbDGDWI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
lCE2SKj
Right & rt) const
WTu{,Q {
)@c3##Zp) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cMtJy"kK }
Ai jUs*n 2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/\~W$.c 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。
M,L@k 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。
HWR&C 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。
k6g|7^es2 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。
4(iS-8{J 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?
R1 qMg+ 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:
AJWLEc4XK Vw?P.4 template < class Action >
Ty}R^cy{d class picker : public Action
bBFwx @
{
;8EjjF [> public :
)]]|d picker( const Action & act) : Action(act) {}
Heohe|an // all the operator overloaded
YlB["@\[B } ;
n8?KSQy$
/Ef4EX0 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。
sKCGuw(mh 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:
$Q,n+ / n%U9iwJ. template < typename Right >
UNY@w=]< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
k7b(QADqUU {
d'q;+jnP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Vd[2u }
DoTs9w|5 (>r|j4$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,{TQ
~LP 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。
,@,LD u z.A4x#>- template < typename T > struct picker_maker
j>V"hf {
I &cX8Tw typedef picker < constant_t < T > > result;
<M`-`v6H } ;
3v G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w=gQ3j#s {
1y(iE C typedef picker < T > result;
] :GfOgo } ;
|/2LWc? (S 3jZ 下面总的结构就有了:
Xv]*;Bq:SK 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。
hX %s]" 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。
+%x^ RV} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4KZ SL:A 至此链式操作完美实现。
hxP6C6S <xC:Ant 7ia"u+Y 七. 问题3
(J/>Gy)d 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。
j5'. P~ - =yTAx template < typename T1, typename T2 >
}3Df] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y<de9Z@ {
}[
7Nb90v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Mn-<5 1.% }
mMga"I9 MyK^i2eD 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:
-Zttj /K %{=4Fa(Jux template < typename T1, typename T2 >
b,zR5R^D; struct result_2
i:\bqK {
6_pDe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+|)zwe } ;
$/MY,:*e rK*hTjVn 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
9F/|` 这个差事就留给了holder自己。
J: L -15 R
A*(|n> cvn-*Sj template < int Order >
DI L)7K4 class holder;
D[+|^,^> template <>
=lYvj class holder < 1 >
UU*0dSWr {
tbL1g{Dz, public :
X9p+a, template < typename T >
LqMe'z struct result_1
"[FCQ {
5ENov!$H typedef T & result;
::kpl2r\c } ;
B'NS&7+]. template < typename T1, typename T2 >
wEZqkV struct result_2
QxP` f KC8 {
,P;8 }yQ typedef T1 & result;
r[Z g 2 } ;
ajf_)G5X P template < typename T >
gvvFU,2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,^UcRZ8.H {
3 (Gygq# return (T & )r;
`[w}hFl~q }
2l]C55p)s template < typename T1, typename T2 >
l#mqV@?A~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JDIz28 Ww {
VGq{y{( return (T1 & )r1;
zS&7[:IRs' }
=>E44v } ;
2
rbX8Y M'pY-/. template <>
{"qW~S90YO class holder < 2 >
(!^N~ =e; {
bEOOFs public :
Z&2
&wD template < typename T >
~hxeD" w struct result_1
D3,t6\m {
ua6*zop typedef T & result;
PW(_yB; } ;
?S;et2f template < typename T1, typename T2 >
~:'gvR;x struct result_2
J
tn&o"C {
o(S^1j5 typedef T2 & result;
ee__3>H"/ } ;
rd f85%%7 template < typename T >
?j},O=JFn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{EiG23!qV {
}WBm%f return (T & )r;
>d1aE)? }
uC <|T template < typename T1, typename T2 >
Qe'PAN=B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#,Fx@3y\a {
z.Ve#~\ return (T2 & )r2;
O V0cr }
{Hrr:hC } ;
DU*Hnii am)J'i, ]VO,}
` 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> >。
$P1d#;rb% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
AmrJ_YP/t~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)aO!cQ{s Jf8'N
ot return l(i, j) = r(i, j);
]2u7?l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NR@SDW PdE)m/ return ( int & )i;
Y
}g6IK} return ( int & )j;
' ]H#0. 最后执行i = j;
h;mQ%9 Yd 可见,参数被正确的选择了。
=-#iXP@ +eVpMD(
l s^x ,S LqH?3): ( kD?},Z 八. 中期总结
0v,`P4_k 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
lj% ;d' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y7IlqC`i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qoyGs}/I8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Ky{I&}+R| :O_<K& Yru1@/; #0$eTdx# P St|!GST TBLk+AR 九. 简化
8Gzs 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。
=z7Ay 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
n ;$}pg~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
pRyS8' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
::h02,y;1% +-*/&|^等
,_7tRkn 2. 返回引用。
[zO(V`S2 =,各种复合赋值等
W(3~F2 3. 返回固定类型。
{ /Q? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Y)-)NLLG;n 4. 原样返回。
& m ";D operator,
S7~l%G>]b 5. 返回解引用的类型。
)SZ,J-H08w operator*(单目)
5=;I|l, 6. 返回地址。
`J;/=tf09 operator&(单目)
Zm'::+tl 7. 下表访问返回类型。
wBaFC\CW operator[]
d3q/mg 5a 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4pHPf<6 operator<<和operator>>
k?*DBXJv =u1w\>( 2Y OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
lKD< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~+NFWNgN {;rpgc template < typename Left >
TuhL: struct value_return
4)S?Y"Bs {
7m)ykq:? template < typename T >
7=[O6<+o struct result_1
J!gWRw5 {
-O q=J; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7]+'%Uwu) } ;
t~=@r9`S
IF21T template < typename T1, typename T2 >
G6g=F+X2 struct result_2
"I1M$^8n {
d}G."wnG9, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
At_Y$N: } ;
C=f(NpyD6 } ;
aLo>Yi rsj}hS$ m&vYZ3vK[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
U@ QU8 r}M4()9L 下面我们来剥离functor中的operator()
SCC/
<o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
V$%Fs{ @G-k]IWi return l(t) op r(t)
F nRxc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w9h5f return op l(t)
u>Kvub return op l(t1, t2)
'F<e )D? return l(t) op
%Q4w9d return l(t1, t2) op
WmBnc#>gK return l(t)[r(t)]
x a,LV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?B4QTx9B /9^0YC;Y* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
S~9kp?kR$ 单目: return f(l(t), r(t));
w3hL.Z,kV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|?Uc:VFF 双目: return f(l(t));
B_G7F[/K return f(l(t1, t2));
5?Ao9Q]@ 下面就是f的实现,以operator/为例
s9dBXfm yodrX&" struct meta_divide
f3&//h8 {
`I:,[3_/ template < typename T1, typename T2 >
eEFT(e5.>3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<p8y'KAlc {
x1ex}_\ return t1 / t2;
, |B\[0p }
#>oO[uaY } ;
FA GVpO[ M|u5Vs1 这个工作可以让宏来做:
|n%N'-el 4r!40^:2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
yXmp]9$ template < typename T1, typename T2 > \
'0?E|B]Cp% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,4$J|^T& 以后可以直接用
&^>r<~] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
t,YAk
?} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
[K QZHIe (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
t`{Fnf c *no H[ arrcHf4O 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
o%7yhCY ?2Dz1#%D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Kj5f:{Ur class unary_op : public Rettype
*a@UV%u {
)9,"~P2[R Left l;
9_$Odc%] public :
`Nr7N#g+u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Qgi:q "+_0idpF template < typename T >
tx-bzLo\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EeJ]>
1 {
wkw/AZ{27 return FuncType::execute(l(t));
- d6> }
K.I r+SB )I9(WVx!] template < typename T1, typename T2 >
Czn7,KE8X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g#*N@83C {
QI<3N return FuncType::execute(l(t1, t2));
WDR!e2G }
nrS_t
y } ;
G}*B`m >i<-rO>kN 9x\G(w 同样还可以申明一个binary_op
@TDcj~oR? FT=>haN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[5-5tipvWp class binary_op : public Rettype
yFqC-t-i {
gw^+[}U# Left l;
~E~J*R Ze Right r;
=%`" public :
`}l%Am binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v2Y=vr 4YC`dpO' template < typename T >
8!fwXm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E83nEUs {
V"XN(Fd^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
NGu]|p }
L`v,:#Y ^=j$~*(LmX template < typename T1, typename T2 >
kLP^q+$u)! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)g9qkQ 8q {
^8)d8?} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*k -UQLJ }
Z "u/8 } ;
$9/r*@bu8d $}@ll^ T7`Jtqf 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
v.MWO]L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4m:E:zVn DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vbp)/I-h 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
]M/w];: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:%gBcL9T 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
(0r6_8e6xv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e[n>U@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
DWG}}vN:& 下面是修改过的unary_op
9^n
]qg^ B4C`3@a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9TLP( class unary_op
?(z3/"g] {
4-MA!& Left l;
#R$!| |8"HTBb\CW public :
ofJ@\xS J7H1<\=cJb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G+ToZ&f@ e=U7w7(s9 template < typename T >
Yi:+,-Fso struct result_1
qXW5_iX {
P06K0Fxf typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tF4"28"h } ;
btOC\bUMfD y=CemJ[~ template < typename T1, typename T2 >
]Q+Tm2{ struct result_2
Q["}U7j {
kF?\p`[a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UU_k"D~ } ;
lPH]fWt< *m2:iChY template < typename T1, typename T2 >
{r"HR%*u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Cpl\}Qn {
lH[N*9G( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
e>[QF+e)y }
QL3%L8 #/aWGx_ template < typename T >
j JW0a\0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x|Dj {
U;_;_ return OpClass::execute(lt(t));
p&7>G-. }
1t6UI4U!$ Ut<_D8Tzx } ;
2axH8ONMu 1.+MX(w W];4P=/ 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
VGSe<6Hh 好啦,现在才真正完美了。
G 2mv6xK' 现在在picker里面就可以这么添加了:
a 3HS!/ XG0,@Ly template < typename Right >
2`;
0y M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Y!KGJ^.mF
{
b[$>HB_Na return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E0YXgQa }
>y1/*)O9~ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
wFh{\ DpA)Z?? #/n\C `=oN &! ]_-<[0 十. bind
RAe:$Iv$!v 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。
b747 eR 7E 先来分析一下一段例子
lGxG$0`;; 46*?hA7@r( "kMpa]<c-6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
bH&[O`vf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
IE3GM^7\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^CX~>j\( 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。
J=()
A+ 我们来写个简单的。
uvT]MgT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
l?ofr*U&-x 对于函数对象类的版本:
*p
VKMmU rXA7<_V g template < typename Func >
Zcc6E2 struct functor_trait
xD1w#FMlQs {
x;ujR< typedef typename Func::result_type result_type;
*F=wMWa } ;
t&ngOF 对于无参数函数的版本:
E_FseR6 TN&1C8xr template < typename Ret >
*NDzU%X8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
^58'*13ZL {
) ><{A typedef Ret result_type;
.t\5H<z } ;
4%B${zP(.} 对于单参数函数的版本:
m|'TPy Nhs]U`s(g template < typename Ret, typename V1 >
ndN8eh:OR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k)'c$ {
\ ddbqg?` typedef Ret result_type;
F`f#gpQ } ;
*Bc=gl$ 对于双参数函数的版本:
(G:$/fK o <sX6a9e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/z6NJ2jb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]e
R1
+Nl {
|FH/Q-7[ typedef Ret result_type;
X=-pNwO } ;
|Zz3X 等等。。。
.I[uXd 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7x`uGmp1 'H:lR1(, template < typename Func >
iz>a0~(K struct func_return
B2VUH..am {
/8lGP!z template < typename T >
8xlj:5;(w struct result_1
0/;T\9 {
.hnGHX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8\/E/o3 } ;
%
`\8z J7$5< template < typename T1, typename T2 >
Ry tQNwv3 struct result_2
qd"*Td {
P5kkaLzG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
db4Ol= } ;
LKtr>u } ;
pz~AsF )N<>L/R g;Bq#/w 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#NwlKZ- Sw>AgES template < typename Func, typename aPicker >
zAS&L%^ tV class binder_1
Gb\}e}TB[ {
+ ,0RrD ) Func fn;
G
?H`9*y aPicker pk;
OP{ d(~+ public :
-&y{8<bu4H ]Ocf %( template < typename T >
a'rN&*P struct result_1
^!!@O91T {
|{<g-) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q#F;GD } ;
D O(FG-R yD$rls:v< template < typename T1, typename T2 >
"3W!p+W struct result_2
P8piXG {
PKty'}KF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3@_je)s } ;
Jcy Jx(%t<2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q];+?Pu. UeX3cD template < typename T >
;VNwx(1l` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y;3vr1? {
RV.*_FG return fn(pk(t));
52,p CyU }
wqK>=Ri_ template < typename T1, typename T2 >
[-=PK\ B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Rq<T2}K {
eZk
[6H return fn(pk(t1, t2));
7?dB&m6W }
n@Y`g{{e~ } ;
;XRLp:y |U>BXX P =AUR]&_B 一目了然不是么?
;spuBA)[X 最后实现bind
n(0O'nS^ rX)PN3TD : DCj2" template < typename Func, typename aPicker >
pTX{j=n! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/|bir6Y: {
"n=`{~F return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Da0E) }
ej]^VS7w[r !Z`~=n3bk 2个以上参数的bind可以同理实现。
YR=<xn;m. 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。
i\XOk! RgZBh04q 十一. phoenix
&NL=Bd Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pdngM8n rc<^6HqD for_each(v.begin(), v.end(),
r\.1=c#"bP (
u yzc"di do_
{ %vX/Ek [
;lB%N
t<, cout << _1 << " , "
t:9}~%~ ]
g~S>_~WL .while_( -- _1),
Eo!1
WRruF cout << var( " \n " )
a]Bm0gdrO )
9N:Bu'j&/ );
uI}S9 "@;q! B.qo 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:
O&!+ni 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
=)
$a>N operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
f
nX!wN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Kzb&aOw J$%mG*Y( ?kI-o0@O. template < typename Cond, typename Actor >
@TdPeTw\ class do_while
N4}j,{# {
. Zrt/; Cond cd;
pLE|#58I Actor act;
2G=Bav\n+ public :
NIY0f@1z- template < typename T >
,2qJXMg"=$ struct result_1
|<96H8 {
U}x2,`PI typedef int result_type;
h
\hQ } ;
5wmH3g#0 S#8wnHq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Xai , 1Thr74M template < typename T >
;EP 7q[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J^R))R= {
x$Ko|:- do
Z,M?!vK {
;cH|9m:Y act(t);
W/<]mm~95 }
w}c1zpa while (cd(t));
-v'7;L0K return 0 ;
M`*B/Fh2 }
>0k7#q}O } ;
7hZCh,O 'ejuzE9 m\(4y Gj 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R
rs?I,NV 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。
cKEf- &~ 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。
B.-5$4*s 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9<I@}w 下面就是产生这个functor的类:
>9'G>~P~I= >eQ;\j (YVl5}V template < typename Actor >
G"T)+!6t class do_while_actor
%*wJODtB| {
H$>D_WeJ Actor act;
!@{_Qt1 public :
^>gRK*, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s3HwBA ^3B{|cqf template < typename Cond >
%6j|/|#] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~
'
81 } ;
BG_m}3j ~aQ>DpSEf `<i|K*u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6Xb\a^q 最后,是那个do_
z'=*pIY5f [yM{A<\L 'g$~ij ;x class do_while_invoker
Q:&,8h[ {
~Z!xS public :
[X ]\^
template < typename Actor >
XAR~d6iZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\:mx Ri {
y8HLrBTza return do_while_actor < Actor > (act);
{";5n7<<) }
LKieOgX } do_;
%H75u6 AR\>P 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JP)/
O! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;n$j?n+| 最后来说说怎么处理break和continue
pN6!IxN$ 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。
zhY VMQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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