一. 什么是Lambda
].sD#~L_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>v f-,B 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:6F5G X ka+1c pE%*r@p4&4 WJ^]mpH9 class filler
EMpq+LrN {
9W,%[ public :
JeF$ W!!{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
h!Y##_&&4 } ;
K_k'#j~*? 9|Ylv:sR S9^SW3 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:
3Pp+>{2_? x U"g~hT 4iZg2"[D )&Z`SaoP|J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
I8c:U2D X&i;WI PjXiYc& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
OUFy=5(%: 5z\,] F_I!qcEQ %Y"pVBc 二. 战前分析
j<`3xd' 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。
`VvQems 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(\J~I[^ 7SNdC8GZ~ lBm`W]3T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h<bhH=6~ /* --------------------------------------------- */
~gHn>]S0 vector < int *> vp( 10 );
P 00%EB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z9|A"[b /* --------------------------------------------- */
Vbe@S?u- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
j@Pd"
Z9 /* --------------------------------------------- */
n5;@}Rai int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5ArgM% /* --------------------------------------------- */
$G{j[iLY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
y%x:~. /* --------------------------------------------- */
(nXnP{yb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,In%r`{i C+"c^9[ HF"TS* 8aKS=(Z!j 看了之后,我们可以思考一些问题:
o7WAH@g 1._1, _2是什么?
ijvDFyN> 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
bC98<if 2._1 = 1是在做什么?
=qpGAv_# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
k+*pg4' Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|QMmF" 0 6 EfBz :RxMZwa= 三. 动工
iX<" \pV 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wwQ2\2w>Hm H=w):kL| vVIND J*Ie# :J] template < typename T >
Q1ayd$W@< class assignment
cvE) {
QgQclML1| T value;
u;!h public :
bsr]Z&9rrk assignment( const T & v) : value(v) {}
:I7mMy* template < typename T2 >
`&h-+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#sBL E } ;
6 eu7&Kj' G
9(*F JtsXMZz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
l'@!' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B3D}'< YllZ5<} MkjB4:" "'@D\e} class holder
<SQR"; {
"\T-r 2 public :
RgJbM\`}? template < typename T >
h::(b ,|f7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
z^jmf_ {
Q672iR\#) return assignment < T > (t);
"I:* }
^IyQzBOj } ;
HV-;?5 I8% -ii qY'+@^<U; 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:
Pk;yn; 1]5k lJ static holder _1;
J/E''* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ea][:3 pL}
F{G. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g|->W]q@; 而不用手动写一个函数对象。
8y *o\AP([@ >~]|o a5saN5)H 四. 问题分析
:T?WN+3 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。
C22h*QM* 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。
&4sz:y4T> 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
CTKw2`5u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'q_ Z
dw% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
nTGZ2C)c<' oXqJypR 2 五. 问题1:一致性
y N9~/g 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
MRK=\qjD
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1gcWw, / ::'Y07 struct holder
~piE$"]& {
!bCL/[ //
=nc;~u|] template < typename T >
<#57q% T & operator ()( const T & r) const
X%znNx {
4lpcJ+:o return (T & )r;
s! }
&A.0(s } ;
wB'!@>db ,H,[)8 这样的话assignment也必须相应改动:
f+!J1 "crp/Bj? template < typename Left, typename Right >
OFmHj]I7= class assignment
r|*_KQq {
9`
UbsxFl Left l;
Z<^EZX3N Right r;
[7~AWZU3 public :
J$5G8<d> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+se OoTKR template < typename T2 >
MBw;+'93qf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3**t'iWQ } ;
G4~@ VF";p^ 同时,holder的operator=也需要改动:
>i >|] 8#tuB8> template < typename T >
KS$"Re$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_yR_u+5 {
)g^qgxnnV return assignment < holder, T > ( * this , t);
oqysfLJ }
mDZA\P_ q m_m8 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。
6__!M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*QWOWg4w :[(%4se return l(rhs) = r;
v0! 1W 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。
.{ljhE: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cF=W hP*f 2gkN\w6zQ template < typename Tp >
r-!Qw1 class constant_t
^2 H-_ {
!9YCuHj!p const Tp t;
$ (xdF public :
#qF1z}L( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=Hn--DEMg template < typename T >
r)Lm| S
const Tp & operator ()( const T & r) const
.I_<\h7 {
i^iu#WC return t;
4k3pm& }
eD2eDxN2 } ;
<)~-] U9^1A* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g] }! 下面就可以修改holder的operator=了
0%[IG$u)| tJ6Q7
J;n template < typename T >
{47l1wV] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
EK[J!~ {
`[#id@Z1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%`T}%B }
P7,g^:$ Br}@Vvq@ 同时也要修改assignment的operator()
ENr#3+m$; M&29J template < typename T2 >
o3|4PAA/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X<C fy 现在代码看起来就很一致了。
s !2Iui
@
SJh~4R\ 六. 问题2:链式操作
Hd\oV^>
现在让我们来看看如何处理链式操作。
_6,\;"it?8 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。
w|S b`eR 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。
3<M yb 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。
(7b9irL&cn 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{'h&[f>zcQ dL'oKh, template < typename T >
|?{V-L struct result_1
d_pIB@J {
X"q[rsB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/ILd|j(e } ;
eIF6f&
F Gds(.]_ 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:
[?9 `x-Q ,lvG5B\0 template < typename T >
:2==7u7v? struct ref
uQx/o^ {
B|"i`{> typedef T & reference;
Keo<#Cc? } ;
hF@%k
;I template < typename T >
o_mjI: struct ref < T &>
n~\; +U {
5XHejHn> typedef T & reference;
=j- ,yxBvJ } ;
u<fZ.1 >K,QP<B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^W:a7cMw M@h"FuX: template < typename T >
:n{{\SSIgX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D^m2iW; {
0?/gEr return l(t) = r(t);
^zO{A ks }
sK+uwt 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。
9U.Ctx:F 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!i (V.A 2AhfQ%Y= 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
$6*Yh-"g _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"p;tj74O9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u*=^>LD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
eCN: 最后的布局是:
M$@~|pQ< Add
)LKJfoo
PY / \
cf"&22TQ+Z Divide 5
a$Ud" / \
?K:\WW _1 3
0ElEaH1z 似乎一切都解决了?不。
yUo8-O aL7 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
G93V=Bk= 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
YQHpW>z OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
^c}3o|1m( N1c0>{ template < typename Right >
H.;}%id assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3ddw'b'aQ Right & rt) const
Wj|W B*B {
bK0(c1*a[e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9,_~qWw }
&a=rJvnIO& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8+gp"!E XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
(T pnJq 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
w8Z#]kRv 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
`3VI9GmQ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
>}~[ew 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Q0jg(=9wP 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
]nRf%Vi8g 57;0,k5Gy template < class Action >
M_%KhK class picker : public Action
hLZfArq} {
H3R{+7 public :
59j`Z^e picker( const Action & act) : Action(act) {}
`Rt w'Uz // all the operator overloaded
><"|>(y } ;
N]/cBGy Km=
Y^x0 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
)b]wpEFl 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
8g_kZ^<[ g.`Ntsi$wI template < typename Right >
%au>D picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O-UA2?N@j {
y_n4Y[4g return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vI(LIfe; }
dz/@]a E+XS7':I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
LB]3-FsU+ 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。
N.z2eo l"dXL"h template < typename T > struct picker_maker
mCg^Y)Q {
,@;|+C typedef picker < constant_t < T > > result;
aLm~.@Q } ;
kBC$dW- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ySiZ@i4 {
Y(1?uVYW\d typedef picker < T > result;
&)tv4L& } ;
C)yw b6
ZLKbF9lo 下面总的结构就有了:
__tA(uA functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
0Mn|Yb4p picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
!^MwE] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ue7D'
UZL> 至此链式操作完美实现。
\Q}Y"oq (#>X*~6 FywX 七. 问题3
O-p`9(_m 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
DN=W2MEfc #P}n+w_@ template < typename T1, typename T2 >
w$iPFZC' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tF/Ni*\^rV {
# =y)Wuo= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7w9'xY }
/2=9i84 PDS( /x& 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:
w<!,mL5 N \ Qx%76 template < typename T1, typename T2 >
<Bn0wr8)\ struct result_2
n>eDN\5 {
Y{dX[^[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xqg4b{ } ;
4,:I{P_>6B kGnT4R*E 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?
1CZO+MB&"$ 这个差事就留给了holder自己。
d42Y` Wu zq$L[X uc"%uc' template < int Order >
Ue;Z)} class holder;
}L|B@fW template <>
G+2fmVB*X class holder < 1 >
lAo ~w {
85dC6wI4K public :
Q
-$)
H;, template < typename T >
^.@%n1I"5y struct result_1
MRo_An+ {
~cO iv typedef T & result;
b1'849i'y= } ;
`IBNBJy template < typename T1, typename T2 >
_0^>^he struct result_2
`q^qe> ' {
-"H$&p~ typedef T1 & result;
k&5T-\ q } ;
t%^&b'/Z template < typename T >
K^"l.V#J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(
6zu*H) {
DEkv,e return (T & )r;
havmhS)O }
=w!9:I&a0 template < typename T1, typename T2 >
"v0bdaQH3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,m0M:!hK {
mc2uI-W return (T1 & )r1;
wS,fj gX }
]57Ef'N } ;
~$^>Vo c}S<<LR template <>
dJrUcZBr class holder < 2 >
Qp:m=f6@ {
/ s Apj public :
rrgOp5aV" template < typename T >
fXnewPr=# struct result_1
*a|575e< z {
se>\5k typedef T & result;
pd,d"+ } ;
/TB{|_HbW template < typename T1, typename T2 >
=Sr<d|\O struct result_2
]FvGAG.* {
"B +F6 typedef T2 & result;
Pz
D30VA } ;
QAo/d4 template < typename T >
]3 GO_tL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?9eiT:2 {
zNo"P[J8 return (T & )r;
%{V7|Azt }
#Q=c.AL{ template < typename T1, typename T2 >
Qof%j@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RSB+Saf.8 {
bxO/FrwTj{ return (T2 & )r2;
hCgk78O? }
H*N{4zBB } ;
iC! 6g|]X 'ks .TS& @aFk|.6 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> >。
WO!OaC?+B, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_ 3>E+9TQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q qj9o2 rqBoUS4 return l(i, j) = r(i, j);
w3b?i89 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
y}={S,z%22 ZO<\rX ( return ( int & )i;
OA}; pQ9QN return ( int & )j;
g__s(
IJ 最后执行i = j;
dOaCdnd~ 可见,参数被正确的选择了。
sL\ {.ad5 5"1wz ]^wr+9zd If&y 5C x2HISxg 八. 中期总结
mv,a>Cvs[ 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:
T <k;^iqR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D-i, C~W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6'uCwAQU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X$Q.A^9 Vep41\g^ a\,V>}e 3PLA*n+% Ie _{P&J ;;CNr_ 九. 简化
(OwGp3g 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
w<]-~`K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1!U:M8T| 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
jyyig% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b9T6JS j +-*/&|^等
DYIp2-K 2. 返回引用。
hz<TjWXv' =,各种复合赋值等
:#n>Q1}x 3. 返回固定类型。
Tw*p^rU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*$;Zk!sEF 4. 原样返回。
%2\Pe 2Z operator,
{(Mmv[y 5. 返回解引用的类型。
`Z{s,!z operator*(单目)
z_KCG2=5 6. 返回地址。
-h
^MX operator&(单目)
\4<|QE 7. 下表访问返回类型。
rp1+K4]P operator[]
>XiT[Ru 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#bG6+"g{=L operator<<和operator>>
{0/2Hw n 8gt*`]I 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。
Bzt:9hr6BO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qJonzFp7 \x4:i\Fx@ template < typename Left >
D Vg$rm` struct value_return
}[@Q**j( {
W
9}xfy09 template < typename T >
cud9oJ-=; struct result_1
7D 3-/_ v {
TOa6sB!H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{=gJGP/}_ } ;
./'d^9{ 5X5UUdTM template < typename T1, typename T2 >
@y * TVy struct result_2
rHOhi|+ {
`e3$jy@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N6+^}2'*) } ;
Y8lZ]IB
} ;
SH8zkAA7u} B#5[PX -lv(@7o~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$XkO\6kh gyh8 下面我们来剥离functor中的operator()
V=1zk-XC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|:2B )X E&@#*~ return l(t) op r(t)
<_=O0 t|6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
c1y+kvv return op l(t)
x7i<dg& return op l(t1, t2)
WMWMb3 return l(t) op
QSM3qke return l(t1, t2) op
R(P(G;#j return l(t)[r(t)]
0sme0"Sl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9pS:#hg i-@V 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
@k'V`ZQF 单目: return f(l(t), r(t));
^f"|<r return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kG}F/GN? 双目: return f(l(t));
`2x. - return f(l(t1, t2));
^rjUye%EK 下面就是f的实现,以operator/为例
gnxD'1_ XsFzSm struct meta_divide
.J+F
HG' {
kFyp;=d:K template < typename T1, typename T2 >
Lg#(?tMp,' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{7%HK2=' {
>@4AxV\ return t1 / t2;
3kF+wifsz }
R1%J6wZq } ;
Q%J,:J A9"!=/~ 这个工作可以让宏来做:
^\J-LU|"B GY0OVAW6'c #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
R2 J A(Hn template < typename T1, typename T2 > \
=
8y,7u) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G^dzE/: 以后可以直接用
Z
d@B6R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
[EZ=t k 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Y(?SE< 4R (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
|68/FJZ,5 m^TN6/]) ObS#aRq 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
&uBfsa$ B8.}9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W5:fY>7 class unary_op : public Rettype
,7k1n{C) {
.4$F~!aj9 Left l;
[*0M$4 public :
'#,C5*` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bs16G3-p 'Yc^9;C( template < typename T >
Z*h}E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fZ;}_wR-H {
>dD$GD{ return FuncType::execute(l(t));
n'JS- }
FS!)KxC/- .j**>&7L template < typename T1, typename T2 >
elpTak@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/_Ku:?{ {
}Ujgd2(U return FuncType::execute(l(t1, t2));
asLrXGGyT }
`s Pk:cNz~ } ;
b7T;6\[m du#f_|xG Rr[Wka9[ 同样还可以申明一个binary_op
<63TN`B aD_7^8> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Yw5-:w0f class binary_op : public Rettype
wrX n|aV {
}_^ vvu Left l;
I'p+9H$ Right r;
}4h0{H public :
:2C
<;o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>Q[ Z{ |k%1mE(+=s template < typename T >
5ddfdIp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ld/6{w4ir {
imAOYEH7} return FuncType::execute(l(t), r(t));
&}pF6eIar }
UK*v\TMv 4*5 e0:O template < typename T1, typename T2 >
WXDo`_{R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"Ehh9 m1& {
KtH^k&z.f return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qK9A
/Mc }
d~h;|Bl[ } ;
pLV
%g#h |3Oyg ?2 t imY0fx# 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
a)Pr&9I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;Bzx}7A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7n+,!oJ 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。
oayu*a. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
W|uRQA` 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。。。
u4m8^fj+T 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
YG8)`XqC 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)
3G2iRr.o 下面是修改过的unary_op
Oe
:S1 f !"Q%I#8uh template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%.l={B,i class unary_op
t*A[v {
UX<-jY#'V Left l;
NJ-Ji> w J2!
Q09 }5 public :
9&`";dg >7~*j4g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4m"0R\ a l6y=;\jZ template < typename T >
[C<K~ struct result_1
M* Ej*# {
l(}L-:@A typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_2{_W9k } ;
/ #rH18 h{$k%YJ? template < typename T1, typename T2 >
6-)WXJ@V struct result_2
TJZ~Rpq {
]*lZFP~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[6_.Y*}N } ;
Md~._@`|K YhfQpe template < typename T1, typename T2 >
4 dLnX3 v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q5'G]j{,Z {
37Q8Yf_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
llWY7u" }
1EC;t1.7 HuU$x;~ template < typename T >
\0_jmX]p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;Oqf{em]; {
']+!i a return OpClass::execute(lt(t));
J[hmY= , }
>P\eHR,{- c_M[>#` } ;
jWi~Q o+ gTOx|bx m6$&yKQ-=h 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
"e8EA!Ipte 好啦,现在才真正完美了。
?CC.xE 现在在picker里面就可以这么添加了:
V+@ }dJS
QJrXn6` template < typename Right >
y"'p#j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
KF1iYo>p {
[)GRP return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-$0}rfX }
?~t5>PEonv 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
!k*B-@F e!gNd>b { _X;,,VEV! ZeU){CB bn8maYUZ 十. bind
ytjZ7J['{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
/ Wjc\n$' 先来分析一下一段例子
KB :JVK^ < DrV[1Z ?Fny_{&^H int foo( int x, int y) { return x - y;}
L8f+uI bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?YZgH>7" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"RK"Pn+ 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。
-Fn/= 我们来写个简单的。
'/9j"mIA9$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
U:n~S 对于函数对象类的版本:
CLVT5pj=' _|0# template < typename Func >
&dmIv[LU struct functor_trait
rOt{bh6r {
%7aJSuQN% typedef typename Func::result_type result_type;
*GBV[D[G, } ;
(@xC-* 对于无参数函数的版本:
?hc=w 2Ci vfv?QjR template < typename Ret >
)e`9U.C struct functor_trait < Ret ( * )() >
A^X\ {
('C)S)98C typedef Ret result_type;
ecz-jZ!
` } ;
Y,Z$U| U 对于单参数函数的版本:
stUv! hLgX0QV template < typename Ret, typename V1 >
m?B=?;B9# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`^hA &/1 {
:.XlAQR~b typedef Ret result_type;
~,&8)1 } ;
o4EY2 对于双参数函数的版本:
S|k@D2k= 9c k"JMla template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Dbj?l;'1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-bOtF% {
CkNR{?S typedef Ret result_type;
yx-"&K=` } ;
:LNZC,-f}5 等等。。。
U2<q dknB
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
cyB+(jLHDs XIbxi template < typename Func >
#TR!x,Hc struct func_return
*K$a;2WjzG {
qg`ae template < typename T >
bF_0',W struct result_1
$poIWJM c {
gAsmPI.K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Qu=b-9 } ;
}(Fmr7%m !]g[u3O template < typename T1, typename T2 >
U+B"$yBR struct result_2
*k,3@_5 {
!J#P'x0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^$O(oE(D } ;
9D=X3{be# } ;
|mn} wNUN] ri59LY y= ">t^jt{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l9eTghLi .U|'KCM9m template < typename Func, typename aPicker >
!w%c=V]tV class binder_1
8gE p5 {
.txtt?ZF2 Func fn;
yy8BkG( aPicker pk;
K\xM%O? public :
XBCHJj]k T$2A2gb` template < typename T >
y< dBF[ struct result_1
x
zF {
;0oL*d[1Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h'h8Mm } ;
H#hpaP; Hkia&nz'3 template < typename T1, typename T2 >
UF5_be,D struct result_2
5p!{#r6m {
r5hkxk' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DeF`#a0E } ;
Mpw]dYM WK*tXc_[b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Y1sK sdV i7h^L)M template < typename T >
sB*dv06b0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v*GS>S {
@aUNyyVP return fn(pk(t));
)hO%W| }
k}<H template < typename T1, typename T2 >
l}^ziY! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=#9#unvE! {
qG
20 return fn(pk(t1, t2));
}#e=*8F7 }
j1{`}\e } ;
}6%\/d1~ 6 t-C|x)J+ zsQkI@)sO 一目了然不是么?
r-EIoZ"P 最后实现bind
Y)]VlV!` L9Zz-Dr s =GP L>a& template < typename Func, typename aPicker >
k CGb~+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ATc!c + {
Z|a*"@5_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]SU)L5Dt; }
}\8-&VoY#X ^C^I 2个以上参数的bind可以同理实现。
|/l] ]+ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
By7lSbj p.(+L^-= 十一. phoenix
(oy@j{G)c6 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ojBdUG\ i.On{nB"k for_each(v.begin(), v.end(),
2&:z[d}~H (
)3e_Hs+ do_
oupWzjo [
;rL1[qwk cout << _1 << " , "
ceks~[rP ]
o!+'<IQ' .while_( -- _1),
!fAvxR cout << var( " \n " )
xV14Y9 )
.bp#YU,m );
58#nYt [W$Mn.5<s 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:
LHZsmUM(dg 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
o?M ;f\Fy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[Pp#r&4H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M8Bp-_ A~>B?Wijqg =<9Mv+Ry8 template < typename Cond, typename Actor >
WixEnsJ class do_while
\+U;$.)3 {
#Cs/.(< Cond cd;
RJDk7{( Actor act;
_hJ+8B^` public :
OC,yL Q template < typename T >
4n(w{W> struct result_1
.%W.uF^ {
_M7|:* typedef int result_type;
9CwtBil<#g } ;
ESIJ QM-[+ H[pvC=O= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
NzhWGr_x' TZ
n2,N template < typename T >
#>~A-k) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bY,dWNS: {
`]19}GK~xo do
[Ax:gj {
#]Do_Z act(t);
;cL+=! }
Jk|DWZ while (cd(t));
o(v7&m; return 0 ;
4UW)XLu6T7 }
6=Q6J } ;
!]mo.zDSW5 Q9p2.!/C1 <]oPr1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4V]xVma 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。
5?(dI9A"K 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。
<H<Aba9\ 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。
WyQ8}]1b 下面就是产生这个functor的类:
,_7m<(/f X>yE<ni TOP,]N/F
H template < typename Actor >
dR,a0+! class do_while_actor
g?j^d: {
"<&o;x< Actor act;
#sv}%oV,F public :
l_2l/ff9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
m\
qR myO Q>w)b]d~c template < typename Cond >
wax^iL! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b=W kRj } ;
kwS[,Qy\ [CV0sYEA |D'!.$7% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
vu*{+YpH 最后,是那个do_
7n;a_Z0s$ wc}x
[cS =''*'a-P class do_while_invoker
Y<@_d {
l:#'i`; public :
slr>6o%W` template < typename Actor >
U&$I!80. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<A\g*ld {
P6v@
Sn return do_while_actor < Actor > (act);
b*nI0/cbR. }
kY4h-oZ } do_;
l`j@QP >E,/|K* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
n|QA\,= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Cf<TDjU`| 最后来说说怎么处理break和continue
xw1,Wbu] 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。
EW)r/Av:, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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