一. 什么是Lambda
~RZN+N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'z@]hm# 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,
{wO.nOB rd"!&i j HObWUX B[2t.d;h class filler
ce719n$
{
l_,6<wWp public :
Mgu9m8
`J void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;ZkY[5 } ;
}iLi5Qkx %=V"
}P[ )Lk2tvr 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:
k?/! ` RN;#H_
q z80*Ylx /q/^B>] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Oi{J}2U K7/&~;ZwT `m$,8f%j6_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$U(D*0+o/ mxe\+j# <TSps!(# !>&G+R+k 二. 战前分析
lLK||2d 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。
Bgai|l 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
OC\cN%qlw L:Faq1MG P$3!4D[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c;=St1eoz /* --------------------------------------------- */
0
t/mLw& vector < int *> vp( 10 );
D%=&euB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;6?,Yhk$h /* --------------------------------------------- */
@Y+kg sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C[;7i!Dv /* --------------------------------------------- */
{7v|\6@e3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
brLu~]I /* --------------------------------------------- */
{n S(B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
RusiCo!r /* --------------------------------------------- */
?*<1B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w2^s}NO C[+?gQJ[9 ^{NN- 0XE(v c! 看了之后,我们可以思考一些问题:
/Wdrpv-%,1 1._1, _2是什么?
nppSrj? 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。
Svs&?B\}{6 2._1 = 1是在做什么?
er>{#8 P 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。
r\y\]AmF 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。
ZY;g)`E1 ")NQwT} 49Y:}<Yd 三. 动工
'uwq^b_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Oe^9pH,1t =YtK@+| i a(h@4 x LOgB_$9_3 template < typename T >
UA#=K+2 class assignment
`eGp.[ffT {
d Z+7S`{ T value;
DnN+W public :
"k),;1 assignment( const T & v) : value(v) {}
:MH=6 template < typename T2 >
a&`^M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
g7eI;Tpv } ;
64:p 4N 3@<m/% `2xt%kC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z3w;W{2Q;V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;]rj Kc= !=+;9Ry$z ADMeOdgca Q0Gfwl class holder
c{T)31ldW {
IY?o \vC public :
bf\ Uq<&IJ template < typename T >
q"-Vh,8h assignment < T > operator = ( const T & t) const
~fO#En
{
d 5hx%M return assignment < T > (t);
&3*r-9BZ }
)F0Q2P1I } ;
TdoH((nY
Fo]]j= i-x/h- 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:
'qeUI}[ BpF}H^V- static holder _1;
rPHM_fW(O@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-3XnUGK Pfm B{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lI5>d(6p 而不用手动写一个函数对象。
#4Cf-$J lB|.TCbW E/E|*6R &(20*Vn,O 四. 问题分析
UG<<.1JL 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
WkoYkkuzj 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
pU u')y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>Q)S-4iR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g
G|4+' t 下面我们可以对这几个问题进行分析。
zXd#kw; YIYuqtnSJ 五. 问题1:一致性
e"2x!(&n( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
u5,vchZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d-]!aFj|U =e6!U5
f struct holder
A}1:fw\Fn3 {
#|Je%t}~ //
[bN_0T.YI template < typename T >
<H1e+l{8$ T & operator ()( const T & r) const
X d&oERJj {
K%/g!t) return (T & )r;
vNU[ K%U }
fqol-{F.V } ;
D6EqJ,~ AgdU@&^ 这样的话assignment也必须相应改动:
ulk yP zG&yu0;D6 template < typename Left, typename Right >
u 0 K1n_ class assignment
;ZZmX]kz,M {
<XnxAA Left l;
&hzr(v~; Right r;
1_LGlu~& public :
jgw+c3^R_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/IC]}0kkp template < typename T2 >
m9Dg%\B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"+BuFhSLf } ;
PC)V".W1 b28C( 同时,holder的operator=也需要改动:
1sfs!b&E (HeIO template < typename T >
P;e@<O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{d,^tG} {
Km0P)Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
?:RWHe.P }
rrZ'Dz 8p~|i97W]! 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。
PO=A^ b 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8noo^QO pz/vvH5 return l(rhs) = r;
75']fFO@! 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。
?&.Eg^a" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hHsO?([99 {^K&9sz template < typename Tp >
SS-7y:6y> class constant_t
iP?=5j=4 {
1ka58_^ const Tp t;
et6@);F public :
_[J>GfQd constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/6p7k template < typename T >
~&_BT`a const Tp & operator ()( const T & r) const
`I5So-^&z {
}4xz, oN return t;
$2k9gO }
4&E&{<; } ;
p,#**g: 2iWxx:e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g0RfvR 下面就可以修改holder的operator=了
Pv3 e*I(( [2zS@p template < typename T >
W;
?' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
kL%o9=R1 {
w Yr M2X@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|B@\Nf7 }
+/8KN b_oUG_B3] 同时也要修改assignment的operator()
"H)D~K~* z)pp{ template < typename T2 >
rh(77x1|(G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`~ R%}ID 现在代码看起来就很一致了。
M{U7yE6*j* &0euNHH;sL 六. 问题2:链式操作
i>@"& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@!Q\|
< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
#^<Rx{ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
EeS VY 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
&?yVLft 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
irzWk3@: o!|TCwt template < typename T >
n6
AP6PK7 struct result_1
b/'RJQSAc {
iYzm<3n? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^2!l/(? } ;
N>+L?C \-)augq([ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>*[Bq; 0D48L5kH#' template < typename T >
4[m4u6z= struct ref
%!Ak]|[7 {
HVcd< :g0 typedef T & reference;
uVV;"LVK~ } ;
<*74t%AJ% template < typename T >
-$_h]x*
W struct ref < T &>
WiclG8l {
$ ~2qEe.h typedef T & reference;
ai(J%"D" } ;
)I9W a*I x-ShY&k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{t<U:*n2 `$N AK template < typename T >
L\H,cimN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+;wu_CQu {
<Q?X'. return l(t) = r(t);
ih/MW_t=m= }
HESORa; 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。
>2?O-WXe 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
X{bqG]j uE{nnNZy 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
vOYG&)Jm _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A!j6JY.w _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
I^fKZ^]8P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
QBfsdu<@^ 最后的布局是:
`O|PP3S Add
(E(kw=" / \
EBPm7{&0| Divide 5
y9L:2f\ / \
Wo+'j $k _1 3
rN%aP-sa< 似乎一切都解决了?不。
2Aq%;=+* 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。
X"qC&oZmf 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。
:TzHI 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:
d*xKq"+
&E 6P KH% template < typename Right >
i@}/KT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
U[UjL)U Right & rt) const
W{2(fb {
Q>}*l|Ci return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I`e|[k2 }
[#emm1k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3<nd;@:- 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。
%}asw/WiUa 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。
O7z-4r 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`fxe`nVa 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。
]Kb3'je 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?
XVKR}I 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:
2nGQD{ >
%U template < class Action >
n/fMq,<8 class picker : public Action
1]uHaI( {
lC ^NhQi public :
*?Sp9PixP picker( const Action & act) : Action(act) {}
jI(}CT`g // all the operator overloaded
EJrn4QOs } ;
JtrLTo vpGeG 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。
3,cZ*4('d 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:
lJloa'%v9 >1=sw
qa template < typename Right >
.?YLD+\A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Htf|VpzMb {
s5TPecd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;nbUbRb }
yF}l.>7D BtN@P23>k. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)wROPA\uA 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。
MR@*09zP(? OBCRZ template < typename T > struct picker_maker
=gb.%a{R {
Ol9'ZB|R typedef picker < constant_t < T > > result;
pZ,P_? } ;
C1@6r%YD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<-:gaA`KM {
%usy`4
2 typedef picker < T > result;
a0oM KGW: } ;
'K=n}}&: (bk~,n_ 下面总的结构就有了:
TrHz(no 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。
=*aun& 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。
#lM :BO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>d&_e[j 至此链式操作完美实现。
jMvWS71 B|-E3v:f4 h<50jnH! 七. 问题3
A7!=`yA$ 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。
}l/!thzC j`Xe0U< template < typename T1, typename T2 >
R&BbXSIDX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vt" 7[!O {
ptXLWv` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4A_}:nU }
E5P?(5Nv #
4AyA$t 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:
c:Tw.WA FbVdqO template < typename T1, typename T2 >
_-^Lr
/`G! struct result_2
$~<);dYu0 {
%{*}KsS`p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
TlD)E } ;
9WaKs d f |5
sI=?p&t 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
(#WE9~Sru 这个差事就留给了holder自己。
e5_:15%R\ G9.+N~GZ. D_%y&p?<Ls template < int Order >
%G& Zm$u= class holder;
}kaU0 P template <>
:_% class holder < 1 >
^h
z4IZ^ {
^@'LF
T) public :
oW*e6"<R7 template < typename T >
jjgjeY struct result_1
xA DjQ%B {
.R/`Y)4 typedef T & result;
?3wEO>u } ;
URq{#,~CT template < typename T1, typename T2 >
\lVxlc0{? struct result_2
+SGM3tY {
1k2+eI typedef T1 & result;
:?VM1!~ga } ;
E4^zW_|xE template < typename T >
oe$Y=` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$2=-Q/lM {
^Tbw#x]2 return (T & )r;
lS.*/u*5 }
<!#6c :(Q template < typename T1, typename T2 >
6>! ;g'k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ho#]i$b}f2 {
MXWCYi return (T1 & )r1;
;Jex#+H(:D }
V&x6ru# } ;
J;pn5k~3 K4Mv\! Q<8 template <>
d7+YCi?
class holder < 2 >
}xcEWC\ {
Fh u(u public :
w{J0K;L template < typename T >
^PY*INv struct result_1
#WD}XOA {
fHek!Jv. typedef T & result;
uUXvBA?l } ;
>y%*HC!G template < typename T1, typename T2 >
S&jZYq** struct result_2
*xxG@h|5n {
9IgozYj typedef T2 & result;
v%|^\A"V } ;
v%(2l|M template < typename T >
`}/&}Sp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VY)!bjW. {
n22k<@y return (T & )r;
aZGX`;3 }
w,(e,8#: template < typename T1, typename T2 >
)K2,h5zU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F0O"rN{ {
2)DrZI return (T2 & )r2;
" >QNiR! }
iV5x-G` } ;
H-GlCVq~ XkZ82w#b @G0k+ 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> >。
9/[3xhB4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qkpnXQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tgn_\ - + @#q>(Ox% return l(i, j) = r(i, j);
|A".Mo_5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
IP'gN-#i Wpo:'?!(M^ return ( int & )i;
P!qU8AJkt return ( int & )j;
%zx=rn(K 最后执行i = j;
rWKc,A[ 可见,参数被正确的选择了。
LJK<Xen ngM>Tzirt W)I)QinOH x/Pi#X m 1df}gG 八. 中期总结
+$Q33@F5l 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:
J,ZvaF 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9V*h:[6a( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ZSj^\JU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@N?A0S/ "71@WLlN ,6Ulj+l A+d&aE}3V _
F&BSu f6x}M9xS% 九. 简化
x{IxS?.j+ 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。
Z)cGe1?q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gR)T(%W 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:
YNCQPN\v`1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
fMaUIJ:Q9 +-*/&|^等
]YcM45xg 2. 返回引用。
Ie(vTP1Cj =,各种复合赋值等
VmM?KlC 3. 返回固定类型。
#8P9}WTno. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d4h1#MK 4. 原样返回。
n gA&PU operator,
swv1>52{ 5. 返回解引用的类型。
GaMiu!|, operator*(单目)
$i&u\iL 6. 返回地址。
"*O(3L.c- operator&(单目)
epa)~/sA 7. 下表访问返回类型。
fI@4 v\ operator[]
&UtsI@Mu 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{f;] operator<<和operator>>
1Wzm51RU .JIn( OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
jRP.Je@t 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a=3?hVpB /*DC`,q template < typename Left >
rJ)O( struct value_return
)N!-g47o%# {
]Z?$ 5Ks template < typename T >
~3bn?'` struct result_1
Jsf-t {
:e1BQj`R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-gZI^EII } ;
U JO !"{+|heU9p template < typename T1, typename T2 >
p3Uus''V4 struct result_2
71i".1l{K {
t>[K:[0U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~Ti } ;
I9GRSm;0< } ;
JR='c)6: yM(zc/? >,22@4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<t[WHDO` V$O{s~@ti 下面我们来剥离functor中的operator()
:_F$e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L7i^?40 L=zt\L return l(t) op r(t)
e>W}3H5w0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ln}2 return op l(t)
^DZ(T+q, return op l(t1, t2)
#?h#R5:0 return l(t) op
,<]X0;~oB return l(t1, t2) op
{bB;TO<b` return l(t)[r(t)]
lTOO`g return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
S7SD$+fX $agd9z,&m 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:
noz&4"S.{ 单目: return f(l(t), r(t));
7U_~_yb return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ki`7S 双目: return f(l(t));
"Xq.b"N{* return f(l(t1, t2));
z Qtg]@S 下面就是f的实现,以operator/为例
48
DC W~sP7&sp struct meta_divide
ooa>~!91P {
'LY.7cW template < typename T1, typename T2 >
'Dl31w%: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bbevy!m {
{1
fva^O return t1 / t2;
qH(3Z^ #.| }
871taL= } ;
J{Fu 8 X.V6v4 这个工作可以让宏来做:
lc%2fVG-e JGjqBuz#A* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nRKh|B) template < typename T1, typename T2 > \
4?GW]'d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W|S{v7[l 以后可以直接用
&sJZSrk| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
M7rVH\:[- 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
Ic_>[E?k (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。。。)
(h;4irfX >gNVL
( `4V_I%lJ& 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
$ K>.|\ y#-mj,e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OmO/x class unary_op : public Rettype
&HdzbKO= {
I8=p_Ie Left l;
Si[:l public :
FF]xwptrx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-z"=d<@ MpZ
# template < typename T >
5v:c@n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jr$]kLY {
~3YN;St- return FuncType::execute(l(t));
:sD/IM",}, }
hiKgV|ZD
BfmSM9 template < typename T1, typename T2 >
=<nx[J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7VWq8FH` {
5c*kgj:x return FuncType::execute(l(t1, t2));
8Io--Ew3 }
[wS~. } ;
XI+m WJ)( *1 E3X6-J| 同样还可以申明一个binary_op
NbPv>/r KrwG><+j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;[
UGEi class binary_op : public Rettype
pJ*x[y {
}[a Left l;
>cm*_26;I Right r;
%J`cYn# public :
$f`\TKlN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*m_B#~4 4c"x&x| template < typename T >
h`X>b/V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;{xk[fm= {
N;4tvWI return FuncType::execute(l(t), r(t));
k)+2+hX&> }
q$>/~aVM ")%)e ;V3 template < typename T1, typename T2 >
OV)J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)%e`SGmp {
2u0C~s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_=ani9E]uF }
>^vyp! } ;
7v9l+OX,6 fI:j@Wug #3!l6] 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
4L'dV 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[se J'Io DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
VFUuG3p) 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。
N 2|?I(\B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
cB~D3a0Th 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。。。
lCmTm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
SyHS 9> 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)
<w@z iUr 下面是修改过的unary_op
:Osw4u]JXd [kfLT::mT template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>s3H_X3F class unary_op
e!_+TyI {
0 t. '?= Left l;
5#Z> }@/ )TNAgTmqK public :
@f<q&K%FJ :__z?<?( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KW^#DI6tr 2)O-EAn template < typename T >
pwq a/Yi struct result_1
&PJ&XTR {
Hggp*(AQK typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yht|0mZV } ;
"AH1)skB: |etA2"r& template < typename T1, typename T2 >
i9KQpWG: struct result_2
6I,^4U {
U/v }4b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SJ/($3GkBd } ;
ivy+e-) 83rtQ;L template < typename T1, typename T2 >
sxac(L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,Mt/*^| {
RweK<Flo'S return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!U}dYB:O }
=uM2l xl.iI$P template < typename T >
R*m=V{iu` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h_O6Z2J1 {
{*EA5; return OpClass::execute(lt(t));
#
tN#_<W }
Q>`|{m 8t{- } ;
E_t ^osY& '`.bmiM BT?)-wS 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
P2lDi!q| 好啦,现在才真正完美了。
~0S_S +e 现在在picker里面就可以这么添加了:
sj@B0R=Qo ^zdZ"\x template < typename Right >
KHK|Zu#k' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\EP<r {
0(+3w\_! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-ti
nL(?3 }
Aqi9@BH 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。
~_XJ v s,KE,$5F x3dP`<
9?4EM^- Fu@2gd 十. bind
N{6
-rR 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Y!M&8;> 先来分析一下一段例子
e!+_U C HzdtR #;l~Y}7' int foo( int x, int y) { return x - y;}
9d4Agj
M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/eZ UAxq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N~<H` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
q-3,p. 我们来写个简单的。
Yv}V =O% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Gag=GHG 对于函数对象类的版本:
OQ,KQ\ 6xLLIby, template < typename Func >
y81B3`@ struct functor_trait
kZ8+ev= {
e
MX?x7 typedef typename Func::result_type result_type;
"oZ$/ap\ } ;
/wF*@ /PTH 对于无参数函数的版本:
)U>JFgpIW Ucj
eB template < typename Ret >
l]pHj4`uv struct functor_trait < Ret ( * )() >
)FF3|dZ";K {
S"*M9*8 typedef Ret result_type;
*U[Nn5#? } ;
Q/JX8<7K 对于单参数函数的版本:
]yvHb)X `%PU_;Y5Q template < typename Ret, typename V1 >
zOV.cI6fZz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>^<%9{ {
&W'X3!Te typedef Ret result_type;
7hg)R
@OC } ;
qB%?t.k7 对于双参数函数的版本:
1:L _qL t%xD epFQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@wzzI 7}C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F_Pv\?35z {
g;|3n& typedef Ret result_type;
/hNZ7\|P } ;
@zz4,,] 等等。。。
TB!z:n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_[eAA4h rKK{*%n template < typename Func >
UK{6Rh ; struct func_return
?b}d"QsmU {
8&gr}r-
5 template < typename T >
#n9:8BKf struct result_1
nPAVrDg
O {
g~>g]) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#osP"~{
} ;
z2EZ0vZ ~Ogtgr template < typename T1, typename T2 >
3hN.`G-E struct result_2
Xm#E9 9 {
7Nw}
} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j,HUk,e^& } ;
=.*+c\ } ;
|H!kU.f] =vqy5y -#9Hb.Q; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
gj\'1(Ju ]Wn^m+ template < typename Func, typename aPicker >
|oYqkP| class binder_1
`7f><p/q {
XN*?<s3 Func fn;
9:JFG{M aPicker pk;
R:Pw@ public :
#Tr>[ZC _ct18nh9 template < typename T >
oNkASAd struct result_1
|zJxR_) {
\wyn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y,?!" } ;
t[L_n m5- *5kQ6#l template < typename T1, typename T2 >
R{GT?
wl struct result_2
gM0^k6bB8 {
_kgGz@/p typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P|:*OM
p } ;
~+JEl% XAn{xNpz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?Aewp$Bj Ezvm5~< template < typename T >
hI&ugdf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S:\a&+og {
M;14s*g return fn(pk(t));
*{ =5AW}o }
2jMV6S9 template < typename T1, typename T2 >
$p(,Qz(.8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FuA8vTV{ {
y([""z3<w return fn(pk(t1, t2));
G>3]A5 }
p1-bq: } ;
@[:JQ'R= u{H'evv0O 5|4=uoA< 一目了然不是么?
stb)Tl^ 最后实现bind
,b&-o?.{
1#G( 1l8kuwH template < typename Func, typename aPicker >
dG}.T_l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e:h(, {
vP_V%5~yN return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GaD]qeS-K }
`u. /2]n e)(m0m\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
B/iRR2h 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
^KBE2C %XpYiW#AK 十一. phoenix
(Wj2%*NT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SP&Y|I$: wR x5` @ for_each(v.begin(), v.end(),
qrWeV8ur+ (
Z5oX "Yx do_
;yc|=I^ [
Tb2Tb2C cout << _1 << " , "
S$=e %c ]
!<ae~#]3P .while_( -- _1),
Ab"mX0n cout << var( " \n " )
DgJG: D{ )
%LL*V| );
RpAtd^I P3due|4M 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:
MzF9 &{N 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
;AFF7N>& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z%F68f73 那么我们就照着这个思路来实现吧:
LC!ZeW35 x vi&d1 bIX'|= template < typename Cond, typename Actor >
YivWvV class do_while
JOR ?xCc {
*zf@J' Cond cd;
BFCF+hU^6R Actor act;
@iW^OVpp<8 public :
,u^RZ[} template < typename T >
NXwlRMbo struct result_1
QO'=O}e {
|bHId!d typedef int result_type;
F(-1m A&- } ;
?q68{!{bi 6Y#V;/gK!5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\Oku<5 ]^>#?yEA3 template < typename T >
efK)6T^p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@.4e^Km {
~-"<)XPe do
>%~E < {
+2}aCoL\ act(t);
2MNAY%iT }
0(uNFyIG while (cd(t));
$WOiXLyCk return 0 ;
DwQaj"1<% }
vd4}b> } ;
tRqg')y J!%cHqR HuX{8nl a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q{rc[ s? 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
`7;I*| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
D]I]I!2c 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
IX|2yu4 下面就是产生这个functor的类:
?\HXYCi0r 7R$]BY= . PzlhTL7 template < typename Actor >
2Z ?
N class do_while_actor
C$Y pk\p {
VTDp9s Actor act;
5UFR^\e public :
BjT0mk"P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
OV l,o nFVQOr; template < typename Cond >
iNTw;ov picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%-Z0OzWe } ;
4_`ss+gk #>SvYP ;st$TVzkn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)xJo/{? 最后,是那个do_
`.0QY<; WSdTP$? AT#&`Ew class do_while_invoker
94=aVM\>> {
Z/z(P8#U\ public :
u>G#{$) template < typename Actor >
FyXz(l: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}y-b<J?H {
KUC (n! return do_while_actor < Actor > (act);
-L9I;]:KY }
w3^>{2iqq } do_;
cVzOW|NVx mSWh'1]b.~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
fbbk;Rq.'3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pg}9baW? 最后来说说怎么处理break和continue
P|"U 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。
=h~\nTN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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