一. 什么是Lambda
2*Va9HP!q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
i<J^:7 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,
48:liR \+G.]|" Y 7
TmK p8$\uo 9YQ class filler
:wSJ-\'$ {
[#7D~Lx/ public :
IL2e6b void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wG;}TxrLS } ;
:ao^/&HZ 219R&[cb prqyoCfq 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:
FoQ?U=er dZ.}j&ZH' FLK"|*A ;,mBT[_ZO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Bl=nj.g AL(n*, $^]
9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cO8`J&EK }!eF
!?S5IGLOj ~wa%fM 二. 战前分析
BN_!Y)Fl 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
(6e!09P& 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
8y-e+ Dp%5$wF)8
6.k^m&-A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#8S [z5 ` /* --------------------------------------------- */
7ytm.lU vector < int *> vp( 10 );
~o}moE/
;O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6{cybD`Ef& /* --------------------------------------------- */
H<v c\r sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|*lH9lWJ /* --------------------------------------------- */
A$%@fO.b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(qNco8QKu3 /* --------------------------------------------- */
s.<olxXRW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
58M'r{8_ /* --------------------------------------------- */
I[tAT[ < for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
kqjxJ5 sx<}
tbG
H4P\hOK7r z:dXc 看了之后,我们可以思考一些问题:
hVQ7'@ 1._1, _2是什么?
9m%7dsv 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
e@='Q H 2._1 = 1是在做什么?
&gY;`*< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
THrc
H Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(k7; ?y+\v'3v 9m<wcZ 三. 动工
P}ehNt*($ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~r(g|?}P _bN))9
3 V`WI"HO+ gn-=##fT:i template < typename T >
s#'|{ class assignment
"r5'lQI {
[{hL F9yPx T value;
NTXws4'D public :
{Bav$kw;?e assignment( const T & v) : value(v) {}
wJ;9),fL template < typename T2 >
J`U$b+q6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rU/-Wq`B } ;
4v rm&k v 1`bDS?*Q S/#) :,YS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
MAsWds`bpB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dbf^A1HI k+W u!=]zW% >=.ch5h3J) class holder
?K= gg< {
|NphG| public :
~EM#Hc, template < typename T >
J>,'P^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
v*vub#wP {
N[|by}@n return assignment < T > (t);
fJSV)\e0 }
(.jO:#eE% } ;
?^e*UJNM e
B9m4 ;XD>$t@ 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:
IqR[&T)lj O3slabE# static holder _1;
xEd#~`Jmr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mI{CM:
: Zq2H9^![y~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/NPl2\ o. 而不用手动写一个函数对象。
rRF+\cP?. $g}/T_26 LbtlcpF*~5 :O>Nd\UtO 四. 问题分析
z9OMC$,V 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。
K-g=td/@ 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。
=CD:.FG. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
A;/Xt 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;iwD/=Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K284R=j -& }RC.Q`b 五. 问题1:一致性
m \R@.jkZ 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?|
(o6A?37i 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K4K3<Pg gn;nS{A struct holder
,=XS%g}l4 {
(
SC7m/ //
a8lo!e9q template < typename T >
'xu7AKpU) T & operator ()( const T & r) const
N@%xLJF=N> {
|zr)hC
return (T & )r;
A ydy=sj }
uMq\];7I } ;
{<Xo,U7y {kY`X[fvZ 这样的话assignment也必须相应改动:
!T&u2=`D _3FMQY( template < typename Left, typename Right >
V.E.~<7D\ class assignment
6832N3= {
u:{.
Hn` Left l;
t`&s Right r;
unbcz{&Hb[ public :
4F 6ju6w assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ri%Of:zZ template < typename T2 >
"~i#9L/H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l#J>It\ } ;
n=#[Mi $Y <iY 9cV|}3 同时,holder的operator=也需要改动:
@/ovdf{ #q^>qX
y template < typename T >
sov62wuqU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,M9hb<:m {
G1n>@Y'j'' return assignment < holder, T > ( * this , t);
g'l7Jr3 }
Q%b46" .bY1N5=sz 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+MZ2e^\F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'KW+Rr~tZn )9;kzp/ return l(rhs) = r;
`(w kqa 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
z<C~DH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Vv*5{_ lfI7&d* template < typename Tp >
]T28q/B;k class constant_t
b^|,9en {
:;gwdZ const Tp t;
6`{)p&9 public :
8)Bn?6. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s#8{:ko template < typename T >
~A{[=v const Tp & operator ()( const T & r) const
K`AW?p^$Y {
`:^)"#z) return t;
X#\P.$ }
GQc%OQc\ } ;
#7E&16Fk 5tbiNm^X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
y5opdIaT 下面就可以修改holder的operator=了
LnACce
?b f<xt3 template < typename T >
@o-evH;G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~NJL S- {
/(}l[jf return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kQ:>j.^e }
#IciNCIrG Yv|bUZ@ 同时也要修改assignment的operator()
hc~#l # +\]S<T*; template < typename T2 >
D/!G]hx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!&<Wc^PG 现在代码看起来就很一致了。
F^[Rwzv>c Ub-k<]yZ 六. 问题2:链式操作
9R<J$e 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#on fac- 3 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
d`rDEa 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
s?gXp{O?X 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
i=+<7]Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P24 YJ;a{)e template < typename T >
_a02# struct result_1
u=?P*Y/|W {
X$Qi[=L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"\P~Re"EH } ;
Ffqn|}gb vskM; 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:
? F:C!_ 6(RqR template < typename T >
n$VPh/ struct ref
gj(l&F *@ {
8*X
L19N typedef T & reference;
a>e
1jM[ } ;
2LK*Cv[ template < typename T >
;@$, "
P struct ref < T &>
nHL>}Yg {
^*T{-U' typedef T & reference;
B=qRZA!DQ? } ;
AFnlt w+ )GM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[}B{e=`! {`SGB;ho
template < typename T >
S+=@d\S}" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D"><S<C\C {
&rE l return l(t) = r(t);
oz7udY=]0 }
OTbjZ( 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。
{d5ur@G1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
G7#~=W
2M xn#I7]]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
`E%d$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
x[<#mt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^.aEKr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ib<+m%Ac 最后的布局是:
<UHf7:0V Add
kT3;%D^ / \
4zvU"np Divide 5
F;l<>|vG / \
H< 3b+Sg _1 3
k{$"-3ed 似乎一切都解决了?不。
Z)>a6s$ih< 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。
q+=@kXs>+ 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。
[ Sa
C 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:
5 s2}nIe M;@03 x W template < typename Right >
yH0ZSv assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'g,
x}6 Right & rt) const
P=hf/jOv9 {
gf8U &; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PbC>v }
k.VOS0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K":tr~V; 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。
-"b3q 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。
IOsDVIXL\ 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。
t,Rn 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。
Nd!=3W5? 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?
;-w PXXR 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:
i]Of<eQ" (4gQe6tA template < class Action >
<Gt{(is class picker : public Action
>Qu^{o {
R-0Ohj public :
JaN_[ou picker( const Action & act) : Action(act) {}
`9NnL.w! // all the operator overloaded
I ywx1ac } ;
23?0'AU PW\FcT 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。
V)?g4M3} 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:
lAt1Mq}?P Ny<G2!W template < typename Right >
H%jIjf picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4E94W,1%,Y {
$6+P&"8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
= nN*9HRD }
/1@m#ZxA: mhSsOmJ5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vWga>IGM 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Jm^jz > %*X2'^ template < typename T > struct picker_maker
+ {dIs {
DccsVR`7 typedef picker < constant_t < T > > result;
+opN\`
} ;
9`VF
[*
9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
VZ!$'?? {
+F6_P typedef picker < T > result;
BFRSYwPr } ;
X+BSneu fN>|X\- 下面总的结构就有了:
:cz]8~i\ 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。
SuuS!U+i> 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。
RlL,eU$CS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
f.CI.aozW 至此链式操作完美实现。
^aMdbB ~n\ea:. -L3RzX 七. 问题3
^@> Qiy 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
XOFaS '. H2KY$;X[ template < typename T1, typename T2 >
d+)L\
`4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|}Lgo"cTC {
&1Iy9&y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4 (gf!U }
p-Btbhv (`*wiu+i 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:
0_.hU^fP tfQq3 # template < typename T1, typename T2 >
|`/uS;O struct result_2
m^+~pC5 {
ApBThW*E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?V)6`St#C } ;
k,(_R= p+?WhxG) 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?
xo+z[OIlF 这个差事就留给了holder自己。
% j; cXN G-<~I#k aC`
c^'5 template < int Order >
vRs5-T class holder;
PTqS L] template <>
TR20{8" class holder < 1 >
<ZdNPcT<s {
4Fq}*QJ- public :
3I(M<sB} template < typename T >
n-Y'LK40Os struct result_1
v\FD~ {
SsZzYj.d typedef T & result;
CxV%/ChJ# } ;
B.jYU template < typename T1, typename T2 >
5w9<_W0d struct result_2
v,B\+q/ {
_Y=yR2O typedef T1 & result;
mAa]Et. } ;
ARo5 Ss{ template < typename T >
q"oNB-bz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E]Q)pZ{Jb {
BD+?Ad? return (T & )r;
l"8YI sir }
+3CMfYsr8 template < typename T1, typename T2 >
7 >(ygu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r0>T7yPAK {
3\7$)p+c return (T1 & )r1;
qiN'Tuw9 }
hrF4 a$ } ;
t"fD"Xpj 1doqznO template <>
K(2s% class holder < 2 >
QeoDq
{
f'S"F public :
t1S~~FLE template < typename T >
Qt 2hb struct result_1
^p/mJ1/s7 {
cO9Aw ! typedef T & result;
2hP8ZfvIR } ;
~O6=dR
template < typename T1, typename T2 >
Is[0ri struct result_2
":ycyN@g {
79_MP typedef T2 & result;
Viw3 /K } ;
Z%R^;8 !~ template < typename T >
Dl{Pd`D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,d#4Ib {
cALs;)z return (T & )r;
%s>E@[s }
/Z_QCj template < typename T1, typename T2 >
KMZ`Wn= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rf@81Ds {
|*i-Q @
D return (T2 & )r2;
WW=7QCi }
?|\Lm3%J } ;
h>?OWI M;R>]wP"V Tx_LH"8 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> >。
7Z_iQ1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
oLoa71Q} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0P 42C{>'w 5]E5 V@C return l(i, j) = r(i, j);
?$Pj[O^hl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~m7+^c@, |a+8-@-Tj return ( int & )i;
H'2 =yhtVh return ( int & )j;
~WSC6Bh@9 最后执行i = j;
|wx1
[xZ 可见,参数被正确的选择了。
[Wc 73- c@`P{6 Wj&s5;2a &n|gPp77$ 9}N*(PI 八. 中期总结
zPe . 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" 3. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EZ4qhda 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J7ln6 Y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5>
UgBA E2MpMR aH_&=/-Tz
Dp8(L ]6 S(pfd2^ F+GQ l 九. 简化
<S
qbj; 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。
b~}}{fm&f 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)8;'fE[p} 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:
bHCd|4e,2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Vq\6c +-*/&|^等
tyh%s" 2. 返回引用。
pyKMi /)bL =,各种复合赋值等
j^gF~Wz^ 3. 返回固定类型。
LHps2, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F3q5!1 4. 原样返回。
LPC7Bdjz operator,
J0IK=Y 5. 返回解引用的类型。
&N EzKf operator*(单目)
JsV#: 6. 返回地址。
S<TfvQ\,"@ operator&(单目)
4{|lzo'& 7. 下表访问返回类型。
;$Y?j8g operator[]
tc[PJH&P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vI-KH:r"{ operator<<和operator>>
?@~FT1"6G z"<PveVo OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[f'7/w+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|:\h3M er53?z7zP. template < typename Left >
thh, V struct value_return
}5~;jN=k {
,GK>|gNsb template < typename T >
'
|4XyU= struct result_1
6c2fqAF>i {
*
08LW|:, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
txi
m|) } ;
`]%{0 Rx O
@w= template < typename T1, typename T2 >
uuq?0t2Z struct result_2
+/ #J]v- {
cJt#8P
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rTi.k } ;
A3Su&0uaB } ;
@FQ@*XD ;>PV]0bOm> zIQ\_> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
iB\d`NUf ]Y3ALQr! 下面我们来剥离functor中的operator()
zRe0z2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pPIH`Iq 8J)x>6 return l(t) op r(t)
O".#B return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ZI8p(e return op l(t)
7QQnvoP return op l(t1, t2)
R8ZW1 return l(t) op
L|c01 return l(t1, t2) op
~ WVrtY Ju return l(t)[r(t)]
0hPm,H*Y] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5bgx;z9 il:+O08_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
uz%rWN`{ 单目: return f(l(t), r(t));
F.JE$)B2EX return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z!*Wn`d-k 双目: return f(l(t));
b+w|3bQa return f(l(t1, t2));
'06[@Cw 下面就是f的实现,以operator/为例
HSTtDTo &ed.%: struct meta_divide
zhFGMF1 {
=s;7T!7! template < typename T1, typename T2 >
UA{A G; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+|^rz#X {
uYV#'% return t1 / t2;
S]k<Ixvf }
M*%iMz } ;
N8:vn0ww [IiwpC 这个工作可以让宏来做:
Y@Ty_j~ ZVeY`o(uE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2LXy$[)7 template < typename T1, typename T2 > \
d'PjO-"g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&g|-3)A 以后可以直接用
a:1-n%&F DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"`16-g97 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
_8kZ>w( L (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
kAU[lPt*R c}lUP(Ss h%pgdix 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
EZao\,t HjLY\.S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1Qv5m^>vj class unary_op : public Rettype
YS%HZFY, " {
}~yhkt5K Left l;
:4/RB%)" public :
~`(#sjr6KR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GVe[)R Fd9ypZs template < typename T >
fC52nK&T8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yY[N\*P {
p8frSrcU return FuncType::execute(l(t));
d A[I }
?x=;?7 *C Me:a template < typename T1, typename T2 >
N!{('po typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;i@,TU {
7NE"+EP\{2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
<x *.M"6? }
FQ26(. } ;
5L'X3g
9s7sn*aB#5 l`M{Ravvn* 同样还可以申明一个binary_op
>$j?2,Za(V 1
\:5ow&a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pa*bqPi class binary_op : public Rettype
1Ue)&RW {
:q/%uca9 Left l;
K!;Z#$iw[ Right r;
UOC>H%r~M? public :
[W;iR_7T5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q$^oIFb Ru9QQaHE template < typename T >
_8P0iC8Zg# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aEM2xrhy, {
P>j^w#$n return FuncType::execute(l(t), r(t));
XvETys@d }
SfLZVB "N>~] template < typename T1, typename T2 >
D,b'1= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3copJS {
dZK/v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f~
kz=R= }
4+"2K-] } ;
wc`UcGO nLicog)!I F!(Vg 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
ROsR;C0! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H]As2$[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8w/$!9[ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
w+($=n~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0N>NX?r 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。。。
0h=NbLr|S- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0}H7Xdkp 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)
c&me=WD 下面是修改过的unary_op
@K.{o' EIQ`?8KSR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UEHJ?
} class unary_op
&y_Ya%Z3*e {
X?whyD)vE@ Left l;
2t
7':X XT+V> HI public :
89hV{^ i7D[5! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wr>[Eo@%\ AH-B/c5 template < typename T >
S\5%nz\ struct result_1
W cOyOv {
*Cf5D6=Q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j}u b } ;
I(m*%> I[nSf]Vm> template < typename T1, typename T2 >
!y_4.&C{ struct result_2
x9\z^GU%H {
eLF xGZ Z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u|(;SY } ;
hvW FzT5 lEAf\T7 template < typename T1, typename T2 >
8_$[SV$q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F^4mO| {
`4IZ4sPi return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0MpZdJ }
"xWrYq'" !U::kr=t template < typename T >
U/ds(*g@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>ElK8 {
NW]zMU{c return OpClass::execute(lt(t));
'k'"+ }
t?Ku6Z' ~cr##Ff5 } ;
iy!SqC @=<B8VPJd >G9YYt~ 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
*RYok{w 好啦,现在才真正完美了。
^O6eFD U 现在在picker里面就可以这么添加了:
Hnft1
,F%2'W template < typename Right >
S$N!Dj@e; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Fv_B(a {
!}lCwV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Uv) B }
Z1}@N/>> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
)WNw0cV}J> =0t<:-?.- %fuV] /6y9u} F:7d}Jx 十. bind
43.Q);4 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
jhR`%aH4 先来分析一下一段例子
]A=yj@o$xN 8 /vGA= *Z8qd{.$q int foo( int x, int y) { return x - y;}
Uee(1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s3-TBhAv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V1#:[o63+ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
v?Zo5uVoq 我们来写个简单的。
DuQW?9^232 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{h*)|J 对于函数对象类的版本:
-{XDQ{z<% ZS<`.L6B3 template < typename Func >
nV:RL|p2jw struct functor_trait
"l 8YD&q {
w2H^q3* typedef typename Func::result_type result_type;
"IHFme@^ } ;
H-,p.$3} 对于无参数函数的版本:
y[{}124 3ytlD ' template < typename Ret >
Na>w~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
!aB~G}' {
B ({g|}|G+ typedef Ret result_type;
HDO_r(i } ;
<KX fh 对于单参数函数的版本:
}U'VVPh_ OF} ."a template < typename Ret, typename V1 >
%At.nlss struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
RkZyqt
@+ {
cJE4uL< typedef Ret result_type;
%p:Z(zU } ;
z3c7 对于双参数函数的版本:
\`0s %F:V} )DGJr/) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mclV"? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~8&P*oFC {
y?V^S;}&] typedef Ret result_type;
oj/#wF+ } ;
I5@8=rFk 等等。。。
J#gG*( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
KV)if' bU \T template < typename Func >
I~GHx5Dk struct func_return
l(9AwVoAR| {
iA<'i8$P template < typename T >
i}e/!IVR3 struct result_1
Zts1BWL[ {
?bPW*A82{q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y(u`K=* } ;
9;Q|"
T VAo`R9^D# template < typename T1, typename T2 >
2bOl`{x struct result_2
aoQ$"PF9 {
ejia4(Cd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;F_P<b 2 } ;
\.'[!GE *c } ;
0|<9eD\I= vb|
d b<%c ]z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Wecxx^vtv6 S5kD|kJ template < typename Func, typename aPicker >
lMl'+ yy class binder_1
"G^TA:O:= {
|/ji'Bh Func fn;
t3AmXx aPicker pk;
18Vn[}]" public :
6L;]5)# *aJO5&w<T template < typename T >
][KlEE>W2 struct result_1
(_]!}N {
;b(ww{& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(*b<IGi; } ;
{V pk o mo+!79& template < typename T1, typename T2 >
l<p<\,nV$ struct result_2
MsZx 0] {
4JyA+OD4 { typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S.{
} ;
+f%"O? lMH~J8U3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
l,~`o$_ x]@z.Yj template < typename T >
9Z }<H/q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-k@1#c+z {
f[
2PAz return fn(pk(t));
%|%eGidu }
0@[*~H0{n template < typename T1, typename T2 >
fC3T\@(& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`x=$n5=8 {
lSBR(a<\y return fn(pk(t1, t2));
xjSzQ|k- }
&4+|{Zx0 } ;
LuHRB}W a]Pw:lT Faa>bc~E 一目了然不是么?
d3|/&gDBK 最后实现bind
FZW`ADq] mE5{)<N:C KK5;6b template < typename Func, typename aPicker >
j
RcE241 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ep;i],} {
jf- XVk5q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"\O7_od- }
M.6uWwzQR .drY 2个以上参数的bind可以同理实现。
R<Mc+{*> 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。
;Ce?f=4 ^N[ Cip}8 十一. phoenix
s9a`2Wm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0O,;[l Ow*va\0 for_each(v.begin(), v.end(),
Il9xNVos# (
rAAx]nQ@ do_
V8):! [
-seLa(8F cout << _1 << " , "
X'<RqvDc5 ]
Sh1$AGm .while_( -- _1),
;"u,G! cout << var( " \n " )
MH#"dGGu )
=1dczJHV );
qR!ZtJ5j #h^nvRmON 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
M9A1
8d| 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Jz>P[LcB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
717THci3Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g_IcF><F P7b"(G% 9#9bm template < typename Cond, typename Actor >
p0 X%^A,4
class do_while
f.uuXK {
y705 Cond cd;
LwRzzgt Actor act;
Pe,k y>ow public :
d@g2 9rs template < typename T >
t`E5bWG struct result_1
l"E{ ?4 {
b#p0s?* typedef int result_type;
3'kKbrk [ } ;
~`&4?c3p
8|{ZcW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Z(c
SM Cip|eM &l template < typename T >
Bo8f52| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z(tJd, {
:*,!gf do
^|.T\ {
)s^gT]"N act(t);
nVWU\$Ft }
0@b<?Ms9 while (cd(t));
Ncbe{}<md return 0 ;
O0z-jZ,]) }
NR(rr. } ;
USN'-Ah @xBb|/I #&IrCq+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
NAE|iyw 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
XchD3p+uB 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Z{B [r; 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
"?6*W"N9 下面就是产生这个functor的类:
y'8T=PqY[t lshSRir O}cfb4" template < typename Actor >
)E=B;.FH class do_while_actor
{@7UfJh> {
jWxa
[> Actor act;
"gI-S[ public :
E#m^.B-} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1@~%LV KS~Q[-F1P template < typename Cond >
9mMQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
nY1PRX\ } ;
8cY5:plK
u SZfim@Z7 EiM\`"o 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0W6='7 最后,是那个do_
78xiT 8sDw:wTC C|FI4/-e class do_while_invoker
:k.>H.8+~ {
f~=e public :
&JLKHwi/ template < typename Actor >
,82?kky do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^|rzqXW {
x51p'bNy return do_while_actor < Actor > (act);
yP@#1KLa+ }
w"Zws[pm] } do_;
A#~CZQY^$ m7>)p]] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9ys[xOh
WM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G7-.d/8|^ 最后来说说怎么处理break和continue
R<h:>.M 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。
jw2hB[WR 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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