一. 什么是Lambda
8VbHZ9Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L/2{}l>D 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,
5H (CP dKs^Dq C$9+p@G6 ,QDS_u$xi& class filler
r-27AJu {
LaI( public :
Y<~Nx~w{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X6+2~'*t } ;
I%.96V (8M^|z}q 8Iz-YG~%3 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:
fs8nYgv|Q c6IFt4)g h5+qP"n!?q !1i(6 ?~#4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9}~WwmC|x c$X0C&m BXNt@% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(&n4^tJ+_ ls5s}X L0v& m \,:3bY_d 二. 战前分析
^%)H; 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
r?{$k3Vl 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
3Uzb]D~u 4)'8fi Dj=OUo[[d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2h<{~; /* --------------------------------------------- */
.rfufx9Sw vector < int *> vp( 10 );
WM& k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
HK@LA3 /* --------------------------------------------- */
-7GF2
@ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
RR2Q /* --------------------------------------------- */
k=t\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5F@7A2ZR /* --------------------------------------------- */
)XB31^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d3A= (/>D /* --------------------------------------------- */
cR;zNS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|K},f, l?>sLKo9 /u9Md 3q*' v3b[08
F 看了之后,我们可以思考一些问题:
)Fc`rY 1._1, _2是什么?
]Lc:M'V# 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。
l2v4SvbX 2._1 = 1是在做什么?
mL\j^q,Y 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。
adHZX 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。
OBGA~E;% 3t E,6(/`0H* 三. 动工
>Ab>"!/'K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Yg 8AMi 2ckAJcpEb/ d/Q}I[J.u J(BtGGU' template < typename T >
19 h7 M class assignment
A>;Q<8rh {
*? /9lAm T value;
^i3~i?\,P public :
K".\QF,: assignment( const T & v) : value(v) {}
_dCsYI% template < typename T2 >
n@pm5f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`v*UY } ;
y`"b%P)+T m'Jk!eo C$X
)I~M 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+\SNaq~& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
I }AO_rtb ;#np~gL zd)2@jX= 't2dP,u<- class holder
\3P.G S{l {
k+xj 2)d7 public :
O'5d6m template < typename T >
"=l<%em assignment < T > operator = ( const T & t) const
P;%4Imq3 {
7aH E:Dnwp return assignment < T > (t);
d4"KM+EP? }
3kxI'0&T } ;
D]+0X8@kH7 s:
c >|<8QomD 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:
s>Eu[uA P0m;AqS#R static holder _1;
]h0Fv-[A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b6Jv|1w' PP+{zy9Sb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#u8|cs! 而不用手动写一个函数对象。
&KfRZ`9H #JAU5d Ndj9B|s_ 7g(,$5 四. 问题分析
pg3B^ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
?!H<V@a 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
\tc`Aj%K 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
A1xY8?#?~c 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)A]E:]2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8Z;wF h.Cr;w,2R 五. 问题1:一致性
0{ovLzW 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{7^7)^@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q2VQS1R`8 'jp nQcwxx struct holder
OtuOT=% {
H-%)r&"vn //
?}*A/-Hx0U template < typename T >
'T54k T & operator ()( const T & r) const
VFN\
Ryd {
`r"euO
r\ return (T & )r;
@";z?xj }
uHdrHP } ;
4;;F(yk8 {;4AdZk 这样的话assignment也必须相应改动:
^FSUK ]JQk,<l5E template < typename Left, typename Right >
Zf<M14iM class assignment
wAE,mw {
y6KI.LWR9 Left l;
tN|sHgs Right r;
\m!swYy public :
9 F~U%
>GX assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
EZkg0FhkZ template < typename T2 >
zn5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x1)G!i } ;
O`e0r%SJ DJ"O`qNV3 同时,holder的operator=也需要改动:
A3%s5`vNvH >'#G$f template < typename T >
3=9yR** assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aK'`yuN {
jyF0asb return assignment < holder, T > ( * this , t);
(;=:QjaoZ }
X&._<2 LPbZ. 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。
gvYib`# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{t: ZMUV C)>
])'S return l(rhs) = r;
_5Q?]-M 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。
jnFCtCB 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
B\&;eZY'G ~:ddTv?F template < typename Tp >
8:,E=swe class constant_t
-A}*Aa'\ {
8XwAKN:f const Tp t;
uV<I!jyI public :
2U,O
e9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
G.K3'^_ template < typename T >
<Gzy*1Q& const Tp & operator ()( const T & r) const
U6qv8*~ {
@L|X('i return t;
k))*Sg }
'j=7'aX>K } ;
TDg#O!DUF }~dXz?{p8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'>[KVvm 下面就可以修改holder的operator=了
hd1H yvo~'k#c template < typename T >
'01H8er assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|i-Q fpn {
xKKL4ws return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D3yG@lIP3 }
~1YL *&B1(&{:V 同时也要修改assignment的operator()
@YmD 79 ann!"s_ template < typename T2 >
y'4H8M2? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Iw~3y{\ 现在代码看起来就很一致了。
Y?hC/6$7 p2|c8n== 六. 问题2:链式操作
?}%Gr,tj2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
DG1
>T 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。
Xg.'<.!g0 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。
/E(H`;DG 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。
2XrPgq' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"Iu[)O% $DC*&hqpt template < typename T >
B M{GSX struct result_1
")7,ZN; {
L f[>U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sChMIbq!Av } ;
94r8DkI .EVy?-
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
7\d{F)7E 6\4ny 0 template < typename T >
9}kN9u struct ref
BR\%aU$u {
hNUAwTH6 typedef T & reference;
^[XxE Lx } ;
5gW`;Cdbyc template < typename T >
hb9X<N+p struct ref < T &>
u814ZN} {
%*P59% typedef T & reference;
o#E 3{zM } ;
mnL
\c' \Q{@AC<?i 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qEKTSet? HyXw^ +tsj template < typename T >
"!XeK| Wi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_Jj/"? {
qie7iE`o return l(t) = r(t);
YE&"IH]lF }
La?q> 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。
c;e-[F 7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Ld? tVi |x["fWK 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
=<(:5ive _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8):I< }s# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vJ>A
>RCB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"^gZh3 最后的布局是:
!zL1XW)q Add
bv0B / \
-@i)2J_WP Divide 5
6BVV2j)zl: / \
k(o[T),_%0 _1 3
+Uq9C-Iu 似乎一切都解决了?不。
\(.&E`r 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。
Y5=~>*e 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。
!U}A1) 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:
@B
~![l +GI[
Kq template < typename Right >
pOD| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
nWN~G Right & rt) const
V4qHaG {
b$[_(QUw return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(.P;VH9R\ }
Dqe)8 r 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?LgR8/Io@5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
l9)iLOj 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
j>eL&.d 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~j3B' 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Yqmx] 7Y4 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
KSVIX!EsX 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
.=rv,PWjZ j2lo~J) template < class Action >
>h<eEv/ class picker : public Action
gB&]kHLO {
2 *n2!7jZ* public :
k@5#^G picker( const Action & act) : Action(act) {}
mc|T}B // all the operator overloaded
KoiU\r } ;
PqPLy "%urT/Fv& Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
%H>vMR-,~ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
|`s}PcV 66D<Up'K template < typename Right >
wc)[r~On(5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*x`z5_yfO {
FFbMG:>: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<.$<d }
dJ?VN!B0 Y+iC/pd Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G#5Cyu<r! 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。
@iUzRsl 3`TC* template < typename T > struct picker_maker
v Q+}rHf`[ {
3k;U#H typedef picker < constant_t < T > > result;
vi4 1` } ;
)&+_T+\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o}v #Df {
#"ayq,GC< typedef picker < T > result;
|/arxb& } ;
aen(Mcd3bg %%c0UaV 下面总的结构就有了:
,M7sOp6} 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。
f Otrn 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。
fj0+a0h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
i0-!! 至此链式操作完美实现。
j6Jz rRcfZZ~` M y;0.P?Il" 七. 问题3
H; TmG<S 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。
l4U& CA y $2]1 3j template < typename T1, typename T2 >
MGc=TQ. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@EfCNOy {
Rt7}e09HV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*Vfas|3hZI }
z$ysp! KyXgw 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:
@EO#Ms 1a_;[.s template < typename T1, typename T2 >
|GK [I struct result_2
^eM=h {
1GOa'bxm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lx$Y-Tb^F } ;
\^Y#"zXo1 Ep 5lmzg 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
l]WV?^* 这个差事就留给了holder自己。
-B4uK C$*`c6R [7<X&Q template < int Order >
]~?k%Mpw class holder;
wrqdQ}@( template <>
&@dMk4BH< class holder < 1 >
~pzaX8! {
W:(:hT6`j9 public :
C^nL{ZP, template < typename T >
v^@L?{"}8 struct result_1
^l$(- #'y {
YD.3FTNGC typedef T & result;
[ R~+p#l+Q } ;
h4?+/jk7 template < typename T1, typename T2 >
3;>(W struct result_2
m*i~Vjxj-m {
R%#c~NOO typedef T1 & result;
=v:_N.Fh-c } ;
07(E/A] template < typename T >
DIk$9$"<x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X'kw5P!sq {
]2h[.qa return (T & )r;
H kg@M?( }
n:wn(BC3 template < typename T1, typename T2 >
#H!~:Xu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l06 q1M 3 {
`t6lnO return (T1 & )r1;
Efp=z=E }
1/cb;:h> } ;
Q~xR'G[N 1'aS2vB9 template <>
xR_]^Get class holder < 2 >
>E]*5jqU {
]m4LY.SQ public :
*r-Bt1 template < typename T >
}\823U
% struct result_1
+B8Ut{l {
vnN_csJ#^ typedef T & result;
Bs# #3{ylu } ;
$35Oyd3s< template < typename T1, typename T2 >
e. [+xOu` struct result_2
aNqVs|H {
RLKO0 # typedef T2 & result;
]6:5<NW } ;
>p<(CVX[ template < typename T >
SN]/~>/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Gi<f/xQk> {
Qb(CH return (T & )r;
9txZ6/
}
ED?s[K template < typename T1, typename T2 >
sm_:M| [D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U!e4_JBR' {
I[4E? return (T2 & )r2;
y:,{U*49 }
:lE7v~!Z } ;
&1Y+q] \]9;c6( #5H@/o8!s= 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> >。
iEU(1?m2- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Q1jyetk~I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%kc g#p+tE ;zCHEz return l(i, j) = r(i, j);
TuF:m"4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B"qG-ci JfVayI= return ( int & )i;
<;XJ::d return ( int & )j;
]!A;-m 最后执行i = j;
K[ \z'9Q 可见,参数被正确的选择了。
hV,3xrm?P *jJ62-o ,h>w % kEXcEF_9P p0tv@8C> 八. 中期总结
v4v+;[a% 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:
\;?\@vo< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mi-\PD>X 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G`
8j ^H, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!e7vc[N w1}[lq@ )F~_KD)7jJ a>kDG <.A i]YQq! B n -=\n6"P 九. 简化
$bo^UYZ6 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
^s?wnEo;j 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>u4e:/5] 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
l~=iUZW< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:rj78_e9 +-*/&|^等
7'8O*EoB' 2. 返回引用。
x:bYd\
EJ[ =,各种复合赋值等
<VBw1|)$@ 3. 返回固定类型。
: 1{j&$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"/"qg
4. 原样返回。
;CvGIp&y operator,
~H$XSNPi 5. 返回解引用的类型。
ex=~l O operator*(单目)
=aekY;/ 6. 返回地址。
[_0g^(` operator&(单目)
j~{2fd<> 7. 下表访问返回类型。
[D,:=p` operator[]
N0piL6Js 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Stc\P]%d operator<<和operator>>
- VE#:& q1gf9`0 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
G!~BA* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9=o
b: N\fT6#5B template < typename Left >
nZT@d;]U9 struct value_return
"a
g_ {
'
EDi6 template < typename T >
Jt)~h,68 struct result_1
5_`}$"<~ {
em]K7B= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\fhT#/0N
} ;
toWmm(7v ZX0c_Mk= template < typename T1, typename T2 >
j{^(TE struct result_2
s/^k;qw {
VZ,T`8" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&8pXkD#A } ;
9,W-KM } ;
% n{W $ {+.1"/[ !lF^~x 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:qbG%_PJ VMWg:=~$ 下面我们来剥离functor中的operator()
J4vKfxEg 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!BX62j\? f+920/>!Z return l(t) op r(t)
R\}YD* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_y9P]@Q7% return op l(t)
1FJ[_l return op l(t1, t2)
|FFC8R%@]u return l(t) op
6ZR0_v;TD return l(t1, t2) op
*I67SBt return l(t)[r(t)]
Ig<p(G.;} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
E8i:ER $$7 NM@An2 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:
T]W -g 单目: return f(l(t), r(t));
8x"d/D return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
MT`gr 双目: return f(l(t));
@r ?`:&m0 return f(l(t1, t2));
_Pkh`}W: 下面就是f的实现,以operator/为例
p5l$On ?a%i|Z7! struct meta_divide
RV`j>1 {
=M5M; template < typename T1, typename T2 >
KV_Ga8hs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f
99PwE(= {
<<6w9wNon return t1 / t2;
J7GsNFL }
fYy.>m+P1 } ;
^0Q*o1W yxN!*~BvL 这个工作可以让宏来做:
)0mDN. JNaW>X$K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e_], O_Z template < typename T1, typename T2 > \
.@Uz/j?> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[MS.5+1Y 以后可以直接用
!j9i=YDb DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.Qt3!ek 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
gN(hv.nQ (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。。。)
1RbYPX $0}bi:7 rbPs~C-[ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
'cN#rHPB6 }yw;L(3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9/Dt:R3QU class unary_op : public Rettype
N| Pm|w*? {
Ra5'x)m36) Left l;
^gzNP#A<'o public :
"PaGDhS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fR4l4 GU?) M7R&J'SAY template < typename T >
t3$gwO$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JF%=Bc $C {
io7U[ # return FuncType::execute(l(t));
C-u/{CP }
K<6x4ha ':D&c template < typename T1, typename T2 >
lmKq xs4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L59oh {
|ozoc"' return FuncType::execute(l(t1, t2));
6;frIl; }
b0Ov+ )7# } ;
$af}+:' -!,]Y10 jHlOP,kc 同样还可以申明一个binary_op
Lzx$"R- 'S7@+kJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\Z20fh2 class binary_op : public Rettype
G.nftp(*} {
5w)^~#' Left l;
9jGuelwN Right r;
n/oipiYx public :
J xm9@, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
07Q[L'}y@ FJ~_0E#L template < typename T >
yI.H4Dl< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s9kLB. {
U?fN3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
H
r^15 }
)_*a7N! nX\]i~ template < typename T1, typename T2 >
@gSFvb bc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}u_EXP8M {
I.+)sB?5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ClMtl59 }
*C@[5#CA2z } ;
iW1ih QX 8;g.3Qv 0t COb9 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
.(7C)P{.0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
x56
F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e9@fQ 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。
j%Z{.>mJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!N8)C@= 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。。。
#VdI{IbW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
M=[q+A 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)
s i"` 下面是修改过的unary_op
]Uu(OI<) fE%[j?[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m>+,^`0 class unary_op
f'6qJk%J {
s>@#9psm Left l;
iCnUnR{ TdP{{&'9 public :
3H'nRK}, rw8J:?0x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nN=:#4
>Y pO/SV6N template < typename T >
vbA7I<; struct result_1
`}9 1S {
Qw<kX*fxrI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K rr?`n } ;
K\KO5A N=Uc=I7C template < typename T1, typename T2 >
@ojg`!, struct result_2
h76NR {
\'?? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Jn[q<e" } ;
LPapD@Z t}XB|h template < typename T1, typename T2 >
otz_nF;E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
762o~vY6$ {
yxC Ml. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
n4vXm }
(Gi+7GMV' g\qL}: template < typename T >
n=G>y7b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BK(pJNBh {
sm2p$3v return OpClass::execute(lt(t));
D]pK=247 }
s-GleX< b#p~F}qT } ;
S:p.W=TAB q: Bt]2x //X e*0 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
E+m]aYu" 好啦,现在才真正完美了。
9B+ zJ Vte 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ej+]^t$\ h\=p=M template < typename Right >
h/1nm U] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
hsHVX[<5` {
D%jD8 p return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
hi {2h04 }
}_a+X 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。
Q(=Vk~v 8K@"B ~'^!udF- l&6U|q` ^_*jp[!`b$ 十. bind
SRt$4EL21 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
V@#*``M,3 先来分析一下一段例子
*R_'$+ >9o,S3 z"6ZDC6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
(#j2P0B bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Gut J_2f^9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{?EEIfg 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。
VY+(,\)U 我们来写个简单的。
\3H<z@; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(30<oE{ 对于函数对象类的版本:
t$]&,ucW# i{tTUA template < typename Func >
qJ{r!NJJ
8 struct functor_trait
_HWHQF7 {
HA^jk%53 typedef typename Func::result_type result_type;
U^M@um M } ;
E8T"{
R80 对于无参数函数的版本:
!j!Z%]7 e9~cBG| template < typename Ret >
~K5Cr struct functor_trait < Ret ( * )() >
n_""M:X H {
!lQ#sL` typedef Ret result_type;
Z?~gQ
$ } ;
`e'G.@ 对于单参数函数的版本:
hmK8jl<6 j+_S$T8w template < typename Ret, typename V1 >
\6`v.B&v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.9T.3yQ {
Z:#.;wA typedef Ret result_type;
M&uzOK+ } ;
GXOFk7> 对于双参数函数的版本:
ps"/}u l to99_2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{l0,T0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/]ku$.mr\ {
//\ds71h typedef Ret result_type;
y#]}5gJ } ;
r?64!VS; 等等。。。
Xtci0eS#V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)^t!|*1LA )8pcf`h{ template < typename Func >
uk`T+@K struct func_return
zc6Ho {
!"g=&Uy& template < typename T >
VDB$"T9# struct result_1
a`7%A H) {
OOCQsoN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ixOEdQ } ;
Y3-]+y%l 84iJ[Fq{ template < typename T1, typename T2 >
Z:I*y7V- struct result_2
0Vf)Rw1%I
{
B }6Kd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~_ *H)| } ;
9aT L22U? } ;
%lXbCE:[ F|ETug
n Jzk!K@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Y{,2X~ 7 ?V#Gx>\ template < typename Func, typename aPicker >
'eqiYY| class binder_1
i4 hJE {
n4^*h4J7 Func fn;
/wr6\53J aPicker pk;
aQ&uC )w public :
`koOp pp(H
PKs=} template < typename T >
Oz:D.V
3~ struct result_1
<\h*Zy {
1+R:3(AC typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GA.BI"l } ;
SV&kWbS !d\t:0; template < typename T1, typename T2 >
,,S9$@R struct result_2
K6E}";; {
!]yQ1@)*' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"cwR^DoD& } ;
f:xUPH?+ [1NaH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i#k-)N _$ H \ 3M template < typename T >
1:_=g #WH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5!~!j
"q {
S0F@#mSQ? return fn(pk(t));
fVYiwE=F }
+Z > < template < typename T1, typename T2 >
Gi*<~`Gr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P2Onkl {
kg:l:C)Tq return fn(pk(t1, t2));
Te+^J8 }
H-185]7 } ;
5lO^;.cS, %8
qSv%_ q'.;W@m 一目了然不是么?
(]OFS;% 最后实现bind
f7Zf}1| "MTWjW*6 Lj iI+NJ template < typename Func, typename aPicker >
.?f:Nb.O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ee8-- {
}S,-uggz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7ZQ'h3K }
c -w0 2\5cjdy 2个以上参数的bind可以同理实现。
n? ]f@O R 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。
!Vb,zQ 3EmcYC 十一. phoenix
D{R/#vM jk Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@m?{80;uQ A';n6ne%i for_each(v.begin(), v.end(),
' X}7]y (
@LcT-3 u do_
i *B:El1 [
WKxm9y
V cout << _1 << " , "
`
VwN!B: ]
Ae6("Oid .while_( -- _1),
QhCY}Q?X cout << var( " \n " )
_-/x;C )
r
sLc&2F );
W<Z$YWr @HvScg*Y 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
d5:tSO 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
K@6`-|I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
dnwdFsf 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O4E(R?wd OTE<x"=h ~5ubh2{ template < typename Cond, typename Actor >
?gN9kd) class do_while
R4SxFp {
_jmkl
B Cond cd;
/~*Cp9F"] Actor act;
g?V&mu public :
Y9tV% template < typename T >
XCm\z9F struct result_1
H*rx{ F? {
p qeL%="p; typedef int result_type;
Pcdf$a"` } ;
LEK/mCL 5z~\5x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\yG`Sfu2 wyzOcx>M template < typename T >
|!Fk2Je, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&n|*uLn
{
-;>#3O- do
\vVSh {
um[!|g/ act(t);
rrcwtLNbu }
{i>Jfl]G} while (cd(t));
IA2GUnUhu return 0 ;
U` hfvTi }
8R}K?+] } ;
w;+ br AW/wI6[T /$:U$JVb?l 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.T$D^?G!D 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。
13a(FG 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。
[4XC#OgA 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。
@KA1"Wb_ 下面就是产生这个functor的类:
sa9fK Z'q O:^'x*} j#VIHCzlr template < typename Actor >
wbi3lH:; class do_while_actor
U^rm:*f {
e\9g->DUs Actor act;
_!!}'fMC public :
M6Pw/S! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
] H&c' C(o.Cy6 template < typename Cond >
ru{f]| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
mM5|K@0| } ;
nJT4w|Yx JUQg 'D K%gP5>y*9> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rY,PSK/j 最后,是那个do_
7Ms90oE/c 2]2H++ c@(1:,R class do_while_invoker
hH`Jb77L {
@o#+5P public :
$"8d:N?I[ template < typename Actor >
kXwi{P3D$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%LQ/q3?_ {
.GCR!V return do_while_actor < Actor > (act);
?4G(N=/& }
JMlV@t7y< } do_;
1,`H:%z% \A<v=VM| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k)":v3^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}1U*A#aN7K 最后来说说怎么处理break和continue
}fA;7GW+9 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。
?z=\Ye5x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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