一. 什么是Lambda
1gH>B5` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
M-5zsN 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,
kJ0otr2P i^/D_L. q%FXox~b YifTC-Q; class filler
x{{ZV] {
I\VC2U
public :
Q#I?nBin void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
RTYhgq } ;
SG3qNM: g {qBbzBG jF%l\$)/ 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:
MtK5>mhZI` V,
e mr`EcO0 j*1O(p+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
PciiDh~/ J_ `\}55n LwIX&\Ub 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,m.IhnCV\ q0QB[)AP w24@KaKFo 3.I:`>;EO 二. 战前分析
@c{b\is2 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。
8Vqh1< 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
<7sGA{ SN|:{Am sMAu* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n>I
N J /* --------------------------------------------- */
"4qv
yVOE vector < int *> vp( 10 );
_cH 7lO[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)3~):+ /* --------------------------------------------- */
i9k/X&V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-AxO1
qO /* --------------------------------------------- */
[P746b_\e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
khtSZ"8X /* --------------------------------------------- */
+eD+Z.{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3.s.&^ /* --------------------------------------------- */
sYb( g'W*' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)F)
(Hg ln6Hr^@5 }Qm: g o Kfm=TbY 看了之后,我们可以思考一些问题:
];1Mg 1._1, _2是什么?
%2D9]L2Up 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。
T#e ;$\ 2._1 = 1是在做什么?
&udlt//^% 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
[q{[Avqf Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7}e73 B#K{Y$!v na1*^S`[ 三. 动工
$kef_*BQg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L^0s Akbt%& kq kj.#u o1kY|cnGH template < typename T >
u
6(O; class assignment
09S LQVo {
tmJ-2 T value;
9zKrFqhNo public :
M3U*'A\ assignment( const T & v) : value(v) {}
9=J+5V^qD< template < typename T2 >
|99/?T-QW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
w+NdEE4H9z } ;
[Grd?mc# As;@T$G =-e`OHA 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^"e|)4_5\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3S~Gi, 5QjM,"`mp (HW!!xM a$*)d($ class holder
([r4N#lx {
?W*{%my public :
+EZ Lic template < typename T >
em+dQ15 assignment < T > operator = ( const T & t) const
NYoh6AR {
S~9K'\vO return assignment < T > (t);
h2SVDKj }
`*J;4Ju@ } ;
*oC],4y~D 4'ym vR 6fozc2h@x% 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:
\{HbL,s O]\6Pv@N static holder _1;
pO*$'8L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$?.0>0,< 6QwVgEnSf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OR &' 而不用手动写一个函数对象。
;#F/2UgHB G234UjN% Z r}5)ZR. Tq\S-K}4! 四. 问题分析
A{[joo 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。
$)1i)/]9U 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Kw`{B3" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Q]9+-p(= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yqaLqZ$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T<hS 5s=ZA*(sY 五. 问题1:一致性
X"4 :#s 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?|
emhI1
*} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mv5=>Xc6 L}E~CiL0n struct holder
7#~v<M6 {
FeW}tKH //
z n,y'}, template < typename T >
O_9M
/[< T & operator ()( const T & r) const
g*]hmkYe9 {
',7LVT7 return (T & )r;
Dl
a }-A: }
`D44I;e^1; } ;
-6Y@_N o!]muO*Rm 这样的话assignment也必须相应改动:
''bh{
.x <EhOIN7@*D template < typename Left, typename Right >
{7kJj(Ue class assignment
L}~"R/iWCT {
IhIz 7.| Left l;
|/qwR~ Right r;
RP@U0o public :
Oe)d|6= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hTEwp. template < typename T2 >
HT`k-}ho, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$U_M|Xa } ;
Fy;
sVB 9QQiIi$74U 同时,holder的operator=也需要改动:
?*)Q[P5 0N|l1Sn template < typename T >
=JkPE2mU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o>6c?Xi& {
K2XRKoG
return assignment < holder, T > ( * this , t);
|rgp(;iO }
%,1xOl4l L">\c5ca 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
JdM0f!3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`hl8j\HV<} V0l"tr@ return l(rhs) = r;
khc1<BBsT 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
tD~
nPbbB 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
gW5yLb_Vz$ _qxBjB4t"a template < typename Tp >
g@O H,h/ class constant_t
y+aKk6(_W {
Ka_g3 const Tp t;
z/I\hC9i public :
?u?Nhf
%b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kR+7JUq] template < typename T >
V0<g$,W= const Tp & operator ()( const T & r) const
;*G';VuT {
g5C$#<28 return t;
cBD#F$K2 }
M
ZAz= )- } ;
{E;oirv& q'Nafa&a) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|@1M' 下面就可以修改holder的operator=了
:I{9k~ i'QR-B&Z template < typename T >
iG ,z3/~v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bZ>dr{%%e {
~>#?.f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HU/2P` DGP }
vdcPpj^d5 TVM19)9 同时也要修改assignment的operator()
i-}Tt<^ Bp_8PjQ template < typename T2 >
?Dl; DE1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yr*!T= z 现在代码看起来就很一致了。
=)s~t|@v 1l'JoU.<
六. 问题2:链式操作
Ou4 `#7FR 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:}R,a=N 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
>"+ho 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[4hi/60 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
*10qP?0H 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Om*(dK]zHQ c*y*UG template < typename T >
Ncr Bp( struct result_1
kLF~^/ {
cMrO@=b; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}U(bMo@; } ;
\:g\?[ %^d<go^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
yEos$/*u-N rvU^W+d template < typename T >
|@~_&g struct ref
DK? Z {
LJ;&02w@ typedef T & reference;
A.mFa1lH } ;
XDAP[V template < typename T >
~BqC!v.)@E struct ref < T &>
>9mj/P D {
Fe
%Vp/ typedef T & reference;
jhPbh5E } ;
kBLFK3i ^<Gxip 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'7}2}KD }]#z0'Aqsu template < typename T >
g\?v 5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Lq$ig8V:O7 {
YR? E
z<p return l(t) = r(t);
IN@o9pUjV }
4Y}Nu 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。
_!VtM#G[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U?d
I $)$r 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
{* :^K\- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ll1N`ke _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Rnoz[1y?0 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ke! 最后的布局是:
S-}c_zbl; Add
@87Y/_l / \
|/H?\]7 Divide 5
X(eW+,H / \
$./aKJ1B _1 3
y2#"\5dC 似乎一切都解决了?不。
=+K?@;? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-b{<VrZ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
=Gu&0f OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
S5u$I (&Jo.
< template < typename Right >
343d`FRa} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e ><0crb Right & rt) const
n42\ty9 {
49M1^nMvoo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S<NK!89 }
g)^s+Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
FG[rH] 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。
~
z3J4s 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。
HV)aVkr/& 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。
-e}(\ 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。
lya},_WCq 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?
~G@YA8} 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=#`8deH( "FA.T7G template < class Action >
[.fh2XrVM class picker : public Action
)dX(0E4Td/ {
K$Vu[!l` public :
VqV [ @[P picker( const Action & act) : Action(act) {}
5v)bs\x6 // all the operator overloaded
/P@%{y } ;
P9'`
2c D0xQXC3$` 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。
:K]7(y7> 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:
jhf3(hx&F f0sGE5 template < typename Right >
DbH;DcV7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
M)+p H {
s+lBai*# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]}N01yw|s }
|EX=Rj* iBAP,cR?` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i cTpx#|= 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$]er'` 3r kcIVO template < typename T > struct picker_maker
y0mNDze {
/9G72AD! typedef picker < constant_t < T > > result;
SW#/;|m } ;
A)sYde( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(?\+ {
|{YN3"qN typedef picker < T > result;
9m$;C'}Z } ;
v>} +->f '1ySBl1> 下面总的结构就有了:
q%dG>! 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。
(~^fx\-S picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
h7"U1'b picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$q@d.Z>; 至此链式操作完美实现。
7amVnR1f ?x #K:a? TsaQR2J@ 七. 问题3
8-nf4=ll 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
D:/ n2_ Yao}Xo9} template < typename T1, typename T2 >
!g]5y= ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#%p44%W {
1^WGJ"1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YK3>M"58 }
Kt_oo[ey{ :'Qiwf& 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
,D+ydr [#Y
L_*p template < typename T1, typename T2 >
H>EM3cFU struct result_2
%MjoY_<:_ {
{'O><4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
SO0\d0?u } ;
Q[j| 2U !RmVb}m 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
)Fv.eIBY 这个差事就留给了holder自己。
l!|c_ J2W-l{`r< ~:z.Xu5m template < int Order >
Pq omi!1 class holder;
p,fV .5q template <>
Wm}c-GD class holder < 1 >
V^2_]VFj {
=#G
2}8mQD public :
N*-tBz template < typename T >
{q0+PzgP struct result_1
m;OvOc, {
j~qm$ 'H typedef T & result;
nHm}^.B*+ } ;
`$6o*g>: template < typename T1, typename T2 >
&n k)F< struct result_2
Lj1l]OD {
;?2)[a typedef T1 & result;
cJ96{+ } ;
p`Pa;=L template < typename T >
~$HB}/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y_'ERqQ {
n N<N~ return (T & )r;
t/iI!} }
b&z#ZY template < typename T1, typename T2 >
6 Xvpk1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]<f)Rf">:` {
a$My6Qa# return (T1 & )r1;
bBjr hi }
A>@#eyB } ;
@YI{ E*?S >
{*cW template <>
cfLF@LW!]) class holder < 2 >
aDbqh~7 {
S>yi D`v public :
r6m^~Wq!} template < typename T >
Dl;hOHvKk struct result_1
7AqgX0) {
Tru{8]uMH typedef T & result;
7*5B } ;
*4cuWkQ, template < typename T1, typename T2 >
^{+ry<rS> struct result_2
6R6Ub
0 {
vhrf 89-q typedef T2 & result;
<>] DcA } ;
uk):z$x template < typename T >
HbKE;N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+MoUh'/u {
t%=7v)IOE return (T & )r;
nh} Xu~#_ }
INg0[Lpc template < typename T1, typename T2 >
sU_K^=6* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f@OH~4FG {
o7) y~ ke return (T2 & )r2;
/7AHd ; }
nQF&^1n } ;
Qd}n4KF\ @Kpm&vd( ;vH2r~ 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> >。
c+:ZmrP/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#dauXUKH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.hT>a< O =Z}DGa+ return l(i, j) = r(i, j);
n2U
&}O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%F*9D3^h &tyS 6S+ return ( int & )i;
3<xE_ \DR return ( int & )j;
BhJ>G% 最后执行i = j;
;wv[';J 可见,参数被正确的选择了。
)@g[aRFa &`^(dO9 7>Scf W{6QvQD8 z74JyY 八. 中期总结
PUdv1__C 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:
d<m;Q}/l&h 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
uzd7v, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
PucNu8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QK-aH1r W5|{A])N %BI8m|6 Xb_
V\b0 S:xXD^n#H Hg#tSE 九. 简化
c1H.v^Y5 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。
2q?/aw ;Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[OC(~b 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:
f1'ByV'2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
CmU@8-1 +-*/&|^等
6#Vl3o(E| 2. 返回引用。
&h5Vhzq(< =,各种复合赋值等
6{2y$'m8 3. 返回固定类型。
x ytrd. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A4j,]hOD 4. 原样返回。
odP<S. operator,
o@Ye_aM~?Y 5. 返回解引用的类型。
TegdB|y7O operator*(单目)
Jf^3nBZ 6. 返回地址。
)."ob=m operator&(单目)
1$*8F 7. 下表访问返回类型。
uYC^&siS<s operator[]
9ihg[k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gwj?.7N*k operator<<和operator>>
x\yM|WGL {cdICWy(F3 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。
bmT%?it 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m$8siF{<q #qd!_oN template < typename Left >
>tg)F|@ struct value_return
4H8r[ {
m#+0m! template < typename T >
0#|Jhmv-zL struct result_1
Q2fxsa[ {
8eT#-9q@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
B:zx 9 } ;
rz|T2K &8VH m?h template < typename T1, typename T2 >
!)M}(I} struct result_2
pMU\f {
KXWcg#zFY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[}L?EM } ;
{|9knP } ;
A}(xH`A @]Q4K%1^" xU;SRB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0akJv^^D l+;S$evY 下面我们来剥离functor中的operator()
Au2^ T1F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+w0Wg.4V jOhAXe;~X{ return l(t) op r(t)
`
nX,x-UM return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)!(gS, return op l(t)
<$A,|m return op l(t1, t2)
>MYxj}I4{z return l(t) op
^B.Z3Y return l(t1, t2) op
-^NW:L$| return l(t)[r(t)]
RE!WuLs0" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+*.*bo )Kx.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:
8GkWo8rPk 单目: return f(l(t), r(t));
\>$zxC_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
SFg4}*"C / 双目: return f(l(t));
imOIO[<; return f(l(t1, t2));
0A}XhX 下面就是f的实现,以operator/为例
veDv14 zlLZ8b+ struct meta_divide
3Ei^WDJ {
W[jg+| template < typename T1, typename T2 >
0\i\G|5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6jpzyf=~ {
&>-'|(m+2 return t1 / t2;
u^Cls!C }
tMLiG4
|7 } ;
g9C-!X-<T -~z@W3\ 这个工作可以让宏来做:
T4x%3-4; x& _Y( bHA #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wPU5L*/*i template < typename T1, typename T2 > \
Y6wr}U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$mxG-'x%K 以后可以直接用
:{<|,3oNdR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Q
&/5B 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
X
-1r$. (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。。。)
LR&MhG7 i,^-9 lLQcyi0 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
tDETRjTA @<DRFP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:%sG'_d class unary_op : public Rettype
oDS7do {
k3&68+ Left l;
A8ViJ public :
+At[[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*6JA&zj0B /yU#UZ4; template < typename T >
Z +/3rd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:X":>M;;+ {
S^R dj ] return FuncType::execute(l(t));
LcLHX }
N+~
MS3 [(
xPX template < typename T1, typename T2 >
\=({T_j4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YUSrZ9Yg {
<=CABWO. return FuncType::execute(l(t1, t2));
-sHX }
_"*vj-{-y } ;
|i
B# ?uCL[ &CRgi488b 同样还可以申明一个binary_op
o0AT&<K +M.BMS2A<l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
86LE
)z class binary_op : public Rettype
5XT^K)' {
O<fy^[r:` Left l;
]9_tto!/ Right r;
1.%|Er 4 public :
]U@~vA#'' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jhRr! _G)A$6weU template < typename T >
;Q3[} ]su typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
62;xK-U {
nK< v return FuncType::execute(l(t), r(t));
(e_<~+E }
V+D <626o it{Jd\/hR template < typename T1, typename T2 >
{'alA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ftmPdha%+ {
XFTqt] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XX-(>B0L }
(k+*0.T&? } ;
1q=Q/L4P _{): w~zi |WUM=g7PC 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
;t>4VA 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
V ~jp DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eSIG+{;& 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。
{Zw;<1{E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
z3[J
sE% 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。。。
tvno3" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3AENY@* 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)
)cL(()N 下面是修改过的unary_op
C@;e< qu#xc0? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m*1 class unary_op
{a\! 1~ {
.[eC w Left l;
s;Bh69 }>y!I5O public :
Rkg)yme!N An}RD73!w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h+Lpj^<2a rYV]<[?~7 template < typename T >
aZo}Ix:/ struct result_1
%Un wh1VG {
|3FGMg% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5'DY)s-K } ;
LV1drc iM7^ template < typename T1, typename T2 >
o%-KO? YW struct result_2
S;t`C~l\ {
Y>C05?> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9%21Q>Y?b } ;
g :B4zlKG }; 7I template < typename T1, typename T2 >
'>"blfix8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zqt%x?l {
3H<%\SYp return OpClass::execute(lt(t1, t2));
myVa5m!7Q }
{d#sZT I%:?f{\ template < typename T >
G*_]Lz(N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FS)#
v {
>jiez, return OpClass::execute(lt(t));
\7h>9}wGf }
A#K<5%U{Mv J9t?;3 } ;
1D)0\#>< hMz)l\0
&2.DZ),L 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
y4@gw.pt 好啦,现在才真正完美了。
.*`]x 现在在picker里面就可以这么添加了:
@J>JZ7m]\ SHSfe{n template < typename Right >
bxwwYSS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z}==6|{ {
aso8,mpZuA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&ID! lEd }
78*8- 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。
sMVk]Mb x'?p?u~[ SAitufS 7l/ZRz}1 p<\!{5: 十. bind
&N= vs 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。
QEut@L 先来分析一下一段例子
NCT:!& &RbPN^ yFeFI@Hp 3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
{7DXSe4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a-S
tOO5s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
IIT[^_g 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。
6`6 / 2C$% 我们来写个简单的。
8PVjNS/ 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}2YM
J 对于函数对象类的版本:
f34/whD65 (f_YgQEL template < typename Func >
| @ ut/ struct functor_trait
[aA@V0l {
fwA8=oSZd typedef typename Func::result_type result_type;
L58#ri= } ;
lw~
V 对于无参数函数的版本:
Xm|~1 k_3 ){)-}M template < typename Ret >
=Yl ea,S struct functor_trait < Ret ( * )() >
dR_6j} {
(_@]- typedef Ret result_type;
cK\
u } ;
|,=^P`#% 对于单参数函数的版本:
~Gh7i>n* 1anh@T. template < typename Ret, typename V1 >
479X5Cl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
M?My+o T {
2z#S|$ typedef Ret result_type;
cNwHY
Z' } ;
~@6l7H6{ 对于双参数函数的版本:
}[lP^Qs W 2[]m>; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
k{vbi-^6rf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
AWMJ/E*T {
n6t@ e^ typedef Ret result_type;
hQY`7m>L } ;
`V<jt5TS 等等。。。
gd7r9yV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_#r00Ze (p12=EB< template < typename Func >
'@@!lV struct func_return
$+n6V2^K)7 {
`)cH(Rj template < typename T >
iSoQ1#MP)2 struct result_1
8kdJtEW3 {
T\$i=,_$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<},JWV3 } ;
[mjie1j/< #|,cy,v4 template < typename T1, typename T2 >
>w7KOVbN3
struct result_2
^<-r57pz {
@q>Hl`a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M!i|,S } ;
GrJLQO0$N } ;
&V~l(1 =$)M-;6 \$.{*f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
LFW`ISY{ N%Ta.`r template < typename Func, typename aPicker >
1d FuoX class binder_1
8 I_ {
"|1iz2L Func fn;
7M7Ir\d0lp aPicker pk;
IKPGqoM public :
S :}"gwFM &*7KQd template < typename T >
9NU0K2S struct result_1
Kw?3joy {
/u.ZvY3, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3BCD0
%8 } ;
#6ePwd _ pz} template < typename T1, typename T2 >
DZC@^k \E struct result_2
^s7!F.OC {
,I5SAd|dX typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EV{Ys}3M } ;
(oX!D(OI =(7nl#o binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
njX$?V
;XawEG7" U template < typename T >
/A-WI x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zM=MFKhi ~ {
UWKgf? _ return fn(pk(t));
Rb0I7~Z%'d }
0] template < typename T1, typename T2 >
oS..y($TI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>god++,o {
_7;:*'>a4 return fn(pk(t1, t2));
8vR_WHsL }
v
'+]T= } ;
;H~<.QW -GCo`PR?b Px=@Tw N, 一目了然不是么?
;mk[! 最后实现bind
}H\I[5* 1\&j)3mC X@DW1<wEt template < typename Func, typename aPicker >
2,q*[Kh1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2NMs-Zs {
^
UmYW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
z.SC^/\o| }
bqAW ]9y\W}j 2个以上参数的bind可以同理实现。
qiOJ:'@ 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。
[MFnS",7c s||" } l 十一. phoenix
:NF4[c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,?|$D Y+= OA[e}Vn for_each(v.begin(), v.end(),
]c7X~y (
<R /\nY Xz do_
>UaQ7CRo [
/gZyl|kdy cout << _1 << " , "
vNv!fkl
]
!&rd#ZBn .while_( -- _1),
=,(TP cout << var( " \n " )
MY@&^71i4 )
G*@!M%/ );
_2!8,MX VWE>w|' 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
;[Mvk6^'R 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
9KXL6#h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:h{uZ,#Gi 那么我们就照着这个思路来实现吧:
z~ C8JY: s;Gd`-S>d k9;^|Cm
k template < typename Cond, typename Actor >
06S
R74 class do_while
fu^W# "{ {
BHUI1y5t Cond cd;
A#=TR_@: Actor act;
! ;t\lgMl public :
2]5{Xmmo9 template < typename T >
8D*nU3O struct result_1
EsMX#1>/m {
-BSdrP| typedef int result_type;
Oo|PZ_P } ;
kUf i (aa2uctTn do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{rUg,y{v eluN~T:W template < typename T >
kyJbV[o<# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"Wwu Ty| {
p%3z*2,( do
At iUTA
{
!@=S,Vc. act(t);
Cq\XLh ` }
<(xqw<) while (cd(t));
y?<KN0j return 0 ;
%y6(+I#P }
-fq } ;
K($l>PB,y@ ITn% K oJ=0jM# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q!ZM Wg 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。
LjI`$r.B 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
X8$i*#D 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。
.:$(o& 下面就是产生这个functor的类:
&
o5x hx:q@[ +J/ Re,;$_6o template < typename Actor >
/;*_[g5*i class do_while_actor
/4&gA5BS] {
V*giF`gq Actor act;
Q/+`9z+c public :
Dr3_MWJ+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,vR?iNd:q[ 8 "l
PiW3 template < typename Cond >
m\6/:~qWW picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}/cReX,so } ;
h'y%TOob X-c|jn7 w4U,7%V
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
y{%0[x*N<m 最后,是那个do_
s#9q3JV0 4S<M9A} v675C# l( class do_while_invoker
?QOU9"@+B {
k]~o=MLmj public :
}
oPO` template < typename Actor >
K^u,B3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
V`Cyx^P {
tbFAVGcAM return do_while_actor < Actor > (act);
eZ$7VWG# }
&93{>caf+ } do_;
o,6t:?Z 0k]ApW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U#jz5<r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@/z\p7e 最后来说说怎么处理break和continue
M@Th^yF+8H 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。
:os8" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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