一. 什么是Lambda
SnoEi~Da 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l
Ng)k1 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,
VC^QCuSq &cf_?4 F^Mt}`O z@2nre class filler
<p[RhP {
M*F`s&vM public :
' &Nv|v\V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N
Q}5' } ;
+sXnC\ DMT2~mh 5gwEr170 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:
) 3I|6iS %i&\X[ P}-S[[b73s :Y)G- :S+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T"E%;'(cp) -i4hJC!3 pFEU^]V3* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U"K%ip:Wd +b{tk=Q: &>XSQB(&% 5%" 0 二. 战前分析
[O6JVXO> 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。
"mcuF]7F 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
?)4c!3# Q>\9/DjUp /-g%IeF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;AT~?o`n /* --------------------------------------------- */
"-G&]YMl vector < int *> vp( 10 );
Tg v]30F) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>
!WFY /* --------------------------------------------- */
3
FLht
L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
hy@e(k|S]U /* --------------------------------------------- */
>
Cx;h= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@T{I;8S /* --------------------------------------------- */
2X=*;r"{J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9tB:1n} /* --------------------------------------------- */
MUp{2_RA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
iRL|u~bj -yY]0 hle@= e/n %UCuI9 看了之后,我们可以思考一些问题:
}k6gO0z 1._1, _2是什么?
\Qz 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。
7[(<t+ 2._1 = 1是在做什么?
nAyyjd3!S 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。
lUHpGr|U% 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。
Il!#] tEllkHyef TzsNhrU{ 三. 动工
( z.\,M 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Yd<q4VJR HuajdC~ yzJTNLff :UDe\zcd" template < typename T >
yzz(<s:o/ class assignment
PL*kjrLu7 {
vrXNa8,L T value;
ffh3okyW0 public :
-}Gk@=$G assignment( const T & v) : value(v) {}
YGkk"gFIA template < typename T2 >
~)!vhdBe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9jrlB0 } ;
wTVd){q`. -[>G@m:?e {IQCA-AI 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ga$EM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$:*/^)L *iujJi OyTp^W`& CGCSfoS9f class holder
Y_M3-H=0 {
qF4pTQf public :
J ?H|" template < typename T >
P!lTK
assignment < T > operator = ( const T & t) const
|FZIUS{] {
FQikFy(YY return assignment < T > (t);
_,E! < }
mV'^4by } ;
c|~f[ YN5p@b=FX WJw
%[_W 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*Duxabo? \ dZD2e4 static holder _1;
qeoj Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r!O4]j_3 OEj%cB! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/Wm3qlv 而不用手动写一个函数对象。
-'::$
{ )Xd2qbi H iDL:14 e{`DvfY21 四. 问题分析
|PW.CV0, 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。
>[TJ-%V>oR 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。
|[
,|S{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~bSjZ1` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
c^BeT; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
DX@*lM g+92}$_ 五. 问题1:一致性
mi$*,fz 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?|
j{;IiVHnR 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/?
HLEX GbbD) struct holder
aG/L'weR {
aT%6d@g //
]iVoF N}^ template < typename T >
Rac4a@hZ T & operator ()( const T & r) const
*heX[D
&>) {
wUbLw return (T & )r;
>EIV`|b$h }
BX6]d:S } ;
A+1>n^^_< tz"zQC$ 这样的话assignment也必须相应改动:
rD SUhO{V IBe0?F # template < typename Left, typename Right >
334tg'2] class assignment
4|DGQ
{
Dh{sVRA Left l;
<MoKTP-< Right r;
U4$CkTe2Y public :
t(?tPt4zp assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'CO3b, template < typename T2 >
Qg4g(0E@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}@S''AA\ } ;
~V<62"G G9i?yd4n=B 同时,holder的operator=也需要改动:
Sej\Gt gay6dj^ template < typename T >
!aub@wH3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qT+:oMrTSm {
9a0ibN6m return assignment < holder, T > ( * this , t);
)rFcfS+/ }
;NeN2 |I] EkE U}2 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。
pUXszPf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nXnO]wXC vx8-~Oq{|; return l(rhs) = r;
u4p){|x7s 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。
v22ZwP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p[lciWEW BSib/)p template < typename Tp >
0"to]= class constant_t
nI6[y)j {
#'jd.'> const Tp t;
R-2V C public :
>
:
;*3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i VIpe template < typename T >
v&i,}p^M5 const Tp & operator ()( const T & r) const
IHlTp0? {
lwuslt*E/ return t;
\a}W{e=FNT }
`;fk,\8t% } ;
)dgooq -^%YrWgd? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$"G=r(MW 下面就可以修改holder的operator=了
M8wEy_XB1 gr
y]!4Hy template < typename T >
'-[~I>o% assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dNMz(~A[Y {
Y"&1jud4xl return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O A9G]
8k }
5*W<6ia XLNR%)l 同时也要修改assignment的operator()
k^Q> 4]$$ar) template < typename T2 >
8hx 3pvmk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Rg?m$$X` 现在代码看起来就很一致了。
[nnX,; ^E3 i]Oem 六. 问题2:链式操作
Y]R;>E5o| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L&2 Zn{#` 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。
CnA0^JX 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。
AT%@T| 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。
4Cdl^4(LT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$rG~0 GE{u2<%@ template < typename T >
atA:v3" struct result_1
4dwG6- {
:UgCP ~Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#I(Ho:b } ;
(;o/2Q? M)1?$'Aq 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:
T@ecWRro uqg#(ADy?R template < typename T >
dUg| {l struct ref
RC| t-(Z {
{tlt5p!4 typedef T & reference;
-Ob89Z?2A } ;
pl{Pur ;i template < typename T >
BbqH02i struct ref < T &>
#nS {
jZ8#86/#{ typedef T & reference;
,`ZIW } ;
+bbhm0f a;2Lgv0/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
jK{)gO iEJY[P1 template < typename T >
(3>Z NTm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
OYsG# {
M!e$h?vB return l(t) = r(t);
&b#O=LF }
))qOsphN 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
z`:uvEX0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=U_WrY<F !VJ5(b 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
9<ev]XaSl _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'kz[Gh*8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
V!Q1o!J +5 调用divide的对象返回一个add对象。
UvtSNP&/2d 最后的布局是:
_
IqUp Y Add
B.-1wZl / \
i!!1^DMrw Divide 5
-8]M
,,? / \
ZKv^q%92 _1 3
)+nY-DB( 似乎一切都解决了?不。
\!["U`\.K 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
ARD&L$AX 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。
^Cs5A0xo#s 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:
OEN!~-u Y^Olcz template < typename Right >
vZQ' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vl'2O7 Right & rt) const
nz=X/J6 {
SbLx`]rI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6] ~g*]T }
:$`"M#vMX 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xgi/,Nk ' XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
0m|$ vb 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。
W\tSXM-Hg 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。
QQ5G?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。
b@yGa%Gz@ 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?
%S<0l@=5`l 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:
_Co*"hl>2 JDyP..Dt template < class Action >
L(yR"A{FsE class picker : public Action
UoLvc~n7 {
O<1qU
M public :
YuZxKuGy picker( const Action & act) : Action(act) {}
@} 61D // all the operator overloaded
F .(zS(q } ;
;eG,T-: L%[om c? 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。
q5irKT*Hs 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:
wi]F\ q"Y^ J8T?=%?= template < typename Right >
c:/H}2/C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
bk**% ] {
[_&\wHX return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)PRyDC- }
[HKTXF{n f\ wP}c' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<4gT8kQ$x 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
.."= D=w5Lks template < typename T > struct picker_maker
RN0@Q~oTI {
@c<*l+Qc typedef picker < constant_t < T > > result;
BnLM ;5
> } ;
?(&)p~o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/5ngPHy& {
bN6FhKg| typedef picker < T > result;
F9sVMV } ;
+[MzF EE[ <mm.b 下面总的结构就有了:
Jv*(DFt!v functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
?]`kc picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
GgoPwl#{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
a)+;<GZ~ 至此链式操作完美实现。
H0zKL]D'> 1]L 0r C0xjM0 七. 问题3
io[$QTY 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。
z9k3@\7 rKR2v(c template < typename T1, typename T2 >
!+;'kI2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
" .9b}} {
6]=R#d 7U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,qS-T'[v,( }
uY,(3x TNA?fm 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:
6gLk?^. t,mD{ENm& template < typename T1, typename T2 >
y{.s
4NT struct result_2
%<|w:z$vp {
Jl-Lz03YG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mCa[? } ;
}{J5)\s9 K5O#BBX= 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?
zFy0SzF 这个差事就留给了holder自己。
t;7 tuq
v-;j44sB XY[uyR4Z template < int Order >
vI<n~FHt class holder;
>a@c5 template <>
S}q6CG7 u class holder < 1 >
^Z:oCTOP {
6!|-,t>< public :
2]Nc@wX`p template < typename T >
: Gp,d*M struct result_1
n o*p`a
* {
T+_pm DDN typedef T & result;
5",@!1ju } ;
8Bvc#+B template < typename T1, typename T2 >
WUQlAsme struct result_2
YQyf:xJ {
mHqw,28} typedef T1 & result;
2|xNT9RW } ;
PVGvj c template < typename T >
pDGX$1O" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lKo07s6u {
IXp (Aeb return (T & )r;
R<}n?f\#JZ }
}B{bM<dF template < typename T1, typename T2 >
a#iJXI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'eNcQJh {
Zrtyai{8l return (T1 & )r1;
y$=$Yc&Ub }
uqaP\ } ;
yF&"'L Nr\[|||% template <>
zJnF#G class holder < 2 >
0v%ZKvSID {
$"z|^ze public :
0ZY.~b'eu template < typename T >
Ax*=kZmH| struct result_1
|p"P+"# {
~yQby&s typedef T & result;
P8lx\DA } ;
czM Thm template < typename T1, typename T2 >
ou;E@`h;x struct result_2
n>d@}hyv {
1wX0x.4d typedef T2 & result;
R;2tb7 o } ;
*U vh;d{ template < typename T >
H1`}3}" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
otQulL)T/ {
*~~&*&+ return (T & )r;
2R:I23[#B }
>
YHwWf- template < typename T1, typename T2 >
O s*B%,} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h
rL_. 4 {
0_d,sC?V return (T2 & )r2;
gO kq>i_ }
jmgU'w-s } ;
NwH`t#zd s8,{8k %:bTOw[4r 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
][b_l(r$? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!a"RHg:HO 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0^l|W|.Z Tx)X\&ij& return l(i, j) = r(i, j);
%d<uOCf\Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u{F^Ngy
) zKycd*X return ( int & )i;
's.%rre% return ( int & )j;
0'Kbh$LU 最后执行i = j;
r;gtfX* 可见,参数被正确的选择了。
pBW|d\8 <ob+Ano$ t{\,vI {ZiZ$itf 9C?;' 八. 中期总结
ZeVb< g 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:
6\MH2&L< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a!Z.ZA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5,3Yt ~\m 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Ij +
E/V q9GSUkb "I"(yiKD g. V6:>, )sWC5\ FyZp,uD 九. 简化
mTG v*=l 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。
n9.` 5BH7/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+}IOTw"O` 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:
( Z-~Eh 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5r;M61 +-*/&|^等
Ok7i^-85 2. 返回引用。
rFY% fo
=,各种复合赋值等
oLJP@J 3. 返回固定类型。
$O}:*.{(W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
yDwG,)m 4s 4. 原样返回。
;t'~ operator,
3B }Oy$p 5. 返回解引用的类型。
,uEi*s> operator*(单目)
vA(V.s` 6. 返回地址。
<k2Qcicy operator&(单目)
dl:uI5] 7. 下表访问返回类型。
EeW %5/; operator[]
jD@KG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2rS|V|d operator<<和operator>>
|Qq_;x] i3T]<&+j5 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。
dW3 q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1aC?*,e? zLQplw`# template < typename Left >
!<psK[ struct value_return
o<\CA[
{
TCW[;d template < typename T >
yFp8 > struct result_1
KMsm2~P {
O2[uN@nY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*ujn+0)[ } ;
-rYOx9P4 *,w9#?2x template < typename T1, typename T2 >
'je=.{[lWt struct result_2
7<W7pXDp {
<VB;J5Rv typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xngK_n } ;
$_N<! h*\ } ;
?:bW@x :OC`X~}Rc '%&i#Eb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q4)8]Y2 V#!ftu#c? 下面我们来剥离functor中的operator()
\ "193CW! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Vj^<V|= AplXl= return l(t) op r(t)
vh8{*9+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:G#>): return op l(t)
mz\d>0F U. return op l(t1, t2)
_KSYt32N return l(t) op
N :E7rtT,M return l(t1, t2) op
&r\pQ}; return l(t)[r(t)]
VH3j return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`@MY}/
o. \M4/?<g 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
psb$rbu7[ 单目: return f(l(t), r(t));
s_} 1J,Y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^+CTv 双目: return f(l(t));
}]cKOv2 return f(l(t1, t2));
`&2AN%Xz 下面就是f的实现,以operator/为例
Y
}*[Krw T7E9l struct meta_divide
'2+Rb7V {
FuEgI8+b template < typename T1, typename T2 >
{}ks[%,_\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/"d5<B `% {
m7z6c"?lB return t1 / t2;
tA?P$5?-* }
+(d\`{A } ;
<<>?`7N Q>y2C8rnJ/ 这个工作可以让宏来做:
9;3f`DK@2k +'qzk>B #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:(A5,$ template < typename T1, typename T2 > \
S?.2V@Ic static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!Kv.v7'N/k 以后可以直接用
yQ)y#5/<6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$Bd{Y"P@6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
9)={p9FZY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
I>X _j) \D8d!gr K9Dxb 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{3Z&C$:s Y$8
>fv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3RpDIl`0 class unary_op : public Rettype
~Ein)5 {
U[5 Left l;
D.G+*h@ g public :
DJSSc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3DRXao { Z<4 template < typename T >
F5Tah{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b?U!<s. {
%H\i}}PTe return FuncType::execute(l(t));
lUXxpv1m }
U[9`:aV; aagN-/mgm template < typename T1, typename T2 >
Cs$wgm* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=VkbymIZ4y {
pNFL;k+p} return FuncType::execute(l(t1, t2));
h@$M.h@mcG }
@;m7u } ;
/YYI
4 x6A*vP0nm) SEm3T4dfzf 同样还可以申明一个binary_op
,ZyTYD|7 <F!On5=W* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qG.HJD class binary_op : public Rettype
<TmMUA)`} {
3QSP](W-( Left l;
3P C'P2 Right r;
H:x=v4NgsU public :
b!VaEK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9j458Yd4* tiJY$YqA template < typename T >
MH|!tkW>: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Tvr2K84l {
mXnl-_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
O:'UsI1Y }
j`1%a]Bwc kmjSSh/t template < typename T1, typename T2 >
&i*/}OZz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@K`2y'#b {
GD?4/HkF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9(k5Irv"'h }
Jvt| q5 } ;
L2Ynv4llm L~fxVdUz w[Ee#Yaj.- 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
zrYhx!@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bY:A7.p7# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
omQaN#!, 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。
C5;=!B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\O
9j+L" 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。。。
ikf6Y$nWfF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R%iyNK, 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
l@vau pg 下面是修改过的unary_op
x_lCagRGC4 4R-Y9:^t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]Ga }+^ class unary_op
SBo>\<@ {
-d?9Acd Left l;
3uO#/EbS `MFw2nu@t public :
5tI4m#y2 B:dk>$>uQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
! 9B| ` D. !m*oq template < typename T >
4;@|tC|u struct result_1
iD=VNf {
v[VUX69 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7)sEW#d! } ;
Gv(bD6Rz Gqvnc8V& template < typename T1, typename T2 >
|FS,Av struct result_2
t?H.M {
kBYZNjSz typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Oz{.>Pjn^o } ;
(6i)m
c( 1SoKnfz{6 template < typename T1, typename T2 >
L<bZVocOb_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
46c7f*1l {
,@"Z!?e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=qH9<,p`H }
|5|^[v L|4kv template < typename T >
!HyPe"`oL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a-\\A[E {
qa
'YZE` return OpClass::execute(lt(t));
?eD,\G }
5^lroC-(x K2PV^Y } ;
Q7oJ4rIP <I
.p{Z X^mvsY 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
cbvK;; 好啦,现在才真正完美了。
WJvD,VMz 现在在picker里面就可以这么添加了:
jT/SZ|S +!9&E{pmo template < typename Right >
JEq0 {_7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
cn1CM'Ru {
_[}r2,e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
t]1j4S"pm }
.U|e#t 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。
V
{R<R2h1 [9S\3&yoh No8 ~~ yGl
(QLk b5u_x_us| 十. bind
vaQZ1a, 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。
HPVW2Y0_N 先来分析一下一段例子
o3*IfD .sNUU 3xSC *xB9~: int foo( int x, int y) { return x - y;}
jR<yV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`M?C( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c|q!C0X[ 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。
@7xb/&N 我们来写个简单的。
IxC/X5Mp^q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}}Ah-QU 对于函数对象类的版本:
seWYY $$ c`~aiC`l template < typename Func >
<4s$$Uw}6% struct functor_trait
NQefrof {
3vTX2e.w typedef typename Func::result_type result_type;
>o #^r; } ;
'@'~_BBZP 对于无参数函数的版本:
jG=*\lK6 @=ABO"CQ template < typename Ret >
Gs$<r~Tg struct functor_trait < Ret ( * )() >
mlCw(i, {
M##h<3 I typedef Ret result_type;
zRtaO'G( } ;
aH<BqD[# 对于单参数函数的版本:
Di{T3~fqU bv$g$ template < typename Ret, typename V1 >
5^'PjtW6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-DDH)VO {
+f/G2qY!t typedef Ret result_type;
~?&;nTwHe } ;
2b+cz 对于双参数函数的版本:
OD5c,IkWB z:f[<`,GT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y;
=y-D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h-`Jd>u" {
w6>'n
} typedef Ret result_type;
NikY0=i } ;
Q`ERI5b6 等等。。。
c]jK
Y< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y05(/NH> ^6;n@ template < typename Func >
m#Rgelhk. struct func_return
h,B ]5Of {
`btw*{ .[ template < typename T >
TTcMIMyLT struct result_1
zt{?Ntb {
_U)BOE0o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K~**. NF-n } ;
!J
")TP= H
<1g template < typename T1, typename T2 >
Gy0zh|me struct result_2
3Gi#WV4$ {
D%k%kg0, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vtw{
A} } ;
|0YDCMq( } ;
8v)pPJr FEgM4m.(G< Ho[Kxe[c 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+^$FA4<~ g(xuA^~J template < typename Func, typename aPicker >
w J
FEua class binder_1
QCkPua9 {
p]=a:kd4J Func fn;
,Zs:e. aPicker pk;
GKdQ public :
OI;0dS yQb^]|XG template < typename T >
#
JHicx\8l struct result_1
zOA{S~> {
nWpqAb typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/h'V1zL# } ;
k&|L"N|w H%NP4pK template < typename T1, typename T2 >
B$A`- struct result_2
Lf _`8Ux {
8_0j^oh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wN/d
J } ;
o>x*_4[ r@L19d)J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q?Vq/3K; +')\,m "z template < typename T >
PY=(|2tb4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S'T&`"Mr {
Cv{>|g# return fn(pk(t));
`.Z MwA }
B6&PYMFK?* template < typename T1, typename T2 >
^qXc%hj g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'5zolp%St {
oiYI$ql3L return fn(pk(t1, t2));
fR<_ 4L }
>?K@zsv} } ;
F VBuCi?W ("UcjB^62 "w]
Bq0 一目了然不是么?
R,[dEP 最后实现bind
$%!'c#
F -'btKz*9 In)8AK(Hw template < typename Func, typename aPicker >
}MBxfZ 4I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dcUaZfON {
h-u63b1"? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
m~"<k d }
cLl=?^DB {HPKp&kl 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ft)7Wx"
S 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
l<I.;FN^9@ Gs]m; "o|
十一. phoenix
d*80eB9P Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\zioIfHm ^g/ for_each(v.begin(), v.end(),
4'JuK{/ A7 (
_bB:1l?V do_
(VeX[*}I [
b
'p0T1K( cout << _1 << " , "
4PG]L`J{ ]
xgV.<^ .while_( -- _1),
Z,AF^,H[ cout << var( " \n " )
X5i?Bb. )
`l+{jrRb< );
@-y.Y}k#$~ k2{*WF 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:
5tUp[/]pl 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
h^ wu8E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>jxo,xz 那么我们就照着这个思路来实现吧:
RGd@3OjN aOZSX3;wg {RFpTh7f: template < typename Cond, typename Actor >
+\~.cP7[ class do_while
r|2Y|6@ {
9m^"ca Cond cd;
J8Bz|.@Q Actor act;
L{_Q%!h3] public :
_7df(+.{<A template < typename T >
1FC'DH! struct result_1
A/eZnsk {
07pASZ;~ typedef int result_type;
( <~ } ;
)/VhkSXbG! 67Z@Hg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)EQWc0iKG k=D_9_ template < typename T >
;tK%Q~To typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tQz =_;jy {
98 dl -? do
rN0G| {
x'dU[f( act(t);
8 w-2Q }
c:QZ(8d]L while (cd(t));
GZY8%.1{"a return 0 ;
La&?0P A }
I =G3 } ;
*d%"/l^0 @'UbTB! YC(7k7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-E,
d)O`;$ 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。
M\4pTcz{ 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。
SMX70T!'9 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。
qPle=6U[IL 下面就是产生这个functor的类:
MR$R# G i1Jl" d.wu template < typename Actor >
)S41N^j. class do_while_actor
~<[$.8* {
byALM Actor act;
H?-Byi public :
)UBU|uYR\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
o<
)"\f/, SrlTwcD template < typename Cond >
&>Zm gz picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1<gY } ;
\<k5c-8Hb aU&p7y4C@ +f h@m
h0[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c3S}(8g5. 最后,是那个do_
!4"(>Rnw QH z3 [4p~iGC class do_while_invoker
~SKV% {
.`./MRC public :
1Q[I $=-F template < typename Actor >
(i..7B: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ylFoYROO {
\gz(C`4{j return do_while_actor < Actor > (act);
>4 n\ }
9i9'Rd`g } do_;
S*"uXTS -"Mq<XO&51 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
].AAHu5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<Wd#HKIG>l 最后来说说怎么处理break和continue
h2k"iO} 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。
6}z-X* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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