一. 什么是Lambda
r"H::A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\C~X_/sg 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,
x#{!hL
5G lyn%r emSq{A MU<(O} class filler
l4C{LZ {
8ud12^s$ public :
AXyXK?? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
tE*BZXBlm } ;
xAmtm" >oh Cz@~ xoZm,Pxd 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:
v,4{:y]p ~IhAO}1 {Jn0G; 9A|A@E# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:Cq73:1\B wAh]C;+{ *85N_+Wv! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
JCWTB`EB> 0`/G(ukO :EX>Y<`] <4r8H-(% 二. 战前分析
i)#-VOhX) 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。
ljFq ;!I5 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
j>8DaEfwx o78u>O y sXVl4!=l6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\Qml~?$@lH /* --------------------------------------------- */
~${~To8$CW vector < int *> vp( 10 );
B{Q}^Mcxy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!Asncc G /* --------------------------------------------- */
w>W #cTt sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d4o
^+\ /* --------------------------------------------- */
%.Y5%TyP int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SxF'2ii /* --------------------------------------------- */
Vr2A7kq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G'|ql5Zw /* --------------------------------------------- */
1UP
{j`-K| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V?XQjH1X =O}I{dNKZV ; Y/nS APu$t$dmm 看了之后,我们可以思考一些问题:
<]Td7-n 1._1, _2是什么?
4DL;Y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
2 "&GH1 2._1 = 1是在做什么?
|[],z 8 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
; Z:[LJd Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?LMQz= h,/Aq nJI2IPZ 三. 动工
v_KO xV:<` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L<FXtBJ ]>M\|,wh 7O1MC 8{ 'TeH(?3G template < typename T >
T)P)B6q class assignment
kN=&" {
]I|(/+}M T value;
;JxL>K( public :
gnJ8tuS assignment( const T & v) : value(v) {}
_X#R v2a template < typename T2 >
Q`F1t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1(p:dqGS } ;
DS?.'"n[u 3(e_2v 9a*#r;R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<vcU5
.K. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@43psq1 biHacm
JQ?`l)4 mx^Ga=:
? class holder
nI6gd%C {
s4bV0k public :
SIp)& template < typename T >
"3^tVX%$\[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
vAX ( 3 {
o2
ng return assignment < T > (t);
^/BGOBK }
GK/Po51 } ;
\Kf\%Q F! !HwI d?7?tL2 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
F*P0=DD ?%5VaxWJ static holder _1;
vH+g*A0S< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
w0!$ow.l Ay(p~U;gN* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Uxjc&o 而不用手动写一个函数对象。
ujV{AF`JfB <UGaIb
FMdu30JV 'dwW~4|B 四. 问题分析
D|q~n)TW5 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
%mC@} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
{<yapBMw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(fpz",[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0j@mzd2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4<Vi`X7[F e(7#>O%1 五. 问题1:一致性
! VR&HEru 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
kGD_w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%}@iz(*}> =\6)B{#T struct holder
vX:}tir[ {
L"ho|v9: //
akvi^]x template < typename T >
.HZ d.* T & operator ()( const T & r) const
ZxvH1qx8 {
`Na()r$T return (T & )r;
OD)X7PU }
XO]^ +'U}p } ;
vgeqH[: PIH\*2\/ 这样的话assignment也必须相应改动:
4o#]hB';ni lgews" template < typename Left, typename Right >
SrKitSG class assignment
J2qsZ {
&>qUT]w Left l;
}<WJR Y6j Right r;
\=0;EI-j public :
CtY-Gs assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VgbNZ{qk@ template < typename T2 >
U =J5lo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z)T-<zWO; } ;
yx8G9SO? e_b,{l# 同时,holder的operator=也需要改动:
Rs=Fcvl P8m0]T.&x template < typename T >
o(ow{S@=4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2_pF#M9 {
B?%u<F return assignment < holder, T > ( * this , t);
_ &, A }
M@TG7M7Os qlcd[Y*B 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
s:_hsmc" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
THwM',6 5.^pD9 [mT return l(rhs) = r;
437Wy+Q|e 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
i6paNHi* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w9Yx2 <4TI;yy6? template < typename Tp >
@_`r*Tb)dM class constant_t
()6%1zCO {
$tu const Tp t;
PSc=k0D public :
!5d n7Wuj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OD'~t,St template < typename T >
=\]gL%N-| const Tp & operator ()( const T & r) const
D:9^^uVp {
.!~ysy return t;
,P<I<QYu }
p>)1Z<D"a } ;
MNs<yQ9I' #w L(<nE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
1tXc7NA< 下面就可以修改holder的operator=了
XF: wsC 4AhFE@ template < typename T >
t'F$/mx. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&K]|{1+ {
V.3#O^S return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
` .`:~_OE }
5S? "<+J' >
X
AB# 同时也要修改assignment的operator()
pjO
=pe O% template < typename T2 >
T\wOGaCW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,dba:D=l 现在代码看起来就很一致了。
rKPsv*w ip'v<%,Q3" 六. 问题2:链式操作
HV`u#hZ7C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
IF>v
-Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
h1>.w
pr 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
w8o?wx* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
N+SA$wG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
CWs;1`aP _)-2h[ template < typename T >
XF{2'x_R struct result_1
tc;$7F ; {
;2 o{6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
EHe-wC } ;
"~C\Z} ; BvlY\^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
e /XOmv JmF`5 template < typename T >
5NSXSR9c struct ref
hQSJt[8My {
#tPy0QH typedef T & reference;
Zf u" 8fX } ;
(I`<; template < typename T >
n=fR%<v struct ref < T &>
t[%=[pJHW {
YS"76FJ typedef T & reference;
n O}x,sG2' } ;
x^F2Ywp% *7Sg8\wDn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p|Fhh\,*`X 7f=9(Zj template < typename T >
;LT#/t)}< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`~t$k7wm= {
_Q;M$.[zyR return l(t) = r(t);
uP ?gGo }
$0iN43WSQ 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。
ldoN!J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D+_PyK~jc EZiGi[t7 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
"=!QSb _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
PZA;10z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o:Z*F0qm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
eEe8T=mD 最后的布局是:
ELNA-ZKp Add
cfe[6N / \
l 0b=;^6 Divide 5
!r!Mq~X<= / \
Js#c9l{{ _1 3
vrW9<{ 似乎一切都解决了?不。
\ZDT=? 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。
s9:2aLZ{ 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。
t_VHw'~" 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:
yxQAO_C U ._1'pW template < typename Right >
R;V(D3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3S2'JOTY Right & rt) const
qP<,"9!I {
LA@}{hU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&Y=NUDt_ }
GRV9s9^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
YL=k&QG 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。
z=Vvb 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。
rqh,BkQ0t 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。
Y@\5gZ&T 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。
{4m"S7O 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?
+@qk=]3a 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:
pn7 :")Zx RK3/!C`
template < class Action >
V=*J9~K class picker : public Action
aC$g(>xFt {
PrKlwhi# public :
v_@_J!s picker( const Action & act) : Action(act) {}
xR&,QrjQG // all the operator overloaded
,]{NZ9 } ;
yK7>^p}V *(MvNN* 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。
jrl6):x 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:
ZAH<!@qh 7h0'R k template < typename Right >
S7q&|nI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2*L/c- {
D5m\u$~V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FVmg&[
. }
GDB>!ukg u.=;A# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C|zH {.H 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
KUyJ"q<W 19u?^w template < typename T > struct picker_maker
w;$+7 {
KRZV9AJ typedef picker < constant_t < T > > result;
M<srJ8|' } ;
VT7NWTJ, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7:<Ed"rdE {
RHbp:Mlk typedef picker < T > result;
7dJaWD:& } ;
9.=#4OH/ !gf3%!% 下面总的结构就有了:
`7_LJ
\>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。
[AzN&yACE 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。
8!SiTOzR? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~`E4E 至此链式操作完美实现。
2AW{qwk7 5,ahKB8 _[o^23Hj 七. 问题3
hFfaaB 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。
se HbwO3 b }z+"3A| template < typename T1, typename T2 >
r![JPhei ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
& }}WP:U {
8Jj0-4] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
HjS^
nYl }
PZJ
4:h 9 lJj/ 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:
3&fFIab9 XSjelA? template < typename T1, typename T2 >
W?
||9 struct result_2
f;H#TSJ {
f94jMzH9z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HbfB[% } ;
/+`<X%^U =Fy8rTdk6r 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?
b|o!&9Yyr 这个差事就留给了holder自己。
r;X0B WcO,4: `lezJ(Xm template < int Order >
ZCFf@2&z8 class holder;
>TnQ4^;v. template <>
/JubiLEK class holder < 1 >
jZT :-w {
hUvuq,LH_ public :
yUmsE-W template < typename T >
{V%O4/ struct result_1
DbU;jorwu {
]j2v"n typedef T & result;
D *I;|.=u } ;
6.h template < typename T1, typename T2 >
(2bZ] struct result_2
|EV\a[ {
L|lmStwe typedef T1 & result;
o?mXxL) } ;
_c
]3nzIr template < typename T >
ViwpyC'v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z<|_+7T {
j-`X_8W return (T & )r;
{_XrZ(y/ }
tG2OVRx8u template < typename T1, typename T2 >
!H|82:`t+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JV]u(PL {
`o8{qU,*]N return (T1 & )r1;
=PFR{=F }
xPDA475Cw3 } ;
PL9eU y EhIV(q9x template <>
S`@6c$y k class holder < 2 >
ke9QT#~p!- {
7}'A)C>J; public :
Awa|rIM template < typename T >
jxnQG A struct result_1
O/Y\ps3r {
w~$c= JO# typedef T & result;
y^!E " } ;
5&<d2EG6l' template < typename T1, typename T2 >
|ON&._`LH struct result_2
H\=LE {
&8]#RQy{f typedef T2 & result;
v;fJM5PA } ;
4FIV template < typename T >
,l$NJt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1C0Y0{6, {
A \MfF return (T & )r;
){+[$@9 }
, G[r+4|h template < typename T1, typename T2 >
vXyuEEe typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C{UF~ {
9u?)vR[@e return (T2 & )r2;
G{NSAaD[ }
<AI>8j6#B } ;
aFRTNu/r ]~ !XiCqu _/,SZ-C#L4 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> >。
ptV4s=G2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Yzj%{fkh 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i1qS ns tS\=<T return l(i, j) = r(i, j);
p!+L 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`*e4m 3yTQ return ( int & )i;
brg":V1a return ( int & )j;
DeOXM=&z 最后执行i = j;
N9i}p^F<_ 可见,参数被正确的选择了。
==]Z \jk C(-[ Y! YXF#c)# 6xQ"bFm w$gSj/ 八. 中期总结
W1xf2=z`)T 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
j#N(1}r=1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
X_D6eYF 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ur^YG4( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!xkj30O(G A)8rk_92Q U?8i'5) fC_zX}3 y k?SD1hj YMi/uy 九. 简化
vx'l>@]k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Iq+2mQi*/k 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[!W5}=^H 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
iwUv`>l& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(FuEd11R +-*/&|^等
>GgE,h 2. 返回引用。
cI5N"U@yN =,各种复合赋值等
v' C@jsxM 3. 返回固定类型。
\H^;'agA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U<Vy>gIC 4. 原样返回。
\UOm]z operator,
*\D}eBd| 5. 返回解引用的类型。
iecWa:(' operator*(单目)
L${m/@9 6. 返回地址。
>E,Q operator&(单目)
EOhC6>ATh 7. 下表访问返回类型。
x.ba|:5 operator[]
p+$+MeBz 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^ESUMXb operator<<和operator>>
n,CD NddO*`8+) OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
rS4%$p" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CI^[I\$& +>!V]S template < typename Left >
nWk e#{[ struct value_return
8fh4%#,C% {
wqP2Gw7jh6 template < typename T >
TKo<~? struct result_1
L/yaVU{aEb {
<6/= y1QC) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w//omF'` } ;
BKay*!'PX h48YDWwy template < typename T1, typename T2 >
J:AMnUOcDi struct result_2
n}JPYu {
P_&p=${ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
WqE
'( } ;
T cJ$[ } ;
<UT>PCNG 6Hk="$6K )S*1C@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
GJ,aRI <bP#H 下面我们来剥离functor中的operator()
&iBNO,v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
bY)#v? ^s-25 6iI return l(t) op r(t)
e>AXXUEf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
f@d9Hqr+l; return op l(t)
2"X~ju return op l(t1, t2)
N}x9N. return l(t) op
gi$XB}L+X return l(t1, t2) op
N 9LgU)-Jt return l(t)[r(t)]
y`So&:1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Z!_n_Fk :$%>4+l 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
4MLH+/e 单目: return f(l(t), r(t));
#K|9^4jt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<cj{Qk 双目: return f(l(t));
:o8MUXH$ return f(l(t1, t2));
p!DP`Ouc3\ 下面就是f的实现,以operator/为例
IPtvuEju\ vFhz!P~ struct meta_divide
0BK5qz {
-c+]Wm"\ template < typename T1, typename T2 >
24B<[lSK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ue\t ,*KYd {
_ck[&Q return t1 / t2;
FFvCi@oT }
H
M:r0_ } ;
3+U]?7t ;gB`YNL 这个工作可以让宏来做:
b1-&v|L efOjTA% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Gu;OVLR| template < typename T1, typename T2 > \
/XbW<dfl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sn{tra 以后可以直接用
N`$!p9r DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
G%{0i20_ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
`^6 ,kI-c (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
:L:&t,X 2?DRLF] <]d
LX}C) 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
SSA W52xC D/ Dt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s\3q!A?S3 class unary_op : public Rettype
VW<0Lt3 {
^4pto$#@O: Left l;
fZ{[]dn[ public :
XKU=oI0\j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
46No%cSiG Im?LIgt$ template < typename T >
n}n EcXb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VaLs`q&3> {
.*5 Z"Q['G return FuncType::execute(l(t));
Es4qPB`g. }
vjUp *R>h Zv!{{XO2; template < typename T1, typename T2 >
A :e;k{J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wkb$^mU {
[V}, tO|
return FuncType::execute(l(t1, t2));
E"PcrWB& }
diT=x52 } ;
QlZ@ To )"<8K}%! o
l ({AYB 同样还可以申明一个binary_op
ftbpqp' q3w1GD
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ol/N}M|3 class binary_op : public Rettype
-:Rp'SJ {
SNpi=K!yn Left l;
3iX?~ Right r;
9S7A!AKE public :
<V&5P3)d9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rZ03x\2 xL
"!~dN template < typename T >
|oFAGP1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kLP0{A {
Z;DCI-Wg return FuncType::execute(l(t), r(t));
=H`Q~Xx }
3iNkoBCg S?0$? w? template < typename T1, typename T2 >
,FSrn~-j9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bi%x`4Lf {
!cX[-}Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{]N3f[w }
&, a3@i } ;
~qP[eWe (P|pRVO @'2m$a 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
mI1H! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5"KlRuv% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J$ut_N):N 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。
KLWDo%%u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Tl("IhkC 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。。。
9J-b6, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$iw%(H 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
qL
/7^)( 下面是修改过的unary_op
Ri*3ySyb V|D]M{O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6sfwlT class unary_op
w}cY6O,1 {
qdD)e$XW, Left l;
KA s 1(oG 4_?7&G0( public :
B9dt=j3j2 DvXHK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
15\Ph[6g BRRj$)u template < typename T >
4Ft1@ struct result_1
kLSrj\6I[ {
2\D8.nQr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?uL eFD } ;
(=x"Y{% pJIv+ template < typename T1, typename T2 >
'-$XX%TOAc struct result_2
PXKJ^fa {
si4-3eC typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+~zXDBS9 } ;
3INI?y}t `6=-WEo template < typename T1, typename T2 >
wucV_p.E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YvL?j {
tA.`k;LT return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3Hi+Z}8 }
p/6zEZ* n||A" @b\ template < typename T >
\*T"M*; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DbI!l`Vn4 {
4<,|*hAT return OpClass::execute(lt(t));
OTWkUB{ }
#Il_J\# n
1b(\PA } ;
+xv!$gJEj C]u',9, .1 )RW5|c 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
TA18 gq 好啦,现在才真正完美了。
,$*IzL~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
'=E9En#@ }Nj97R template < typename Right >
bp<^R picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|H}sYp {
^y.nDs%ZT7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rt7<Q47QE }
x+5p1sv6 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。
zR6siAV9 UM%o\BiO BbOu/i| U
5w:"x shC;hR&; 十. bind
9-1#( Y6S 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。
v9RW5 先来分析一下一段例子
0>Z ;Ni ;^u*hZN[Up j`*N,*ha int foo( int x, int y) { return x - y;}
u^W2UE\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k_|^ kdWJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8OhDjWVJ 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。
W`rNBfG> 我们来写个简单的。
PaB!,<A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yqOuX>m 1c 对于函数对象类的版本:
r`\A
nT? 5`[n8mU template < typename Func >
X&m'.PA struct functor_trait
:\~+#/=: {
;Q0bT`/X typedef typename Func::result_type result_type;
&NZfJs } ;
y %8op:' 对于无参数函数的版本:
Yepe=s+9 Bvjl-$m!v template < typename Ret >
QrG`&QN struct functor_trait < Ret ( * )() >
Vn=qV3OE] {
Kr`]_m typedef Ret result_type;
`<" m%> } ;
NF$\^WvYSP 对于单参数函数的版本:
&:B<Q$g# ._:nw=Y0<} template < typename Ret, typename V1 >
KGHq rc struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[&S}dQ" {
=4!nFi typedef Ret result_type;
>k7q
g$ } ;
^t"iX9 对于双参数函数的版本:
)x,8D ~p' ^cvl:HOog template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|dE
-^"_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N6oq90G {
L];y}]:F* typedef Ret result_type;
gieJ}Bv } ;
-_VG;$,jE 等等。。。
wRNroQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3B0lb"e Eu<1Bse; template < typename Func >
-]G(ms;}/Y struct func_return
;)0w:Zn/[ {
$.St ej1 template < typename T >
{[Q0qi = struct result_1
YMpf+kN {
w]j+9-._ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N^?9ZO } ;
LS>G4
] 5wt TP ;P template < typename T1, typename T2 >
s0UFym8 struct result_2
5 +9Ze9 {
7[v%GoE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
em@EDMvI } ;
/x@RNdKv } ;
DR9: _ 4_M>OD/" -7>)i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[(LV `rY2up#% template < typename Func, typename aPicker >
De
*7OC class binder_1
;a"q'5+Ne {
)(Iy<Y?# Func fn;
[^H"FA[ aPicker pk;
FXKF\1`(H public :
OIb }7<5hn E template < typename T >
01a-{&
struct result_1
d?idTcgs {
>gtQw! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uw\1b.r'B } ;
JM$.O;y
- &`|:L(+ template < typename T1, typename T2 >
Tz&Y]#h_ struct result_2
:
DG)g3# {
&UHPX?x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k ^'f[|} } ;
"pxzntY| JD>d\z2QC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
pfuW z5\;OLJS, template < typename T >
jPvDFT^d/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]6Ug>>x5 {
wHjLd$ +o return fn(pk(t));
I&c ~8Dw }
= iB,["s template < typename T1, typename T2 >
G>qZxy`c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$V>98M>j {
Qq-"Cg@-/ return fn(pk(t1, t2));
&>WWzikB* }
ge3sU5iZ } ;
qMBR *f 6Sj6i^" +KGZHO! 一目了然不是么?
"ceed)(: 最后实现bind
=tTqN+4 +eX)48 @\_x'!R template < typename Func, typename aPicker >
wle@vCmr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
FUK3)lT {
23(=Xp3;> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z!xVgM{ }
07T70[G {@}?k s5 2个以上参数的bind可以同理实现。
q}uHFp/J 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
&}mw'_ I <|O^>s; 十一. phoenix
{MAQ/5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_zxLwU1(x xynw8;Y, for_each(v.begin(), v.end(),
/e\{
(
/NT[ETMk+ do_
g3@Rl2yQJ [
"i.r@<)S cout << _1 << " , "
'J*<iA*W ]
HJ?+A-n/ .while_( -- _1),
R`Aj|C
z cout << var( " \n " )
fqz28aHh )
+eQe%U );
T@wcHg xieP "6 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
-
N>MBn 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5 v^yQ<70 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z><5R|Gf 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,7Y-k'7Kop 6Q4X6U:WB 3T\l]? z template < typename Cond, typename Actor >
r,SnXjp@ class do_while
=M 6[URZ {
P=N$qz$U Cond cd;
Mj>}zbpk/ Actor act;
5 /",<1 public :
p]D]:
Z}P template < typename T >
DVZdClAL struct result_1
-kz4FS {
VO3pm6r5 typedef int result_type;
%Kh4m7 } ;
_R|Ify#J v7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#H [Bb2(j {3a&1'a0g template < typename T >
snM Z0W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+.B<Hd {
Mk<Vydds do
[,EpN{l {
}TRAw#h act(t);
!"Yj|Nu6 }
N(6|yZ<J3M while (cd(t));
gbOpj3 return 0 ;
z@|dzvjl
Q }
<Tw>|cFT } ;
uf<@ruN Tl]e%A`| v dbO( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
GY3 Wj 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
w1x"
c>1C 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
(GnuWc\p 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+=Jir1SLV 下面就是产生这个functor的类:
e"]8T}, A,CW_ CQ7{1,?2 template < typename Actor >
<tpmUA[] class do_while_actor
Mj-vgn&/ {
@}_WE,r Actor act;
RpG+>"1] public :
v$~QCtc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
t-
u VZ!`\ cEW0;\$ template < typename Cond >
}<@j'Ok}. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T J^u"j-' } ;
,jA)wJ V6$xcAE"</ ^L1L=c;, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"xcX'F^ 最后,是那个do_
g
6]epp[8 .Xm(D>>k ^
&E}r{? class do_while_invoker
J]W5[)L {
?1L.:CS public :
#ywk|k5z] template < typename Actor >
HCK|~k do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~DO4, {
4p;aS$Q return do_while_actor < Actor > (act);
o:Qv
JcB }
ZnFi<@UB) } do_;
KKA~#iCk iu**`WjI\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s}5cSU!| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*"9><lJ-! 最后来说说怎么处理break和continue
=_j vk. 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。
JvYPC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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