一. 什么是Lambda
fWF!% |L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%?8.UW\m 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,
vy>(?[ h96<9L Qkw_9 _p9 _P g8 class filler
q 1u_r {
>N}+O<Fc public :
<xH!
Yskc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
s9fEx-!y } ;
C/ ]Bx ;$qc@)Uwp ?}u][akM 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:
[d>2F {e0aH `me !thFayq 'kg~#cf/+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U2\k7I H;Gs0Qi; 2_Cp}Pj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Lg2PP#r y\dx \ &hZ6CV{ zhyf}Ta' 二. 战前分析
2j1HN 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。
~i>'3j0@k 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
|]-~yYqP3 eQqCRXx |t#s h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&rc
r>- /* --------------------------------------------- */
87KSV"IU8 vector < int *> vp( 10 );
+]hc!s8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X[?E{[@Z /* --------------------------------------------- */
zNEN[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t!>0^['g4 /* --------------------------------------------- */
qi8AK(v int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ogya~/ /* --------------------------------------------- */
N2u4MI2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$ylxl"Y /* --------------------------------------------- */
+hlR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4(,X.GVY/ >F/E,U ] n~i^+pD@ Ku3NE-) 看了之后,我们可以思考一些问题:
7CX5pRNL 1._1, _2是什么?
a@?ebCE 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
ma`sv<f4-! 2._1 = 1是在做什么?
_~*ba+{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
7&V3f=aj6 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
OSC_-[b- ye| 2gH =Prz| 三. 动工
E6- ~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&G3$q,`H GB6(WAmr +>%AG&Pc 'sk M$jr template < typename T >
z34+1d class assignment
Z_T~2t {
*r6v9 T value;
a3He-76 public :
Q"oJhxS assignment( const T & v) : value(v) {}
%r:4'$E7| template < typename T2 >
KkR.p,/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Lk-h AN{[ } ;
;N
_%O 9HlM0qE5b wFBSux$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4@M}5WJ7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B{V(g"dM %XXjQ5p aZta%3`) a6/E TQ class holder
l@@qpaH {
) LBbA public :
L|A1bxt template < typename T >
q+XU Cnv assignment < T > operator = ( const T & t) const
MLmv+ {
F@ZB6~T~. return assignment < T > (t);
of`WP }
6(q8y(.` } ;
yv> 6u7 ]:4\rBR3 g{m~TVm' 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:
X(C=O?A 8BnsYy)j static holder _1;
YsRq.9Mr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A5G@u}YS5 )/bv@Am for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ek '%%% 而不用手动写一个函数对象。
)Qo^Mz }9+Vf'u|l Mo4igP mDA1$fj" 四. 问题分析
pq]>Ep 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
m2F+6G 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
2o0WS~}5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
SFqq(K2u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9['>$ON 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1Msc:7:L 2j[;M-3 五. 问题1:一致性
2(Nf$?U@0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
;^8X(R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,B,0o*qc{K =%;TVJk*a struct holder
}y%mG&KSz {
XBTjb //
_+&/P& template < typename T >
\Iz-<:gA' T & operator ()( const T & r) const
F=;nWQ& {
DM{Z#b] return (T & )r;
t
y%Hrw }
7t6TB*H } ;
H*&!$s. }wGy#!CSza 这样的话assignment也必须相应改动:
ESkhCDU [iN\R+: template < typename Left, typename Right >
kg$w<C@#" class assignment
vVbS
4_ {
er>@- F7w Left l;
+3-f$/po Right r;
FF30VlJ public :
|<LW(,|A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U{3Pk0rZ template < typename T2 >
f5#VU7=1F2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%){) /~e& } ;
t\-;n:p- sTECNY=l 同时,holder的operator=也需要改动:
EB5^eNdL (gUxS.zU template < typename T >
oX6()FR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
lZD"7om {
C)ebZ3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
PtOYlZTe? }
9Ljd
or -p20UP 1I 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。
RG`eNRTQ% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?#u_x4==e xx[l#+:c return l(rhs) = r;
bm(.(0MI 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。
}[ByN). 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p+:MZP -%( o@r~KFIe template < typename Tp >
h.aXW]]}(P class constant_t
r59BBW)M {
U5H5QW + const Tp t;
qmbhx9V public :
oMF[<Xf constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+J:wAmY4 template < typename T >
z;EDyd,O> const Tp & operator ()( const T & r) const
TiSV`V q {
ob7hNo# return t;
HJOoCf }
S~.%G)R } ;
:ZU-Vi.b tL
S$D- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gnZc`)z 下面就可以修改holder的operator=了
#80r?,q A{\!nq_~N template < typename T >
UAtdRVi]M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
r-c1_
[Q# {
ZG_iF# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r%` |kN }
nb U?:=P >2LlBLQ 同时也要修改assignment的operator()
4Kn)5> :&$WWv template < typename T2 >
wRQMuFGY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VJ|80?4h 现在代码看起来就很一致了。
M7\K iQd a |0f B4G 六. 问题2:链式操作
\.{ZgL5" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b@)nB 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。
#e$vv!&} 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。
Yq-7! 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。
)F%zT[Auph 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!+ ??3-q vN`JP`IBx template < typename T >
$Q*^c"& struct result_1
4XArpKA {
u$y5?n| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lgh+\pj } ;
p(S {k]ZL@ ci{WyIh 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:
xU$15|ny "$N 4S9U template < typename T >
ug9]^p/)^ struct ref
&,iPI2`O A {
EL1*@ typedef T & reference;
B3V+/o6 } ;
*^.OqbO[U template < typename T >
fZrB!\Q struct ref < T &>
5Q@4@b{C {
Ia*T*qJu typedef T & reference;
-v?)E
S } ;
^uWj# n.xOu`gj 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t$b{zv9C OT}^dPQe template < typename T >
+&8'@v$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1Et{lrgh
f {
Xa/]}
B return l(t) = r(t);
6YYDp&nqEj }
YC d 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。
!_j6\r= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{A8w~3F <5sP%Fs ) 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
3Vb/Mn!k _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ky6 d{|H _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-owap-Va +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qre(3,VE5 最后的布局是:
;&]oV`Ib Add
*Au[{sR / \
rd4mAX6@ Divide 5
a
#Pr)H / \
gL6.,4q+1 _1 3
hC...tk 似乎一切都解决了?不。
.*g^
i` 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。
RWINdJZ 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。
WO"<s{v 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:
E sx`UG| L$
ZZ]?7j template < typename Right >
8Hh=Sp^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)dZ1$MC[ Right & rt) const
wb/@g=`d {
J2Z?}5> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}tUr
V }
p#tbN5i[{7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2qfKDZ9f^ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
v!%VH?cA8 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
#kPsg9Y 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
=!P$[pN2 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。
@1iH4RE* 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?
\6K1Z!*; 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:
@RFJe$% u13v@<HGc template < class Action >
_$BH.I class picker : public Action
5WU?Km {
SyCa~M!}> public :
95hdQ<W picker( const Action & act) : Action(act) {}
yc3i> w` // all the operator overloaded
W)fh}|.5 } ;
DyPb]Udb: QN OA66 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{[N.dX( 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:
Q804_F
F# Q[UYNQ0w template < typename Right >
8PwPI%Pb picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2)47$eu {
o&U/e\zy return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cy'! > }
G.sf>.[ 3IDX3cM9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<;':'sW 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。
NM&R\GI &xMQ template < typename T > struct picker_maker
\s">trXwX {
W#lt_2!j typedef picker < constant_t < T > > result;
fW8whN } ;
rEG!A87Zz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
EawtT {
PHQ99&F1 typedef picker < T > result;
8I,/ysT: } ;
X UcM~U- j`ybz G^ 下面总的结构就有了:
tboc7Hor4 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。
=y WHm 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。
f`"@7-N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n`2LGc[rP 至此链式操作完美实现。
$qy ST f,QBj{M, S# sar}-I 七. 问题3
]O.Z4+6w 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kCZxv"Ts 5Int,SX template < typename T1, typename T2 >
t6a$ZN; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Trt1M {
>*S ;z+!& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8/`ij?gn }
1OW#_4w/ 8u4Fag Q, 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:
pQ yH` B{\qYL/~ template < typename T1, typename T2 >
@86?!0bt struct result_2
QPJz~;V2 {
^A' Bghy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;J&9l
> } ;
<A@qN95m .YxcXe3# 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?
'(!U5j 这个差事就留给了holder自己。
;iTZzmB );oE^3]f +N:=|u.g template < int Order >
eL{6;.C class holder;
5;Q9Z1
` template <>
(|U|>@ class holder < 1 >
dId&tTMmC {
dPCn6 public :
Rg6/6/ IN template < typename T >
J\c\Ar: struct result_1
gzeTBlXg {
Lm"zW>v typedef T & result;
2<33BBlWA } ;
gtlyQ
_V template < typename T1, typename T2 >
?)L X4GY struct result_2
]q CCCI` {
vfPIC! typedef T1 & result;
wH N5H } ;
RI#o9d"x} template < typename T >
Zia<$kAO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~5sH`w~vQ {
c&;Xjy return (T & )r;
[ %:%C]4 }
XL!^tMk template < typename T1, typename T2 >
pCt0[R;? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z2^B.r# {
`=JGlN7 return (T1 & )r1;
Ch,%xs.)G }
8lfKlXR78 } ;
2(iv+<t u RPvo}!=1 template <>
%% A==_b class holder < 2 >
*e}1KcJ {
-G@:uxB public :
jpRC6b? template < typename T >
6qH^&O][ struct result_1
d
gRTV<vM {
o=ULo &9 typedef T & result;
3?:?dy(3z } ;
<`WtP+` template < typename T1, typename T2 >
#8;#)q_[u struct result_2
WpPI6bd {
MMS#Ci=Lj typedef T2 & result;
URb } ;
[&h%T;!Qii template < typename T >
g&`[r6B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AAPfU_:
^ {
2"C,u V@F! return (T & )r;
/Vy,6:$H3 }
&L`yX/N2 template < typename T1, typename T2 >
WSV[)-=: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`;H3['~$ {
iyr'9BA return (T2 & )r2;
[y(AdZ0* }
sad[(| } ;
:Co+haW 3JcI}w $1bx\
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> >。
->Bx>Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=]<JkWSk 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
L$4nbOu\~ \bzT=^Z;2 return l(i, j) = r(i, j);
}Asp=<kCc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5B,HJax [>wvVv return ( int & )i;
"R9^X3; return ( int & )j;
{u_2L_ 最后执行i = j;
19#A7 可见,参数被正确的选择了。
XbMAcgS 8@J5tFJ&% 5_~QS 9d1 Gu" 7UA|G2Zr 八. 中期总结
j3yz"-53e 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
ZK8I f?SD 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Cv;\cI"& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ga+Z6|t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w\2yippI qk=0ovUzg %eDJ]\*^X K}1eQS&$a Sw^-@w=!U5 ]`GDZw` 九. 简化
*, RxOz2= 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。
**L3T3$) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8w]>SEGFs 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
g{%2*{;i 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_rjLCvv- +-*/&|^等
r]'Q5l4j6" 2. 返回引用。
I!uGI =,各种复合赋值等
1?5UVv_F 3. 返回固定类型。
1l`$. k 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q26%Z)'nf 4. 原样返回。
xFy%&SKHg operator,
08JVX'X-mr 5. 返回解引用的类型。
@!zT+W& operator*(单目)
cA]Ch>]A% 6. 返回地址。
>(:b\*C operator&(单目)
qc6eqE 7. 下表访问返回类型。
EU@XLm6 operator[]
2W]y9)<c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qtLXdSc operator<<和operator>>
jYi{[** iJD_qhd7 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。
6*r3T:u3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Q($aN- 2lm{: tS template < typename Left >
*N|s+ struct value_return
y/}ENUGR {
a{%]X('; template < typename T >
oHI/tS4
_ struct result_1
sB>ZN3ptH^ {
YMEI
J} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,H+LE$= } ;
&}/h[v_#' oy!Dm4F template < typename T1, typename T2 >
ZFsJeF'" struct result_2
A7X-),D {
|~I- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A}cGag+sp } ;
|L"!^Y#=D } ;
byUz qn4jy6 <dA1n:3o 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7/$s!pV A"8"e* 下面我们来剥离functor中的operator()
rt7]~W- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
P Zc{wbjp& >HH49cCo return l(t) op r(t)
1S26Y|L) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SWGD(]}uz return op l(t)
%:
.{?FB_ return op l(t1, t2)
Oor&1 return l(t) op
t% f6P return l(t1, t2) op
wWNHZv& return l(t)[r(t)]
|,wp@)e6h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vHz]-Q-|9 m+m,0Ey5H 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
A/4HR] 单目: return f(l(t), r(t));
)|@ H#kv? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[# '38 双目: return f(l(t));
0u'qu2mV return f(l(t1, t2));
+Eh^j3W 下面就是f的实现,以operator/为例
[Nn ?:5" @Ja8~5 : struct meta_divide
VY9|8g/ {
Aj;F$(su template < typename T1, typename T2 >
G`HL^/Z* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IO\>U(:vx {
W l+[{# return t1 / t2;
VYZkHjj)2i }
#+-
/0{HT } ;
Aey*n=V4#F G}&{]w@ 这个工作可以让宏来做:
:uD*Q/ #*<*|AwoW| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AGN5=K*D template < typename T1, typename T2 > \
d:"]*EZ [ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$`emP
Hel 以后可以直接用
}(r%'(.6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DPD%8a)? 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
07_ym\N (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
6DFF:wrm& .kO;9z\B TFWx(}1 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
vNhi5EU s=+,F<;x.U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a JC, class unary_op : public Rettype
%Hk9.1hn5 {
HCI|6{k Left l;
xnW3,:0 public :
\p-3P)U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|@x^5Ab$T to1{7q template < typename T >
>_Dq )n;% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D9;2w7v {
DJ)z~W2I* return FuncType::execute(l(t));
4X@
<PX5 }
?Sq?f? HD(4Ms template < typename T1, typename T2 >
3K/32Wi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zw`T^N# {
c7[<X<yk return FuncType::execute(l(t1, t2));
<#s=78
g.3 }
1XAXokxj } ;
Gyak?.@R :K ^T@F5n =7JvS~s 同样还可以申明一个binary_op
MqBA?7 !TH3oLd" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*Op;].>E class binary_op : public Rettype
fAu^eS%>7 {
^
2"r't Left l;
nVF?.c Right r;
JM-spi o public :
cY|?iEVs) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pcd*K) cuO)cj]@e template < typename T >
,&$+{3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WB2An7i@"{ {
IcM99'P( return FuncType::execute(l(t), r(t));
L7*,v5 }
R^PPgE6!$ )T1U!n?^x template < typename T1, typename T2 >
-kh O4, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v+NdO$o {
T[}A7a6g_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
X|}yp| }
/STFXR1@.u } ;
4!pMZ<$3 }Km+5'G'U cnQ;6LtFTz 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
c/Fy1Lv\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
l,n0=Ew DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
jP?YV 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T5; zgr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}fps~R 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
CbmT aEaP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b^wL{q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
&_-,Nxsf 下面是修改过的unary_op
Y40`~ &@tD/Jw3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:a M
ZJm class unary_op
*f% u c {
si:p98[w Left l;
G_GV %#xdD2oN public :
tC0:w,C) p^|IN'lx, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]Ek6EuaK <j}n/G] template < typename T >
sN`2"t/s struct result_1
ke'aSD {
e6E{l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+gZg7]!Z } ;
{tUjUwhz( 8$k `bZ template < typename T1, typename T2 >
_l`d+
\# struct result_2
UF3g]>* {
~=$0=)c typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>WfkWUb } ;
xbbQ)sH&m y0!-].5UH template < typename T1, typename T2 >
d5zv8?|X+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
snPM& {
xq`mo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OF [y$<jM }
MKqMH,O ,/?7sHK-0 template < typename T >
Y>Oh]? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k9>2d' Q {
ET t7?,x@ return OpClass::execute(lt(t));
bXSsN\:Y@[ }
xLxXc!{J5 =L,s6J8_' } ;
i2. +E&3v %gK@R3p !GB\-( 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
>
-P UY 好啦,现在才真正完美了。
asDk@Gcu 现在在picker里面就可以这么添加了:
0GEM3~~D.? q"Ct=d template < typename Right >
nitKX.t8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
EL*OeyU1l {
7ojU]l y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IUB#Vdx }
>3{#S: 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。
q1rBSlzN DRp h?V\ Mnj\t3: 9|kc$+(+6 V*xo3hU 十. bind
Hz?C9q3BX 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
g+g0iS 先来分析一下一段例子
D8Ntzsr6 Ll"
Kxg >XTDN int foo( int x, int y) { return x - y;}
,\YlDcl':0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<+7]EwVcn^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BHmmvbM#Qm 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
qDG{hvl[1r 我们来写个简单的。
y
{&"g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r#8t@W 对于函数对象类的版本:
%y7&~me .A(QqL> template < typename Func >
Ptt struct functor_trait
(d9G` {
54X=58Q typedef typename Func::result_type result_type;
*$%ch= } ;
ld *W\ 对于无参数函数的版本:
h/'b(9fS CcGE4BB template < typename Ret >
sBN"eHg struct functor_trait < Ret ( * )() >
QcW6o, {
, %8keGhl typedef Ret result_type;
LS"_-4I} } ;
Ox | ? 对于单参数函数的版本:
O4)'78ATp }u3Q*oAGl template < typename Ret, typename V1 >
; 9n} P@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%4bGI/\/ {
z%FBHj typedef Ret result_type;
Z<P?P` } ;
|M8FMH[_ 对于双参数函数的版本:
;u:A:Y4V L1Hk[j]X| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Zqo struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o\TXWqt {
/$EX-!ie typedef Ret result_type;
$,b1`* } ;
g1!ek 等等。。。
0mt lM( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
UFE# J OON]E3yy template < typename Func >
*KMW6dg; struct func_return
=,MX%-2 {
8;%F-? template < typename T >
1<9=J`(H struct result_1
b0(bL_, {
`>HM<Nn-0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@IXvp3r } ;
"dkDT7 /JqNiqvh template < typename T1, typename T2 >
>'eY/>n{ struct result_2
0Z.X;1= {
MH0xD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O:%,.??<% } ;
q0m>NA
} ;
b] EC+. {)CN.z:O T{CCZ"Fv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9Sb[5_Q e) \PW1b template < typename Func, typename aPicker >
n<)gS7 class binder_1
yQ [n7du {
bMA\_? Func fn;
3+<f7 aPicker pk;
r(ZMZ^ public :
cv=H6j]h| j7XUFA template < typename T >
kB!
iEoIBA struct result_1
dED&-e# {
iBXS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{ Mv$~T|e7 } ;
LBIsj}e Ya*<me>`
template < typename T1, typename T2 >
r%uka5@ struct result_2
V*I2
{
)N'-Ap$g typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ev4f9Fhu } ;
XU*4MU^' `
it<\r[= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
w(N$$ "\~d!"n|2 template < typename T >
8XG|K`'u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;CtTdr {
1$S`>M%a return fn(pk(t));
2v\<MrL }
lD-HQd template < typename T1, typename T2 >
sK/Z'h{| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VkD}gJY {
Q`zW[Y&] return fn(pk(t1, t2));
=K;M\_k%y }
(7 O?NS } ;
2[X\*"MQ2 G_E \p%L>] "nA~/t= 一目了然不是么?
8dUP_t~d#q 最后实现bind
OnND(YiX 4XNdsb CQns:.`$` template < typename Func, typename aPicker >
T( z/Jm3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
..fbRt {
Vpe\Okt: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%0_}usrsk }
#JYH5:* ?m\?
# 2个以上参数的bind可以同理实现。
K9tr Iy$v 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-%ftPfm F T$x#> 十一. phoenix
0x2[*pJ|IW Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1EHL8@.M 7?p>v34A for_each(v.begin(), v.end(),
Vv_lBYV (
V$fn$= do_
s?7"iE [
`9&~fWu cout << _1 << " , "
y[DS$>E ]
oC~+K@S .while_( -- _1),
VT2f\d[Q cout << var( " \n " )
mIW/x/I )
pC/13|I );
aXgngwq 7U2?in}?Qi 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
/_!Ed] 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+lhnc{;WJv operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/2x@Z> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y7T<Auue` NI85|*h :I(d-,C template < typename Cond, typename Actor >
sEHA?UP$<F class do_while
t8f:?
{
>9Z7l63+} Cond cd;
zI$'D|A Actor act;
YZZog 6% public :
jL0=a.; template < typename T >
eZ|_wB'r struct result_1
lQqP4-E? {
6B!v;93U typedef int result_type;
&R,QJ4L } ;
6$&%z Eh -u^f;4|u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OV/
&'rC H+5S )r template < typename T >
4O7
{a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?>DwNz^.! {
W.^R/s8O%5 do
[e7nW9\l {
PM3fJhx act(t);
o]aMhSol }
jGEmf<q&u while (cd(t));
|F49<7XB[~ return 0 ;
fS]Z`U" }
/kV5~i<1S } ;
U"535<mR ,!QtViA7 xm0(U0
> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~Z}DN*S 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。
I_is3y0 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。
q"u,r6ED 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。
7`SrqI& 下面就是产生这个functor的类:
c!a1@G _Jn@+NoO fF^A9{{BS template < typename Actor >
XBm ^7' class do_while_actor
C1x(4&h {
kZ'wXtBYe Actor act;
S\sy] 1*?$ public :
<_yy0G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
scPvuHzl !X\aZ{}Q template < typename Cond >
kd OIL2T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N>IkK*v } ;
BeFXC5-qat sMcN[r U
nS|"" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tja7y"(] 最后,是那个do_
bO+e?&vQ% LY2QKjgP W?gelu] class do_while_invoker
lz4M)pL^ {
#ds@!u+& public :
7 b8pWM template < typename Actor >
M%2w[<-8c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
co*XW {
j/uzsu+ return do_while_actor < Actor > (act);
a *qc }
i2!0bY } do_;
GpCjoNcW{ .RPh#FI6J 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.$ xTX' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A5~OHmeK 最后来说说怎么处理break和continue
nTHCb>,vM 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。
LZ8xh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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