一. 什么是Lambda
31o7R &v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<+i`W7 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,
|qudJucV 9 (FcA5Y ]a%\Q2[c CDTk class filler
zm)CfEF
8 {
^) b7m public :
WE Svkm; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]K0,nj*\c } ;
-)->Jx:{ pS|JDMo m(7_ZiL= 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$5 m j dv4r\ R^ (m =u;L"o $Bwvw)(% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;KjMZ(Iil1 qU
x7S(a /wCxf5q0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?H7p6mu ?;.+A4 *!7SM7 @l6dJ 二. 战前分析
C7*Yg$`{ 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。
B=RKi\K6a 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<P/w%i2 @1qUC"Mg t"74HZO> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MT#[ -M\ /* --------------------------------------------- */
7zkm vector < int *> vp( 10 );
d7-F&!sQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
aid)q&AcQ /* --------------------------------------------- */
G}hkr sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B8#f^}8 /* --------------------------------------------- */
c,s<q j int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:-'ri Ry /* --------------------------------------------- */
LM`tNZ1Fc! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cF<DUr)Ve /* --------------------------------------------- */
pcxl2I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
()IgSj?, XkfUPbU f.xSr! );.<Yf{c 看了之后,我们可以思考一些问题:
D]>86& 1._1, _2是什么?
T6?d`i i1 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。
93p9?4;n- 2._1 = 1是在做什么?
RkXLE"G' 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。
~(doy@0M 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。
"e};?|y vR.6^q %^@0tT 三. 动工
Fb4S/_
V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-){^
Q:u oIR%{`3"I x: wq"X 1XKIK(l template < typename T >
Z.Y8 z#[xg class assignment
Zo6a_`)d {
^J=txsx T value;
sAAIyPJts public :
ewlc ^` assignment( const T & v) : value(v) {}
Q^5 t]HKn template < typename T2 >
xx2:5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WRyv
>Y } ;
`fE:5y `];[T= 9(Xch2tpO! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Fl(ZKpSZU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5TW<1'u $G([#N< gmH0-W)= HE.Dl7{ class holder
p.7p,CyB {
RPqn#B public :
ZFw743G template < typename T >
@[N~;> assignment < T > operator = ( const T & t) const
-Y,Ibq {
4'eVFu+62 return assignment < T > (t);
9 u89P }
k5\
zGsol } ;
)$.9WlQ Y7I .cK 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:
|vE#unA ]V7hl#VO static holder _1;
*>H'@gS Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4>eg@s N pv.),Iv-68 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\A"a>e 而不用手动写一个函数对象。
9jFDBy+ L.&Vi"M <@ Gi_X+os ~x#-#nuh" 四. 问题分析
yq^$H^_O
p 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
RR {9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
2MrR|hLx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fC:\Gh5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f*f9:xUY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UE](`|4H 9K_HcLO%y 五. 问题1:一致性
^Q:`2C5 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
G`K7P`m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
KUV{]?' ,tc]E45 struct holder
obkv ]~ {
(.t:sn"P //
}{PtQc6RL! template < typename T >
~oyPmIcb T & operator ()( const T & r) const
W|
eG}` {
Hd}t=6 return (T & )r;
^8t*WphZC }
K_Gf\x } ;
@y%qQe/g Gs?sO?j 这样的话assignment也必须相应改动:
Xc<9[@ Cf 8-% template < typename Left, typename Right >
J8[Xl. class assignment
dTNgrW`4 {
ITOGD Left l;
? 7dDQI7^( Right r;
RLr-xg$K-t public :
dz DssAHy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.j,&/y& template < typename T2 >
>@\-m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SQRz8,sqkw } ;
+4Ra N`I !T1i_ 同时,holder的operator=也需要改动:
$:P~21, cA^7}}?e template < typename T >
XBBRB<l) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0
N^V&k {
?Io2lFvI@Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
L3Iz]D3s }
=swcmab; Lf<9GYNy>` 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。
$t?e=#G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
N($]))~3& =sJHnWL[ return l(rhs) = r;
[C#pMLp,~ 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。
*]k"H`JoFC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n*|-"'j Fs~-exY1 template < typename Tp >
"R]K!GUU class constant_t
`hhG^O_ {
u-<s@^YG const Tp t;
L~zet-3UNf public :
6ns_4,
e constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+d15a%^` template < typename T >
~-zC8._w3r const Tp & operator ()( const T & r) const
b s*Z{R {
a+Nd%hoe return t;
A` 8If }
"*WXr$ } ;
1Sr}2@> HyMb-Us 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sJvn#cS 下面就可以修改holder的operator=了
)BB a C<)&qx3 template < typename T >
MS)bhZvO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_u!G6 {
R["7%|RV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
C $;~= }
EtG)2) #v<+G=r*O 同时也要修改assignment的operator()
<WmCH+>?r )<&QcO_ template < typename T2 >
;U4X
U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
woKdI)f$ 现在代码看起来就很一致了。
Sy55w={ :-8u*5QK]` 六. 问题2:链式操作
7]Yd-vA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iE5^Xik, 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。
R&p5 3n 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。
XDQ1gg` 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。
YKk%;U* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_XtY/7n $P~ a template < typename T >
NI)nf;C struct result_1
%mJ)pMV {
4#uoPkLK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o%iTYR:x } ;
!{LwX Kf UYUdIIoL 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
S7*:eo 5 Da(DA template < typename T >
[d}1Cq=_ struct ref
8Sa<I.l {
Os;\\~e5 typedef T & reference;
>XN&QVE } ;
j3U8@tuG template < typename T >
x$*OglaS struct ref < T &>
aMWNZv {
%qhaVM$] typedef T & reference;
rjzRH } ;
*,u{~(thR r+2dBp3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}ls>~uN .u&g2Y template < typename T >
5q[@N J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P?
n`n!qZ {
t!LvV.g+ return l(t) = r(t);
Bdi~B") }
:>z0m0nI\ 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。
c2QC`h(Wb 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C;|Ru* 5Z'pMkn3 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
tee%E=P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
uU0'y4= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ic+iTH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bVym 最后的布局是:
e"Z~%,^A Add
t<-Iiq+tL / \
@NZ?D0" Divide 5
U.\kAEJ / \
VlH9ap _1 3
MLl:)W* 似乎一切都解决了?不。
pmZr<xs 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。
xfilxd 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。
\BA_PyS?W+ 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:
(Y%}N(Jg {.AFg/Z template < typename Right >
6aL`^^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dJk.J9Z Right & rt) const
!#QD;,SE+ {
:Fh*4
&Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LF8B5<[O }
H)Yv_gT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vhKD_}}aP 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。
2B|3`trY4x 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。
#*fB~Os: 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。
iPao54Z 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。
YB[P`Muj 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?
c`Tg xMu 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:
Xv9CD };|'8'5 template < class Action >
xZhh%~ class picker : public Action
0z.& {
SRMy#j- public :
B; ~T|ex u picker( const Action & act) : Action(act) {}
z[B7k%} // all the operator overloaded
fE >FT9c } ;
&A>J>b -1[ri8t;nV 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。
/}V9*mD2 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:
C]}0h!_V ]0o78(/w2 template < typename Right >
2HUoT\M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}wn GOr {
l`d=sOB^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9,4a?.*4~ }
Bi]%bl>% /%~`B[4F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
FYzl- 7!Y 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。
%
nR:Rc! 7kO
1d{u6b template < typename T > struct picker_maker
K-K+%U {
%k"-rmW typedef picker < constant_t < T > > result;
6_XTeu } ;
7l?-2I'c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`*!.B {
nRvV+F0# typedef picker < T > result;
F4*f_lP } ;
9K)2OX;$w MYu-[Hg 下面总的结构就有了:
=fm/l-P@ 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。
Mv_4*xVc 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。
0&<{o!>k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O\xUv 至此链式操作完美实现。
!5ppA cdk;HK_Ve. qr:[y 七. 问题3
lgU7jn 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。
H}A67J9x Oa{M9d,l template < typename T1, typename T2 >
'EXp[* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I\":L {
\;4RD$J return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Xf:-K(%e }
bBGLf)fsTG 4!D!.t~r 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:
a&j
H9 g8^ $, template < typename T1, typename T2 >
Fq~de%y struct result_2
{ 2-w<t {
VF;%Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=>&d[G[m! } ;
L,n'G% %h^; "|Z 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
ugOcK Gf 这个差事就留给了holder自己。
Ta~Ei=d^ (g5T2(_6L 6ZX{K1_q template < int Order >
d^4!=^HN class holder;
V;9.7v template <>
233jT@Z class holder < 1 >
uV{cvq$jy {
y/E%W/3 public :
q^EG'\<^ template < typename T >
~u.CY struct result_1
RxcX\: {
.F |yxj;I7 typedef T & result;
L ej3? k } ;
Y'58.8hl template < typename T1, typename T2 >
C&r&&Pw struct result_2
*&!&Y*Jzg {
T2GJoJ! typedef T1 & result;
U",kAQY } ;
GkVV%0;&J1 template < typename T >
CPAizS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t '* L, {
XNsMXeO]& return (T & )r;
j&u{a[Y/} }
K%)u zP template < typename T1, typename T2 >
(zte 'F4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
] vQn*T"^ {
kk&
([xqU return (T1 & )r1;
("ql//SL }
SK#;/fav6 } ;
*$Bx#0J8 qo/`9%^E? template <>
iU5M_M$G class holder < 2 >
kect)=T( {
0"LJ{:plz public :
5@6F8:x}V template < typename T >
??)IPRv?yF struct result_1
\\xoOA. {
V-IXtQR typedef T & result;
G,3.'S,7 } ;
lh{U@,/ template < typename T1, typename T2 >
LS
<\%A} struct result_2
m?0caLw< {
vjmNS=l typedef T2 & result;
TZ3"u@ 06 } ;
"]B:QeMeF! template < typename T >
f
}P6P>0T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PVLLuv {
67?O}~jbG return (T & )r;
Z0 @P1 }
!o1+#DL)MU template < typename T1, typename T2 >
rUmaKh?v|X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bW-9YXj% {
4zzJ5,S 1 return (T2 & )r2;
0QcC5y; }
8Q4yllv4 } ;
{S,L %
lf-1;6nyk" y<|8OTT 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> >。
9#cPEbb~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,%6!8vX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{el[W,CT# D?A3p6% return l(i, j) = r(i, j);
Y?IvG&]) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?g+uJf
z>}H[0[# return ( int & )i;
';'gKX!9V return ( int & )j;
}6b" JoC 最后执行i = j;
j2^Vz{ 可见,参数被正确的选择了。
yGj'0c:: b
v5BV 4z6kFQgu 2Kwr=t @` 5P^H7 八. 中期总结
*QH~z2:[ 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:
xU9T8Lw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5d|hP4fEc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fkk&pu 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2:GS(%~ t[}&*2"$/ VYG o; DsX+/)d JP{Y Q:NF ZW>iq M^9 九. 简化
C@b-)In 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
W<Ri(g- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
q[}W&t, 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
efN5(9*9R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
T]oVNy +-*/&|^等
zPm|$d 2. 返回引用。
`]F}O \H =,各种复合赋值等
@5}(Y( @ 3. 返回固定类型。
rUn1*KWbE 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$-AG$1 4. 原样返回。
,)?!p_*@: operator,
4m1@lnjp 5. 返回解引用的类型。
\uG^w(*) operator*(单目)
yo^M>^P\N 6. 返回地址。
*jC Hv operator&(单目)
&a8%j+j 7. 下表访问返回类型。
'"C& dia operator[]
XmJ ?oPr7 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.VXadgM operator<<和operator>>
s+0n0C F rd>+ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
U2G[uDa; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jI/#NCKE k|4}Do%; template < typename Left >
}y>/#]X struct value_return
__%){j6 {
3;?DKRIcX template < typename T >
GahIR9_2 struct result_1
>1BDt:G36 {
bt=z6*C>A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ROi_k4Fj } ;
4OOI$J$Jh ech1{v\B| template < typename T1, typename T2 >
U{52bH< struct result_2
AB+HyZ*// {
*E|#g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zX8'OoEH*9 } ;
`D $ "K1u } ;
Y>2oU`ly, QCJf h^v+d*R
N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
E3V_qT8 'i:S=E
F 下面我们来剥离functor中的operator()
Esdv+f}4; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_a\$uVZ tq=7HM return l(t) op r(t)
w&eq
*q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*4y0Hq return op l(t)
?>Bt|[p:s) return op l(t1, t2)
'$h0l-mQ return l(t) op
}6To(* return l(t1, t2) op
;>CM1 return l(t)[r(t)]
II]-mb return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RveEA/&& mXT{c=N)w 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
L"L a| 单目: return f(l(t), r(t));
a(_3271 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'
-td/w 双目: return f(l(t));
^!6T,7B B return f(l(t1, t2));
)O ,+'w? 下面就是f的实现,以operator/为例
yRWZ/,9x 1}q(Pn2 struct meta_divide
iw^"?:'% {
E?h'OR@_ L template < typename T1, typename T2 >
5Z>+NKQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ZMEYF!jN {
,8.zbr return t1 / t2;
I:UN2`*# }
\Icd>>)* } ;
:!w;Y;L:+ GLA4O) 这个工作可以让宏来做:
~p { fl? Mk/ZEy q^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
U]Fnf?( template < typename T1, typename T2 > \
Va$JfWef static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s+9b. 以后可以直接用
0Wb3M"#9< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Tffdm 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
yK>s]65& (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。。。)
>mMmc!u>G V9;O1 +7Qj%x\ 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
XZ4H(Cj ^.~ F_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,-V7~gM%} class unary_op : public Rettype
Lpk`qJ {
@<$_X1)s Left l;
5XZ\7Z| public :
m^;A]0h+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D26A%[^O T#3`&[ template < typename T >
`;Xwv) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K 5AArI {
Ym
wb2]M return FuncType::execute(l(t));
"b0!h6$!H }
g7r0U6Y tC&jzN" template < typename T1, typename T2 >
|DUOyQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oF.H?lG7` {
9R N ge;* return FuncType::execute(l(t1, t2));
d[&Ah~, }
p><DA fB } ;
=UV=F/Af^ q;<Q-jr&O ~2}^
-, 同样还可以申明一个binary_op
2(>=@q.1H eB5<N?;s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tVHQ$jJY% class binary_op : public Rettype
1-}$sO c {
+||[H)qym Left l;
J
Sms
\ Right r;
2KSt4oa public :
s/OXZ<C| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QW>(LG G= h<FEe~ template < typename T >
[zhcb+^5l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E akS(Q? {
hJGWa%` return FuncType::execute(l(t), r(t));
Iq(;?_ }
o[>p y0
qq7Dmu template < typename T1, typename T2 >
(^= Hq'D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(Ek=0;Cr {
@v=A)L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
etL)T":XV }
vA#?\j2 } ;
Kvh6D" YL@d+
-\ \?NT,t=3J 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
?]2OT5@&s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vQL)I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#mbl4a 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。
'q*:+|" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E']Gh 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。。。
i
,g<y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9Jp"E5Ql) 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)
Tp%4{U/0` 下面是修改过的unary_op
.E0*lem'hE c$]NXKcA template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*,p16"Q; class unary_op
Vr<ypyC {
D(gpF85t Left l;
-QP&A >]7 gfAVxMg public :
'gv7&$X}4 OvW/{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bHH=MLZR: V39)[FH} template < typename T >
^1NtvQe@Y\ struct result_1
|cq%eN {
0Z>oiBr4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(r )fx } ;
a3oSSkT m&Lc." template < typename T1, typename T2 >
kn|z struct result_2
rFR2c?j8 {
M)!:o/!c S typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s\i.pd:Q } ;
Ue0Q| h 7Om)uUjU4 template < typename T1, typename T2 >
P;!4 VK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i*%2 e) {
}V
%b return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\^%5! }
Y/w) VV 9 ulr6 template < typename T >
bNO/CD4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Bfu89 {
IWcYa.=tZ return OpClass::execute(lt(t));
},5_h0 }
7w=%aW| S+C^7# lT } ;
to*<W,I MF^I] 7_ P=9Zm 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
^NTOZ0x~# 好啦,现在才真正完美了。
=xX\z\[A 现在在picker里面就可以这么添加了:
6">jf #pE eX>X=Ku template < typename Right >
JSQ*8wDcl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.o5r;KD {
o$r]Z1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1f1J'du }
k6 f;A 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
|79!exVMBp
]=g|e x9NLJI21/ __V6TDehJ$ ;zO(bj> 十. bind
WwDxZ>9jw 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。
A
fctycQ- 先来分析一下一段例子
KCed!OJ+ S,,3h0$X 3f:I<S7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
U;:,$]+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+xlxhF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~4iIG}Y< 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。
Th%1eLQ 我们来写个简单的。
Tl3{)(ezx 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0R2 AhA# 对于函数对象类的版本:
0Fh*8a}?b tnmuCz template < typename Func >
N+PW,a struct functor_trait
?%h JZm; {
g~@0p7]Y typedef typename Func::result_type result_type;
:*!u\lV \ } ;
Y2Y2>^ 对于无参数函数的版本:
E#FyL>:.h ?s5zTT0U>$ template < typename Ret >
y6o^ Knl struct functor_trait < Ret ( * )() >
l%A~3 {
}x1mpPND typedef Ret result_type;
Sn/~R|3XA7 } ;
G JItGq`) 对于单参数函数的版本:
(r.{v@h,dV m!:7ur:Y template < typename Ret, typename V1 >
>1tGQ
cg struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6Bp{FOj:Ss {
7
v<$l typedef Ret result_type;
szwXr } ;
K`FgU7g{ 对于双参数函数的版本:
^[CD- # !DCJ2h%E[_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
m=S[Y^tR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u
hP0Zwn {
O`dob&C typedef Ret result_type;
:u{0M& } ;
dTaR8i 等等。。。
j78xMGKO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
GD'C^\EaZ .VmI4V?}h template < typename Func >
ZjEO$ts=@ struct func_return
5
^iU1\(L {
B<[;rk template < typename T >
E!VAA= struct result_1
[JVI@1T {
FV$= l
% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lrh6lt) } ;
]+':=&+: );z}T0C template < typename T1, typename T2 >
%MP s}B struct result_2
#Y}Hh7.< {
.tN)H1.:B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2>O2#53ls0 } ;
J6 [x(T } ;
u ?g!E."v H8K<.RY @\!wW-:A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
".xai.trr :Rt5=0x
template < typename Func, typename aPicker >
Ai->,<Ig] class binder_1
;^DUtr
; {
W'XMC" Func fn;
,mYoxEB kl aPicker pk;
!Y]}&pUP public :
+ZE&]BO{ <\^X,,WtO template < typename T >
@?Y^=0 struct result_1
YC=BP5^ {
h;4g#|, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|7`Vw Z } ;
Uzb"$Ue4 M:`hb$k: template < typename T1, typename T2 >
4Ro(r
sO struct result_2
BQS9q'u_ {
.4!N#' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N`Bt|#R } ;
a
LmVOL{ ?3}UO:B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Xe+&/J5b <YeF?$S} template < typename T >
_;B!6cRLps typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
29sgi" {
0!vC0T[ return fn(pk(t));
\;7DS:d@ }
FOk @W& template < typename T1, typename T2 >
M2@q{RiS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b=|&0B$E {
|}M']Vz return fn(pk(t1, t2));
J82{PfQ" }
~2H7_+.# } ;
Jl]]nOBQ/ km c9P& u=E?N:I~F 一目了然不是么?
'-i
tn 最后实现bind
p fBO5Ys _kY5
6 zi?'3T%Ie template < typename Func, typename aPicker >
^CK)q2K>[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J.<%E[
z {
ax^${s|{- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/a$+EQ$ }
D`t e|K5 rmMO-!s 2个以上参数的bind可以同理实现。
Yip9K[ 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。
pz&=5F jujx3rnK? 十一. phoenix
D} .t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3-mw-;. +1)C&: for_each(v.begin(), v.end(),
`C*!de]Y% (
f<w*l<@ do_
VNYLps@4H [
@Qs-A^. cout << _1 << " , "
!GIsmqVY ]
HQ
s)T .while_( -- _1),
Z@[,"{Sn cout << var( " \n " )
:>X7(&j8 )
I
}/Oi]jA6 );
li%-9Jd Y;Ur8q 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:
M)J *Df0@ 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
^X&9"x)4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"qj[[LQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`5 6QX'? )2FO+_K?T tH'VV-!MZ template < typename Cond, typename Actor >
vR)7qX} class do_while
6fV)8,F3 {
'!2t9B8XX Cond cd;
NdNfai Actor act;
b}4/4Z. public :
N/%#GfXx template < typename T >
(t]>=p%4g struct result_1
wi9| {
Q
jBCkx]g typedef int result_type;
Yjl0Pz.q } ;
}-L@AC/\# t3GK{X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d_,tXV"z& m@,>d_|-K- template < typename T >
g\-3c=X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S!q}Pn {
Lq [wabF do
pMquu&Td {
`e9uSF:9C act(t);
;:|KfXiC8 }
$McO'Bye{h while (cd(t));
q8h{-^" return 0 ;
Qwa"AY5pW }
?8, N4T0) } ;
+wUhB\F
* 'sF563kE d>`(.qvxR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
if}]8 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。
rl^LSz 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。
-7O/ed+ 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。
^<VE5OM 下面就是产生这个functor的类:
z`5I1#PVA (7b_g6>: ]-'9|N*}l template < typename Actor >
spx;QLo class do_while_actor
2SJh6U {
U(N$6{i_ Actor act;
u}1vn} F{ public :
)/Xrhhx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\!QF9dP4 =Yj[MVn template < typename Cond >
lkZC?--H picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5 WppV3; } ;
u-9t s _;q-+"6L; `fkrik 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%'T>kz *A 最后,是那个do_
@L!#i*> 9 tKeO+6 l 'r n;|K class do_while_invoker
"|'`'W {
tTFoS[V public :
ptv4v[gQ template < typename Actor >
y+scJ+< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E
E|zY% {
%gMpV return do_while_actor < Actor > (act);
H27Oq8 }
i 9tJHeSm } do_;
wDhcHB 'h^DI` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$JB:rozE 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gyQ9Z} 最后来说说怎么处理break和continue
=(X'c.%i 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。
LXC`Zq\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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