一. 什么是Lambda
:%J;[bS+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9v`sSTlSd 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,
<(@S;?ZEW 8Cp@k= Z\`SDC |yO%w # class filler
/eH37H {
VnkhY public :
?xH{7)dO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wU!-sf;]y } ;
BXU0f%"8U EK=0oy[ (?8i^T?WP= 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:
ru2M"]T EC8Z. Uu 8)?&eE' Dt[+HCCY: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-.?
@f
tY b<4nljbx 3%(r,AD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Be@g|'r R|(X_A I50LysM 1c#\CO1l 二. 战前分析
\9OKf|#j 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。
\RR`
F .7 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
A32Sdr'D ?2da6v,t f!yl&ulKU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-hW>1s< /* --------------------------------------------- */
Xwo+iZ(a vector < int *> vp( 10 );
"Hz%0zP& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$`W3`}#fM /* --------------------------------------------- */
}"WovU{*s sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(_ :82@c /* --------------------------------------------- */
Zl&ED{k< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HP_h!pvx /* --------------------------------------------- */
9y&;6V.' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
pXl qE, /* --------------------------------------------- */
2e1%L,y{W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YYFS
({ Cq/u$G n:wAxU _;5zA"~c#@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
q?mpvpLG 1._1, _2是什么?
eq%cRd]u 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。
xS%&l)dT 2._1 = 1是在做什么?
Io JI|lP 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。
O>hh 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。
0lniu=xmQ- 8g)$%Fy+N zF^H*H 三. 动工
.hxFFk%5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]!sCWR 6?%$e$s F%$ q]J[ "@^<~bw template < typename T >
-Q J8\/1> class assignment
j*|0#q;e6 {
ktynIN T value;
ca3zY|Oo public :
h>*3i# assignment( const T & v) : value(v) {}
3GKKC9C6 template < typename T2 >
k3t]lGp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K]B`&ih } ;
|pBFmm* :TP4f
?FA R'tvF$3=i 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A9@coP5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zL}`7*d:v --"5yGOL [^}bc-9?i 8$]SvfX class holder
YI*H]V%w {
G$'UK public :
9]ZfSn) template < typename T >
%hBwc#^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
q({-C {
Tf!6N<dRXR return assignment < T > (t);
VByA6^JR }
:d35?[ } ;
TAOsg0 ;PG=
3j_ <5j%!6zo 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}jC^&%| E A55! static holder _1;
0[d*Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
AU)\ lyB XY6Sm{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QR( ;a: 而不用手动写一个函数对象。
h P WP6;Z QA^FP8!j /SM 7t_ ?o6#i 3k#' 四. 问题分析
eB9&HD: 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
zBq&/? 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
A7#nBHwxZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ucz~y!4L{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vJi<PQ6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
A =Z$H2 ?8s$RYp14 五. 问题1:一致性
5`e;l$
M` 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?|
](n)bF+ym 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!PeSnO p`\>GWuT! struct holder
_}JMBIq$ {
o[eZ"}~ //
9^H.[t template < typename T >
h,&{m*q& T & operator ()( const T & r) const
ep},~tPZn {
V8WSJ=-&
return (T & )r;
Z*b l J5YC }
wE<r' } ;
[+W<;iep X-"
+nThMn 这样的话assignment也必须相应改动:
N}#"o icIWv
template < typename Left, typename Right >
C .B=E"e class assignment
^yl}/OD {
/%jX=S.5h< Left l;
;K>'Gl Right r;
H{i|?a) public :
U}Puq5[ ? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pZ*%zt]-a template < typename T2 >
h:G>w`X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[FF}HWf } ;
nTtEv~a_n !wEe<], 同时,holder的operator=也需要改动:
#1*7eANfr pJ1\@G template < typename T >
\I}EWI assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Qa:[iF {
0k5 uqGLXe return assignment < holder, T > ( * this , t);
k$f2i,7' }
4:**d[|1 +hispU3ia 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。
OXKV6r6f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%;u"2L0@ >/ A'G return l(rhs) = r;
+`1~zcu 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。
OR
$i,N| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ue+{djz[4 z>y#^f)r template < typename Tp >
#rr!ApJ class constant_t
0J466H_d{ {
S#y GqN0i const Tp t;
a%kvC#B public :
,g0t&jITo constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Np$&8v+en template < typename T >
o-l-Z|)7 const Tp & operator ()( const T & r) const
FZ]+(Q"]: {
YXqYIG.G return t;
,=G]tnsv^ }
dcq18~ } ;
:06.b:_ /|H9Gm 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3 4%B0 下面就可以修改holder的operator=了
^LB] z'1%%.r;FM template < typename T >
%*Mr ^= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
S|@/"?DC {
N`?/kubD return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0T(+z)Ki }
3>MILEY^ ,3-^EfccW 同时也要修改assignment的operator()
@b., pwZF C'gv#!Q template < typename T2 >
bnanTH9- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?ILjt? X8 现在代码看起来就很一致了。
nsVLgTbx jC}HNiM78 六. 问题2:链式操作
$%31Gk[I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|=,jom 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。
(5th 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。
{dRZ2U3 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。
6`7bk35B 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]63!
Wc IDos4nM27] template < typename T >
$$o( struct result_1
oq$#wiV"Q {
yoF*yUls^E typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sSGXd=": } ;
x6!Q''f7 A:Gd F-;[ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<,/7:n z6d0Y$A G template < typename T >
%3t;[$n# struct ref
xHaz*w1| {
uCuB>x& typedef T & reference;
M&faa7 } ;
QT%vrXzz template < typename T >
OA\]|2 : struct ref < T &>
a.?U$F {
~Sm6{L typedef T & reference;
]'Ho)Q } ;
OUGkam0UK h.ftl2> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}KIS_krs fXl2i]L(^B template < typename T >
C%]qK(9vvd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#s\kF * {
aTeW#:m return l(t) = r(t);
@0t[7Nv-1 }
$)9|"q6 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
"cBqZzkk9j 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Lq;iR 4L{]!dox 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
> 3(,s^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gg%)#0Zi _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^_P?EJ,)` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
whHuV*K} 最后的布局是:
f>ktv76 Add
n4+q7 / \
`0M6<e]C Divide 5
k[a<KbS / \
m$v >r\*X _1 3
+5Dc5Bl 似乎一切都解决了?不。
GQA\JYw|oY 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。
9"gu> 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。
m0v.[61 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:
M
| "'`zc q6nRk~ template < typename Right >
>.K%W*t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P\6:euI Right & rt) const
a9{NAyl<oo {
V!^0E.?a return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
."B{U_P& }
SN L-6]j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
+YW;63"o 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。
`#`jU"T | 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。
X~"p]V_ 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。
c6c@XdV 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。
o}/|"(K 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?
Ma$~B0!;s 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
l*&N<Yu 3rMJC\h template < class Action >
Kn@#5MC
rU class picker : public Action
2=8PA/ {
H2#o
X public :
9Scg:}Nj picker( const Action & act) : Action(act) {}
dz+Dk6"R // all the operator overloaded
,~ZD"'*n6g } ;
- PSgBH[ ku]?"{Xx Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
URbB2
Bi 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Jx}-Y*
o ~:f..|JM template < typename Right >
m26YAcip} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+> !nqp {
\$Wpt#V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u?dPCgs;h }
U887@-!3 'xkl|P>=], Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3Z*o5@RI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
{CBb^BP =dKjTBR S' template < typename T > struct picker_maker
{ ,c*OR {
"H`Be typedef picker < constant_t < T > > result;
Z10}xqi!X } ;
*DfOm`m template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
dr=Q9% {
Rb:<?&7ZzN typedef picker < T > result;
76<mP*5 } ;
y||RK`H _Q
I!UQdW 下面总的结构就有了:
u4SL:IH{D functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
EUcD[Rv picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
BPt? 3tC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wDW%v@ 至此链式操作完美实现。
*w*>\ZhOm -XCs?@8EQ >Q=^X3to 七. 问题3
9.M'FCd~M 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
R3|4|JlGR \#dacQ2E@ template < typename T1, typename T2 >
N\|z{vn ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]T]{VB {
^&1O:G*" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&U|c=$!\ }
!vR Zh('R b- t 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:
f?k0(rl h L [ eA template < typename T1, typename T2 >
W>d)( struct result_2
%ZWt 45A {
vZTXvdF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^-k"gLg } ;
Po@;PR= =r ^_D= 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?
|R@T`dW 这个差事就留给了holder自己。
U[?_|=~7 T
pF[-fO DWKQ>X6 template < int Order >
MU
a[}? class holder;
QE[<Y3M template <>
.aY$-Y< class holder < 1 >
!KK `+ 9/ {
c5WMN.z public :
pl&nr7\ template < typename T >
ur'<8pDb$ struct result_1
Kh$"5dy {
#d\&6'O typedef T & result;
S5 q1Mn } ;
3_XLx{["' template < typename T1, typename T2 >
;n(f?RO3X struct result_2
a,RCK~GR {
5qQMGN$K typedef T1 & result;
vQi=13Pw } ;
PZ8,E{V template < typename T >
5<ruN11G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k B]`py! {
L7 }nmP>aR return (T & )r;
; o_0~l=-/ }
/ie&uWy template < typename T1, typename T2 >
~ `qWEu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L@(. i {
0 x-g0] return (T1 & )r1;
TxG@#" ^g} }
pK3A/ry< } ;
CipDeqau2 gUx}vE- template <>
8N'hG, class holder < 2 >
{ac$4#Bp[B {
]}rNxT4< public :
T@yQOD7 template < typename T >
BkXv4|UE struct result_1
xNOKa* {
.i4aM;Qy typedef T & result;
zT,@PIC( } ;
WC~;t4 template < typename T1, typename T2 >
OmWEa struct result_2
f't.?M {
K)LoZ^x0) typedef T2 & result;
mv8H:T } ;
Gr2}N"X= template < typename T >
%BkE %ZcZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uKk#V6t# {
'D5J5+.z return (T & )r;
:zKW[sF }
1}=D template < typename T1, typename T2 >
T"Y#u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
iLSUz j` {
<7J3tn B return (T2 & )r2;
2w7$"N }
3O$l;|SX } ;
`Uz.9_6 ~3:hed7: YTefEG]|q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
# `E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Cb{D[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m6e(Xk,) :P_h_Tizv return l(i, j) = r(i, j);
8+oc4~!A@n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X^eyrqv Ljz)%y[s return ( int & )i;
2T2<I/")O return ( int & )j;
G^)]FwTs 最后执行i = j;
a^J(TW/ 可见,参数被正确的选择了。
]C,j80+pK %;QK5L Hl8-q! '/HShS!d L1RD`qXu. 八. 中期总结
WS n>P7sY 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
YM_ [ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_9lMa7i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^\gb|LEnK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Cu#n5SF* ?{TWsuP7 \ 2y/: PM84Z@Y Jl\xE`-7 X2Ak 九. 简化
Fw&ImRMk 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
PdO"e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qA7,txQ: 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
L%v@|COQ3 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]j7`3%4uK +-*/&|^等
qLLrR,: 2. 返回引用。
GqCBD-@4v. =,各种复合赋值等
tjtvO@?1- 3. 返回固定类型。
d {U%q
d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+&G(AW 4. 原样返回。
|"LHo
H operator,
fU$Jh/#": 5. 返回解引用的类型。
P
I"KY@>H operator*(单目)
ZUHW*U. 6. 返回地址。
@~hy'6/ operator&(单目)
k)>H=?mI 7. 下表访问返回类型。
Ql5bjlQdO operator[]
o
i'iZX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
),N,!15j, operator<<和operator>>
KU$,{Sn6@ "7%jv[ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
BT[|f[1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fu\j m@+v6&, template < typename Left >
=p.avAuSn struct value_return
FA-cTF[,( {
K]$PRg1|3 template < typename T >
^O7sQ7V"f= struct result_1
j$Ndq(<tG {
Nut&g"u2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>A{Dpsi\ } ;
Q(w; pl
r@ template < typename T1, typename T2 >
Gz{%Z$A~o struct result_2
kB@gy} {
Lm}.+.O~d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?=Ceo#Er } ;
-b!Z(}JK } ;
^)]U5+g? F,S)P`? u=nd7:bv 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
K.QSt zl8M<z1`1 下面我们来剥离functor中的operator()
i=<;$+tW 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cu>(;= }6a}8EyFP return l(t) op r(t)
bEcN_7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*ilh/Hd> return op l(t)
)I*(yUj return op l(t1, t2)
eV}" L:bgJ return l(t) op
B\R X return l(t1, t2) op
ShC$ue?Q return l(t)[r(t)]
':_9o5I return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ktfm w3q'n% 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:
mTu>S 单目: return f(l(t), r(t));
9+9g (6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
yOz6a :r 双目: return f(l(t));
'8)kFR^9 return f(l(t1, t2));
8'@5X-nD 下面就是f的实现,以operator/为例
15J"iN2"W Y910\h@V struct meta_divide
]CLM'$ {
DQK?y=vf template < typename T1, typename T2 >
[(Z(8{3i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
u_NLgM7* {
&=)O:Jfa return t1 / t2;
A{\?]]/ }
X>`03?L } ;
C)j/!+nh I\_2=mL 这个工作可以让宏来做:
$i+@vbU6 dz+!yE\f$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
RdD>&D$I template < typename T1, typename T2 > \
`,SL\\%u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,*W~M&n"m 以后可以直接用
,&@GxiU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?l%4
P5 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
4F.,Y3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
P`@Rt ] :LlOv$ U%bm{oVn 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
M`al~9 !y XGAg, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,u>LAo0 class unary_op : public Rettype
ORrZu$n`p {
yq|yGf(4& Left l;
|*JMPg?zI public :
=5*Wu+S4r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
plPPf+\ J|{50?S{^ template < typename T >
t* Ct* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)rP,+ B?W {
\azMF} mb return FuncType::execute(l(t));
D)x^?! }
^k7I+A h(yFr/ template < typename T1, typename T2 >
hK)'dG* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hNh!H<}|m8 {
D+:s{IcL< return FuncType::execute(l(t1, t2));
nuWQ3w
p[e }
VK*_pEV,} } ;
wi+Qlf y}oA!<#3 Pa0W|q#?X 同样还可以申明一个binary_op
k%gj TaSS) n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OWrQKd class binary_op : public Rettype
^vM6_=g2E% {
}*rS g . Left l;
]wDqdD y7S Right r;
qdZ ^D public :
>3D1:0Sg binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Vx.c`/ X<IW5* template < typename T >
d #1&"( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>)C7IQ/ {
PcA^ jBgGl return FuncType::execute(l(t), r(t));
EpG9t9S9 }
[- 92] 3.#L template < typename T1, typename T2 >
w;}5B~). typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nb:j]U {
AJ>E\DK0] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c-JXWNz }
mZB:j]T } ;
7"2BZ 0cKsGDm 2;T?ry7 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
WqefH{PB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+o4o!;E) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Wjq9f; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
]Xa]a}[uE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LE{@J0r#n 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Sak^J.~G[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;6R9k]5P% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
kJ"rRsK 下面是修改过的unary_op
kwUUvF7w 9Br+]F_i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
d+)L K~ class unary_op
~l:Cj*6x8 {
ssQ1u.x9 Left l;
3<<wHK;) *:d``L public :
r3?8nQ$ +|bmUm<2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`^{G`es 5'f_~>1Wt template < typename T >
H0inU+Ih struct result_1
|)To 0Z {
MkFWZ9c3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3HXeBW } ;
V<|N}8{Z2a pSC{0Y$g template < typename T1, typename T2 >
7Z:3xb&> struct result_2
9\?&u_ U" {
EsWB |V> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@F(er } ;
:tO?+1 !]s=9(O template < typename T1, typename T2 >
_YR#J%xa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eD7\ ,}O {
KL?<lp" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
YIW9z{rrs }
X sJ`x d(t)8k$ template < typename T >
}N-UlL( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XelFGT E {
W (TTsnnx return OpClass::execute(lt(t));
.(Ux1.0C }
>.P*lT qU6!vgM& } ;
gmu.8 b/*QV0( q*R~gEi#yk 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
i / o 好啦,现在才真正完美了。
`2U,#nZ 4 现在在picker里面就可以这么添加了:
V9<E`C chD7^&5] template < typename Right >
bny@AP(CY+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rkS'OC {
+Q_xY>ej return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+e>G V61 }
>h2qam 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。
"K>!+< 9{nU\am!\ _6.@^\; Bz,D4E$ p=[dt 十. bind
7Y~5gn 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。
u*iqwm. 先来分析一下一段例子
b *|?7 |1ry*~ (*eX'^Q)d int foo( int x, int y) { return x - y;}
moVf(7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#|769=1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:W&klUU" 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。
GPAC0K^p 我们来写个简单的。
H"pYj 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8z=o.\@ 对于函数对象类的版本:
E.$//P n|1 oKSW:A template < typename Func >
$(J)F-DB i struct functor_trait
< :eKXH2 {
aAoAjV NkK typedef typename Func::result_type result_type;
;/m>c{ } ;
WR.7%U'; 对于无参数函数的版本:
Zq1> M'V; UBM8l template < typename Ret >
.O~rAu*K struct functor_trait < Ret ( * )() >
b,HXD~= {
&C,]c#-+ typedef Ret result_type;
H!y@.W{_ } ;
@AG=Eq9<o 对于单参数函数的版本:
yF` (GU P'_ aNU template < typename Ret, typename V1 >
xop\W4s_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`,GFiTPd {
K24y;968 typedef Ret result_type;
Q4ii25]* } ;
IP !zg|c, 对于双参数函数的版本:
IMSm QKz2ONV=) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Q(8W5Fb? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
c$A}mL_ {
e!i.u'z typedef Ret result_type;
?1]B(V9nBq } ;
,aWfGh#$ 等等。。。
nYRD>S?uz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<N80MUL| g5Hsz,x template < typename Func >
I GcR5/3 struct func_return
:]C\DUBo {
[MC}zd'/ template < typename T >
8^-g yx' struct result_1
9D%~~~
%b {
Q"xDRQA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jTQN(a9Y } ;
*OE>gg&?Nh a~tBg y+9 template < typename T1, typename T2 >
p-g@cwOu struct result_2
S;vZXgyN? {
kr1^`>O5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DUm/0q& } ;
Z[j-.,Qu } ;
)>=|oY3 )^^}!U#|e ~>$(5s2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
10/3 -)+ !q PUQ+ template < typename Func, typename aPicker >
J_|>rfW class binder_1
wVs |mG" {
-gS/ Func fn;
]}0+7Q aPicker pk;
/ dn]`Ge) public :
p:U{3uN 62 3^&pb template < typename T >
t;ga>^NA" struct result_1
s{j3F {
zwHTtE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`Sj8<O} } ;
naB[0I&
N =WP}RZ{S template < typename T1, typename T2 >
m7mC
7x struct result_2
}KkH7XksF {
F{<rIR typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}@A~a`9g } ;
.~8IW,[ &9g#Vq% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*KV]MdS qdu:kA:] template < typename T >
1-gX=8]] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(C QgT3V {
{gi"ktgk return fn(pk(t));
1Kebl }
u09OnP\ template < typename T1, typename T2 >
kp;MNRc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z#W`0G>' {
L,X6L @Q return fn(pk(t1, t2));
9k"nx ," }
#wm)e)2@ } ;
bmddh2 ]X _& j({L6</x 一目了然不是么?
Ap> n4~ 最后实现bind
!!K=v7M ,|c_l) \S2'3SDd/ template < typename Func, typename aPicker >
d ly 0874 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&k{@:z {
AU$5"kBE return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%I=J8$B]f }
Y2D)$ -s!PO;qm 2个以上参数的bind可以同理实现。
$fvUb_n 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
cE]kI,Fw,M FRF}V@~ 十一. phoenix
"Ii!)n, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`") I[h 6<~y!\4;F for_each(v.begin(), v.end(),
,zyrBO0 Eq (
_bz,G"w+: do_
Zd%\x[f9ck [
n<$I, IRE cout << _1 << " , "
nMbV{h , ]
#5I "M WA .while_( -- _1),
r#~6FpFVK^ cout << var( " \n " )
`4p9K )
BzUx@, );
lJ,s}l7 |O+binq 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:
\%^3Izsc 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
LOYv%9$0*p operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
jH G(d$h 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aH#|LrdJ nBj7 Q!lW Fu><lN7 template < typename Cond, typename Actor >
ozo8 Tr class do_while
liB>~DVC {
_0`O} Cond cd;
.lnD]Q Actor act;
O&0R ~<n public :
[(K^x?\Y0' template < typename T >
dk ?0r struct result_1
C|JWom\J {
>) ^!gz8 typedef int result_type;
7I
} ;
8vP)qy8 / L8=8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D.GSl u!S{[7 FY template < typename T >
A|+{x4s` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8YJ({ Ou_ {
Y#5S;?bR do
zBR]bk\ {
+$'/!vN act(t);
BW;u?1Xa }
_B[(/wY while (cd(t));
yiU dUw/ return 0 ;
uQNoIy J) }
1WKDG~ } ;
h 2zCX sOW|TN>y\ J.d `tiN 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
w?C\YKF7 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.4f&X 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。
Cu:-< 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。
h^)2:0#{I 下面就是产生这个functor的类:
dd+).* StVv"YY b6(yyYdF template < typename Actor >
BkF[nL*| class do_while_actor
G~Sfpf {
re*/JkDq3K Actor act;
V]2z5u_q public :
A!~o?ej do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^pP
14y*go gs3}rW template < typename Cond >
A.FI] K@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
o5R\7}]GE } ;
6M9rC[h\ H6eGLg={ CAA~VEUL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L5W>in5( 最后,是那个do_
$9~1s/(' @:@rks& `4qKQJw class do_while_invoker
yiq#p"Hs {
:KLD~k7yA( public :
IY&a! template < typename Actor >
;z>YwRV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
on\\;V_/Q {
>R<fm return do_while_actor < Actor > (act);
[C6?:'}FA }
\zUsHK?L"t } do_;
NC}#P<U u|c+w)a 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-Me\nu8(RF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;=OH=+Rl 最后来说说怎么处理break和continue
_u>>+6,p 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+~"7T 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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