一. 什么是Lambda
JhfVm*, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
TN1pg 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,
xM(H4.< DU0/if9. .] sJl ^lAM /
class filler
8;V9%h`P> {
tq}45{FH3 public :
jn:_2g[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|K"Q>V2y } ;
ZZ7qSyBs? 7/
?QZN MUAs(M; 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:
,wwO0,"y7 IHYLM;@L dH!z<~ An$2='=/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xC,x_:R` bh<;px- Vv45w#w; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!t^DN\\# #<S*MGp!= FO5a<6 REU," 二. 战前分析
3f] ;y<Km 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
pK@=]K~l0 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
USEb} M` j/z=<jA >m>F {v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ca{MJz' /* --------------------------------------------- */
Q-n8~Ey1a vector < int *> vp( 10 );
;~EQS.Qp transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D]]wJQU2 /* --------------------------------------------- */
&cSVOsi sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ic9L@2m /* --------------------------------------------- */
,-4NSli int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F5Z,Jmi^M /* --------------------------------------------- */
d=PX}o^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_r*\ BM8y /* --------------------------------------------- */
jYFJk&c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[/CGV8+ !Aw^X} C b,E ?{uG D &"D[|@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
y
%Q. ( 1._1, _2是什么?
<Gi%+I@szl 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
+cfEyiub 2._1 = 1是在做什么?
z*EV>Y[ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
y:W6;R Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
V0=%$tH d )O^(y1r wSN9`" 三. 动工
m$fEk,d 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
(-21h0N[V .9rYBy sD:o
2(G* UX@%1W!8 template < typename T >
Lwr's'ao. class assignment
^_;'9YD {
wqb4w7% T value;
z3jkxWAZ public :
6^ wI^`NI assignment( const T & v) : value(v) {}
X0VSa{ template < typename T2 >
mdWA5p( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
V4n~Z+k } ;
.eR1\IAm r3l1I} K*SgEkb'l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
) *~A|[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1f`De`zXzr v;x0=I&% m2c'r3 UEu @-
STo/ class holder
qq/>E*~ {
d:@+dS public :
<+_XGOt0< template < typename T >
>R+-mP!nj assignment < T > operator = ( const T & t) const
X
zJ#)}f {
{^WK#$] return assignment < T > (t);
>A$L&8'C }
566!T_ } ;
w+g29 y9r4]45 >}+{;d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
fg^AEn1i #ibwD:{ static holder _1;
fp)SZu_* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g2vm]j 2n:<F9^" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x]{P.7IO' 而不用手动写一个函数对象。
Mg;pNK\n E#$Jg|e Vu:ZG*^ Q$E.G63Wl 四. 问题分析
u?=mh` 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
x>yqEdR=o 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
x+X@&S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
r#sg5aS7O| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jeu'K vhe 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qGk.7wf% k=]e7~! 五. 问题1:一致性
79T_9}M 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Uwc%'=@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X:GRjoa &C9IR,& struct holder
AY AU {
\@gV$+{9 //
.xT?%xSi/ template < typename T >
(a[BvJf T & operator ()( const T & r) const
@t%da^-HS" {
<=4$.2ym return (T & )r;
uY]';OtG }
:Y99L)+=/ } ;
M| (VM=~ X+4Uh
I 这样的话assignment也必须相应改动:
9@*pC@I) h4hAzFQ.s template < typename Left, typename Right >
?"yjgt7+y class assignment
!j6k]BgZ {
LT%~Cuf Left l;
<Wn~s= Right r;
+ -<8^y public :
[vi
=^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'12m4quO template < typename T2 >
qs]W2{-4~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y\FQt];z) } ;
:'[?/<iTg [k7(t|Q{ 同时,holder的operator=也需要改动:
J67
thTGFq F*k
=JL template < typename T >
3H#,qug$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
La ?A@SD {
|
.jWz.c return assignment < holder, T > ( * this , t);
bpY*;o$~ }
] &8em1 3r~8:F"g 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
(JbRhcg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+6WjOcu dn h qg3Y return l(rhs) = r;
r Ea(1(I 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
&lzY"Y*hA0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-M{szH (Y~/9a4X template < typename Tp >
59.$;Ip;g class constant_t
]3v)3Wp {
u>'0Xo9R const Tp t;
+3))G public :
]xS%Er constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<aPZE6z template < typename T >
WI1YP0V const Tp & operator ()( const T & r) const
WL+EpNKSf {
4 $k{, return t;
Id?-Og2iV }
/Z2u0jNArP } ;
)
gl{ x
ug%7}& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t]B`>SL3W 下面就可以修改holder的operator=了
nAQ[
-NbW, 6nA9r5Ghv template < typename T >
o "r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
YIN* '!N {
`Am|9LOT return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t ]BG)] }
nS]e ub?dfS9$_ 同时也要修改assignment的operator()
KcT(/! -o/Vp>_UOE template < typename T2 >
LuRCkKJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X!hzpg(`hR 现在代码看起来就很一致了。
=sWK;` 'l<#;{ 六. 问题2:链式操作
myo4`oH 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H ezbCwsx& 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。
BD"Dzq 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。
+`flIG3RV 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。
remc_}`w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
i6bUJtL e\}@w1 template < typename T >
Csu9u'.V struct result_1
OsOfo({I_ {
+wj}x?ZeV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fhg'4FO } ;
B/16EuH# EwBrOq`C 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:
F*G]Na@6D c6b51)sQ" template < typename T >
X[/7vSqZ@w struct ref
hGKQK
^bn {
Wt%Wpb8 typedef T & reference;
/\,3AInLb } ;
7jw+o*; template < typename T >
blomB2vQ struct ref < T &>
mBL?2~M {
g8/ ,E-u typedef T & reference;
eJf]"- } ;
8A0a/
7Lj }#<Rs 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
SOPair <r hcW>R template < typename T >
$mT)<N ;w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/pRv
i>_(: {
.8'c
c8 return l(t) = r(t);
-I4@6vE, }
# ,H!<X;SS 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。
r5Q#GY> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
a,fcKe&B `j3 OFC{7E 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
|a)zuC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
# a4OtRiI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F(j;|okf; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ro{xprE1 最后的布局是:
O\!'Ds+gX Add
3K||( / \
1Y"9<ry Divide 5
jjrE8[ / \
;P'5RCqj _1 3
Y{~`g(~9_A 似乎一切都解决了?不。
;0|:.q 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。
p! k~ufU 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。
M4|ION 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:
S5gBVGh h143HXBi1+ template < typename Right >
O:'qwJ#~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rPr]f; Right & rt) const
p/eaO{6 6 {
ZG +FX:v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P@bPdw!JA }
3{qB<*!p"G 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"C3J[) qC 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。
r?~_^ 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。
+mft 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。
q`8
5- 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。
x4 4V
9-o 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?
7z{N} 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:
Cj }H'k<B (:]+IjnE template < class Action >
%*K zP{ class picker : public Action
/:!l&1l:p {
K8&) kfyI public :
!ni
1 qM picker( const Action & act) : Action(act) {}
P
B-x_D // all the operator overloaded
?c8(<_I+ } ;
Wm{ebx \FX"A# 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。
\
C$t 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:
Ttl
m&d+C |bQF.n_ template < typename Right >
a~R.">>$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Q(Yn8t {
cDYOJu. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]Ar,HaX- }
2rC& E 6MeM'sx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
J8@.qC'! 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。
I5QtPqB> ue?3;BF 5 template < typename T > struct picker_maker
XgXXBKf$ {
Z0v?3v}9^ typedef picker < constant_t < T > > result;
]1zud } ;
SXe1Q8; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
__+8wC {
<_kA+&T typedef picker < T > result;
QrFKjmD< } ;
mJ(ElDG 7;Lv_Y"b 下面总的结构就有了:
pUqNB_ 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。
O8>&J-+2 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。
"1XTgCu\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)/[L)-~y~ 至此链式操作完美实现。
XM"Qs.E j[mII5e7g |c2sJy j* 七. 问题3
x)Zm5&"Gg 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。
p{v*/<.; Zl'/Mxg template < typename T1, typename T2 >
h-O;5.m-P ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_iDVd2X"H {
R
i,_x return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(GGosXU-v }
(~bx % zN;P_@U 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:
!;vv-v,LQ j+dQI_']x template < typename T1, typename T2 >
GL-b})yy struct result_2
/s+IstW {
/:{4,aX2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
RL\?i~'KH } ;
<}'=@a L<iRqayn 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?
{_L l'S 这个差事就留给了holder自己。
G9am}qr oD9L5c) An`*![ template < int Order >
x@/:{B class holder;
F#)bGi template <>
~#P]NWW%. class holder < 1 >
fI<d&5&g {
]91QZ~4a public :
UU[z\^w| E template < typename T >
zG/? wP" struct result_1
k?L2LIB< {
Ndb7>"W typedef T & result;
qP&:9eL } ;
B/;'D7i|S template < typename T1, typename T2 >
%I!2dXNFRF struct result_2
vGPsjxk& {
#639N9a~ typedef T1 & result;
dS <*DP } ;
d+5~^\lV template < typename T >
{,*vMQ<^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3iX\):4 {
`$6~QLUf return (T & )r;
o[WDPIG }
Z
zp"CK 5 template < typename T1, typename T2 >
eV(9I v[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0b
n%L~KU {
GP %hf{ return (T1 & )r1;
v[8+fd)}S }
/K1cP>oE } ;
h7T),UL -/Wf iE template <>
nSBhz class holder < 2 >
&dK!+ {
"dDrw ]P; public :
96#]P template < typename T >
7m]J7 +4 struct result_1
fn5-Tnsq* {
nP*% N|0 typedef T & result;
N#-pl:J( } ;
1 JIU5u) template < typename T1, typename T2 >
?YS 3) struct result_2
SA=>9L,2 {
M3|G^q:l typedef T2 & result;
dkCUU } ;
Fzt?M template < typename T >
)$df6sq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3/ } {
Qr7v^H~E4. return (T & )r;
0x]?rd+q8Q }
RB% y($ template < typename T1, typename T2 >
LGZa
l&9AY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NV9JMB{q {
+DR$ >a return (T2 & )r2;
woPj>M }
Za3}:7`Gu } ;
BL_0@<1X /T(9:1/G > l0H)W 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> >。
#qDm)zCM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gOW8!\V 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fxr#T'i {N/%%O.b return l(i, j) = r(i, j);
\#B<'J9.` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
yrfV&C%=n r@Jy*2[-Jq return ( int & )i;
Yb/*2iWX return ( int & )j;
9`Fw}yAt 最后执行i = j;
4sn\UuKyL 可见,参数被正确的选择了。
?7LvJ8 *x;4::'Jn : N$-SV r-.@MbBm {$yju _[ 八. 中期总结
/"j3B\`? 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:
;`:YZ+2
Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1,bE[_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,#&7+e!]>P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$GGaR x y*-_ fPPP| SZHgXl3: pWJEFm (?zD!%
k 九. 简化
<"P-7/j3j 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。
]- `wXi" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^ W?cuJ8 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:
3)\fZYu) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
X|eZpIA45 +-*/&|^等
)S2yU<6oOt 2. 返回引用。
s:"Sbml =,各种复合赋值等
V8TdtGB.|h 3. 返回固定类型。
Tsa]SN14 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]6)u$4X6$ 4. 原样返回。
x4H#8ZK! operator,
g""GQeR 5. 返回解引用的类型。
E8}evi operator*(单目)
bG@2f" 6. 返回地址。
tZKw(<am operator&(单目)
KbvMp1'9P 7. 下表访问返回类型。
9N}\>L)_ operator[]
1H/I- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'EAskA]* operator<<和operator>>
Kmx^\vDs U{hu7 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。
8SKrpwy 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~S\L(B( %|D)%|Z template < typename Left >
0x!&> struct value_return
k_0@,b3 {
!#O[RS template < typename T >
Hn(1_I%zF struct result_1
AO|9H`6U6F {
o5F:U4sG typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`**{a/3 } ;
Rxd4{L
)n )XK\[tL template < typename T1, typename T2 >
4#0 3x:/<\ struct result_2
=ZIT!B?4 {
f=R+]XPzz typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gaY&2 } ;
i!?gga } ;
`9J9[!+!` _2hLc\# 8aP/vToa 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
mSxn7LG HN{c)DIm] 下面我们来剥离functor中的operator()
~dRstH7u 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cA
q3Gh 1" cv5U return l(t) op r(t)
1w^wa_qx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fj5g\m return op l(t)
X&qx4DL return op l(t1, t2)
!`Rh2g*o9 return l(t) op
/;Tc] return l(t1, t2) op
([u|j return l(t)[r(t)]
XTJD> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|0y#} |/ U@mznf* J 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:
RQx8Du< 单目: return f(l(t), r(t));
n_e'n|T return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?W'p&(; 双目: return f(l(t));
3N+lWuE}K return f(l(t1, t2));
cj8cV|8@ 下面就是f的实现,以operator/为例
m,E$KHt ( +JU, ^A#X struct meta_divide
i
U$~H {
lZ\8W^ template < typename T1, typename T2 >
S 13cQ?4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
GrL{q;IO {
^QRg9s,T< return t1 / t2;
Iv6 q(c }
{q?&h'#y
} ;
EMW6'
KeQcL4< 这个工作可以让宏来做:
YZBh}l6t kW g.-$pp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(8JU!lin template < typename T1, typename T2 > \
5G*cAlU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
} p'ZMj& 以后可以直接用
;hX( /T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vjGQ! xF 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
WVbrbs4 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
fSuykbZ 7Gc{&hp* \c}(rqT 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
dw
bR,K Q6@<7E]y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^"/^)Lb!@M class unary_op : public Rettype
&N|$G8\CY {
Iry$z^ Left l;
9B: 3Ha= public :
DZ8|20b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`
R6`"hx$ \2i7\U template < typename T >
#&&T1;z"# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_>;Wz7 {
afEa@et' return FuncType::execute(l(t));
fGo4&( U }
g>@JGzMLP 1sQIfX#2f template < typename T1, typename T2 >
~7P)$[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W7i|uTM {
5</$dcG return FuncType::execute(l(t1, t2));
Wy}I"q[~So }
<\aeC2~M } ;
=Ph8&l7~sp ut{T:kT j9+$hu#a 同样还可以申明一个binary_op
>gk_klLh Lx^ eaP5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/U~|B.z@6 class binary_op : public Rettype
M?$[WS {
>Jz9wo` Left l;
y>^^. Right r;
IHl q27O public :
^OR0Vp>L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N@q}eGe g`7XE template < typename T >
"F<CGSo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BX,)G HE {
Aw o)a8e return FuncType::execute(l(t), r(t));
(yOkf-e2y }
1o_kY"D< Hcq.Lq;2: template < typename T1, typename T2 >
1 DWoL}Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
157_0 {
\N>-+r return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*eVq(R9?T }
'X`Z1L/ } ;
yPm2??5MW> /Rp]"S
vt [I $+wWW_ 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|(A/b 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nV;'UpQw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
RgE`H r 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。
U@lc1# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
NR{wq|" 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。。。
&1xCPKIr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`BPTcL<W 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)
%`vzQt`> 下面是修改过的unary_op
w2)Ro:G mo0\t#jA template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o\AnM5 class unary_op
$`=p] {
f-=\qSo Left l;
:$ 5A3i gg;r;3u public :
E h%61/ pJpapA2l*6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jcH@*c=%e nR!e( template < typename T >
(
?V`|[+u struct result_1
FqKJids- {
;t`
?| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
EP;/[O } ;
!QUY ( P:qmg"i@3 template < typename T1, typename T2 >
!*IMWm> struct result_2
~}/Dl#9R! {
l^B.iB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E_HB[9 } ;
Qy,^'fSN KaGUpHw template < typename T1, typename T2 >
&c`-/8c
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dj|5'<l2 {
]|;+2@kDR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
da{]B5p\ }
$EMOz=)I# s:`i~hjq template < typename T >
85{m+1O~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H#-3 {
I-7LT?r return OpClass::execute(lt(t));
.b:!qUE^ }
$|4C]Me ( l?Y^3x}j } ;
`sxfj)s uFd$*`jS q^@*{H 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
yoi4w 7: 好啦,现在才真正完美了。
LHAlXo; 现在在picker里面就可以这么添加了:
:NzJvI< <G"cgN#] template < typename Right >
bRC243]g*A picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#%"q0" {
4 p_C+4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&[.5@sv }
y>{:[L9* 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。
:fRXLe1= mp|pz%U -@uFRQt b^Hrzn
idmU.` 十. bind
QbU5FPiN 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。
B(
[x8A] 先来分析一下一段例子
:dmE/Tq FR(W.5[ =O/Bte. int foo( int x, int y) { return x - y;}
vNv?trw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T}~TW26v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BT{;^Hp 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。
rvA>khu0/ 我们来写个简单的。
HN47/]"* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WxdQ^#AE 对于函数对象类的版本:
)cfi@-J+# myx/ |-V"F template < typename Func >
!Jg;%%E3:i struct functor_trait
(Guzj*1 2 {
SpH|<L3 typedef typename Func::result_type result_type;
e r"
w{ } ;
+qxPUfN 对于无参数函数的版本:
T.q2tC[bR b`0tfXzS5 template < typename Ret >
` ]|X_!J- struct functor_trait < Ret ( * )() >
pA7-B>Y {
<Ij!x`MS+ typedef Ret result_type;
<+8'H:wz } ;
0V%c%]PH 对于单参数函数的版本:
6K2e]r *7Dba5B template < typename Ret, typename V1 >
B6XO&I1c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tMr7d {
_sjS'*] typedef Ret result_type;
|%_C$s% } ;
*%-<Ldv 对于双参数函数的版本:
.soCU8i3 }A9#3Y|F template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A`c22Ls] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,"qCz[aDN1 {
`CK~x= typedef Ret result_type;
uf(ayDE } ;
VA/2$5Wu 等等。。。
7KT*p&xm 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
On C)f Pz]WT1J0 template < typename Func >
yUoR6w struct func_return
~f QrH%@ {
lR(9;3 template < typename T >
MB}nn&u# struct result_1
M!mL/*G@YE {
Q
G)s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j:9M${~ } ;
HKN|pO3v %V_ XY+o template < typename T1, typename T2 >
Wzq
W1<*` struct result_2
5C w(
4. {
p^l#Wq5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uH_KOiF } ;
'.}}k!# } ;
w7)pBsI ~Ps *i]n( GT>'|~e 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g`EZLDjt w0QtGQ| template < typename Func, typename aPicker >
rcnH ^P class binder_1
_K5<)( ) {
bC&A@.g{ Func fn;
/"m s aPicker pk;
OjU{r N* public :
fif;n[< DR"Y(-xl template < typename T >
x07 = struct result_1
}2
S. {
HG]ARgOB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
FlO?E3d } ;
O[X*F2LC4 g 2Fg template < typename T1, typename T2 >
;_sJ>.=\ struct result_2
;H$Cq'
I {
D2e-b typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yoE-a
} ;
goM;Pf
"< KdNo'*;U]_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(}#&HE< b,~'wm8:A template < typename T >
Km2~nkQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gI:g/ R {
!G%!zNA S return fn(pk(t));
bGh&@&dHr }
'r'=%u$1C template < typename T1, typename T2 >
&oL"AJU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xvGYd,dlK {
z/Lb1ND8 return fn(pk(t1, t2));
* :"*' }
YznL+TD } ;
_/[qBe +|?a7qM &BVUK"}P 一目了然不是么?
e\)%<G5 最后实现bind
ui]iOp q NGR6i 4S(G366 template < typename Func, typename aPicker >
6v@Prw@.b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
R P{pEd {
Owp]>e return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f,YORJ }
v]JET9hY <5Vf3KoC& 2个以上参数的bind可以同理实现。
BKFO^ 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。
#y\O+\4e &Vj@){ 十一. phoenix
)\U:e:Z ae Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oKGH|iVEe =i~
= |K! for_each(v.begin(), v.end(),
@= <{_p (
l,n_G/\ do_
Vmz#u1gGT6 [
y)r`<B cout << _1 << " , "
HoBx0N9\2 ]
rpk8 .while_( -- _1),
St;9&A cout << var( " \n " )
M]8>5Zx. )
AB=%yM7V* );
}#zL)+XI WO>A55Xya 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:
RqROl!6 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<h(AJX7wsD operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
fWP]{z` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%/eG{oh- p5In9s BDt$s(
\ template < typename Cond, typename Actor >
4Q+ ,_iP class do_while
_0[z
xOI {
NK-}[!f Cond cd;
v9T3= Actor act;
hyxv+m[ public :
\ZnA%hC template < typename T >
`=Mk6$%Cs struct result_1
5|0}bv O {
n3e,vP? R typedef int result_type;
/G5KNSi } ;
8] LF{Obz[ ~'*23]j do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
CXUF=IE R/u0, template < typename T >
>$kFYb>~q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
erI&XI {
|@d(2f8 do
%<~Ewno T {
[,bJKz)a act(t);
kwi$% }
'q}Ud10c while (cd(t));
Y1o[|ytW return 0 ;
QXI~Toddj }
#h.N#{9 } ;
dC<%D'L* h5{//0 y s?<FS@k 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
58?WO} 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。
28JVW3&) 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。
s=$xnc}mf 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。
$%U}k=- 下面就是产生这个functor的类:
hl[<o<`Q Ov"wcJ (,"%fc7<i template < typename Actor >
oD%n} class do_while_actor
+R?E @S {
Gb2|e.z Actor act;
hz bvR~rn public :
'3XOU. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[voc_o7AI S|d /?}C|e template < typename Cond >
d%@0xsU1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
VK4UhN2 } ;
l="(Hp%b qY&(O`?m& Cpzd k~+H 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
TaF*ZT2 最后,是那个do_
n4?;!p<F }?b\/l< U>IsmF>m class do_while_invoker
TrZ!E`~ {
kW+>"3 public :
e_Zs4\^ef template < typename Actor >
C&F%
j. < do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
kFJ]F |^7 {
7<kr|- return do_while_actor < Actor > (act);
uP7|#>1% }
+VIEDV+ } do_;
[p\xk{7Y %AV3eqghCg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UB] tKn 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zt((TD2 最后来说说怎么处理break和continue
"=s dn 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。
d+Mogku2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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