一. 什么是Lambda
eg\v0Y!rI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\E72L5nJW 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,
XHK<AO^ }Jy8.<Gd^ AS'R?aX|C 1 d}Z(My class filler
p*4':TFuD; {
:dl]h&C^ public :
C*)3e*T* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GP!?^r:en } ;
|[<_GQl U@_dm/;0& ,Ys %:>? 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:
ZRh~`yy eL10Q(;P` 3G,Oba[$< [YF>:ydk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;4R$g5-4X wSzv|\
G "pi=$/RD9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]HKQDc' u]<,, 5nv#+ap1 " @r/#-?W 二. 战前分析
:)wy.r;N 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
bf ]f=;.+ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#^lL5= Vwg|K| L[oui,}_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D.B.7-_8 /* --------------------------------------------- */
3oGt3F{gZ vector < int *> vp( 10 );
'y;EhOwj, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sT 3^hY7 /* --------------------------------------------- */
-BrMp%C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_E &A{HkJ /* --------------------------------------------- */
`18qbot int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[;4g /* --------------------------------------------- */
m,*QP* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nt 81Bk= /* --------------------------------------------- */
?*[N_'2W+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ygm`ZA y s:>VaGC >:A ARx% XX7{-Yy 看了之后,我们可以思考一些问题:
;(f)&Yom 1._1, _2是什么?
.*@;@06? 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
FOv=!'So 2._1 = 1是在做什么?
*W4m3Lq 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
9_# >aOqL Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7`-Zuf J`peX0Stl @K\~O__ 三. 动工
q}`${3qQ3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nW PF6V> _GXk0Ia3` =e/9&993 -V-RP;"> template < typename T >
j`JMeCG=Ee class assignment
V, Z|tB^ {
s1MErd T value;
*rM^;4Zt public :
oI0M%/aM assignment( const T & v) : value(v) {}
[>+4^& template < typename T2 >
T%.8'9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%824Cqdc } ;
iqC|G/ _7Rr=_1} 4^p5&5F 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
chcbd
y>C 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
14Xqn8uOW 6_J$UBT ^Ew]uN>, \s/s7y6b+ class holder
oiF}?:7Q7 {
^ssK public :
MuYk};f template < typename T >
;+e}aER&9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
m;H.#^b* {
c&r70L, return assignment < T > (t);
8>trS=;n }
8|):`u } ;
> A Khf $Z!`Hb <>dT64R| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.R)D3NZp
|XT)QK1 static holder _1;
D8inB+/- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!S^AgZ~ T m_bz&Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0C =3dnp6 而不用手动写一个函数对象。
v/Py"hQ 1{r3#MVL 3/aMJR:o
Hc!
mB 四. 问题分析
B( ]M& 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
i'a?kSy 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
8e*,jH3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@XgKYm
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2"0es40;0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7FzA* q+Lr"&'Q 五. 问题1:一致性
t|H^`Cv6 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
cQ/5qg 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
R{WE\T ' !Z`j2
e} struct holder
aUzBV\Yd} {
:V1W/c //
MC?,UDNd% template < typename T >
"w^!/ T & operator ()( const T & r) const
#D<C )Q {
yyoqX"v[ return (T & )r;
nc~F_i= }
GS0;bI4ay } ;
o}$XH,-9& $Wjww-mx 这样的话assignment也必须相应改动:
W,4QzcQR '= _/ 1F*q template < typename Left, typename Right >
!2 LCLN\ class assignment
NMW#AZVd {
jq-p;-i Left l;
DQNnNsP:M- Right r;
8}c$XmCM public :
?{\nf7Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^$%S &W template < typename T2 >
Ky|88~}:C9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8I-u2Y$Sr } ;
u\E?Y[1 LUG;(Fko 同时,holder的operator=也需要改动:
Gn\_+Pj$ Fgk ajig template < typename T >
[OjF[1I)u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?5U2D%t {
+EFgE1w return assignment < holder, T > ( * this , t);
g'pK }
+1Vjw'P B.wYHNNV 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。
*meZ8DV2DH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
c;%_EN% wmk
*h- return l(rhs) = r;
7Ilm{@b= 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。
N/]o4o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;KOLNi-B& RSr
%n1 template < typename Tp >
I[=j&rK` class constant_t
@|Fg,N<Y] {
)!Jc3%(B const Tp t;
3 ,>0a public :
pwO>h>ik constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CEXyrs< template < typename T >
3b*cU}go const Tp & operator ()( const T & r) const
&Flglj~7l {
t2EHrji~ return t;
4FEk5D }
*Nw&_<\9Q } ;
F|F]970 0n@rLF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`D>S;[~S7 下面就可以修改holder的operator=了
v$~QU{& 6S\C}U/ template < typename T >
&yGaCq;0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^:6{2 2C{ {
|s)Rxq){"V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gG
uZ8:f }
yN~dU0.G6! k xP-,MD 同时也要修改assignment的operator()
0F@"b{&0 j H19k}D template < typename T2 >
Acnl^x7Y1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
e.]K L(' 现在代码看起来就很一致了。
i7]4W t/ +=|* 六. 问题2:链式操作
-0?~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7P"| J\ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
c#a@n 4 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
anIAM 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
E8>Rui@9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6726ac{xz cS>e? template < typename T >
^9^WuSq struct result_1
&@%W29: {
ipQLK{]t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I3
.x9 } ;
KQacoUHrK? e:DkGy`-s 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&L#UGp$, .zS?9MP template < typename T >
8*8Zc/{ struct ref
pF&(7u {
pcau}5 . typedef T & reference;
9v?N+Rb } ;
LAVAFlK5 template < typename T >
;w:M`#2 struct ref < T &>
Sczc5FG {
UQ'\7OS typedef T & reference;
#~SP)Ukp } ;
1=#q5dZ] /<E5"Mm% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7.C;NT Xua+cVc\y template < typename T >
!v X D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^
s1Q*He {
a-l;vDs return l(t) = r(t);
$"0M U }
HOw-]JSP2 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
I([!]z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Nndddk` j*F`"df 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
cU ?0(z7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
XS`M-{f` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s >e=?W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Wi[ ~fI8^! 最后的布局是:
"J+3w Add
~2<7ZtV= / \
]d,S749(s Divide 5
>2~+.WePu / \
uvtF_P/ _1 3
.{ 44a$) 似乎一切都解决了?不。
J\d3N7_d 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。
/TZOJE(2j
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。
Qi_>Mg`x 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:
U Z.=aQ}M (rkyW z template < typename Right >
O<96/a' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
RRmLd/( Right & rt) const
T?:glp[4I {
ZN!4; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_u{c4U0, }
!O-C,uSm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
P8^hBv* 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。
{ T4 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。
`VKf3&|<A 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。
{z(xFrY 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。
.uyGYj-C 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?
gN24M3{C 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:
A$#p%yb 6fd+Q
/ template < class Action >
Z-E`> class picker : public Action
*GxTX3i}vc {
jov:]Bic public :
}| J79s2M picker( const Action & act) : Action(act) {}
{Z3dF)> // all the operator overloaded
|~'IM3Jw(Y } ;
M@4UGM`J j'%$XvI 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。
z|asa* 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:
8'<-:KG )t$,e2FY template < typename Right >
@fs`=lL/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A3B56K {
vk*=4}: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!PrwH; }
Gp4A.\7 N5]0/,I} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}b=}uiR# 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
:T]o) xEf'Bmebk template < typename T > struct picker_maker
VYt!U {
sXi=70o typedef picker < constant_t < T > > result;
}-~X4u# } ;
yHHt(GM|o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WcHgBbNe {
eFpTW&9n typedef picker < T > result;
[%9noB } ;
MF~H"D
n (q{Ck#+ 下面总的结构就有了:
LbaK={tR functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ogL EtqT picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
jV?
}9L^; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
PQK(0iCo4 至此链式操作完美实现。
k]5Bykf`Ky SVv;q?jZ TJ:]SB 七. 问题3
h~(G$':^ 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。
krsYog(^z M7ers|&{ template < typename T1, typename T2 >
0PU8#2pR ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UlAzJO6" {
qZ}P*+`Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
deM7fN4lTi }
aYuD>rD " R-!(9k^` 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:
OiE;B ]UH`Pdlt template < typename T1, typename T2 >
Si_%Rr&jW struct result_2
&VV~%jl;k {
P(XaTU&- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ccLq+a| } ;
9G{;?c *xON W 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?
%F:)5gT? 这个差事就留给了holder自己。
K4]g[z hoQs
@[ )//I'V template < int Order >
_U{zMVr class holder;
u0#}9UKQ template <>
>.'<J] class holder < 1 >
\MjJ9u `8 {
NPd%M public :
=JKv:</.G template < typename T >
2gzou|Y struct result_1
cs1l~bl {
6ezS {Q typedef T & result;
Tszp3,]f } ;
34wkzu template < typename T1, typename T2 >
{dL?rQ>5L struct result_2
MXzVgy {
"y_#7K typedef T1 & result;
%H]lGN) } ;
X=Ys<TM, template < typename T >
q^A+<d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3,]gEE3 {
RjWqGr;bO return (T & )r;
-i4&v7" }
$KLD2BAL template < typename T1, typename T2 >
I! > \#K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{X[ HCfJd {
Ux#x#N return (T1 & )r1;
+V{7")px6 }
8E4mA5@ } ;
`2`\]X_A{ ] )F7) template <>
@BrMl%gV class holder < 2 >
w.lAQ5)I%\ {
=xNv\e public :
'0\@Mc U] template < typename T >
4<cz--g struct result_1
\mw(cM#: {
-0_d/'d typedef T & result;
?W0)nQU } ;
zH>hx5,k'X template < typename T1, typename T2 >
N.4q. struct result_2
549jWG {
#fJ] o_ typedef T2 & result;
rQEyD } ;
5w\fSY template < typename T >
52b*[tZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OKi\zS {
vTaJqEE return (T & )r;
$b<6y/" }
=xsTDjH> template < typename T1, typename T2 >
ovwQ2TuK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GEEW?8 {
@&]#uRl|[ return (T2 & )r2;
<L{(Mj%Z }
8ZCo c5 } ;
[tg^GOf ' H)aQ3T4N5 etoo
#h"]1 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
8[|UgI,>z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
4n
%?YQ[t 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
kKPi:G52F W`"uu.~f return l(i, j) = r(i, j);
+uBLk0/)> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
01T`Flz M;0]u.D*= return ( int & )i;
fZxIY, return ( int & )j;
n.sbr 最后执行i = j;
fM #7 y [ 可见,参数被正确的选择了。
UG'bOF4 Wm H~m k" F q!fWl y!5$/`AF ?6nF~9Z' 八. 中期总结
y$3;$ R^ 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:
$5v0m#[^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.<z!3O&L 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N`E-+9L) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8/t$d#xHI h'$QC )P rJa$9B*^ "+zCS|
50
A^bbid T \CCF 九. 简化
>Bs#Xb_B] 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
%lX%8Z$v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
urvduE 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:
(mtoA#X1:h 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s;1]tD +-*/&|^等
S,U
Pl}KF 2. 返回引用。
(;%|-{7e- =,各种复合赋值等
nuo Pg3Nl 3. 返回固定类型。
TRZRYm" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
JT9N!CGZ 4. 原样返回。
xAu/ operator,
,v&L:a 5. 返回解引用的类型。
+kq'+ Y7 operator*(单目)
i5>+}$1 6. 返回地址。
5@hNnh16 operator&(单目)
O$kq`'9
7. 下表访问返回类型。
+dBz`WD operator[]
LTJc,3\, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
% aUsOB-RV operator<<和operator>>
>HPdzLY? DAg58
=qJ 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。
RNPbH. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N$xtHtz8" SxK:]Aw template < typename Left >
~2d:Q6 struct value_return
k|BHnj {
vA)O{W\o template < typename T >
k8,?hX: struct result_1
s/:Fwr4q#a {
p'sc0@}_O typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@$"L:1_ } ;
)HD`O~M> `:O\dN>ON template < typename T1, typename T2 >
>a1{397Y} struct result_2
;.wX@ {
QRLJ_W^&u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)RYG% } ;
bS
>0DU } ;
ubu?S%` Qm8)4?FZ N$TL;T> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;pD)m/$h` q>s-Y| 下面我们来剥离functor中的operator()
4wi(? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Xnuzr"4u /U6%%%-D` return l(t) op r(t)
mp~{W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`.#@@5e return op l(t)
Qp2I[Ioz3 return op l(t1, t2)
9_fePS|Z4 return l(t) op
wh:1PP return l(t1, t2) op
VR!-%H\AW return l(t)[r(t)]
51#"3S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&x-TW,#Ks ~|wos-nM 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:
i)Lp7m z 单目: return f(l(t), r(t));
!:LJzROh return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4yaxl\2 双目: return f(l(t));
T\VNqs@ return f(l(t1, t2));
x90jw$\%7 下面就是f的实现,以operator/为例
*?yJkJ" 1! p/6 struct meta_divide
yMLOUUWa8x {
>QHo@Zqj( template < typename T1, typename T2 >
Gg\G'QU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Aa?I8sbc {
u@p? return t1 / t2;
7&O`p(j }
qQxz(}REu9 } ;
0aR,H[r[? JK#vkCkyM 这个工作可以让宏来做:
Ufo>|A6;$ 5FC4@Ms` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
G6K
< template < typename T1, typename T2 > \
[oc~iDx%W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<B /5J:o< 以后可以直接用
# x>g a DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Rq~t4sA: 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
+:6Ii9GN (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。。。)
Lt#'W Sx]
T/xq i.iio- 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
kllQca|$4 /?"8-0d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8 _d-81Dd class unary_op : public Rettype
%;z((3F {
IGFGa@C Left l;
+TeFt5[)h public :
Fk^3a'/4KJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lEPAP|~uw {OT:3SS7 template < typename T >
j1Yq5`ia typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ovf/;Q/} {
WW@"Z}?k return FuncType::execute(l(t));
&jV_"_3n }
~9D~7UR ^_p%Yv template < typename T1, typename T2 >
d0er^ ~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%u p}p/? {
;52'}%5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
h5|.Et }
2aNT#J"_ } ;
F5gObIJtuY Jx-wO/ WV kR56 同样还可以申明一个binary_op
iO!6}yJ*V ++[5q+b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d]0a%Xh[ class binary_op : public Rettype
% U`xu. {
~3WL)% Left l;
Q
|i9aE Right r;
`GQ{*_- public :
RE46k`44 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6R}j-1
<n a0Oe:]mo\ template < typename T >
-E&e1u,Mi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ul5|.C {
!)Ni dG return FuncType::execute(l(t), r(t));
W^g[L:s }
w,.qCp T$_ ySdN;d:q template < typename T1, typename T2 >
#Gv{UU$] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d<o.o?Vc {
US? Rr return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~el-*=<m }
_JGs}aQ } ;
j kn^Z": ?~ULIO' +6W(z3($ 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
>`V}U*}*H 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
e`UQz$4! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9\O(n> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
yOHXY& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K <`>O,
F 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。。。
A{,n;; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Lue|Plm[y 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)
4\ $3 下面是修改过的unary_op
SHdL/1~t l\q}
|o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)ctr"&- class unary_op
>w'$1tc?+F {
%l9$a`& Left l;
7
Yv!N mv
Ov<x;l public :
~I_owCVZ 8<PKKDgbfd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E[Bo4?s&^ k&s; {|! template < typename T >
SX+RBVZU struct result_1
#n})X,ip2 {
66ohmP@04Z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^7XAw:
? } ;
}Zl"9A#K ;[5r7
jHU template < typename T1, typename T2 >
k
'zat3#f struct result_2
-l*A {
\aSz2lxEHn typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZCiY,;c } ;
T |"`8mG r?p{LF template < typename T1, typename T2 >
juno.$
6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3o8\/-*< {
cx(2jk}6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LM,fwAX }
! *a[jhx [e4![G&y` template < typename T >
6$e]i|e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9D4-^M:a {
!=zx return OpClass::execute(lt(t));
*6*-WV6 }
79ZxqvB\ c4] u&tvjJ } ;
;L6Xs_L~ L$JI43HZ .9 kyrlm 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
h[U7!aM 好啦,现在才真正完美了。
}: #dV
B+ 现在在picker里面就可以这么添加了:
0\ f-z6 ~iTxv_\=6u template < typename Right >
6Y?`=kAp picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9O >z4o {
i>GdRG&q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1X@b?6 }
A@ VaaX 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。
@l>Xnqx) 8R/
*6S=& 7*'@qjTos rWr/ p^~ 1X:&*a"5 十. bind
h3 @s2 fK 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。
p {C9`wi) 先来分析一下一段例子
zD_HyGf =~,l4g\ n6cq\@~A int foo( int x, int y) { return x - y;}
&>=#w"skb6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P6HGs?
* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"L_-}BK 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。
"?H+
u/8$ 我们来写个简单的。
Ar`\ N1a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ruj.J, 对于函数对象类的版本:
uC[d% v` WZ"W]Jyy{ template < typename Func >
on50+)uN struct functor_trait
P`2&*2, {
>EBC 2WJ typedef typename Func::result_type result_type;
K -E`y } ;
DB8s 对于无参数函数的版本:
1f;or_f#k? UPO^V:.R4 template < typename Ret >
ysth{[<5F3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
5B|,S1b {
2FT-}w0; typedef Ret result_type;
AfE%a-;: } ;
b7v dk 对于单参数函数的版本:
B(Y.`L? %E 0BXs&i-TP5 template < typename Ret, typename V1 >
y< ud('D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@LC~*_y {
?Ccw4]YO,= typedef Ret result_type;
xppkLoPK } ;
f!!P 对于双参数函数的版本:
3{q[q#" :B^mV{~
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?%;B`2 nDR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
V0T<e H< {
o'^phlX typedef Ret result_type;
T0?uC/7H } ;
id4]|jb 等等。。。
/=ACdJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V^vLN[8_\ ex0oAt^ template < typename Func >
#nbn K struct func_return
|Cq8% {
q xSs
~Qc template < typename T >
\
%_)_"Q struct result_1
i :EO(` {
#~*XDWvIS~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#!1IP~ } ;
v*Xk WH5 ex=)H%_| template < typename T1, typename T2 >
-[<vYxX:h: struct result_2
gE1|lY$NL {
e
SK((T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"W hwc } ;
~R$[n.Vpk } ;
XK3!V|y` bZK+9IR YPG,9iZ&f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<oZ(n g@X A$N+9n\ template < typename Func, typename aPicker >
*f?S5. class binder_1
o[n<M>@ {
qr9Imr0w< Func fn;
!^]q0x aPicker pk;
/Go>5B> public :
f!EOYowW IQ=CNby: template < typename T >
pqOA/^ar struct result_1
nrF!;:x {
D| [/>x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p!QR3k.9s } ;
I}rGx h&q=I.3O|? template < typename T1, typename T2 >
7^&lbzVbm( struct result_2
R~!\-6%_ {
/ Z1Wy-Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'%);%y@v } ;
dA|Lufy# Q|Nzbmwh binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4p?+LdL ,T/GW,? template < typename T >
7t`E@dm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r)c+".0d^ {
Kyu@>9Ok return fn(pk(t));
An/>05| }
9}.,2JE template < typename T1, typename T2 >
j6RJC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lblet {
J-b~4 return fn(pk(t1, t2));
h)7v1,;w' }
$1b]xQ } ;
7KeXWW/ d
!,Qm /i> ?i@O- 一目了然不是么?
%7iUlO}}V 最后实现bind
:a=ro2NH 5d> nIKW @Jkui template < typename Func, typename aPicker >
E7k-pquvE picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5Ws5X_?d {
AL(n*, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$^]
9 }
23)F-.C}j K<RmaXZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
o*?[_{xW 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
}Q,(u P_kaIPP 十一. phoenix
-hQ96S8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&qNP?>C!= G~JCgi for_each(v.begin(), v.end(),
_'H2>V_ (
^6ExW>K do_
PG\\V$}A( [
OY+!aG@. cout << _1 << " , "
!}z%#$ ]
)lQN)!.) .while_( -- _1),
0T7M_G'5Q cout << var( " \n " )
~o}moE/
;O )
+dDJes!] );
<m~T>Ql1 MP6 \r 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:
@=02 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
yBr$ 0$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q~x*bMb. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
j@%K*Gb` A"Tc^Ij p
Z0= template < typename Cond, typename Actor >
t^`<*H class do_while
luJ{Iq {
We[<BJo4 Cond cd;
|3s.;wK Actor act;
,G916J*XA public :
jK&
Nkp template < typename T >
iSnIBs9\ struct result_1
7~nIaT {
['/;'NhdlY typedef int result_type;
VC/R)%@% } ;
(3)C_Z QBg}2. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-fb1cv~N HR/k{"8W4Q template < typename T >
L#@l(8. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
, LCH2r {
{KF 7j63 do
nL 1IS {
XMjI}SPG act(t);
p=:7 atE }
P&qy.0 while (cd(t));
I@8+k&nXS return 0 ;
v]LFZI5 }
fs]#/* RR } ;
.d<~a1k P58\+9d_ jrDz7AfA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X7'h@>R 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。
qkIA,Kgy 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。
v 1`bDS?*Q 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。
S/#) :,YS 下面就是产生这个functor的类:
MAsWds`bpB u.ULS3`C/X k+W template < typename Actor >
sg'Y4 class do_while_actor
k@'?"CP\Xq {
@\x,;!N@ Actor act;
GM34-GH+ public :
Vvxc8v: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O+CF/ipX/ eY0Ly7 template < typename Cond >
yb@X*PW/z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
SL?%/$2g=O } ;
}'@tA")-) *#X+Gngo 8eg2o$k_,# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
F9>(W#aC 最后,是那个do_
lW{I`r\] *so6]+)cU ,*9#c*'S class do_while_invoker
=RCfibT!C {
;/6:lL public :
*~\;&G29Y template < typename Actor >
@LwVmR |{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%8bFQNd {
~FK+bF?% return do_while_actor < Actor > (act);
rRF+\cP?. }
Z_eqM4{ } do_;
Mt7X<?GZm #R"9)vHp 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]5qjK~,4b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
brpN>\ 最后来说说怎么处理break和continue
":(Cpf0 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。
UcKWa>:Fi 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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