一. 什么是Lambda
Y*0mC "n} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2!}5shB 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,
Que- YajUdpJi //xxSk |?g k%g class filler
n"*A. {
A\YP}sG1 public :
uN2Ck void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Ahm*_E2E } ;
d=`hFwD9 &G:#7HX@- ;>bcI). 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:
EHmw(%a|+ ]FP(,:Yw Enyx+]9 ~0eJ6i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_DS_AW}D s'RE~, Y<odXFIS 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
63 F@Ft <;G.(CK@n [BWA$5D)Ny edD1 9A 二. 战前分析
O8qA2@, 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。
{HHc}8 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
f5'Cq)Vw_ 8tJB/Pw`S 0e-M 24,C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rE)lt0mkv /* --------------------------------------------- */
(hr*.NS# vector < int *> vp( 10 );
VXX7Y?! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0ZcvpR?G /* --------------------------------------------- */
j#6@cO'` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$}+t|`*q8] /* --------------------------------------------- */
TL'^@Y7X5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[M?'Nw/[S /* --------------------------------------------- */
AUBZ7*VO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ROb2g|YXG /* --------------------------------------------- */
G*` Y~SJp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$I}7EI I54`}Npp R<]f[ F)XO5CBK 看了之后,我们可以思考一些问题:
(@X].oM^y 1._1, _2是什么?
+9yV'd>U 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
v@n0ma= 2._1 = 1是在做什么?
d>k)aIYp 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
!'#Y-"=ypk Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
[ 'aSPA `?P)RS30 pQ2'0u5w5 三. 动工
n;QMiz:yY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
S3fyt]pp O S?S$y d K.k,7R AXN%b2 template < typename T >
m6+4}= Cn class assignment
@?bO@ {
s&.VU|=VQ@ T value;
a\_?zi]s&, public :
*UxN~?N| assignment( const T & v) : value(v) {}
E)ne
z template < typename T2 >
N./l\NtZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
QTe>EJ12 } ;
3IB||oN$T ZF@T,i9 dkUh[yo"H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W[BwHNxyg 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K-X@3&X} Ah#bj8} hsCts@R nI0TvBD
class holder
^VL",Nt {
?R#?=<VkG public :
'cgB$:T}., template < typename T >
@a~GHG[x assignment < T > operator = ( const T & t) const
x%]5Q/|Ur {
vHmsS\\~9 return assignment < T > (t);
nGoQwKIW }
K3*8-Be } ;
)y#~eYn ~[[(_C3 )\3
RR.p 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:
J>w3>8!>7 `2I<V7SF$ static holder _1;
k\/idd[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qi51'@ #^i.[7p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a@?2T,$ 而不用手动写一个函数对象。
Q |1-j 4). i4]%LH 7c8A|E0\mF mN^/ 四. 问题分析
'.$va< 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
hO?RsYJ.F 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h+d \u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
u&-Zh@;Q7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?7| 6jTIs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]ucz8(' X}5}M+'~ 五. 问题1:一致性
LkK# =v 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
;}W-9=81 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a9%^Jvm" HAca'!p struct holder
UB9n7L(@c {
_$vAitUe4S //
oU[>.Igi template < typename T >
3*<?'O7I0 T & operator ()( const T & r) const
5vSJjhS {
|%HTBF return (T & )r;
aM6qYO!jA
}
FG@ ')N!g } ;
rdBF+YN9/? h8zl\ 这样的话assignment也必须相应改动:
0 v>*P* .z6"(?~ template < typename Left, typename Right >
bsosva+ class assignment
.?^a|] {
9]]isE8r Left l;
CtO;_;eD' Right r;
B\mRHV! public :
hH3~O`~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[OU[i(,{ template < typename T2 >
Z8xKg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
d!z}!
: } ;
*Y\C5L] {wq~+O 同时,holder的operator=也需要改动:
'jr[
?WQ yd+.hg&J template < typename T >
N)0V6q" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-qW[.B {
UZD Xv=r| return assignment < holder, T > ( * this , t);
]8~{C>ch$ }
YZ.?
k4> ">
]{t[Ib 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。
xC}9W6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l.3|0lopX) IMT]!j&Y, return l(rhs) = r;
qW" 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。
JIH6! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-+)06BqF} |Ym3.hz template < typename Tp >
:41Ch^\E class constant_t
@;1Ym\zc {
gAxf5A_x) const Tp t;
1Ht&;V public :
kH|cB!?x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u,&[I^WK`C template < typename T >
|J+oz7l?- const Tp & operator ()( const T & r) const
q7kE+z {
24b?6^8~k return t;
U5!~@XjG> }
P+2@,?9# } ;
Mq,2S CA[3R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
A.wuB 下面就可以修改holder的operator=了
yc:y}" k[<Uxh% template < typename T >
@q/E)M?
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6(=>!+xpRr {
`SM37({c return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*w,C5 f }
=4_Er{AT HB:VpNFn 同时也要修改assignment的operator()
0CR~ vQf#r C>~ms2c template < typename T2 >
!L?diR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C(!A% > 现在代码看起来就很一致了。
eJ3;Sd''
U
rL|r. 六. 问题2:链式操作
LZ-&qh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AdGDs+at, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e,8[fp-7 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。
3z~d7J 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。
2R=Fc@MXs 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
< ?{ic2j# /O{iL:` template < typename T >
+DwE~l struct result_1
cD JeYduK {
Mo4k6@ht_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2|}`?bY]i` } ;
2uT"LW/(H 8D:0Vhx\I 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:
Y:#nk.}> kT1 2 template < typename T >
p"tCMB struct ref
Wz&[cj {
Rn9e#_ Az typedef T & reference;
,qu7XFYrY } ;
z;Yo76P template < typename T >
L{F[>^1Sb
struct ref < T &>
E
E^lw61 {
DNu-Ce% typedef T & reference;
HD!2|b~@ } ;
/{%p%Q[X A(}D76o_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
IlfH 9YEE.=]T template < typename T >
F9Co m} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
r$WBEt,B {
a1
v%G return l(t) = r(t);
Cc}3@Nf{/ }
#w1E3ahaX 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
z{wZLqG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}/J<#}t GzEvp 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
BG^)?_69 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
EV[ BB;eb _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!t!' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Vu5Djx' 最后的布局是:
DDBf89$\ Add
+HkEbR'G0 / \
fM!@cph(8 Divide 5
4WXr~?Vq9 / \
THy{r_dx _1 3
=z*SzG 似乎一切都解决了?不。
o-+H- 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。
MmH(dp+ 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。
G]RFGwGt 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:
OMm'm\+/ 3eN(Sw@p template < typename Right >
yi:1cLq2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9S/X ,|i Right & rt) const
iLk"lcX {
6QePrf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Jix;!(" }
Rja>N)MzBf 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
iD)P6" 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。
NszqI 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。
/E^j}H{ 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。
KvmXRf*z 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。
6yK"g7 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?
[/Xc},HbMe 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:
O2S{*D={ bo[[<j!"I template < class Action >
8V@\$4@b!# class picker : public Action
L8?;A9pc() {
plgiQr # public :
7VW/v4n picker( const Action & act) : Action(act) {}
IPk"{T3 // all the operator overloaded
\4Z"s[8} } ;
17[vq!x6 :Fdk`aC 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。
CGs5`a 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:
!m?W+z~J >x8~?)7z template < typename Right >
J~lKN
<w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DEt;$>tl
5 {
fK NDl\SD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nmoC(| r }
\
m g S#l)|c_~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-~_;9[uV 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。
$: qrh66 O4T_p=Xc template < typename T > struct picker_maker
N:UA+ {
;fB!/u typedef picker < constant_t < T > > result;
w"AO~LF } ;
v<E_n;@9k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ZmZ7E]c {
r?}L^bK typedef picker < T > result;
-z'6.IcO } ;
# N'_~:H vjd;*ORB 下面总的结构就有了:
EHda functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]]/p.#oD, picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
s=1w6ZLD picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Atod&qH 至此链式操作完美实现。
k!{h]D0 ~"22X`;h[G Eg0qY\' 七. 问题3
M4K>/-9X+V 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
NLZUAtx( 85#+_}# template < typename T1, typename T2 >
]Ab$IKY ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g>H\"cUv {
X_#,5t=7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j] }
U}SN#[* &W?
hCr 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:
J"
U!j o_?A^u template < typename T1, typename T2 >
>qci$ struct result_2
uY:u[ {
/igbn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T9]:,
z } ;
jo ~p#l.' 7jYW3 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?
:+UahwiRD" 这个差事就留给了holder自己。
Q*]y=Za#: :{x
Df0m template < int Order >
i~.9B7hdE class holder;
XZ_vbYTj template <>
=QW:},sp class holder < 1 >
e'&<DE) {
Pql;5
~/
public :
7-[^0qS template < typename T >
U&L?IT=x struct result_1
;"+]bne~ {
@mu=7_$U typedef T & result;
W(jP??up } ;
])mYE
}g template < typename T1, typename T2 >
;(;{~1~ struct result_2
pF'M {
z+X DN: typedef T1 & result;
~jM!8]= } ;
e18}`<tW- template < typename T >
!f*t9 I9Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Cm[^+.=I {
HsAKz]Mq return (T & )r;
E(0 [/N~ }
A IsXu" template < typename T1, typename T2 >
Q#sLIZ8= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
laGIu0s{ {
xkmqf7w return (T1 & )r1;
!KmSLr7xU }
g:fzf>oQ>p } ;
H(ds ~19&s~ template <>
9Xeg&Z|! class holder < 2 >
?V(h@T {
$s!2D"wl n public :
1n EW'F template < typename T >
~\[\S!" struct result_1
h0Ilxa {
PVX23y; typedef T & result;
eC*-/$D } ;
o;7_*=i template < typename T1, typename T2 >
'Y:ZWac, struct result_2
wQ~F%rQ$ {
KmaMS(A(3 typedef T2 & result;
_kJW/3eE } ;
Bey|f/
< template < typename T >
1|3{.Ed typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.eG_>2'1 {
ys Td'J return (T & )r;
VTwJtWnq }
^.(i!BG' template < typename T1, typename T2 >
^y3snuLtE typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^RE("'+ {
'U'Y[*m@ return (T2 & )r2;
L(\o66a-rV }
T`SpIdzB. } ;
OjBg$f~0F nZ~J&QK- >e9xM Gv 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
gukKa 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i")ucrf 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ky|Py h-=lZ~W~ return l(i, j) = r(i, j);
-`} d@x 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Kf'oXCs [Z{0|NR return ( int & )i;
V]0~BV return ( int & )j;
2^T`> ?{X 最后执行i = j;
KImazS^ 可见,参数被正确的选择了。
zua=E2 GN@(!V#/4 t+m
ug o~={M7m o%$'-N 八. 中期总结
K9+%rqC.|` 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:
?s5hckhh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#ybtjsu'"U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I.RmBUq):s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g=_@j` >Mc,c(CvU P q)C(Z MPF;P&6 zd^QG .m_-L
Y- 九. 简化
dsD!)$ 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。
c(G;O)ikS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2'5%EQW;0y 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:
8sGaq [ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4l`"P~=2< +-*/&|^等
{8Uk] 2. 返回引用。
kPg| o3H =,各种复合赋值等
s'^"s_j 3. 返回固定类型。
c&n.JV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'}.Z' %; 4. 原样返回。
8^ezqd` operator,
\oc* 5. 返回解引用的类型。
lgaE2`0 [3 operator*(单目)
y{]iwO; 6. 返回地址。
B0#JX
MX9 operator&(单目)
6N {|;R@2 7. 下表访问返回类型。
Rw#4 |& operator[]
Kzz]ZO*3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!e0~|8 operator<<和operator>>
yttIA/ tf_<w?~ 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。
J'no{3Ktz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^YwTO/Q| |Wzdu2T template < typename Left >
*='J>z.] struct value_return
WwBs_OMc {
n#lZRwhq template < typename T >
^-GzWT struct result_1
hd)HJb-aR {
L!
DK2, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UjrML } ;
zs@xw@
-k I;yL template < typename T1, typename T2 >
X23#y7: struct result_2
-VVJf5/ {
%an&lcoX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B+8B<xZ } ;
SWrP0Qjc } ;
j`A 3N7; x\MzMQ#Bf xgV(0H}Mf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B6gn(w3 pwG" _|h 下面我们来剥离functor中的operator()
l'0fRQc 首先operator里面的代码全是下面的形式:
YD|;xuh Nn]|#lLP return l(t) op r(t)
WfF~\DlrD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B %Vz -t return op l(t)
Tz{f5c& return op l(t1, t2)
cgevP`*] return l(t) op
Y ~%9TC return l(t1, t2) op
_Nmc1azS return l(t)[r(t)]
aHdXlmL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lZ![?t}2` uiQR RT 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:
G34fxhh 单目: return f(l(t), r(t));
Oj ?
|g_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*8?0vkZZ2 双目: return f(l(t));
J;AwC>N return f(l(t1, t2));
N,M[Opm 下面就是f的实现,以operator/为例
LWp#i8, 0v/}W( struct meta_divide
TCI%Ox|a {
1P[[PvkD6 template < typename T1, typename T2 >
/3pvq%i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jj$D6f/mOG {
]
3UlF'{ return t1 / t2;
AYnk.H-v }
-cqR]'u } ;
_2N7E#m" S gJUawK 这个工作可以让宏来做:
ndCHWhi *[SOz) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[x\?._> template < typename T1, typename T2 > \
gcKXda( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>.X& v 以后可以直接用
n?=d)[] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1x8zub B 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
"0ZBPp1q (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。。。)
-h?ed'e/zz 8pZGu8 lUJ~_`D 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
`: R7jf 7I0[Ii template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S(\<@S& class unary_op : public Rettype
w#Di {
`BOG e;pl Left l;
z&a>cjt_; public :
8,^2'dK34 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V^[B=|56 Q]v>< template < typename T >
8,DY0PGP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9J
$"Qt5;6 {
Q6lC :cB< return FuncType::execute(l(t));
oM~;du }
Pv#>j\OR& oZCjci- template < typename T1, typename T2 >
W#@Mx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I"5VkeIx {
ZqK1|/\
rh return FuncType::execute(l(t1, t2));
A`nw(f_/ }
lCAD $Ia~ } ;
2QN ~E Q`{2yU:r c ?(X(FQ 同样还可以申明一个binary_op
N" =$S|Gs 9-(
\\$% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]QJWqY class binary_op : public Rettype
![l`@NH[U {
1@"os[9 Left l;
alV{| Vf[6 Right r;
XQhbH^ public :
i+&o%nK 2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X<*-d6?gD` L63B# H" template < typename T >
M?QK4Zxb6U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n=8DC& {
6Ex16 return FuncType::execute(l(t), r(t));
f(Uo?_as }
IB%Hv] RAUD8Z template < typename T1, typename T2 >
C>gC99 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8[\~}Q6 {
^|j
@' @L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
OB5t+_s }
"eb+O } ;
!bGMVw6_ P'<D0 31)eDs 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
lK yeG( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=_:Mx'7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
> %B7/l$ 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。
X7Z=@d( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
lVra&5 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。。。
:|PI_
$4H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.wvgHi 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)
$z[r(a^a 下面是修改过的unary_op
*:tfz*FG$G *Al`QEW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q@aDa 8Z class unary_op
t[=teB v< {
ul!e!^qwx Left l;
^EFVjGM tYST&5Kh~ public :
t*dd/a d:{#Dk# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U0fr\kM 5kdh!qy[$, template < typename T >
I\WBPI struct result_1
tuIQiWHbM {
"IuPg=|# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8d|#W } ;
8=Aoj%l# ^P~NE#p5 template < typename T1, typename T2 >
eH' J struct result_2
FwaYp\z {
y D:}&!\} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5q 95.rw } ;
ToE^%J4 <F6LC_ template < typename T1, typename T2 >
j3&tXZ;F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m!LJK`gA {
Zv^n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
g),t }
OkfnxknZ| .0b4"0~T6 template < typename T >
R
Y ";SfYb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8;GuJP\ {
MG(qQ#;j/ return OpClass::execute(lt(t));
j~C-T%kYa }
Zy&?.d[z 8L _]_ } ;
M%"{OHj!o ipH'}~=ID K!jMW 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
\@F~4,VT 好啦,现在才真正完美了。
u81@vEK:_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
e{E8_2d nz_1Fu>g| template < typename Right >
>(BAIjF
E\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:/~TV {
(!"&c*
< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IEeh9:Km }
\I+#M-V 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6X[Mn2wYW rGUu K0L& pZV=Co3!I }y&tF'qG 4B$|UG 十. bind
!63]t?QXMG 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。
#2*6esP 先来分析一下一段例子
w7`09oJm WNcJ710k27 >}) W5Y+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
pWOK~=t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9?.
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=niT]xf 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。
'H8;(Rw 我们来写个简单的。
u)9YRMl 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
716r/@y$6 对于函数对象类的版本:
eYD -8* 6O|
rI>D template < typename Func >
CA]u3bf~ struct functor_trait
2kW*Z7@D {
GB8>R typedef typename Func::result_type result_type;
Y@2v/O,\ } ;
K6G+sBw[ 对于无参数函数的版本:
Qa@]
sWcM x03@} M1 template < typename Ret >
=BroH\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
2 i97 {
<}('w/ typedef Ret result_type;
b/6!>qMMk% } ;
4o,G[Cf_ 对于单参数函数的版本:
k4+ Q$3" Ux+UcBKm- template < typename Ret, typename V1 >
aU?HIIA struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&\L\n}i- {
2f0qfF typedef Ret result_type;
6)[gF1 } ;
(Q F-=o 对于双参数函数的版本:
A#Ne07d ?4H>1Wkb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JN> h: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h)pYV>!d {
jSdW?IH typedef Ret result_type;
3F?_{A } ;
!~fy".|x 等等。。。
M+GtUE~" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F42?h:y8I QQ\\:]iM template < typename Func >
,?(U4pzX struct func_return
V|j{#; {
.M( [n- template < typename T >
*_H^]wNJG struct result_1
aK?PK }@ {
ykD-L^} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4`'V%)M } ;
?F/)<r .kp3<. template < typename T1, typename T2 >
Kdr}7#c struct result_2
sj8lvIY5 {
dLtmG:II typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M@<r8M]G } ;
a,eJO ?? } ;
{4YD_$4W e {805^X} >gf,8flgj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
h{VdW}g K8 Hj)$E61 template < typename Func, typename aPicker >
#8r1<`']! class binder_1
)(-aw,iK {
=i:,")W7= Func fn;
{+jO/ZQu5 aPicker pk;
Q3rLCg,; public :
@j'GcN vs 6!Uk c'r template < typename T >
()(^B}VK struct result_1
0 LQ%tn {
CS\8ej}y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)*nZ6Cg' } ;
C"R}_C|r)* ("P]bU+'> template < typename T1, typename T2 >
3T~DeqAyw struct result_2
c!]Q0ib6 {
>6Ody<JPHP typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(CrP6]= } ;
BY>]6SrP `2hLs _ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
n*r Xj{Kt VYnB&3%DF template < typename T >
x{9$4d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l`rO)7 {
Yd] return fn(pk(t));
a^7QHYJ6 }
b]g#mQ template < typename T1, typename T2 >
ccwz:7r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cf%aOHYI* {
E'^ny4gL return fn(pk(t1, t2));
8u7QF4
Id }
9gac7(2`) } ;
l._g[qa =4
NKXP~C $J =`fx 一目了然不是么?
{=6CL'_ 最后实现bind
Qq3>Xv < fU|4^p) 9 e;8"rJ?C template < typename Func, typename aPicker >
5#mHWBGd7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&Y1RPO41J {
z-^/<u1p return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ta0 ;:o?/d }
qJ[wVNHh! V(;c#%I2 2个以上参数的bind可以同理实现。
DWupLJpk;c 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
+do*C=z RmJ|g< 十一. phoenix
J~)JsAXAI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uvJmEBL: V\=%u<f for_each(v.begin(), v.end(),
py$i{v% (
emI F{oP do_
5?*Iaw [
4@=[rZb9 cout << _1 << " , "
"rHPcp"m ]
$ZlzS`XF7 .while_( -- _1),
th}&|Y)T2 cout << var( " \n " )
R~BFZF>: )
';LsEI[ );
H/l,;/q]b
lcXo> 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
`l 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
dQ
Lo,S8( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Kl]l[!c7$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`2`h4[^ [X # blh9.V&F pV*d"~T template < typename Cond, typename Actor >
@ 1FWBH~ class do_while
jQ['f\R {
[nLd> 2P Cond cd;
`KUL4) g~ Actor act;
x LGMN)@r public :
rges`&0 template < typename T >
%'eaW struct result_1
jvhD_L/ {
Tsocc5gWZ* typedef int result_type;
Y4N)yMSl" } ;
#M<u^$Jz )h1 `?q:5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{BZ0x2 d>wG6Z, | template < typename T >
vj"['6Xa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KN~Rep cz@ {
dTqL[?wH? do
xP &@|Ag {
W?0u_F act(t);
Hk?E0. }
-Fc 9mv(H while (cd(t));
kfq<M7y return 0 ;
o3HS| }
%>t4ib_8 } ;
JqtOoR 4F+G;'JV i}@5<&J 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
FYH^axpp 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。
{'cdi` 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。
%:y"o_X_ 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。
d.k'\1o 下面就是产生这个functor的类:
aZ}z/.b] (, $Lp0mB7 n +dRAIqB template < typename Actor >
B RtT 7 class do_while_actor
xLw[
aYy4 {
eNrwkV^ Actor act;
c+jnQM' public :
ZWx4/G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@}{Fw;,(7n ._<gc;G template < typename Cond >
9mEhZ" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%3T:W\h } ;
GuQ# i|fkwV,5 >HRLL\u9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;V^ I>-fnm 最后,是那个do_
C3b<Wa]) 9HAK EHm:&w class do_while_invoker
2>im'x 5 {
MJ.Kor public :
x)T07,3: template < typename Actor >
U!T#'H5'- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
m^4O jik {
Ps~)l#gue return do_while_actor < Actor > (act);
]o`FF="at }
q[+V6n`Z5 } do_;
W |+&K0M SpZmwa #\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[Rzn> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[}y"rs`! 最后来说说怎么处理break和continue
"~T06!F45 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。
<"`P;,S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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