一. 什么是Lambda
B46:LQ9[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2.Vrh@FNRo 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,
/+92DV Cb+sE"x] XS&Pc Z3TCi7,m class filler
?_gvI {
nnPT08$ public :
b/UXO$_~- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6-wpR } ;
"^$Ht`p[ $l7}e=1 E"E(<a 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:
^s6~*n<fH H>/,Re ompr})c 7I[[S!((s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
aE 07# jI8`trD @:zC!dR)G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
s1_Y~<yX $JOz7j( bDvGFSAH j>JBZ#g 二. 战前分析
d8:
$ll 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。
}6[jJ`=gOx 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
_|C3\x1c h/\v+xiF _K9PA[m5~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3J"`mQ /* --------------------------------------------- */
uN<=v&]q vector < int *> vp( 10 );
[s^pP2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/1LN\Eu /* --------------------------------------------- */
]&]G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@TALZk'% /* --------------------------------------------- */
|2^mCL.r int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oqwW /* --------------------------------------------- */
!6|_`l>G, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w~B1TfqNo /* --------------------------------------------- */
K;"H$0!9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
WDY\Fj Q I";[ %@:>hQ2; HCOsVTl, 看了之后,我们可以思考一些问题:
l^R:W#*+U 1._1, _2是什么?
5]*lH t 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
'n7|fjX?Y 2._1 = 1是在做什么?
|iJz[% 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Kc]cJ`P4. Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:j+E]|d(~6 dwB#k$VIOw Ia](CN*;6 三. 动工
Qf0P"s` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z|@-=S(. LeN }Q *P
*.'XM ]Qe~|9I template < typename T >
yzfiH4 class assignment
?T73BL= {
[5xm>Y&} T value;
S3x^#83 public :
T|\sN*}\8J assignment( const T & v) : value(v) {}
\KJTR0EB:> template < typename T2 >
n2*Ua/J-8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^e "4@O" } ;
%pg)*>P h BpA7
z / _RcEfT
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rMG[,:V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
j\KOKvY) suQ`a_zJ tx;2C|S$oU TH4f"h+B3" class holder
%zc.b {
o$bQ-_B` public :
2 br>{^T template < typename T >
9J%O$sF assignment < T > operator = ( const T & t) const
UV%o&tv|< {
b^[>\s' return assignment < T > (t);
:F5(]g 7 }
6R m d t } ;
)`k+Oyvi< >.39OQ# e{2Za 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:
0F!Uai1 o r ~@! static holder _1;
7g8\q@', Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
SN[yC $hJ 4=F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]nV_K}!w 而不用手动写一个函数对象。
jMWTNZ 6;Izw$X !U5Cwq % \v 四. 问题分析
k!qOE\%B 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。
5Q}HLjG8Z 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。
!b K;/) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4cm~oZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:'t"kS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\py&v5J)s! qYqd -R 五. 问题1:一致性
9%k4Ic%P 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?|
T8LvdzS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kVWrZ>McK '#K~hep struct holder
$m.'d*e5 {
JKYtBXOl //
M9Z9s11{H template < typename T >
K:4G(?w T & operator ()( const T & r) const
S-6i5H"B& {
P'5Lu return (T & )r;
C>l (4*S }
]w)uo4<^J } ;
/$8& r f:t5`c. 这样的话assignment也必须相应改动:
M+=q"#& cw
BiT template < typename Left, typename Right >
_Axw$oYS class assignment
qqYQ/4Ajw {
dZ,7q_r,~ Left l;
}sZy |dd Right r;
bnp:J|(ld public :
C`oB [ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;%n(ARZ# template < typename T2 >
$H,9GIivD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{yBd{x<>/ } ;
-RThd" E&vCzQ 同时,holder的operator=也需要改动:
CZv^,O(M?2 "g!/^A!! template < typename T >
9zehwl]~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gcM(K.n {
kvN6K6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
|[bQJ<v6 }
IgF#f%|Q >vfLlYx 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)/v`k>E 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Mm^6*L] K8iQ? return l(rhs) = r;
n
u>6UjV 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{6*UtG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n*=Tm
KQ H#`&!p template < typename Tp >
~bjT,i class constant_t
\y/0)NL\ {
U%2{PbL
const Tp t;
xl,?Hh%# public :
SkXx:@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i;+<5_ template < typename T >
i\L7z)u const Tp & operator ()( const T & r) const
M
w+4atO4[ {
G>^ _&(c@2 return t;
49#?I:l }
M<)Vtn } ;
5sMyH[5zY HtI>rj/\
x 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
zL:k(7E 下面就可以修改holder的operator=了
hniTMO /%^^hr template < typename T >
zU>bT20x/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
qB=%8$J {
FiN B$A return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`X wKCI }
I#t#%!InH '~Gk{'Nx" 同时也要修改assignment的operator()
~M J3-<I hrnY0 template < typename T2 >
N%8aLD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'#Y[(5 现在代码看起来就很一致了。
a`QKNrA2 IQ}YF]I; 六. 问题2:链式操作
=Cr
F(wVO" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/T/7O 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;!N_8{
7r 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
9RN! <`H 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{nmBIk2v 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X6c ['Zrc k;y5nXIlN template < typename T >
~bk+JK- > struct result_1
B6a
{
\rf2Os typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ra?0jcSQ$ } ;
qw%wyj7 })@LvYK 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:
xu0pY(n^r q\6ZmKGnT template < typename T >
d#G H4+C struct ref
|G]M"3^ {
.EQ1r7
9, typedef T & reference;
['n;e:* } ;
QZ51}i template < typename T >
cH%#qE3 struct ref < T &>
Arb-,[kwN {
5hbQUF
,Q typedef T & reference;
gcfEJN4' } ;
^aG=vXK`b (*2kM| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
HNtl>H #<|q4a{8 template < typename T >
P*;zDQy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
j;']L}R {
SNK
_ return l(t) = r(t);
BSu
]NOwe }
M%8: 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。
PjkJsH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_:tisr{ G}b LWA 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
Ll L8Q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:2fz4n0{/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
y$e'- v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
fX HNm$"n 最后的布局是:
woqP&8a Add
L>mv\D;o. / \
|H4/a;]~ Divide 5
W|FP j^*t / \
M/,jHG8v _1 3
zF[>K4 似乎一切都解决了?不。
Wh)QCp0|n 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。
yU(k;A- 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。
sc!
e$@U 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:
+FoR;v)z=F g[P8 template < typename Right >
p&L`C|0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VlVd"jW Right & rt) const
`~"l a>} {
gn?
~y` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B%L0g.D" }
*HwTq[y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$e! i4pM XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,!f*OWnZ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
TWC^M{e 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
^AUmIyf_ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
wK[xLf 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
) tGC&l+?/ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
xcz1(R mB$r>G/' template < class Action >
h!f7/)|[o class picker : public Action
qPpC )6-Q {
1x]U&{do public :
~PUz/^^
s picker( const Action & act) : Action(act) {}
bf
`4GD( // all the operator overloaded
M[0@3"}} } ;
Frt_X % ,c6ID|\ 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。
;b$(T5 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
=@m|g ) X+{4,?04+ template < typename Right >
S5'BXE, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5isejR{r {
Jjz:-Uqq2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aU2O5 z& }
!h2ZrT9
_ &gkloP@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~l-Q0wg 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
I`2hxLwh+ U]fE(mpI9 template < typename T > struct picker_maker
@3{'!#/ {
Y*0%lq({H typedef picker < constant_t < T > > result;
V2%FWo| } ;
7
#_{UJ% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*;O$=PE {
[[?:,6I typedef picker < T > result;
H;}V`}c<` } ;
u|=_!$8 #P-S.b 下面总的结构就有了:
y&A*/J4P 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。
w@4q D 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。
xF5q=%n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~d7!)c`z 至此链式操作完美实现。
1Af~6jz ,~gY'Ql :=^JHE{ 七. 问题3
OR4!73[I 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。
:Cw|BX@??U zMKW@ template < typename T1, typename T2 >
(D{Fln\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x9~d_>'A {
7Rk eV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
DTt/nmKAqJ }
g%#"
5Kr (J][(=s;a 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:
.ev'd&l. $Dd IY} template < typename T1, typename T2 >
q/?#+d struct result_2
=g2;sM/ {
?z171X0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'd^U!l } ;
//\ORJd
.-' 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
^{_`jE 这个差事就留给了holder自己。
Ja|! fT ^LE`Y>&m jtV{Lf3< template < int Order >
0~H(GG$VH class holder;
wZ,9~P7 template <>
OA_:_%a( class holder < 1 >
B5IS-d {
kV(}45i]s public :
C#`eN{%.YT template < typename T >
<bWhTNOb struct result_1
9Y- Sqk+ {
AiykIER/ typedef T & result;
:kfHILi } ;
\Q|1I template < typename T1, typename T2 >
F"#bCnS struct result_2
*T*=~Y4kE {
29
L~SMf typedef T1 & result;
D:e9609 } ;
Xa.Qt.C template < typename T >
Ka&[
Oz<w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lV:R8^d {
Vz!W(+ return (T & )r;
(YF`#v6 }
_$s9o$8$ template < typename T1, typename T2 >
rJ4O_a5/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9w^1/t&=04 {
SEq_37 return (T1 & )r1;
+u#;k!B/> }
D'F=v\P } ;
%g{m12 n$g g$< template <>
zdrCr0Rx,
class holder < 2 >
{1;j1|CI {
jxU1u"WU public :
,di'279| template < typename T >
^6bU4bA struct result_1
+ pZ, RW.D {
dElOy?v typedef T & result;
L!Iu\_{q } ;
<UOx >=h template < typename T1, typename T2 >
l&S2.sC struct result_2
AC@WhL {
T3,"g= typedef T2 & result;
>j5)
MF{" } ;
`[p*qsp_ template < typename T >
I&?(=i)N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,f8<s-y4Sg {
,)e&u1' return (T & )r;
RO+B/)~0< }
[`nY/g: template < typename T1, typename T2 >
-B-?z?+(O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6!bp;iLKy {
j/`-x return (T2 & )r2;
yBqv'Y }
}CnqJ@>C5 } ;
8d|omqe~P knrR%e; C` ?6`$Y 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
g+;)?N*j 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?K%&N99c! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P0NGjS|Z{ KKP}fN return l(i, j) = r(i, j);
{U1
j@pKm 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X~ |P Pz#D9.D0 return ( int & )i;
FjF:Eh return ( int & )j;
}6ObQa43 最后执行i = j;
3mKmd iD 可见,参数被正确的选择了。
m99j]wr~c Y[Jt+p] y^7;I- T&Z%=L_Q
SbQ Ri 八. 中期总结
gZ%wmY 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;AMbo`YK[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#-$\f(+< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
d#P3
< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
EN6a?
}5 zK`fX ~>u]ow= ~wG.'d] L".Qf|b* &Fo)ea 九. 简化
,4W|e! 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。
(O {5L( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W/_=S+CvK 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:
BzBij^h 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d~+8ui{-U +-*/&|^等
EWuuNf 2. 返回引用。
tYV%izE =,各种复合赋值等
3Mw\}q 3. 返回固定类型。
Z*
eb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KWtLrZ(j 4. 原样返回。
"q@OMf operator,
_~!*|<A_ 5. 返回解引用的类型。
Kq!E<|yM operator*(单目)
wq&|V 6. 返回地址。
3=o^Vv operator&(单目)
hnWo.5;$ 7. 下表访问返回类型。
'Gwa[ |6i operator[]
ghvF%-."1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]D|sQPi]F operator<<和operator>>
\2cbZQx L~e\uP 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。
4T#B7wVoM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
, VZ;= &t)dE7u5 template < typename Left >
H':dLR struct value_return
OiPE,sv {
+N0V8T%~z. template < typename T >
4k'2FkDA struct result_1
gM=oH
{
{2kw*^,l typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=6j4_+5mnH } ;
uv*OiB" $47cKit|k: template < typename T1, typename T2 >
c +Pg[1- struct result_2
Jp)>Wd {
A#9@OWV5f typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f:5(M@iO. } ;
6itp
Mck } ;
SI_{%~k*B (QQ /I; 4-^LC<}k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sW%U3,j PAF2= 下面我们来剥离functor中的operator()
,aI 6P- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"B`yk/GM] W-mi1l^H{ return l(t) op r(t)
<p<jXwl return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,ry2J,IT7 return op l(t)
.S/W_R return op l(t1, t2)
:b+C<Bp64r return l(t) op
:CEhc7gU return l(t1, t2) op
@+A`n21,O return l(t)[r(t)]
75vd ]45as return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b6=.6?H@4f x9r5 ;5TI 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
@]lKQZ^2& 单目: return f(l(t), r(t));
Te?UQX7Z}M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/$zYSP)YT 双目: return f(l(t));
Zcd!y9]# return f(l(t1, t2));
mNw|S*C 下面就是f的实现,以operator/为例
k)\Yl`4au "El$Sat` struct meta_divide
_$/(l4\T[ {
{xr!H-9ZAA template < typename T1, typename T2 >
A
S;ra,x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M@@"-dy {
j6Acd~y\2 return t1 / t2;
_QCspPT' c }
2&fIF}vk>m } ;
O6gI%Jdp +GMM&6< 这个工作可以让宏来做:
:pQZ)bF (_-<3)q4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`.nkC_d template < typename T1, typename T2 > \
m<005_Z0Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
SFKW"cP 以后可以直接用
^.jIus5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Sj{z 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
Bn*D<<{T (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。。。)
5{qFKo"g@, !I5_ln ,eD@)K_: 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
7(na?Z$
?1}1uJMj- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T#?KY class unary_op : public Rettype
69(z[opW {
-fVeE<[ Left l;
O-:#Q(H! public :
[>&Nhn0iY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
":?>6'*1 )K>XLaG) template < typename T >
%stZ'IX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[qlq& ?" {
Rj9ME,u return FuncType::execute(l(t));
HH+NNSRO }
g;w4:k)U F6Z l#eL template < typename T1, typename T2 >
i>r4R z! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N5csq( {
5gZ0a4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
j,eeQ KH }
p#'BV'0bl } ;
>[,Rt"[V gt6*x=RCrQ sIdo(`8$ 同样还可以申明一个binary_op
qrO]t\ `zRgP# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qdm5dQ (c class binary_op : public Rettype
fm87?RgXD {
R+8+L|\wHv Left l;
&M=12>ah] Right r;
,%mTKOs public :
"R+
x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z,}1K! %m!o#y(hD` template < typename T >
oP5G*AFUq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Tz+2g&+ {
l@4hBq return FuncType::execute(l(t), r(t));
uNl<=1 }
n'7 3DApW wKe^5|Rr template < typename T1, typename T2 >
<|k!wfHL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2:MB u5** {
Y1+4ppZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^i&/k }
R}Uvi9? } ;
BqP:] 2V/A% -aLBj?N c[ 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
pZ+zm6\$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DUEA"m h DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qD7(+a 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。
B@e,3: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Kl{2^q> 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。。。
HB {w: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H.XD8qi3W 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)
]o$Kh$~5 下面是修改过的unary_op
k7>* fQ89@ 99G/(Z} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m@.4Wrv class unary_op
BRG1/f
d {
UY*Hc Left l;
dwv xV$Nt eT[,k[#q public :
U|g4t=@ZR })T}e7>T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J*U,kyYF
'`T.K< template < typename T >
[esjR`u struct result_1
K_ Y0;!W {
FlOKTY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(NOAHV0H } ;
{Mp>+e@xx Ag }hyIl template < typename T1, typename T2 >
z(g4D! struct result_2
Z$X2*k6PK {
0fxA*]h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LDBxw } ;
,8;;#XR3 DC]FY|ff template < typename T1, typename T2 >
tQ5gmj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S-gL]r3G8 {
,aV89"} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h\Op|#gIT }
+I/7eIG?| 7F4$k4r< template < typename T >
$7jJV (B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@,CCwiF'q {
*oY59Yf return OpClass::execute(lt(t));
Q
{3"& }
VeA;zq 64#~ p) } ;
6NZ3( 3xsC"c> <6mXlK3N0 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
x/~V
ZO 好啦,现在才真正完美了。
Za jQ B 现在在picker里面就可以这么添加了:
<#7}'@
nrUrMnlg template < typename Right >
r5(OH3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!Lb9KDk {
',z'.t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7{D+\i }
Rr^<Q:#"<| 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。
$T^O3 8$ Fr,>| 2xni! *T+ `;(/Wh +@cf@}W6QC 十. bind
gA2Il8K 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。
cwz
% LKh 先来分析一下一段例子
%HL@O]ftS A>%fE 6FY y
8];MTl int foo( int x, int y) { return x - y;}
^ ^} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C&NoEtL>s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lR{eO~'~V 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。
4eU};Pv 我们来写个简单的。
WWrDr 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1#(,Bq4 对于函数对象类的版本:
'iXjt
MX <hZA$.W3 template < typename Func >
M_T$\z;, struct functor_trait
:?@d\c' {
*B)>5r typedef typename Func::result_type result_type;
l#~Sh3@L( } ;
_Y|k \|' 对于无参数函数的版本:
GaSk&'n$Y RT)0I; template < typename Ret >
xY5Idl-> struct functor_trait < Ret ( * )() >
>`5iq.v {
\&2GLBKpe
typedef Ret result_type;
k1$|vzMh } ;
UG
Fx 对于单参数函数的版本:
6DaH+ H3QAIsGS template < typename Ret, typename V1 >
.#5<ZAh/? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qoB {
Gd%6lab typedef Ret result_type;
9 ?MOeOV8 } ;
+@Fy) {C7 对于双参数函数的版本:
Q7"KgqpQ3 /B|#GJ\\3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-R~;E[
{% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6:-qL} {
v^[tK2&v typedef Ret result_type;
]AERi]
B } ;
#8;^ys1f 等等。。。
: 60PO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
A{x&5yX8 c*~/[:} template < typename Func >
"! p#8jR^ struct func_return
jn]hqTy8 {
?7^(' template < typename T >
^._)HM struct result_1
^w8H=UkP!+ {
eJ'2CM6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,EcmMI^A } ;
L.U [eH |oSyyDYWP
template < typename T1, typename T2 >
#Sb1oLC struct result_2
pUwx`"DrR {
4mNL;O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{(D$Xb } ;
9m!4 U2N,s } ;
0u'2f`p* 8@6:UR.) Q!GB^P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ulj2Py} k/?+jb template < typename Func, typename aPicker >
E`LML? class binder_1
S$BwOx3QF {
W
qci51y># Func fn;
ReZ|q5* aPicker pk;
e_k1pox]l public :
B
wtD!de$ f]T#q@|lE template < typename T >
9y.C])(2 struct result_1
q6H90Zb {
|5e/ .T$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
HQ/PHUg2 } ;
ZzzQXfA# l:j9lBS template < typename T1, typename T2 >
7S2Bm]fP struct result_2
f
IQ$a> {
UbY-)9== typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z%(aBz7Et } ;
:ozHuHJ# N+HN~'8r binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C*kZ>mbc saU|.\l template < typename T >
cg1 < typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JS({au {
;Qk* h'}f return fn(pk(t));
qZ`@Ro }
;Jv)J3y template < typename T1, typename T2 >
2}~1poyi> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?#pL\1"E {
!*C^gIQGU return fn(pk(t1, t2));
7lR(6ka&/ }
[gIStKe } ;
;X|;/@@ Q}\,7l `!!A;G7Qg 一目了然不是么?
m]7Y
)&3 最后实现bind
9DKmXL }-:
d*YtK ;)"r^M)): template < typename Func, typename aPicker >
T_v picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ls*.=ARq {
U:_T9!fG return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-7m;rD4J }
VR*5}Qp F3';oyy 2个以上参数的bind可以同理实现。
cpu+"/\ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
L?Wl#wP\;* 0IQu6
X 十一. phoenix
6Oo'&3@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2kCJqyWy D!qtb6<. for_each(v.begin(), v.end(),
RDzL@xCcn (
^]E| >~\ do_
^6J*yV% [
mc!3FJ cout << _1 << " , "
9FPl ]
-cY/M~ .while_( -- _1),
O}IS{/^7 cout << var( " \n " )
GbB&kE3KP )
LT'#0dCC );
#'$CC<*vy JK,#dA# 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:
d=lZhqY 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
&W.tjqmw operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A4( ^I
u 那么我们就照着这个思路来实现吧:
=YLt?5|e r10)1`[ %[NefA( template < typename Cond, typename Actor >
hDmVv;M: class do_while
/91H!s {
v,g,c`BjK Cond cd;
e[Q(OV5(R Actor act;
x%cKTpDh! public :
(_<ruwV]` template < typename T >
ukG1<j7. struct result_1
;=B&t@ {
/SN.M6~ typedef int result_type;
(Ca\$p7/ } ;
}=XL^a|V 6
D!,vu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
tb0s+rb =_
-@1
1a template < typename T >
;h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C_'Ug {
;'=!Fv do
ce+\D'q[ {
-qx Z3
act(t);
0m*0I> }
Q#:,s8TW[ while (cd(t));
T*A_F
[ return 0 ;
)O2^?Q quS }
L$(W*
PG} } ;
`[o^w(l:5@ +TUtVG ~rn82an@G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
b?HW6Kfc 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。
7/aJ?:gX 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。
W.0dGUi* 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!QO 下面就是产生这个functor的类:
2psLX #( X4M{I =A=er1~% template < typename Actor >
M-|4cd]6 class do_while_actor
]9A9q<lZ {
M[TgNWl/[ Actor act;
>rYP}k public :
chfj|Ce]x do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Oo=}j =b9?r template < typename Cond >
s "*Cb* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
DSET!F;PG } ;
\[Rh\v& u-j Gv| ,| VN`2bp>5I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jOE b1 最后,是那个do_
KY4|C05, m=j7 vb +s_@964 class do_while_invoker
^*}L9Ot~ {
qZA?M=NT?
public :
T7!a@ template < typename Actor >
m0un=>{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
xPsuDi8u {
2r[Q$GPM< return do_while_actor < Actor > (act);
52-^HV }
lR;<6 } do_;
o.Q|%&1 {-<h5_h@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~u}[VP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J/RUKhs/ 最后来说说怎么处理break和continue
uX`Jc:1q3 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。
MLa]s*
; d 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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