一. 什么是Lambda
4-SU\_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<uB)u>3
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,
ut\X{.r7 GvG8s6IZ XP
o#qT8n ;lb class filler
xok
T {
i6k6l% public :
9ghzK?Yc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XXn3K BIf } ;
c`\/]
-*KKrte Q"u2< 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:
[pEb`s {g1"{ ^gx~{9`RR C.:S@{sK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
hvO$ f.i 48^C+#Jbc !`H{jwH 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u28$V]
I50LysM cL*oO@I&_ !9NF@e'&! 二. 战前分析
n.8870.BW 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
q x1Js3% 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#~/9cVm$ R,78}7B $`W3`}#fM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|3E|VGm~ /* --------------------------------------------- */
Zl&ED{k< vector < int *> vp( 10 );
AQ(n?1LU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7glf?oE /* --------------------------------------------- */
[<U=)!Swg sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TA/hj>rV /* --------------------------------------------- */
W[DoQ @q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j0+D99{R /* --------------------------------------------- */
WgR%mm^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
q?mpvpLG /* --------------------------------------------- */
UW8yu.`? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=dHdq D cq?,v?m Z7pX%nj_ zF^H*H 看了之后,我们可以思考一些问题:
dl8f]y#Q 1._1, _2是什么?
k6z
]-XG 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Uaux0W 2._1 = 1是在做什么?
zE1=P/N 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
h>*3i# Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Hs8JJGXWB J`0dF<<{[y [Q8Wy/o
Q 三. 动工
>gL&a#<S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Tim/7*vx {aV,h@> 6p&2A ltkARc3 template < typename T >
=to.Oa RR class assignment
5655)u.N8 {
MHt
~ZVH T value;
@|"K"j# public :
PE6,9i0ee assignment( const T & v) : value(v) {}
7_Te-i template < typename T2 >
=&k[qqxg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|ITCw$T } ;
XaE*$: 2 f%+1uU )i.pE]!+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G?LC!9MB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_]ZlGq!L ?8s$RYp14 J,:;\Xhl y"7*u
3>" class holder
YW~ 9 N {
7D>_<)%d= public :
1'p=yHw template < typename T >
V>obMr^5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
>0iCQKq {
AFBWiuwI3 return assignment < T > (t);
IIGx+> }
]gnEo.R } ;
' e!WZvr ^yl}/OD iyR"O1] 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:
:eL[nyQr {"$[MYi: static holder _1;
b|E ZD3y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6!itr" J9XH8Grk- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ojm IEzsz 而不用手动写一个函数对象。
a
@3s71 0:I<TJ~P * Wp?0CP .)bNi*& 四. 问题分析
@x!+_z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
-w"lW7 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
-(lP8Y~gFY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[lSQMoi3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}!Pty25j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j+
L:Ao CSW+UaE 五. 问题1:一致性
rx9y^E5T`; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
6yAZvX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v?,@e5GZ I7=A!C" struct holder
W)T'?b'. {
2cIbX //
[iO8R-N8d template < typename T >
1/;E8{ T & operator ()( const T & r) const
1$C?+H {
P{QHG 3 return (T & )r;
.Oc j|A6 }
?D)$OCS } ;
:IJ<Mmb W4k$m2 这样的话assignment也必须相应改动:
id8QagJ #%E^cGfY template < typename Left, typename Right >
bnanTH9- class assignment
b$*2bSdv0< {
[dFcxzM-N Left l;
r1vS~
4Z Right r;
{m{nCl)y public :
r7?nHF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]63!
Wc template < typename T2 >
's5rl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$X/'BCb } ;
:X-S&SX0 kFmtE
dhsc 同时,holder的operator=也需要改动:
~&MDfpl olxxs( template < typename T >
Q/4ICgo4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ZADMtsk {
_$D!"z7i return assignment < holder, T > ( * this , t);
<pHm=q/U }
z8{-I@+` GGcODjY> 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。
b30Jr2[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X?< L<:. (&v|,.c^)1 return l(rhs) = r;
d-tg^Ot#
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。
_TsN%)m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|Z2"pV A4#FAFy template < typename Tp >
zG 9D
Ph class constant_t
h:?qd {
m$v >r\*X const Tp t;
i+~BVb public :
+s8R]3NJ_H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rrj.]^E_~ template < typename T >
"gm5DE const Tp & operator ()( const T & r) const
GtZ.'?- {
2;:p
H3 return t;
a`f@&A`z }
S`FIb'J } ;
,i<cst)$u {y6h(@I8\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
zSfUM.fM 下面就可以修改holder的operator=了
R0tT4V+ $)o0{HsL+ template < typename T >
Kn@#5MC
rU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,3f>-mP
{
7[qL~BT+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
IHd
W!q }
Tjrb.+cua m26YAcip} 同时也要修改assignment的operator()
c};%VB '=Lpch2J template < typename T2 >
U1)Zh-aR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
sw$uZ$$~# 现在代码看起来就很一致了。
t ;h`nH[ <Ohi+a%6 六. 问题2:链式操作
_ ~\} fY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kln)7SzPuk 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。
Rb:<?&7ZzN 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。
;e5PoLc 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。
J-dB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t $Rc
0 A7+ZY, template < typename T >
oU\7%gQ struct result_1
!1=OaOT {
o#f"wQH;p typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O |P<s+ } ;
t&{;6MiE =VuSi(d;e{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
3lpxh_ /R=MX>JA; template < typename T >
W>d)( struct ref
OmBz'sp: {
c6 mS typedef T & reference;
!a F~5P7% } ;
QtKcv7:4 template < typename T >
+c<iVc| struct ref < T &>
-W('^v_* {
w($a'&d`0 typedef T & reference;
=ejU(1 g } ;
Y 2ANt w@ XxmWj-=qO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Kh$"5dy =#W:z.w template < typename T >
3_XLx{["' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7mMGH( {
(wZ!OLY%} return l(t) = r(t);
A<)n H=G& }
YWH>tt9 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
H"AL@= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Hm'"I!jyO o6O-\d7^M 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
kpn|C 9r _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
tjXg _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
66eJp-5e8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
23^>#b7st 最后的布局是:
'A:Y&w"r Add
`Fr ,,Q81\ / \
FJ~d&L\l Divide 5
)x/#sW%) / \
z fSE7i0 _1 3
}bS1M 似乎一切都解决了?不。
l6HtZ( 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
!s=$UC 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。
(cLK hn@ 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:
C][hH?. 6Oy:5Ps8a template < typename Right >
a`w=0]1&* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=figat Right & rt) const
iLSUz j` {
K.}jOm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Zwc&4:5% }
cl^UFlf[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
YTefEG]|q 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。
%MHL@Nn>e 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。
Cst1nGPL 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。
^vd$j-kjTP 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.2JZ7 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
jD S\ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
?l6yLn5si^ (v/L template < class Action >
l.pxDMY class picker : public Action
_D4qnb@ {
j
"<?9/r public :
)?[7}(4jI picker( const Action & act) : Action(act) {}
1iz =i^} // all the operator overloaded
[m:cO6DM, } ;
7Fo^:" /(s |'"6 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
I(~([F2 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@
,X/Wf Gxe)5,G template < typename Right >
}XBF#BN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C%yH}T\s {
e x Z/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k(H]ILL }
wGLMLbj5 -rcEG! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=_k 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Lf%3-P 30^q_|l:] template < typename T > struct picker_maker
^x O](,H {
85&7WAco"B typedef picker < constant_t < T > > result;
Xf&YcHo } ;
Z]b;%:>= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O/#3QK {
,HDhP typedef picker < T > result;
dM^EYW } ;
tdRvg7v,N% Q|o$^D, 下面总的结构就有了:
k5-4^ 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。
K9xvog 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。
UeFJ5n'x: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2EM6k|l5 至此链式操作完美实现。
_0Ea 3K A!!!7tj F,S)P`? 七. 问题3
hev;M)t 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。
M2cGr *bp09XG template < typename T1, typename T2 >
z#&1> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e]1'D {
| I:@: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#:BkDidt2v }
<Mvniz }d;2[fR) 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:
ep"{{S5g rGNa[1{kRs template < typename T1, typename T2 >
8'@5X-nD struct result_2
{K+f&75 {
yH"i5L9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sTP\} } ;
^=^\=9"
b TsT5BC63 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?
X>`03?L 这个差事就留给了holder自己。
qZF&^pCF} Z4Q]By:/L }.045 Wuu template < int Order >
AJB
NM class holder;
zB0*KgAn{ template <>
bDl#806P L class holder < 1 >
MuMq%uDA" {
s1wlO y public :
z<9C- template < typename T >
&1<[@:; struct result_1
ORrZu$n`p {
*7H
*epUa typedef T & result;
=5*Wu+S4r } ;
'dBe,@ template < typename T1, typename T2 >
rkji#\_-FV struct result_2
Lqxhy s {
rM.Pc?Z typedef T1 & result;
`w#VYs|k } ;
^z!=,M<+{ template < typename T >
6oLOA}q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"{vWdY|" {
vC>2%Zgf- return (T & )r;
'.z7)n }
[- 92] template < typename T1, typename T2 >
?XdvZf $ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nb:j]U {
ds+K7B$ return (T1 & )r1;
mZB:j]T }
m%u`#67oK } ;
'lE{Nj*7 : 8>zo template <>
_4)
t class holder < 2 >
Uv[a
~' {
kJ"rRsK public :
p@~Y[a = template < typename T >
kSEA struct result_1
% t,42jQ9 {
Tv7W)?3h typedef T & result;
r3?8nQ$ } ;
MOB4t| template < typename T1, typename T2 >
CC!`fX6z>h struct result_2
} 'xGip@W {
p/_W*0/i typedef T2 & result;
Txo{6nd/ } ;
[r>hKZU2 template < typename T >
XM!oN^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<-N eusx% {
I`XOvSO return (T & )r;
!QAndg{;D }
KL?<lp" template < typename T1, typename T2 >
"k+ :!D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Bn8&~ {
-SD:G]un
return (T2 & )r2;
"UD)3_R }
QE"$Lc) } ;
Mz$qe #]+BIr`
i / o 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> >。
l2W+VBn6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+,"[0RH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a9lYX*: +Q_xY>ej return l(i, j) = r(i, j);
JfJ ln[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;(,GS@sP sCy.i/y return ( int & )i;
anz7ae&P'K return ( int & )j;
?xKiN5q"6 最后执行i = j;
7.NL>:lu 可见,参数被正确的选择了。
5[zr(FuE IA1O]i
S % O%;\t +>ituJ p({|=+bl 八. 中期总结
24InwR|^ 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:
}T902RL0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w0js_P-uv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Yy[=E\z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HSG9|}$ }1CO>a< Qh3+4nLFtb (1{OQ0N+x $+e(k~ |OF3J,q 九. 简化
.O~rAu*K 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
#9"lL1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+A,cdi9z 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
ZMyd+C_P2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V /OW=WCzN +-*/&|^等
Jl"DMUy[kW 2. 返回引用。
6x;"T+BSSS =,各种复合赋值等
NFIFCy! 3. 返回固定类型。
Z#%77!3 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<N80MUL| 4. 原样返回。
#lVSQZO~a operator,
%ULd_ES^ 5. 返回解引用的类型。
0Z%<H\Z operator*(单目)
71&`6# 6. 返回地址。
WFeaX7\b operator&(单目)
U/(R_U>= 7. 下表访问返回类型。
~ C_2D? operator[]
t.O4-+$ig 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
B;{sr'CP operator<<和operator>>
DUm/0q& XnvaT(k7Y 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。
hU2N{Ac 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+fIyeX N)z]
F9Kg template < typename Left >
J_|>rfW struct value_return
8>:2li {
H
@E-=Ly template < typename T >
uqy~hY struct result_1
.Qj`_q6= {
2gjA>ET`N typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Xg"Mjmr } ;
' :]w b}q,cm template < typename T1, typename T2 >
Fn%:0j struct result_2
z<P#djx {
.~8IW,[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8%U)EU } ;
BQ&h&57K } ;
C{S6Ri J.`.lQ$z Z#W`0G>' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+V\NMW4d Kd,m;S\ 下面我们来剥离functor中的operator()
2W~2Hk=0+% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p|bpE F=U !p9F'7;Y< return l(t) op r(t)
CILk return l(t1, t2) op r(t1, t2)
eZJOI1wNp return op l(t)
s^v,i
CH{ return op l(t1, t2)
#QDV_ziE5 return l(t) op
42Ffx?Qmv return l(t1, t2) op
bFx?HM.AGW return l(t)[r(t)]
W]*wxzf!5z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
FRF}V@~ P?uKDON 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Vis?cuU/ 单目: return f(l(t), r(t));
i\eykYc, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0UB'6wRVo 双目: return f(l(t));
},L[bDOV07 return f(l(t1, t2));
=gqZ^v&5U 下面就是f的实现,以operator/为例
JuI,wA UX9o struct meta_divide
Ek.j@79 {
bcE DjLXq template < typename T1, typename T2 >
,?f(~<Aj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tw')2UGg {
Kj>_XaFCg! return t1 / t2;
Zj0&/S }
eK@Y] !lz } ;
1|89-Ii] d$Xvax,C 这个工作可以让宏来做:
cS[`1y,\3
t|DYz#] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
P$QfcJq&c* template < typename T1, typename T2 > \
^YZ#P0 y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1FX-#Y`e 以后可以直接用
BW;u?1Xa DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,5*4%*n\ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
3IxT2@H) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
wDG4rN9x YD%Kd&es RPWYm 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
\3/9lE|gh >j?uI6Uw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o_5@R+& class unary_op : public Rettype
s5dh]vNN {
V+q RDQ Left l;
1,J. public :
'$VR_N\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}R x%&29& l9h;dI{6 template < typename T >
+A3H#' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G!IQ<FuY {
F*=RP$sj return FuncType::execute(l(t));
$9~1s/(' }
sFTIRVXN, yiq#p"Hs template < typename T1, typename T2 >
2o/`8+eJu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dw|0K+-PH {
[8w2U%}] return FuncType::execute(l(t1, t2));
_<7FR:oBZ }
ZJ(!jc$"*% } ;
'3Ie0QO]"% pS\>X_G3 ^xwFjQXx 同样还可以申明一个binary_op
Xn=fLb( I .ty-X] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?+\,a+46P_ class binary_op : public Rettype
CmOb+:4@K {
Q:\hh=^ Left l;
jlBCu(.,_ Right r;
fLAF/#\2 public :
O|~'-^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Biwdb A2d2V**Z template < typename T >
A\)X&vR[6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(T01hR& {
lijy?:__ return FuncType::execute(l(t), r(t));
GB3B4)cX4Y }
~@a
R5Q>us dk/*%a
+ template < typename T1, typename T2 >
sBnPS[Oo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h6 i{5\7. {
"S:N-Tf%U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
H)Ge#=;ckQ }
;g
jp&g9Q } ;
5nAF =Bj (K6StNtN UAZ&*{MM^ 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&H8-,7z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
FOi`TZ8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Zd ,= 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。
K3DJ"NJ<Ji 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
TP::y 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。。。
jqWvLBU! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
YWrY{6M 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)
:j<JZs>`R 下面是修改过的unary_op
T(^8ki t}*!UixE template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>:&p(eu)L0 class unary_op
T
l(uqY?9 {
8 {%9%{ Left l;
[)>8z8'f `0|&T;7 public :
'/g+;^_cB 4ZpF1Zc4B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\'Kj.EO{?$ DW&')gfQ template < typename T >
v:1Vli. struct result_1
n@[</E( {
G;c0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mIEaWE;E" } ;
!&p:=}s 9k[},MM template < typename T1, typename T2 >
s^'#"`!v= struct result_2
VQjFEJ {
0P3|1= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0lr4d Y } ;
=M{CZm ,h.Jfo54, template < typename T1, typename T2 >
7C7(bg,7^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%aE7id>v6 {
mYOdBd return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fZ~kw*0* }
5J\|gZQF :Z]hI+7 template < typename T >
FoD/Q
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5QFXj)hR+4 {
4[CBW return OpClass::execute(lt(t));
Vt)\[Tl~ }
cU5"c)$' mx(%tz^t } ;
^r$iN %&~ c]!D`FA*K
1C,C) 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
R{xyme@"^ 好啦,现在才真正完美了。
BOiz ~h6 现在在picker里面就可以这么添加了:
9H, &nET iraRB~ template < typename Right >
*[1u[H9Cv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
cYWy\+ {
EfBVu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0.BUfuuh }
*v
nxP9< 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。
zhX`~){N6 a[74%L? YK?*7 L^ #< HQ F2PLy
q 十. bind
FH`'1iVH 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。
?y*+^E0 先来分析一下一段例子
.xLF}{u 97]a-)SA 4j/ iG\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
qv0
DrL,3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N{hF [F bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q+!0)pG5# 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。
DNW2;i<hsz 我们来写个简单的。
9"HmHy&:E 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
C>:/(O 对于函数对象类的版本:
Yf!*OGF kToVBU$ template < typename Func >
16[-3cJ T struct functor_trait
Oa}V>a {
CmJ?_> typedef typename Func::result_type result_type;
=, C9O } ;
7dlKdKH 对于无参数函数的版本:
E &];>3C sR>`QIi(a template < typename Ret >
<nb3~z1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
KCJN< {
FV^4 typedef Ret result_type;
:zj9%4A } ;
W3jXZ> 对于单参数函数的版本:
5U)ab3: G+hF
[b44' template < typename Ret, typename V1 >
$/, BJ/9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0j{F^rph {
YH'$_,8peM typedef Ret result_type;
Y3P.| } ;
uOG-IHuF 对于双参数函数的版本:
8NaL{j1` X/E7o92\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[:nx);\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
" xDx/d8B {
_}I(U?Q-C typedef Ret result_type;
yV J dZ I } ;
QM[A;WBr7 等等。。。
m feMmKFu\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6 Iv( f=:3! k,S template < typename Func >
fjIcB+Z struct func_return
IU Y> ih {
$N}/1R^?r template < typename T >
861i3OXVE> struct result_1
O;X(pE/G {
AezvBY0'`z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~!nLbK2 } ;
k]SAJ~bS| y:[BP4H ?y template < typename T1, typename T2 >
)%iRZ\`f struct result_2
xl+DRPzl {
:vc[/< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.7
(DxN } ;
5l41Q } ;
.e`,{G(5q7 24T@N~\g Aautih@LX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`y\*m]: @gt)P4yE template < typename Func, typename aPicker >
a'@-"qk class binder_1
G1kaF/`O {
kCima/+_ Func fn;
b!i`o%Vb aPicker pk;
7"ylN"syZ public :
p+, 1Fi 2.[_t/T template < typename T >
JN9^fR09G struct result_1
#*!+b {
mD9STuA$H typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%ZujCZn } ;
,f}h} CJzm}'NY template < typename T1, typename T2 >
[RAj3Fr0 struct result_2
M[ x_#m| {
<=q*N;=T, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u-m %=2 } ;
Y)$52m5rM c {1V. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>|wKXz X?tj$ template < typename T >
B{s]juPG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mO#I nTO {
G49Ng|qn return fn(pk(t));
t,RyeS/ }
|2z}Xm5\ template < typename T1, typename T2 >
A2Q[%A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z.!g9fi8> {
@gNpJB]V return fn(pk(t1, t2));
g^1r0.Sp{8 }
{5>3;. } ;
Ba<ngG
! kEO1TS zVdKYs i^ 一目了然不是么?
IWQ&6SDW$z 最后实现bind
: (cb2j(C My. dD'C L#n}e7Y9 template < typename Func, typename aPicker >
PC|'yAN:
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
GE@uOJ6H {
9qEOgJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@8|Gh]\P }
#zxd;;p3 pDGT@qJ 2个以上参数的bind可以同理实现。
TZ'aNcGg 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。
[eyb7\#
m=H_?W; 十一. phoenix
yr5NRs Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cv= \g Z *%X.ym' for_each(v.begin(), v.end(),
z=qWJQ (
Vb2\/e:k do_
I:F
<vE [
NEMEY7De2 cout << _1 << " , "
@l{I[pp ]
wazP,9W? .while_( -- _1),
]oEQ4 cout << var( " \n " )
Xtkw Z3 )
(-\]A| );
~
7}] DcN"=Y 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:
.3@Ng 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
//<:k8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
45)D+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pw3(t (xL
:; Oxv+1Ub<Dv template < typename Cond, typename Actor >
j{)~QD ? class do_while
-KiRj!v| {
.a:Z!KF Cond cd;
ENq"mwV| Actor act;
Zi/-~')E public :
dKm`14f]@G template < typename T >
<1
S+' struct result_1
j7}lF?cJ2 {
T`?n,'!( typedef int result_type;
Y%g "Y } ;
:G}DAUFN FZ p<|t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
333u] !!WJn} template < typename T >
ra:GzkIw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I8k {
5mavcle{4r do
$ 6!iBX@ {
b
=b: act(t);
Xhse~=qA }
P?J kP while (cd(t));
BSKEh"f return 0 ;
RM,'o[% }
o@3B(j;J` } ;
rz.IoQo eu9w|g BI.V0@qZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cy3M^_5B< 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。
mgVML&^ 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。
6m+W#]^ 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。
l3p3tT3+ 下面就是产生这个functor的类:
W2 <3C JYV\oV{ fhRjYYGI template < typename Actor >
@.ZL7$|d class do_while_actor
~<,Sh~Ana. {
-k{Jp/-D Actor act;
yp+F<5o public :
X+iK<F$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>vVw!.fJ 8=F %+ template < typename Cond >
8l23%iWxe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"PzP;Br } ;
GV8)Kor% J3=BE2L gz61FW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Qh-4vy=r 最后,是那个do_
tD-gc''H _{Y$o'*#I G),db%,X2 class do_while_invoker
<%K UdkzEP {
4RQ5(YTTuR public :
t`u!]DHv template < typename Actor >
cZi[(K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3cC }'j {
9j#@p return do_while_actor < Actor > (act);
zfjw;sUX }
bulboyA } do_;
U$'y_}V 5pJ*1pfeo 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T//S, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
GwQn;gkF 最后来说说怎么处理break和continue
F=}Z51|:~ 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。
Mm#[&j[Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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