一. 什么是Lambda
];4!0\M 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4l%1D.3-O 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,
F -,chp &H]/'i- 4k-Ak6s |5tZ*$nGa class filler
U31@++C[ {
TKv!wKI public :
(Jw_2pHxr" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|Rz.Pt6 } ;
flo$[]`.7 .=
?*Wp ,d,2Q 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:
@;tfHoXD ,`Y$}"M4 +IWH7 qRtp m]!hP^^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
twq~.:<o a
@2fJ} {]<c6*gQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$VvgzjrH ^]nLE]M R-S<7Q3E0= Ze eV- 二. 战前分析
jRg
gj`o 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。
5M~{MdF|. 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
%7)TiT4V pWGR#x' G/<zd) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QMsq4yJ)% /* --------------------------------------------- */
oNAnJ+_ vector < int *> vp( 10 );
<.QaOLD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&,k!,<IF /* --------------------------------------------- */
05q760I+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
heCM+=#~ /* --------------------------------------------- */
3!{imQT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
FnA Kfh( /* --------------------------------------------- */
u^tQ2&?O!P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d#rr7O /* --------------------------------------------- */
tF`L]1r> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T,pr&1]Lw h#hr'3bI1 E+@Q
u "W
^?`fN'!p 看了之后,我们可以思考一些问题:
O8@65URKx 1._1, _2是什么?
$72eHdy/yl 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
J[ Gpd 2._1 = 1是在做什么?
+?{"Q#.>; 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5wx_ol}2 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
.[O{,r 1'E=R0`pA .n]"vpWm[ 三. 动工
Xxg|01 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
BV~J*e yxt"vm;
T UcFx_ O2{["c
e template < typename T >
?'MkaG0g class assignment
,<rC,4-F< {
f CU] T value;
,TQec:B public :
`q*[fd1u. assignment( const T & v) : value(v) {}
j 2ag
b template < typename T2 >
_nMd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^5sA*%T4 } ;
!<p,G`r bw P=f. /4an@5.\C 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H0af u)$, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
YhN<vZ}U!~ N#T'}>t y u9hd%}9Qd? W@T\i2r$z class holder
M&V'*.xz {
oP`l)` public :
*:n~j9V- template < typename T >
EK';\} assignment < T > operator = ( const T & t) const
dR S:S_ {
r].n=455[ return assignment < T > (t);
FCEy1^u }
.4+Rac } ;
Ul}RT xJ Y2r}W3F= <YaT r9%w 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ybBmg'198 M =^d static holder _1;
X4V>qHV72 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+S4n416K i>Q!5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
) E^S+ps 而不用手动写一个函数对象。
TR DQ+Z w2DC5ei' lz,M$HG<[ TjUwe@&Rw 四. 问题分析
AP&//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。
*[[Gu^t^! 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。
ok:uTeJI 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vXJPvh< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=
lo.LFV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'ITq\1z 2%%\jlT_ 五. 问题1:一致性
sA2-3V<t8 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?|
ALMsF2H 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
b$_81i 5XKTb struct holder
=[(34# {
mwAN9<o //
)~U1sW&t template < typename T >
&K/?# T & operator ()( const T & r) const
meX2Y; {
z<%P" return (T & )r;
2R/|/>T v }
f'*-<sSr } ;
oZBD.s eEZgG=s 这样的话assignment也必须相应改动:
h( | T. \L Q+
n+ template < typename Left, typename Right >
^DYS~I%s class assignment
(D>_O$o {
:33@y%>L Left l;
:iE b^F} Right r;
I6.rN\%b public :
-UhpPw6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FGV
L[\ template < typename T2 >
Q}AZkZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t1 3V>9to } ;
v)
n- 2zC4nF)>O 同时,holder的operator=也需要改动:
Qq,2V M$K%e template < typename T >
V*?cMJ_G assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5Tl5T& {
)9eIo&Nl return assignment < holder, T > ( * this , t);
o~LJ+m6-) }
qAjtvc2 OUBGbld 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
'@{:FrG*U 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Vl_6nY; |*bUcS<S return l(rhs) = r;
7#LIG r 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
5 ^{~xOM5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t'44X NW\CEJV template < typename Tp >
%-n)L class constant_t
/v!yI$xc {
Y|tHU'x const Tp t;
j,YrM?Xdo public :
'va[)~! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
nb_/1{F template < typename T >
.<m]j;|6 const Tp & operator ()( const T & r) const
!f~a3 {;j {
@ m`C%7< return t;
Q>1BOH1by }
45yP {+/-Q } ;
;$D,w ^|/mn!7wD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/zIG5RK> 下面就可以修改holder的operator=了
!Rv ;~f/2 s#$t!F??9 template < typename T >
0+\725DJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A]bb*a1 {
#BRIp(65-6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N#u'SGTG }
u&~Xgq5[ .tRm1&Qi 同时也要修改assignment的operator()
f`qy~M& |V34;}\4 template < typename T2 >
9^*RK6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N'b GL% 现在代码看起来就很一致了。
DAw1S$dM D,IT>^[^7 六. 问题2:链式操作
dS1HA>c)O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
p3P8@M 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。
6J;!p/C8E 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。
+yL; ?+s>= 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。
^wy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2IYzc3Z{9 9a_P 9s3w template < typename T >
QQAEG#.5 struct result_1
rmg\Pa8W> {
{\>4)TA typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
k8 #8)d } ;
O>)eir7
-mJs0E*g 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:
a8xvK;` }8#olZ/(q template < typename T >
|lhnCShw struct ref
&YIL As^8A {
c|<F8n typedef T & reference;
$#V'm{Hh } ;
%;&lVIU0 template < typename T >
E$%v);u struct ref < T &>
7~2_'YX>: {
K+Him]
b typedef T & reference;
+"84.PZ } ;
A^aY-V /3)\^Pof 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1XiA 7#JnQ|
] template < typename T >
-UEi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
GkOk.9Y,5 {
wXQu%F3 return l(t) = r(t);
N+.Nu= +i2 }
mX|M]^_,z 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。
6zM:p/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&wi+)d kO)Y|zQ 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
;8[VCU: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[w}- )&c _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w!UF^~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)i /w:g> 最后的布局是:
7bYwh8 Add
=?|$}vDO[ / \
Zwq\m.h Divide 5
bEF2-FO / \
l]wfL;u _1 3
bF9.k 似乎一切都解决了?不。
q=^;lWs4 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。
L%H\|>k` 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。
QE/kR!r 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:
4evN^es'I_ {zZ)JWM<w template < typename Right >
$mK;{9Z
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j f4<LmR Right & rt) const
>}wFePl {
N!.o`4 "z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ok6t|
7sq }
In4VS:dD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pcv\|)&} XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
!{,2uQXe 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
?9xWTVa8 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
v,opyTwG| 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
##By!FTP 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
mfj%-)l9 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@ddCVxd sI6*.nR template < class Action >
)
YB'W_ class picker : public Action
BZv:E?1z {
@u$NB3 public :
'hu'}F{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
7
2i&-`&4 // all the operator overloaded
S*n5d >; } ;
^PC;fn,I P#3J@aRC 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。
'uzHI@i 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:
}@.@k6`n mph9/ %]S template < typename Right >
'_Q';T_n99 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qOmL\'8 {
QeT~s5 H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cjtcEW }
L{1[:a)']B R'1j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>mtwXmI 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。
OI0@lSAo< ajG_t template < typename T > struct picker_maker
) iV^rLwL {
[xb'73 typedef picker < constant_t < T > > result;
[OPF3W3z } ;
bz 7?F! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Wm}T=L` {
{|0YcL typedef picker < T > result;
nm_taER } ;
?ecR9X k ve"tbNL 下面总的结构就有了:
CX2qtI8N? 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。
[uJS.`b 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。
v.sjWF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9Y:.v@:}0 至此链式操作完美实现。
Jw;G_dQ[ zRgGSxn zgGJ<=G. 七. 问题3
#y"LFoJn 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。
1Ke9H!_P #N|JC d_ template < typename T1, typename T2 >
ew,okRCN ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'
Qlj"U {
;jQ^8S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lSoAw-@At8 }
> Xij+tt{ Z:<wB#G 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:
\R-'<kN.* 'n"we#
[ template < typename T1, typename T2 >
}Q\+w,pJgN struct result_2
u] G {
BW3Q03SW6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!?J-Y } ;
lqO>Q1_{K 0"GLgj:9 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?
y,OG9iD:h 这个差事就留给了holder自己。
;;C2t&( *)?'! UxF9Ko( ]d template < int Order >
M$!-B,1BX class holder;
92C; a5s template <>
De{ZQg) class holder < 1 >
2qV oe}F {
2 p}I public :
[wJ\.9<Oa template < typename T >
t.\Pn4 struct result_1
o9C#5%9 {
UKTfLh typedef T & result;
ZCBF&.! } ;
K W
ZEi? template < typename T1, typename T2 >
[#G*GAa6* struct result_2
$Xu/P5 {
a2]ZYY`R7 typedef T1 & result;
A>mk0P)~Q } ;
FJKlqM5] template < typename T >
8\C][ y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_I3v"d {
fz8 41 <Y return (T & )r;
R>&8%%# }
]O~$|Wk template < typename T1, typename T2 >
?1O`
Rd{tn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mb%U~Na {
9HPwl return (T1 & )r1;
][#|5UK8L }
9:=:P> } ;
?<\2}1 gq4X(rsyD template <>
f#7=N{wm class holder < 2 >
Lp4F1H2t- {
K:Z(jF!j public :
=8rNOi template < typename T >
WIAukM8~ struct result_1
AGO"), {
6V@_?a-K typedef T & result;
jP2#w{xq } ;
_2}~Vqb+ template < typename T1, typename T2 >
P3Vh|<'7 struct result_2
OQKc_z'" {
59"tHb6 E typedef T2 & result;
m~P30) } ;
]ZW-`U MO template < typename T >
JR&yaOws typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
myqwU`s {
6-g>(g return (T & )r;
hsYE&Np_Q }
W! Hn`T template < typename T1, typename T2 >
`CBXz!v!O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ukc
7Z
OQ {
Q00v(6V46 return (T2 & )r2;
NpKyrXDJv }
I _N:j,Mx
} ;
J~oxqw} .)p%|A#^ kCoE;)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> >。
L<B)BEE. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
19pFNg'kA 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^Oeixi@f )`ixT) return l(i, j) = r(i, j);
2i
!\H$u` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,S<) ) PX2b(fR8_O return ( int & )i;
Uq{$j5p8 return ( int & )j;
7sWe32 最后执行i = j;
ct
OCj$$u 可见,参数被正确的选择了。
Iu5 9W> L%<]gJtrO .}Ys+d1b9c H Vhd#Q; YK$[)x\S 八. 中期总结
aSxDfYN=R 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
:PY6J}: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/lPnf7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
j8PeO&n> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+{m+aHk u2`j\
Vu qN9 ?$\ HY?#r]Ryt ~-uf%= yHlQKI 九. 简化
7 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。
*QIYq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)R?uzX^qf 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:
7/k7V) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?D_iib7 +-*/&|^等
Ex|Z@~T12 2. 返回引用。
BafNFPc =,各种复合赋值等
UL#:!J/34 3. 返回固定类型。
Ea'jAIFPpO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?TIi0;h 4. 原样返回。
.a(G=fk operator,
b`j9}tZ 5. 返回解引用的类型。
n9k operator*(单目)
f#m@eb 6. 返回地址。
\*qradgx$ operator&(单目)
m|x_++3 7. 下表访问返回类型。
Z]bG"K3l operator[]
-"a(<JC^NI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
8t, &dq operator<<和operator>>
L:mE)Xq2 2G!z/OAj 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。
ZNk[Jn
[. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<SOG?Lh~ 8g-Z~~0W1 template < typename Left >
P?c V d2Y struct value_return
@qjN>PH~ {
FwHqID_!:l template < typename T >
Qb%;
|li struct result_1
*P]]7DR {
iC^91!< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=OV5DmVmQ } ;
s'l|Ii 4KSq]S. template < typename T1, typename T2 >
aaN/HE_ struct result_2
Y8IC4:EO {
t0v>J9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`'EG7 } ;
Vkd_&z7 } ;
3fXrwmBT8 >+.GBf<E ht>/7.p] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
uV@'898%5 K3h7gY| . 下面我们来剥离functor中的operator()
6GVAR 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w'$>E4\ wL>*WLfR return l(t) op r(t)
F$1{w"& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5M #',(X return op l(t)
99By.+~pX return op l(t1, t2)
hJSWh5] return l(t) op
YPq:z"`-y4 return l(t1, t2) op
be]/ROP>H return l(t)[r(t)]
Ex*{iJ;\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
y:$qX*+9e 0Bkz)4R
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:
4MW oGV9 单目: return f(l(t), r(t));
)dEcKH<# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*&_cp]3-WF 双目: return f(l(t));
`_ M+=*} return f(l(t1, t2));
n&|N=zh 下面就是f的实现,以operator/为例
T \- x3i G973n struct meta_divide
Z02EE-A {
O:T
49:R}r template < typename T1, typename T2 >
B~qo^ppVU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
fGs\R] {
T3SFG]H return t1 / t2;
|S@ }
"zTy_0[; } ;
<ME>#, QkHG`yW 这个工作可以让宏来做:
+|pYu<OY P0hr=/h4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
S*J\YcqSC template < typename T1, typename T2 > \
'o0o.&/= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
F|.tn`j]U 以后可以直接用
M}CxCEdDB] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8)pL0bg 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
g=qaq
(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。。。)
NYG!\u\Rm `Eu,SvkF w Pw7uxN` 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
gE=9K @ ?P>4H0@I+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o~"Y_dLsW class unary_op : public Rettype
K{@xZ) {
l.Ev]G/5 Left l;
KiKw,@ public :
$ #GuV' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7j&EQm5\9 RF'nwzM3 template < typename T >
v.>K
)%`# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=Bm|9A1 {
i^A=nsD` return FuncType::execute(l(t));
94t`&jZ&|u }
Wc!]X.|9* n|DMj[uT template < typename T1, typename T2 >
g&EK^q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P2C>IS {
J65:MaS return FuncType::execute(l(t1, t2));
2*#i/SE_ }
c$BH`" <* } ;
uW FyI" P6ktA-Hv> x^pt^KR; 同样还可以申明一个binary_op
xaoR\H d]^m^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WQiRbb X class binary_op : public Rettype
pYr+n9)^ {
-U
A &Zt Left l;
x{K"z4xbI Right r;
.8%b;b public :
H<<t^,E^.t binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t?PqfVSq `^'fS@VA template < typename T >
<%m1+%mA. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jV%=YapF {
>b=."i return FuncType::execute(l(t), r(t));
)rAJ>; }
kTI5CoXzq !.t D.(XP template < typename T1, typename T2 >
*mJ#|3I< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5$Kj#9g-# {
CxJ3u return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_`^AgRE }
.QZjJ9pvK } ;
9Oq(` 4 j%w^8}U>G -\;0gnf{J 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
xLi3|^q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8-k`"QI= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4KR` 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。
!!V1#?0jw 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2Vf242z_ 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。。。
U$+,|\9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/J/V1dC}]D 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Z2})n
- 下面是修改过的unary_op
\O;/wf0Hg ){'<67dK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
} eHxw+. class unary_op
b)e;Q5Z(. {
.s,04xW\ Left l;
tvFe_*Ck +L.D3 public :
6S_mfWsi dhnX\/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#Y=b7|l Y`eF9Im, template < typename T >
c^pQitPv struct result_1
Eri007? D {
0,0Z!-Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r63l( } ;
Z4As'al 2YY4 XHQS template < typename T1, typename T2 >
RN[x\" , struct result_2
32SkxcfrCK {
4K7ved) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IO
0nT } ;
VV}"zc^ PI`Y%! P template < typename T1, typename T2 >
w@Q~ax/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_/}$X"4 {
>Ovz; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^AJ
2Y_}v }
}s@IQay+ $/g`{OI]K template < typename T >
F
{L# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.JB1#&B+ {
ftPhE)i return OpClass::execute(lt(t));
Kg>B$fBx) }
"j?x gV p"~@q} 3 } ;
id :
^| fS|e{!iI" ^%Cd@!dk 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
OAW_c.)5D 好啦,现在才真正完美了。
VWK/(>TP 现在在picker里面就可以这么添加了:
&K9RV4M5 ^OIo template < typename Right >
\I4Uj.'>\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Z`GEF|eh {
;R2A>f~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q#ksf
h!D }
*?uUP 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。
{cLWum[SY ]:?S}DRG 1pDU}rPJ. *dBmb c?c\6*O 十. bind
s91[DT4 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。
t5K#nRd Z: 先来分析一下一段例子
vShB26b A=|a!N/ . a @7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
x$ TLj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
VbJE zl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!- QB>`7$ 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。
V3VTbgF 我们来写个简单的。
AU%Yr6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"oZ_1qi< 对于函数对象类的版本:
ZTfW_0
s%Ph template < typename Func >
s Iaehe'B struct functor_trait
`}sFT:1& {
bVN?7D( typedef typename Func::result_type result_type;
X_D-K F } ;
9yTkZ`M28 对于无参数函数的版本:
MwSfuP pMViq0 template < typename Ret >
BSd.7W;cS= struct functor_trait < Ret ( * )() >
5-({z%:P {
'3Fb[md54 typedef Ret result_type;
p}gA8o } ;
x]%,?Vd? 对于单参数函数的版本:
jHatUez4O Ujvm|ml template < typename Ret, typename V1 >
\' A-
Lp struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@t$yg$Q?[ {
u=~`5vA typedef Ret result_type;
O6b+eS } ;
t&5 Ne ? 对于双参数函数的版本:
'BgR01w J HP<a'| r template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t*Z5{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"66#F {
\{a5]G(4s typedef Ret result_type;
+`B^D } ;
la 0:jO5 等等。。。
PGYx]r 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wzoT!-_X ZzR0k template < typename Func >
>MRuoJ struct func_return
Uy)pEEu {
017n hI template < typename T >
x6Gl|e[jv struct result_1
7'{Vh{. {
w&VDe(:~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
" L,9.b } ;
L@Qvj-5e #a
tL2(wJ template < typename T1, typename T2 >
V;J3lV< struct result_2
TA:#K {
JdWav!PYm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F1M:"-bda } ;
zq ?xY`E } ;
Q6
m.yds ;AL:VU TpYh)=;k 最后一个单参数binder就很容易写出来了
01RW|rN m$pRA0s2` template < typename Func, typename aPicker >
MTNC{:Q class binder_1
fuF{8-ua {
f3>DmH# Func fn;
@*UV|$~(Q aPicker pk;
Rs"G8Q9Q public :
37jrWe6xwp p_EM/jI, template < typename T >
JZ:yPvJ struct result_1
e VQ-?DK {
"o_'q@.} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_bgv +/ } ;
C'Y2kb )24M?R@r template < typename T1, typename T2 >
P6'Se'f8 struct result_2
),xD5~_=q {
Nqz6_! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:IfwhI) } ;
L$kB(Brw Ve)BF1YG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A%^7D.j 5nsoWqnE8 template < typename T >
6Q_A-X3hk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B_b5&M@ {
_z 5W*..
return fn(pk(t));
?~yJ7~3TS< }
8gt&*;'}*D template < typename T1, typename T2 >
n5IQKYrg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DGS,iRLnA {
@';.$ return fn(pk(t1, t2));
4fjwC,, }
!H9^j6| } ;
(hQi { DL!%Np?` zEukEA^9` 一目了然不是么?
f:J-X~T_f 最后实现bind
i27)c)\BM 3T4HX|rC tAI
v+L template < typename Func, typename aPicker >
6DgdS5GhT_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w&Gc#-B {
{>~9?Xwh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[K'gvLt1 }
lmD[Cn c$tX3ug6I 2个以上参数的bind可以同理实现。
['sNk[-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。
;z N1Qb ,u)jZ7 十一. phoenix
|\G^:V[. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jvL!pEC! RtpV08s\ for_each(v.begin(), v.end(),
'\xE56v)F (
\hBzP^*"n do_
4K?
\5(b [
=+ >>l0=_v cout << _1 << " , "
.jk
A'i@ ]
,-8-Y>[ .while_( -- _1),
eNVuw: Q+ cout << var( " \n " )
e6J^J&`|4 )
`8RKpZv& );
1;V_E2?V $j<KXR 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
f% )9!qeW 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
v:yU+s|kN operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
dIYf}7 P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%DXBl:!Y` LCtVM70 WulyMcJ template < typename Cond, typename Actor >
u;c
WIRG class do_while
%!(C?k!\ {
m;MJ{"@A' Cond cd;
<r t$~} Actor act;
F@f4-NR> public :
-`* 'p i template < typename T >
ThI}~$Y struct result_1
L/C~l3 {
QDJ
"X typedef int result_type;
ftR& 5!Wm } ;
4_U"M@ 'xxM0Kn` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}^&f { 'o#oRK{# template < typename T >
UF#!6"C@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sg2% BkTI {
;(Ug]U%3_ do
M>p<1`t-& {
".(vR7u' act(t);
vB_3lAJt@ }
:ZIa while (cd(t));
U{M3QOF return 0 ;
_Tor9Tj }
B#jnM~fJz } ;
6{1=3.CL #5)/B &TQ~!ZMOR" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
FrXP"U}Y 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=zK4jiM1 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}" vxYB!h3 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
gI;"P kN 下面就是产生这个functor的类:
?1JY6v]h4 j2_j5Hgo Jp]?tlT template < typename Actor >
D~ Y6%9 class do_while_actor
v4"Ukv {
uo]xC+^ Actor act;
eb\S pdM6 public :
Y_:jc{? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
S=!WFKcJR W{"sB:E template < typename Cond >
z0<E3t picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
oR2?$KF } ;
qsep9z. WK`o3ayH- Intuda7e1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*O~y6|U? 最后,是那个do_
s;OGb{H7 F~
5,-atDM $kTm"I class do_while_invoker
iF^qbh%%E {
,Zn6T"[$ public :
@c]KHWI template < typename Actor >
-K=.A*} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
BJux5Nh {
,^?g\&f( return do_while_actor < Actor > (act);
A4,{ep'Z! }
s`bGW1#io } do_;
,6;n[p"h|r qhGz2<}_j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q`9c/vPU 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
D wJ^ W&* 最后来说说怎么处理break和continue
sWr;%<K 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。
Ux=~-}<-w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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