一. 什么是Lambda
E{\2='3\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6LZCgdS{ 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,
*v`eUQ: &[9709 (= r^ XVB`v jCY%| class filler
:]"V-1#} {
vI?, 47Hj+ public :
F{wzB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7=uj2.J6 } ;
N[hG8f e.%nRhSs3 46x'I( 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:
0J|3kY-n> @iiT< )+^+sd _{>vTBU4F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}vuARZ> mv><HqDL1 }ZI7J 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Wqnc{oq|$ VTM/hJmwJ )BE1Q*=
n OI*H,Z" 二. 战前分析
do_[& 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。
ks tIgcI
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
4*L_)z&4; 7$b1<.WX !i50QA|(G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Gt1U!dP /* --------------------------------------------- */
`uFdwO'DD vector < int *> vp( 10 );
K'bP@y_cq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}C:r9?T /* --------------------------------------------- */
qM`}{
/i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
45e~6", /* --------------------------------------------- */
XX@ZQcN int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_#niyW+?~ /* --------------------------------------------- */
_w{Qtj~s| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ok[i<zl;' /* --------------------------------------------- */
vdZW%-A&\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PsYpxNr M{@(G5 zda 3
,U2o UZMd~| 看了之后,我们可以思考一些问题:
uT{q9=w 1._1, _2是什么?
uD'6mk* 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。
&&+H+{_Q 2._1 = 1是在做什么?
]'}L 1r 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。
)UR7i8]!0 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。
QY/w zdYjF| r"
y.KD^ 三. 动工
&HW9Jn 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O?2DQY?jT +R &gqja NJ<F>3 Q?vlfZR`8 template < typename T >
(e~N q class assignment
X,
n:,' {
6'/ #+,d' T value;
D^O@'zP=At public :
L_T5nD^D assignment( const T & v) : value(v) {}
UVP vOtZj template < typename T2 >
UfGkTwoo= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
29KiuP } ;
fex@,I&
f8~_E W4S,6( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<YY 14p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>Ry01G]_/h *pq\MiD/ !a`&O-ye N)T}P\l class holder
]esC[r]PJ {
^sw?gH* public :
EwN}l template < typename T >
0S"MC9beg assignment < T > operator = ( const T & t) const
~Y;*u]^ {
#mF"1QW return assignment < T > (t);
K-4PI+qQ\ }
_b 0&!l<
} ;
6Oq7#3] HfVZ~PP +%'(!A?*` 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:
Da|z"I
x mt
.sucT static holder _1;
@]j1:PN-
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A"]YM'. f#;> g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iTwm3V
P 而不用手动写一个函数对象。
;pAK_> >7|VR:U?B Ac@VGT:9 s[jTP(d)8 四. 问题分析
jp,4h4C^) 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。
K0~rN.C!0 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。
9w"*y#_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
OXA7w.^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*wearCPeJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8LKiS h{Y",7]! 五. 问题1:一致性
N7"W{"3D 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?|
h`q1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
s;e\ pt tw;}jh struct holder
1Mzmg[L8 {
[JiH\+XLPs //
f|5co>Hk template < typename T >
6Mf0`K T & operator ()( const T & r) const
?9/G[[( {
sRs>"zAg return (T & )r;
dV_G1' }
i5Ggf"![ } ;
23PGq%R **%37 这样的话assignment也必须相应改动:
kVgTGC"L=
"jZ-,P= template < typename Left, typename Right >
.#gzP2 [q class assignment
MtdG>TzUn {
^q5#ihM Left l;
XS#Qu=,- Right r;
Hl"N} public :
#mdc [. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u9e@a9c template < typename T2 >
K+eM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
js(pC@<q5 } ;
.('SW\u- Z@HEj_n 同时,holder的operator=也需要改动:
[txE .7p j#|ZP-=1_ template < typename T >
vh^VxS assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q9"96({\@ {
i1UsIT return assignment < holder, T > ( * this , t);
e'~3oqSvR }
Q,g\ E GU2fA7x 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。
ytImB`'\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5m@V#2^P ?<!| return l(rhs) = r;
oH@78D0A 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。
|yCMt:Hk 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6k%f e~OpofJNb template < typename Tp >
2y4bwi class constant_t
*dQSw)R {
ES[G const Tp t;
f*Hr^b}`8 public :
i-1op> Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&C}*w2]0S template < typename T >
=_CzH(=f# const Tp & operator ()( const T & r) const
rq{$,/6. {
}BEB1Q}L return t;
81F9uM0 }
OUnA;_ } ;
pa+hL,w{6 :OT& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M\j.8jG 下面就可以修改holder的operator=了
_ q"Gix c<~H(k'+c template < typename T >
6tZI["\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zLQx%Yg! {
~N4m1s" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_`X:jj> }
?ub35NLa P55fL-vo|} 同时也要修改assignment的operator()
}>\C{ClI kh<2BOV template < typename T2 >
F4QVAOM]U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(3e2c 现在代码看起来就很一致了。
kJU2C=m@e2 " bG2: 六. 问题2:链式操作
PT
~D",k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G@0&8 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。
V`5O{Gg 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。
+@UV?"d 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。
42{~Lhxt 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
gYj'(jB 7zMr:JmV template < typename T >
hH.G#-JO struct result_1
BtZ yn7a {
sW$XH1Uf# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
g(g& TO } ;
[g,}gyeS( \V:^h[ad 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
z?zL9 7H }H4RR}g template < typename T >
%O<BfIZ struct ref
x-c"%Z| {
bt *k.=p typedef T & reference;
-j(6;9"7]| } ;
A&{Nh` q template < typename T >
-Za/p@gM struct ref < T &>
=N@t'fOr {
}]TxlSp!; typedef T & reference;
*hrd5na } ;
INf&4!&h CLSK'+l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Xj*Wu_ hZ3bVi)L\ template < typename T >
E`q_bn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#$vEGY}1 {
8L XHk l return l(t) = r(t);
:gT4K-Oj }
6~{C.No} 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。
zDp 2g) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
a.'*G6~Qgw ^.tg 7%dJ 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
b6[j%(
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qR.Q,(b| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3T
9j@N77 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^8tEach 最后的布局是:
C~[,z.FvO Add
lr?;*f^3
/ \
SuznN
L=/$ Divide 5
Cw%{G'O / \
c,22*.V/ _1 3
zi:BF60]= 似乎一切都解决了?不。
ax2B ]L2 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。
]Dzlp7Y} 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。
=sFTxd_"iQ 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:
mmsPLv6 wBzC5T%, template < typename Right >
67TwPvh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>/\'zi]L Right & rt) const
Si,6o!0k {
'yth'[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B *vM0 }
H]!"Zq k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>p/`;Kq@ 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。
51u0]Qx;fm 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。
+"(jjxJm 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。
!BI;C(,RL 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。
\9d$@V 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
yVc(`,tZ( 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
"KlwA.7/ *VeRVaBl template < class Action >
]k(]qZ class picker : public Action
zQA`/&=Y {
H"KCK6 public :
;=@0'xPEa- picker( const Action & act) : Action(act) {}
&zs$x?/ // all the operator overloaded
iLz@5Zj8 } ;
23?rEhKe eQ"E 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。
h~26WLf. 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:
N7_"H>O$0U S$3JMFA template < typename Right >
:KN-F86i picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7.T?#;'3 {
C?Ucu]cW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:LTN!jj }
nm+s{ -hV*EPQ/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]?)TdJ` 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
<Qq*p C>~TI,5a3 template < typename T > struct picker_maker
/> Nt[o[r {
xpI wrJO typedef picker < constant_t < T > > result;
P$sxr } ;
{T8Kk)L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m68*y;# {
zVD:#d%b typedef picker < T > result;
S$k&vc(0 } ;
+{>=^9%X $|@ r!/W 下面总的结构就有了:
PX99uWx5] functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
qNr}
\J| picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{U1m.30n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
XM}hUJJW 至此链式操作完美实现。
Q^I\cAIB a6H%5N ,PZ ge 七. 问题3
9akH 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
x :7IIvP {|\.i template < typename T1, typename T2 >
_wOt39e& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KF/-wZ"1s {
bxWa oWE0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+O5hH8<&b }
7Qsgys#/= or]IZ2^n 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
ap~^Ty<> Ewm9\qmg template < typename T1, typename T2 >
GF
WA>5n' struct result_2
p#[.{ {
{PmZ9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aoTP[Bp } ;
f-2c0Bi 1U\z5$V 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?
"mNq&$ 这个差事就留给了holder自己。
^t"'rD-I FN;^"H <t,x RBk template < int Order >
ZB&6<uw class holder;
MfQ!6zE template <>
L+QLLcS~EM class holder < 1 >
Fx+*S3==%e {
Ev P{p public :
i?~3*#IpD template < typename T >
!Uc T RI struct result_1
d7i]FV {
X7wKy(g typedef T & result;
O~QB!<Q+ } ;
`XB
9Mi= template < typename T1, typename T2 >
g1o8._f. struct result_2
$A`VYJtt# {
fX+O[j typedef T1 & result;
5Ph4<f` L~ } ;
N[yy M'C template < typename T >
&=Wlaa/,& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KdlQ!5(?X {
V>
bCKtf& return (T & )r;
j5ve2LiFV% }
EIQ
p>|5 template < typename T1, typename T2 >
-(#iIgmP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q&V;(L62! {
gdoLyxQ return (T1 & )r1;
`@
FYkH }
jSA jcLR } ;
AK#1]i~ '=6\v! template <>
;\l,5EG class holder < 2 >
rD>f|kA?L {
B]$GSEB public :
<|\Lm20G] template < typename T >
+]50D xflA struct result_1
Yuc> fFA {
'ah[(F<*@e typedef T & result;
""D 4s } ;
F/A|(AH' template < typename T1, typename T2 >
Ow077v? struct result_2
9E6R0D} {
]cN1c} typedef T2 & result;
~= -RK$= } ;
F3N6{ysK# template < typename T >
d:{O\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VQ{fne< {
+'@Dz9:> return (T & )r;
^BL"wk }
2>H24F template < typename T1, typename T2 >
5 BJmA2L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e,5C8Q`Z {
/OJ`c`>Q: return (T2 & )r2;
~WN:DXn }
Ydy9 } ;
W,-g=6, xp9pl[l M|[o aanY' 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> >。
t. '!`5G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
))i }7chc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
G/mXq-
`V3Fx{
return l(i, j) = r(i, j);
4NIRmDEd 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
S@ f9c {vO9ptR; return ( int & )i;
uXq.
]ub return ( int & )j;
gl_^V&c 最后执行i = j;
TNr :pE< 可见,参数被正确的选择了。
zkdetrR Jdp3nzM^^@ :Xd<74Nu :U(A;U1, Z87|Zl 八. 中期总结
>6pf$0 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Zoc0!84<z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EUgs6[w 4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zZC9\V}R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V,?yPi$#E -FlzEZ "2T#MO/ /Qk4 kn"(A.R mo#04;VF 九. 简化
bD8Gwi=iiu 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。
Vl!6W@g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(NnH:J` 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:
t>B;w14 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<kd1Nrr!p +-*/&|^等
SG4%}wn% 2. 返回引用。
BIWWMg =,各种复合赋值等
P_p<`sC9 3. 返回固定类型。
)D82N`c2\i 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M+9 gL3W 4. 原样返回。
#`X?=/q operator,
ApXy=?fc 5. 返回解引用的类型。
f8.gT49I operator*(单目)
G<^{&E+= 6. 返回地址。
MO <3"@/, operator&(单目)
NS6:yX,/ 7. 下表访问返回类型。
AlW66YAuQ operator[]
9lDhIqx0~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=+?7''{> operator<<和operator>>
9v!1V,`j" !GEJIefx_ 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。
e,XYVWY% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
w~?~g<q xLZG:^(I template < typename Left >
a"g!e^ struct value_return
*%t^;&x? {
E'.7xDN template < typename T >
3CGp`~Zf struct result_1
a,#j = {
Q7COQ2~K typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H =^`! } ;
Sw^u3 ~PahoRS template < typename T1, typename T2 >
Ziu]'# struct result_2
nSAdCJ;4 {
wtV#l4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X<; f } ;
yU}qOgXx } ;
;H.^i|_/ JNUt$h zeC
RK+- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@\P;W(m.i 6ez<g
Uf 下面我们来剥离functor中的operator()
M$8^91%4B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o W Nh@C tWa)_y return l(t) op r(t)
8rS:5:Hi return l(t1, t2) op r(t1, t2)
X~,aNRy return op l(t)
_v=SH$O+ return op l(t1, t2)
Q=20IQp return l(t) op
pKrN:ExB"\ return l(t1, t2) op
58J}{Req return l(t)[r(t)]
zb<6
Ov return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]Y8<`;8/ W+X6@/BO 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:
t9:0TBt-[ 单目: return f(l(t), r(t));
.oUTqki return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*zL}&RUKM 双目: return f(l(t));
<=0
u2~E return f(l(t1, t2));
`eCo~(Fy 下面就是f的实现,以operator/为例
8- %TC\: sCb=5uI struct meta_divide
=k0_eX0 {
~-J]W-n template < typename T1, typename T2 >
>R!jB]5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1sdLDw_)p {
|CZ@te)> return t1 / t2;
r_6ZO& }
Mz~D#6= } ;
6U,O*WJ%e ;Q*or2"! 这个工作可以让宏来做:
l
+OFw)8od u=7J/!H7^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7.#F,Ue_0T template < typename T1, typename T2 > \
R1GEh&U{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4X
|(5q? 以后可以直接用
Qq;Foa
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CZI6 6pDy 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
|NC*7/} (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。。。)
:G2k5xD/E ~`\?"s: |pp*|v1t 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
sCk? XkF%.hWo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c+$*$|t=v` class unary_op : public Rettype
C$D-Pt"+ {
AKyUfAj3 Left l;
a (b# public :
lqZ 5?BD1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m?fy^>1
ZR?yDgL template < typename T >
)PuFuf(wz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ft KTnK. {
sN2p76KN return FuncType::execute(l(t));
&NK,VB; }
S4Ww5G?. &*G#H~\ template < typename T1, typename T2 >
>kp?vK;'B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IrhA+)pdse {
QPg8;O return FuncType::execute(l(t1, t2));
fNt`?pWH }
{~sDYRX } ;
A}N?/{y)G I3mGo lXiKY@R# 同样还可以申明一个binary_op
P5nO78 N@1+O,o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z>Hgkp8D" class binary_op : public Rettype
$gy*D7 {
Qqvihd Left l;
W!&'pg Right r;
f@DYN!Z_m public :
h=kh@}, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`A^"%@j #( jw!d& template < typename T >
,5,!es@`b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E}p&2P+MR {
;1.,Sn+zO return FuncType::execute(l(t), r(t));
_Khc3Jo }
Z99>5\k U\;6mK)M^J template < typename T1, typename T2 >
,J>5:ht(6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JB`\G=PiL {
_:C9{aEZb return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
DV-;4AxxRq }
pd7NF-KD } ;
-
'W++tH= An"</;HU t&CJ%XP 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
gy0haW 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Vz)`nmO}5\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#Xb+`' 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
&<J[Q%2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
WIf0z#JMJm 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
%_L\z*+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Vle@4]M\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
sq[iY 下面是修改过的unary_op
pDcjwlA% 7cO n9fIE template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
U($dx.`v# class unary_op
{(wHPzq {
Nkl_Ho, Left l;
@$c\dvO W"'iIh)z
` public :
!l 1fIc F\k+[`%{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\\7ZWp\fN xJZ>uTN template < typename T >
<'Wo@N7 struct result_1
J<maQ6p {
>U*T0FL7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
? 1$fJ3 } ;
$UCAhG$ oMTf"0EIW template < typename T1, typename T2 >
K7W6ZH9; struct result_2
`~;rblo; {
@reeO= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C@W"yYt } ;
,o,I5>` h{p=WWK template < typename T1, typename T2 >
>ByXB!Wi+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aZ'Lx:)R {
p2udm! )J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y+6o{`0 }
<5jzl y2vUthRwo template < typename T >
Zx bq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
glXZZ=j {
iN0nw]_* return OpClass::execute(lt(t));
"D=P8X&vs }
-'BA{#e}L $.v5~UGb{\ } ;
$K'|0 EEZw_ 1 MR<;i2p 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
C[Dav&=^F 好啦,现在才真正完美了。
aj,T)oDbt6 现在在picker里面就可以这么添加了:
I=9!Rs(QF +d!v}aJ template < typename Right >
%\r!7@Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.h5[Q/*h {
.]7Qu;L return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)R
2. }
HcV"X,7S 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
]U7KLUY>: q)vplV1A sx51X^d "=za??\K} iVTGF< 十. bind
:`2=@ . 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ZRVT2VfN 先来分析一下一段例子
15o?{=b[ d[^~'V -s$F&\5by int foo( int x, int y) { return x - y;}
QtqfG{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
70mpSD3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Cp]"1%M, 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。
Bv.`R0e& 我们来写个简单的。
`z )N,fF 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1YJC{bO 对于函数对象类的版本:
FH%GIi A7`1-# template < typename Func >
S^<g_ q struct functor_trait
L%c0 Z@[~ {
b2=0}~LK typedef typename Func::result_type result_type;
*"r~-&IL } ;
o9S+6@ 对于无参数函数的版本:
lF?tQB/a S&Ee,((E( template < typename Ret >
d)R352 struct functor_trait < Ret ( * )() >
/?1nHBYPM {
0{PzUIM,W typedef Ret result_type;
N**g]T
0` } ;
ee#):
-p 对于单参数函数的版本:
fb:j%1WF /q$,'^.A template < typename Ret, typename V1 >
(?! ,p^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"a/ Q%.P {
u@%r typedef Ret result_type;
BEgV^\u } ;
:C8$Xi_i} 对于双参数函数的版本:
gxMfu?zk" wL^%w9q- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
eDZ8w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
V$rlA'+1v {
JQ-gn^tsy typedef Ret result_type;
I]y.8~xs } ;
%9#gB 等等。。。
:BGA. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
D\YE^8/ !GQ\"Ufs> template < typename Func >
vuFBET, struct func_return
|s)?cpb {
2',w[I
template < typename T >
K[7EOXLy struct result_1
e<#DdpX!H~ {
I;?X f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y{a$y}7#X } ;
.+([ ^+9sG$T_EV template < typename T1, typename T2 >
?}Lg)EFH struct result_2
d@3}U6, {
]}6w#)]" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
08m;{+|vY } ;
s{4 \xAS> } ;
:aIN9; %D`,k*X \rV
B5|D? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
LR,7,DH$9' ')$NfarQ. template < typename Func, typename aPicker >
lw(e3j class binder_1
^v@4|E$ {
F("#^$ Func fn;
[|3>MZ2/ aPicker pk;
56Z\-=KAU public :
a3>zoN GBC*>Y template < typename T >
N=)z struct result_1
io3yLIy, {
a%Jx
`hx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5Y3i|cj } ;
-sMyt HH. 8g>b template < typename T1, typename T2 >
[!VOw@uz struct result_2
U#o'H @ {
<d7V<&@o= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*AIEl"29 } ;
!"TZ:"VZU Bz`yfl2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)P>u9=?,=E D8#
on! template < typename T >
V=:_ d, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ih[+K#t+E {
Zzl,gy70 return fn(pk(t));
-)y%~Zn }
ib0g3p-Lc template < typename T1, typename T2 >
#9LzY
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ksjUr 1o {
jAsO8 return fn(pk(t1, t2));
\ U-vI:J_ }
il:nXpM! } ;
@oG)LT ~H}en6Rc qUF1XJZ}z 一目了然不是么?
0X(]7b&~R 最后实现bind
J:F^
#gW qYp$fmj efuK template < typename Func, typename aPicker >
p'{xoV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
})IO#, {
W:QwHZ2O return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"MiD8wX- }
8"vwU@cfC 3|Y!2b(:? 2个以上参数的bind可以同理实现。
~tGCLf]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。
ELh3^ kYxS~Kd< 十一. phoenix
ER{3,0U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
aP>37s 1{2eY%+C for_each(v.begin(), v.end(),
!|m9| (
! ]Mc4!E do_
\`,xgC9K [
Ca $c; cout << _1 << " , "
RwTzz]
M ]
X^@[G8v% .while_( -- _1),
BZF,=v cout << var( " \n " )
}1%r%TikY )
|[cdri^?D );
I&1!v8 C/v}^#cLD 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
|&hU=J
o 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
QlW=_Ymv{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<kD#SV%" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y?N Nz0 LN!W(n( /b.oEGqZX template < typename Cond, typename Actor >
:nQp.N*p class do_while
RFG$X-.e {
"6I[4U"@ Cond cd;
&(& Actor act;
'0+$ m= public :
\-.
Tg!Q6 template < typename T >
Z-|li}lDr struct result_1
iG[?
]] {
Ds5NAp:x typedef int result_type;
^@}#me@ } ;
Eqphd!\#6 GH3#E*t+[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Qp!Y.YnPd_ *PM}"s template < typename T >
IF?xnu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-WT3)On {
e!o(g&wBj do
cj(X2L {
YlUpASW act(t);
S]yvMj_? }
#Mi|IwL while (cd(t));
^&:'NR return 0 ;
O2H/rFx4 }
c)1=U_6 1 } ;
wR7aQg c d%hW _@ i>s, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
AQci,j" 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。
$ly0h W 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}~*rx7p 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
lvufk VG| 下面就是产生这个functor的类:
XN;/nU 1-$P0 Tj,2r]g`< template < typename Actor >
v'nHFC+p class do_while_actor
i f@W
]% {
iUNnPJh Actor act;
5a$$95oL public :
#O</\|aH)i do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
yzc pG6, 1 !s28C5u template < typename Cond >
*:QXz<_x+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
piu0^vEEH } ;
8!j=vCv uJPH~mdW b|E/LKa 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
uiK:*[ 最后,是那个do_
!Y%D
9 >0T3'/k<H =QiT)9q) class do_while_invoker
l @A"U)A( {
nO@+s
F public :
kukaim>K template < typename Actor >
d8.ajeN]o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+{xG<Wkltz {
FT_k^CC return do_while_actor < Actor > (act);
b]dxlj}
< }
s,
-*q} } do_;
EVSK8T, |!5@xs*T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4qBY%1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v@,XinB[ 最后来说说怎么处理break和continue
N<bD 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。
n1)'cS5} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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