一. 什么是Lambda
z&;zU)Jvd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kuKnJWv 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,
+SZ%& zR3lX}g CYTuj>Ww !4qps$p{ class filler
=,/A\F {
O]$*EiO\ public :
v;N1' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Q%X:5G? } ;
Kdryl xy-$v "2vNkO## 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
"FLD%3l )$lSG}WD [+:mt</HN 8vX*SrM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cW~6@&zp +aXk^+~j A^= Hu,"e 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)"i>R
~* R5'Z4.~ x]%4M\T`` 1S)0
23N 二. 战前分析
5w,YBUp 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。
=A6u= 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
/RXk[m- RB$ 8^# XCqfAcNQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X"qbB4(I /* --------------------------------------------- */
)@lo ';\ vector < int *> vp( 10 );
dZ]\1""#H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:+gCO!9Y /* --------------------------------------------- */
(
F"& A? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$U"P+ /* --------------------------------------------- */
5Ky9P z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
P7BJ?x /* --------------------------------------------- */
pRk'GR]` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
No92Y^~/ /* --------------------------------------------- */
zOdasEd8! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
hF=V
?\ b$`4Nn| "|l
oSf@ x"C93ft[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
L[[H\ 1._1, _2是什么?
]TTJr C: 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。
JY050FL 2._1 = 1是在做什么?
1WA""yb 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。
ReGO9} 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。
~V$5 m j as!|8JE` <4A(Z$ZX) 三. 动工
Dk{nOvZu< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)V+Dqh,-g XGrxzO|{ :+Je989\[C fY+ .#V template < typename T >
!PP?2Ax class assignment
2Nt]Nj` {
8KdcLN@ T value;
NYV0<z@M2M public :
]I*#R9 assignment( const T & v) : value(v) {}
])ZJ1QL1 template < typename T2 >
GPhwq n{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Y8CYkJTAD- } ;
<wGTs6 1.OXkgh B xN#Nk~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
s].Cx4VQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
v_F?x! ~(doy@0M WaO;hy~us "@'9+$i6 class holder
GH)+yD[o {
"@<g'T0 public :
vH\nL>r template < typename T >
P6Z,ci17 assignment < T > operator = ( const T & t) const
5<ya;iK {
Fe>#}-` return assignment < T > (t);
[zt&8g }
9Qm{\ } ;
NZ? =pfK\s ha'm`LiX
.;sPG 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:95_W/l Dg4^
C static holder _1;
|8?{JKsg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g<jK^\eW sN/Xofh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=|zyi| 而不用手动写一个函数对象。
CMf~Yv Jx[e{o)o |vE#unA n7<-lQRaxZ 四. 问题分析
KD<`-b)7< 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
X~VZ61vNu 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
24k}~"We 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\evgDZf 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~9 nrS9) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
RR {9
8y
)i," 五. 问题1:一致性
BiAcjN:Z 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
5 `mVe0uI 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d`*vJ#$>2 ,
Vr6
struct holder
({62GWnn_ {
~oyPmIcb //
nr6[rq template < typename T >
g5]DA.&( T & operator ()( const T & r) const
#.K&]OV/88 {
{_D'\i(Y_ return (T & )r;
n m$G4Q }
qt)mUq;> } ;
N^>g=Ub 3Q6#m3AWY 这样的话assignment也必须相应改动:
v<4X;4p^ W#/Ol59 template < typename Left, typename Right >
[IW7]Fv<F class assignment
U;Wmx {
0
N^V&k Left l;
r F-yD1 Right r;
}jXUd=.Nu public :
mQ)l`wGh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?q6eV~P template < typename T2 >
{uG_)G Fr0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B) iJH } ;
[! o-F; 6<GWDO 同时,holder的operator=也需要改动:
XP1_{\ Ku# _ template < typename T >
Sy~Mh]{E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ke!O^zP92 {
hWJc
A.A return assignment < holder, T > ( * this , t);
W6>uLMUa }
y%AJ>@/; MS)bhZvO 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
W>49,A,q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Lr &tpB< #v<+G=r*O return l(rhs) = r;
kDQXPp 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Cm>F5$l{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Sy55w={ bvKi0- template < typename Tp >
}2{#=Elh class constant_t
XDQ1gg` {
Ky|0IKE8Z const Tp t;
HB^azHr public :
%mJ)pMV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
tIw4V^'| template < typename T >
cm<3'#~Q? const Tp & operator ()( const T & r) const
PGDlSB^O {
IU}`5+:m return t;
vYkoh/(/u }
8Sa<I.l } ;
<Th.}= &~EOM 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
aMWNZv 下面就可以修改holder的operator=了
+{Ttv7l_2 @nK08Kj- template < typename T >
}ls>~uN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
AmHIG_' {
LvaF4Y2v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l0f6L xfz }
t s&C0 C;|Ru* 同时也要修改assignment的operator()
191)JWfa _'Z@ < ,L template < typename T2 >
bVym T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6IA~bkc} 现在代码看起来就很一致了。
D
KOdqTW ?p]w_l 六. 问题2:链式操作
a,.9eHf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W-MQMHQ 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。
tfO
_b5g 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。
EW)]75o{QF 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。
>*&[bW'}? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*KNR",. 6k-]2,\# template < typename T >
TSeAC[%pL struct result_1
G8@%)$A {
U}NNbGQj typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'(?@R5a } ;
zT@vji%Y *ZHk^d: 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
-H{{ k~R_Pq
S template < typename T >
0W@C!mD~ struct ref
7J)-WXk {
4&tY5m> typedef T & reference;
wx<DzC } ;
mY-r: template < typename T >
vg<_U&N=-r struct ref < T &>
@E1N9 S?> {
FYzl- 7!Y typedef T & reference;
,ua]h8 } ;
=^6]N~*,D I3$v-OiL 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I3A](`
Mb-C DPT template < typename T >
+K&ze:-Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mIOx)`$ {
fZgZ return l(t) = r(t);
O\xUv }
wEk9(| 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。
avdi9!J2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
H}A67J9x CpA=DnZ 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
R5Ti|k.~Y" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Xf:-K(%e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[mX\Q`)QP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<[(xGrEZV 最后的布局是:
97Whn* Add
</7J:# / \
xHHG|
u Divide 5
p=p,sJ/@ / \
,w
c|YI)E _1 3
V_h, UYN 似乎一切都解决了?不。
5'6Oan7dL: 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。
*c. *e4uzF 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。
|ML|P\1&V 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:
pX"f " I~EJctOG template < typename Right >
k |M assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
fAXF_wj Right & rt) const
~r+;i,,X {
?z p$Wz;k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u`7\o~$ }
90(JP- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
j&u{a[Y/} 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。
PU[]
Nw 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。
7iT#dpF/A 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。
("ql//SL 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。
@} qMI
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?
.*i.Z 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:
L`3x0u2 B/AS|i] sM template < class Action >
5V]!xi class picker : public Action
0.qnbDw_ {
]9F$/M# public :
=[`B -? picker( const Action & act) : Action(act) {}
*7FtEk/l // all the operator overloaded
H+6+I53 } ;
f
}P6P>0T 7\H jQ7__ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
6C7|e00v 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
S8 .1%sw Z7J8%ywQ template < typename Right >
[2ez" 4e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
B _k+Oa2! {
0QcC5y; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hR(\ %p }
8`Ih>
Dc EIug)S~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m - ]E| 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
D?A3p6% =^3 Z
L template < typename T > struct picker_maker
Nz1u:D] {
1 UdET#\ typedef picker < constant_t < T > > result;
bWv2*XC } ;
-Ph"#R& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kT^|%bB[i {
OXDEU. typedef picker < T > result;
xU9T8Lw } ;
C)hS^D: \3q Z0 下面总的结构就有了:
DXyRNE<G[C functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
&65I
6 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
[SJ3FZ< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~'lY Q[7 至此链式操作完美实现。
46[k9T r|av|7R [$]qJ~kz 七. 问题3
wjy<{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。
nOTe 3?i> 0(qtn9;=2 template < typename T1, typename T2 >
b,hRk1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y+)qb); {
#V9do>Cu% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s'B$/qCkR }
gkhmQd 4LXC;gZ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
,,8'29yEq %_(X n template < typename T1, typename T2 >
2=,O)g struct result_2
,8@q2a/ {
__%){j6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
WU\Bs2 } ;
aOhi<I`* UX24*0`\~ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
&iO53I^r/ 这个差事就留给了holder自己。
@Ta0v:Y @+>t]jyz zX8'OoEH*9 template < int Order >
sq_
yu( class holder;
fA)4'7UT template <>
P" aw--f( class holder < 1 >
R+# g_"1@p {
_a\$uVZ public :
+<Y1`kV) template < typename T >
"Wg5eML0 struct result_1
bQ`2ll*( {
6
m%/3>q typedef T & result;
f?lnBvT|b } ;
uWLf9D " template < typename T1, typename T2 >
AzMX~cd struct result_2
<YAs0 {
0`4Fa^o]h typedef T1 & result;
8vx#QU8E/ } ;
PG{"GiZz= template < typename T >
zP>=K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
awgS5We| {
2m,t<Y; return (T & )r;
ts &sr
}
_^h?JTU^ template < typename T1, typename T2 >
H<Zs2DP` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2OwO|n {
V^kl_!@ return (T1 & )r1;
i\zN1T_ }
>mMmc!u>G } ;
QV8;c^EZ @4wN-T+1 template <>
\ccCrDz class holder < 2 >
2NF#mWZ(s {
6'|NALW public :
S[y?> template < typename T >
&ER,;^H`6 struct result_1
:?$<: {
=k2"1f~e typedef T & result;
4Y{&y6 } ;
ogJ>`0 +J template < typename T1, typename T2 >
2f2.;D5g_' struct result_2
-v~XS-F {
;'oi7b typedef T2 & result;
`cqZ;(^ } ;
2(>=@q.1H template < typename T >
H8$";T(I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*cc|(EM {
r' J3\7N!u return (T & )r;
wb6$R};? }
u\@L|rh template < typename T1, typename T2 >
fj[tm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vW03nt86 {
oT^r return (T2 & )r2;
qD>D }
D}K/5iU]a } ;
0zqTX< A 0@2pw2{Ru vA#?\j2 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> >。
~f[91m!+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#*;Nb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
mG+hLRTXP J!*Pg< return l(i, j) = r(i, j);
FUKE.Uxd 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
bn8?- Lz;E/a}s return ( int & )i;
c$]NXKcA return ( int & )j;
ii]'XBSVd 最后执行i = j;
AV?<D.< 可见,参数被正确的选择了。
QLAyX*%B nwAx47>{ b}jLI_R{ `-)Fx<e IP+1 :M 八. 中期总结
T#w *5Qf 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
m#(ve1E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0-w^y<\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Is !DiB 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[8C6%n{W 7<c&)No; z/t:gc. YP vg(T ]qk/V:H: \ |9KOulr 九. 简化
r&-Ir3[ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+qEvz<kch 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)SYZ*=ezl. 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
s%~p?_P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
J#y?^Qm$)< +-*/&|^等
/A) v$Bv= 2. 返回引用。
>}ozEX6c2 =,各种复合赋值等
dc0Ro, 3. 返回固定类型。
$0K%H 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Wy%F
4. 原样返回。
WtTwY8HC operator,
_"`U.!3* 5. 返回解引用的类型。
x 1"ikp} operator*(单目)
'2%/h4jY 6. 返回地址。
$zBG19 [% operator&(单目)
M('cG 7. 下表访问返回类型。
OcLg3.:L operator[]
GF9ZL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t=A E7 operator<<和operator>>
!#l0@3 R4[. n@ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
!tm|A`<g#< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^p'D <!6sK S^j,f'2 template < typename Left >
KB[QZ`"%! struct value_return
+tUQ {
fM^<+o@ template < typename T >
Dbz]{_Y; struct result_1
sfI N)jh {
4f {+pf^R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(("OYj } ;
E{>`MNj I7G,`h+H template < typename T1, typename T2 >
VMHC/jlX@r struct result_2
=x
H~ww (D {
JXm?2/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D^$OCj\ } ;
# ZTLrq5b } ;
7zGMkl %g w{[
/[A #U@| J}a 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3_zSp.E\l f:vD`Fz1 下面我们来剥离functor中的operator()
;rHz;]si 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)4uq
iA6 3cThu43c return l(t) op r(t)
. r`[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[H^ X"D return op l(t)
^:z7E1~ return op l(t1, t2)
$?f]ZyZr. return l(t) op
`~nCbUUee return l(t1, t2) op
oMc1:=EG return l(t)[r(t)]
hdj%|~Fj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.bfST.OA *#h;c1aP 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
#r}uin*jD 单目: return f(l(t), r(t));
e1^l.>2d6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z4@y?fv7s 双目: return f(l(t));
__(V C: return f(l(t1, t2));
}
07r 下面就是f的实现,以operator/为例
g;G5 r&T |Puj7Ru struct meta_divide
8\_*1h40s {
OjATSmZ@@ template < typename T1, typename T2 >
Cuv|6t75' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e=J*Esc@k {
b1)\Zi return t1 / t2;
%zflx~ }
K~@`o-Z[ } ;
**HrWM%?8o ~`[8"YUL 这个工作可以让宏来做:
(&c,twa~ BS.= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vHc#m@4o template < typename T1, typename T2 > \
'!@A}&] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?i%nMlcc 以后可以直接用
a7*COh DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;@4sd%L8V 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
iAHZ0Du (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
%rXexy!V +f]u5p[ GhiHA9. 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
~'{VaYk]v |0]YA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D-D# ` class unary_op : public Rettype
K1-+A2snhV {
WL/5 oj Left l;
9tAE#A public :
NfqJ=9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e# <4/FR pJ6Jx( template < typename T >
MYu`c[$jZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W1`Dx(g {
UQnBqkE return FuncType::execute(l(t));
xyvND }
AHWh}~Yi I}_;A<U template < typename T1, typename T2 >
Lz?*B$h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4uPH {
Q-3r}jJe return FuncType::execute(l(t1, t2));
iel-<(~ }
hd8B0eD' } ;
|zh + R)Q/Ff@o0 )# p.`J 同样还可以申明一个binary_op
HS(U4 Enu!u~1]F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_tA7=*@8 class binary_op : public Rettype
{wHvE4F2 {
}\DAg'e) Left l;
<8*A\& Right r;
}a'cm!" public :
3hH>U%`- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X8i[fk1.R x
~wNO/ template < typename T >
Q7L)f71i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!ZX&r{pJp {
qg|Ox*_od" return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q*Y4m8wY }
O/(3 87= U [;*\P\Xih template < typename T1, typename T2 >
KM 5jl9Vv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g%ZdIKj! {
}M^_Z#|, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xC'mPcU8 }
A0S8Dh$ } ;
b/z'`?[ v: giZxR YXgWH'i~ 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
x!OWJ/O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
o1Ne+Jt DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
E1#H{)G 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。
'^8g9E.4K 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KuIkul9^% 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。。。
Ih(:HFRMq6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Pb0)HlLq 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)
F
~*zC`>Y 下面是修改过的unary_op
#,t2*tM VIb;96$Or template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3(MoXA* class unary_op
$I\))*a {
&Q2NU$ Left l;
52da]BW< T:be 9 5!, public :
a:=q8Qy 2=jd;2~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,m2A
p\l f KFnCng template < typename T >
Tw2Xe S struct result_1
u9esdOv {
c]GQU typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I).=v{@9V< } ;
7ESN! 0PYvey }[ template < typename T1, typename T2 >
W/b"a? wE{ struct result_2
/7c2OI=\ {
=AWX
+znP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=9kj?
u~
} ;
5T~3$kuO 7h(HG?2Y template < typename T1, typename T2 >
2b; rr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tm(Q@ {
3 %z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jVLY!7Z4 }
_cW_u?0X: elN{7: template < typename T >
1_N~1Ik typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6XQ*:N/4al {
u)<Ysx8G return OpClass::execute(lt(t));
C4&U:y<ju }
H+S~ bzz <f7?PAd } ;
6H(fk1E \pjRv _<u8%\ 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
|
\ s2 好啦,现在才真正完美了。
(%``EIc<8 现在在picker里面就可以这么添加了:
p:DL:^zx +AE&GU template < typename Right >
KC@k9e picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;X?Ah {
$sU5=, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
o0zc}mm }
#G'S
ve? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
5*s1qA0^ ?b!CV
08TaFzP81 zvek2\*rO C><<0VhU 十. bind
A)b)ff , 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
/e-ka{WS 先来分析一下一段例子
[@,OG-"& V_)5Af3wY +-Z"H) int foo( int x, int y) { return x - y;}
F/Rng'l bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v#Cz&j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5~ _eN 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
mF6@Y[/B 我们来写个简单的。
g@S@d&9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7Y-FUZ.`> 对于函数对象类的版本:
/0B07B Bo\a template < typename Func >
e67c:Z struct functor_trait
]jVIpGM {
VxUvvJ{-v typedef typename Func::result_type result_type;
)bB"12Z|8 } ;
EIq{C-( 对于无参数函数的版本:
KKeb ioW LY@1@O2@ template < typename Ret >
]y1$F
Ir+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
_~X8/p/Qh {
&^CL]&/ typedef Ret result_type;
?6gDbE% } ;
rd&*j^? 对于单参数函数的版本:
1S*8v 7 F]K$u<U template < typename Ret, typename V1 >
o1 hdO struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w%i+>\tO {
WL
IDw@fv typedef Ret result_type;
!uj! } ;
5t"bCzp 对于双参数函数的版本:
%fn'iKCB _Ep{|]:gw template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)V[w:= * struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2- Npw%; {
fd!pM4"0 typedef Ret result_type;
Y0P}KPD } ;
()JYN5 等等。。。
FT*yso:X/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
O Ey:#9<' N27K template < typename Func >
_H^^2#wc/ struct func_return
$4$?M[ {
z. _C*c template < typename T >
\28b_,i+ struct result_1
SxLHFN] {
%T&&x2p^=? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+H)!uLvaB } ;
+,vJ7 ]zhq.O
>2{ template < typename T1, typename T2 >
zCj*:n struct result_2
_-|yCo {
o5*74Mv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V\k5h } ;
wa(Wit"- } ;
T;:',T[G &geOFe}R n7`.<*:
最后一个单参数binder就很容易写出来了
5fvUv"m 2kp|zX( template < typename Func, typename aPicker >
)<}VP&:X class binder_1
Fu1|b2B-x {
j-I6QUd Func fn;
vZ_DG}n11 aPicker pk;
IJ
#v"! D public :
lvz:UWo U47k5s(J template < typename T >
st'?3A struct result_1
dp// p)B> {
{*ko=77$* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)K\k6HC. } ;
p@N Er,GB of[|b{Ze4~ template < typename T1, typename T2 >
,h^;~|GT struct result_2
G5XnGl}Q {
qed!C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-%/,j)VKD } ;
y?R <g^A 66"ZH,335 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*{;A\sL $CQwBsYb= template < typename T >
p-(ADQS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L/ICFa.G {
"]\":T return fn(pk(t));
\ \mO+N47i }
z7l;|T template < typename T1, typename T2 >
C"m0"O> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g9lg {
1^H<+0 return fn(pk(t1, t2));
We+FP9d % }
L&gEQDPgq| } ;
3sg)]3jm2 - m x3^ Ci#5@Q9#w 一目了然不是么?
M:Y!k<p 最后实现bind
T=p}By3a \tw#pk ,w58n%)H template < typename Func, typename aPicker >
%Ty
{1'o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HS&uQc a {
;Q,).@<C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!\k#{
1[! }
_~#C $-T Nxs%~wZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
hr}R,BR| 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
\3Ald.EqtM Sdu@!<?B 十一. phoenix
[;LPeO Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+fQ$~vr{' R^O)fL 0_ for_each(v.begin(), v.end(),
90if:mYA (
H2_>Av{m do_
(lck6v?h [
,HO/Q6;N cout << _1 << " , "
fD}]Mi:V ]
! +VN .while_( -- _1),
+n~rM'^4/ cout << var( " \n " )
^d$e^cU )
nhxd );
*M!YQ<7G^d ]~ 8N 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Mw7UU1 ei 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
NeZYchR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"=TTsxyM6P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;A'17B8 ph'SS=!. <?@46d?C template < typename Cond, typename Actor >
"ZB`fNE class do_while
pQ`L=#WM {
Us~wv"L=UX Cond cd;
]T$w7puaJ Actor act;
=<uz'\Ytv% public :
-ddatc| template < typename T >
qvE[_1QCc struct result_1
eOO*gM= {
\J
g#X:d typedef int result_type;
:H:}t>X6Vo } ;
t4W0~7 Ps 5wQaS do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
KFG^vmrn _IGa8=~ template < typename T >
EGO@`<"h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uXa}<=O {
bGnJ4R3J do
s"!}=kX {
#yOY&W:N act(t);
c`=hK* }
g[)hm`{? while (cd(t));
qiJ;v1 return 0 ;
5.UgJ/ }
Ev ,8? } ;
e';c8WF3E PEhLzZX+ jl29~^@}1i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
oQB1fs 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。
a m%{M7":7 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。
\:28z 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。
KywT Oq 下面就是产生这个functor的类:
Z4sjH1W r/:'}os; oK[,xqyA template < typename Actor >
~/[N)RFD class do_while_actor
3{E}^ve {
k( ^ b Actor act;
1S@k=EKM public :
K?eo)|4)DB do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'm((G4 Qp Vm template < typename Cond >
:fUmMta picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^ZBkt7 } ;
Ds/zl Z _CT|5wQF< (P_+m# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
w-/Tb~#E 最后,是那个do_
6?~pjMV >0$5H]1u >?xVr class do_while_invoker
o4795r,jz {
=]Bm>67" public :
SS- template < typename Actor >
U:(t9NX
b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{)xrg sB {
>X,6 return do_while_actor < Actor > (act);
CiFbk&-g }
? 'nMZ } do_;
T[J_/DE@ fA5#
2P{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
fW`F^G1R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*n\qV*|6bI 最后来说说怎么处理break和continue
^.7xu/T 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。
[ j_jee 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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