一. 什么是Lambda
VniU:A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<R?S 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,
o4jh n[Fx 5?m4B:W Z1_F)5pn :eIQF7- class filler
beB3*o {
[\rzXE public :
$'<FPbUtD} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}Fsr"RER@{ } ;
C;~LY&= B!U;a=ia 5A+@xhRf 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
l{*Ko~g _*Ej3=u tX6_n%/L n=?wX#rEC# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
V''fmWo7 |g'ceG- U4qk<! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R_b4S%jhx yMt:L)+ qkqtPbQ 7 c
Qe3 二. 战前分析
A4(k<<xjE 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
w
c 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
b,X+*hRt \VWgF)_ 7Ah for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LTB
rg[X /* --------------------------------------------- */
xQl}~G]! vector < int *> vp( 10 );
lOM8%{.'_x transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
eAStpG"* /* --------------------------------------------- */
.osG"cS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qWf[X' /* --------------------------------------------- */
DF
UTQ:N int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
YRMe<upo /* --------------------------------------------- */
jib pZ) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&xZSM, /* --------------------------------------------- */
`z$P,^g` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
UyFC\vQ a l9(
9) _%Yi^^ 7!wc'~; 看了之后,我们可以思考一些问题:
P- +]4\ 1._1, _2是什么?
R x( yn 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。
;G[0%z+* 2._1 = 1是在做什么?
qoZ)"M 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@tN<C 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。
EwmNgmYq I9m9`4BK /8!n7a7 三. 动工
/;{L~f=et) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
([^#.x)hz I@\D
tQZ [!MS1vc; 9dm<(I} template < typename T >
={f8s,m)P, class assignment
n_:EWm$\ {
[4aw*M1z}. T value;
9Ofls9]U public :
yPY{ZADkQ assignment( const T & v) : value(v) {}
g*`xEb=' template < typename T2 >
O /:FY1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\w"~DuA } ;
&n#yxv4 BO7XN; Z}t^i^u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0Lb{HLT 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e]CoYuPr "R=~-, ~ RWX!d54& :H&G}T(# class holder
ALcPbr {
z"mpwmv5 public :
8!HB$vdw7 template < typename T >
cx ("F/Jm assignment < T > operator = ( const T & t) const
74N3wi5B {
z&Aya*0v` return assignment < T > (t);
t\a|Gp W }
n>7aZ1Qa } ;
H?!DcUg CC wOCAGEg gFrNk
Uqp 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:
0TSB<,9a[ #ti%hm static holder _1;
!d U$1:7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t%J1(H Iqn
(NOq^[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7!h>
< sx 而不用手动写一个函数对象。
IF-y/] TIt\ HTz`$9 1Lk(G9CoY 四. 问题分析
/HS"{@Z"h 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。
0FY-e~xr 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。
&%GAPs% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mwyB~,[d+W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
A_WaRYG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F3]VSI6^E, nm& pn*1 五. 问题1:一致性
MB $aN': 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,hT.Ok={36 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
k`A39ln7wu Sk1t~ struct holder
f8aY6o"i {
eG8l^[ //
U djYRfk template < typename T >
Dte5g),R T & operator ()( const T & r) const
HyOrAv
< {
R&&&RI3{ return (T & )r;
jWV}Ua }
yP>025o't } ;
2H0BNrYM Kd58'$ 这样的话assignment也必须相应改动:
`'sD (e s@5~HyeI template < typename Left, typename Right >
iP;"-Mj class assignment
FpU8$o~r{ {
Q;!rN) Left l;
W3d+t?28 Right r;
%''L7o.#a public :
Mp>(cs assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
y1T(R# template < typename T2 >
5ya^k{`+ZO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
vp.?$(L^@/ } ;
a h_>:x J|DZi2o 同时,holder的operator=也需要改动:
-W<1BJE 5E"^>z template < typename T >
M?L$xE_& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g}W|q"l?i {
hV0fkQ.| return assignment < holder, T > ( * this , t);
EG|dN(qh }
% @+j@i`& QIevps* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
1JfZstT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0Ci/-3HV! N$IA~) return l(rhs) = r;
*B}O 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。
RLMn&j|?e 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e0(aRN{W v=0G&x=/ template < typename Tp >
3Jlap=]68S class constant_t
4oueLT(zc {
6hv.;n}; const Tp t;
Bt(<Xj D public :
zxCx2.7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$7c,<= template < typename T >
3\Q 9>> const Tp & operator ()( const T & r) const
ZV+tHgzlv5 {
: v;U7 return t;
~IjID }
|\?u-O3 } ;
PnaiSt9p?r kaB4[u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|rwY
下面就可以修改holder的operator=了
'&B4Ccn<V H~nZ=`P9& template < typename T >
:S_]!'H assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&JqaIJh
{
L
1!V'Hm{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e@anX^M; }
w:QO@ i2c|_B 同时也要修改assignment的operator()
)"6-7ii7(f 0
}od Q# template < typename T2 >
QAp]cE1ew T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0]iaNR
% 现在代码看起来就很一致了。
n+hL/aQ+ \|HNFx T` 六. 问题2:链式操作
Zx_^P:rL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"O<ETHd0 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。
2~?E' 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。
PWiUW{7z 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。
L*[3rqER 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Yg3nT:K_Y& ^PezV5( template < typename T >
4fC:8\A struct result_1
?SElJ?Z {
`HkNO@N[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3u$1W@T( } ;
CssE8p>"F J:glJ'4E 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
,r;xH}tbi 6{HCF-cQd template < typename T >
XDPgl=~ struct ref
(H !iK,R {
bNVeL$' typedef T & reference;
w,FPL&{ } ;
HdI)Z<Krp template < typename T >
9%iQ~
struct ref < T &>
N\ ! {
*Z_4bR4Q typedef T & reference;
D\-\U
E/ } ;
{#k[-\|; CL4N/[UM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~~h#2SX ~8u *sy template < typename T >
"^\q{S&q2P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
($[+dR {
@:9Gs!! return l(t) = r(t);
%csrNf }
Dz6xx? 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
G_S>{<[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/~ {`!30 7
s5(eQI 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
l9&k!kF` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qrlC
U4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9DNp +5 调用divide的对象返回一个add对象。
SI+Uq(k 最后的布局是:
KRC"3Qt
Add
znwKwc8, / \
Nb`qM]& Divide 5
(;},~( 2B / \
`z0q:ME _1 3
/GC&@y0yi 似乎一切都解决了?不。
F9u?+y-xb 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
5MAfuHq^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
~EPVu OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
x~!|F5JbM %ERcFI]G template < typename Right >
&btI# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"U-jZ5o" Right & rt) const
~!
-JN}H m {
~$g: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BA]$Fi.Mw }
QE\
[EI2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JUpV(p"-r XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Tz,9>uN 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
-PE_q Z^ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
m"iA#3l*= 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
:]@c%~~!& 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
I'BhN#GhX 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
<]M.K3> Wjw,LwB template < class Action >
5?^L)) class picker : public Action
x1.S+: {
/q]rA public :
+ '_t)k^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
LnI // all the operator overloaded
p2i?)+z } ;
+SH{`7r d}h{#va* Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
WQ.0} n}d 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
1*TbgxS~W 0+* NHiH template < typename Right >
"^n,(l*4x picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
J{1H$[W~} {
7~mhWPzMwB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EJ9hgE }
a4__1N^Qj j )6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
V}#X'~Ob 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。
l[38cF Go)$LC0Mi template < typename T > struct picker_maker
}|kFHodo {
k||t<&`Ze typedef picker < constant_t < T > > result;
S'jg#*$ } ;
3N2dV6u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;/j2(O^ {
qq| 5[I.? typedef picker < T > result;
ukW&\ } ;
"tzu.V- 9Rnypzds 下面总的结构就有了:
N7+L@CC6T 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。
6QX m]<
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。
`OBzOM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?dgyi4J?=` 至此链式操作完美实现。
Q!e560@ 20;9XJmjl `r`8N6NQ&] 七. 问题3
:}lqu24K 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。
KhHFJo[8sf $')C& template < typename T1, typename T2 >
8s0+6{vW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MEiP&=gX! {
O,Q.- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hJ}i+[~be }
Rm} ym9 z~
cW, 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
WTJ 0Q0U 1`&`y%c?B template < typename T1, typename T2 >
h xO}'`: struct result_2
mLX/xM/T?/ {
x]+PWk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5I622d } ;
s<9g3Gh 4I$Y(E} 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?
AI-*5[w#A 这个差事就留给了holder自己。
<xOX+D -zR<m +WH\,E template < int Order >
x#>V50E class holder;
_v,0"_" template <>
')y2W1 class holder < 1 >
]:|B). {
Lgg,K//g public :
;A*SuFbV template < typename T >
'a['lF struct result_1
5?kfE {
Jj"{C] typedef T & result;
{>f"&I<xw } ;
E(jZ Do template < typename T1, typename T2 >
ZEP?~zV\A struct result_2
g^'h4qOa {
,&P
4%N" typedef T1 & result;
VfX^iG r } ;
->sxz/L template < typename T >
~dYCY_a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$C4~v {
I\~[GsDY return (T & )r;
`^bP9X_a }
cm< #zu3~S template < typename T1, typename T2 >
s,HbW%s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XcVN{6-z {
qO#3{kW return (T1 & )r1;
B>,eHXW }
EuK}L[Kl } ;
vrnvv?HPrR _%w680b' template <>
j9p6rD class holder < 2 >
#De>EQ% {
x[(6V' public :
?b
(iWq template < typename T >
PsC")JS struct result_1
p}1i[//S {
C= ~c`V5>r typedef T & result;
=&}@GsXdo } ;
^4dE8Ve"@ template < typename T1, typename T2 >
{q-&!l| struct result_2
ar3L|MN {
"rv~I_zl typedef T2 & result;
t#k]K] } ;
z*\_+u~u template < typename T >
7oE0;' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)4yP(6|lx {
f9.?+.^_ return (T & )r;
BI1M(d#1L" }
,>;21\D
template < typename T1, typename T2 >
aZFpt/.d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$DbnPZ2$ {
17LhgZs& return (T2 & )r2;
W0qR?jc }
rq+_[! } ;
xe@1H\7: 5'AP:3Gf" nBh+UT} 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> >。
4Uy% wB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
E9:@H;Gc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#[+# bw_6 ]I?.1X5d0 return l(i, j) = r(i, j);
uO%0rKW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SyWZOE%p :gVUk\) return ( int & )i;
Vao:9~ return ( int & )j;
K d&/9<{> 最后执行i = j;
d)o5JD/ 可见,参数被正确的选择了。
kwI``7g8*e F B]Y~;( L)e"qC_- H QqFrR
U0x
A~5B 八. 中期总结
YvR bM 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:
r/Y J, 2! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
USg"wJY 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
acd[rjeT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
A;oHji#* ci0A!wWD ['d9sEv . {v?Q9 'p@f5[t slQn 九. 简化
c_J9CKqc 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。
u` pTFy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
VY?9|};f 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:
YF%gs{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
T &ZQie/ +-*/&|^等
dWAt#xII 2. 返回引用。
kf,
&t =,各种复合赋值等
CIudtY(: 3. 返回固定类型。
NR4+&d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8wU$kK 4. 原样返回。
JJ: ku&Mb operator,
h4Crq Yxa_ 5. 返回解引用的类型。
?uWUs )9 operator*(单目)
,81%8r 6. 返回地址。
vy<W4 operator&(单目)
k<gH*=uXY' 7. 下表访问返回类型。
J'44j;5& operator[]
56v G R( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]Q^)9uE\D operator<<和operator>>
Cf%
qap# YT\`R OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
;%e&6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T{{:p\<]_ 6= iHw24 template < typename Left >
.u-a+ac< struct value_return
f ,F X# _4 {
2+1ybOwb template < typename T >
D"7}&Ry: struct result_1
oPe|Gfv\G {
x#1Fi$. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c~ss^[qx| } ;
i]8O?Ab>? X\^V{v^- template < typename T1, typename T2 >
wJp<ZL struct result_2
hnj\|6L {
,9&cIUH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!_fDL6a- } ;
WAu>p3
} ;
NxP(&M( Kz HYh lC<;Q*Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'zyw-1 !fOPYgAGKn 下面我们来剥离functor中的operator()
/jv/qk3i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5.rAxdP $dC`keQM>9 return l(t) op r(t)
Sd7jd ?#9' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!=0h*=NOYt return op l(t)
L\Se , return op l(t1, t2)
Dqy`7?Kn return l(t) op
(0-Ol9[ return l(t1, t2) op
(t&RFzE?G return l(t)[r(t)]
K_i|cYGV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a5*r1, ImXYI7PL 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
\&"C 单目: return f(l(t), r(t));
EX,>V,.UV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
EPm~@8@"j? 双目: return f(l(t));
: auR0FE return f(l(t1, t2));
*`>BOl+ro 下面就是f的实现,以operator/为例
;[ <(4v$ xyL"U* struct meta_divide
Z.VKG1e} {
tv#oEM9esl template < typename T1, typename T2 >
kK&w5' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WzIUHNn'I {
IJ^~,+
return t1 / t2;
'a#lBzu\b }
5`h$^l/ } ;
lM-9 J?j !%>RHh[ 这个工作可以让宏来做:
{ _9O4 +
& =?5)M_6) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FnvpnU", template < typename T1, typename T2 > \
GJ9>i)+h; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yD+4YD 以后可以直接用
C`5'5/-. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
yl[I'fX66 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Ss[[V(- (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,i:?c O}M-6!%<, +,e#uuj$p 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
4@9Pd &I +x]/W|5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[.#nM class unary_op : public Rettype
[ZWAXl
$ {
KC;cu%H Left l;
I&-r^6Yx public :
dq93P%X24 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]?^V xB7L adLL7 template < typename T >
z33UER" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
us.#|~i<h {
C4+DZ<pE return FuncType::execute(l(t));
gN/<g8 }
C;W@OS-; OBi(]l}^O template < typename T1, typename T2 >
YR?Y:?( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T$;S {
>Hf{Mx{< return FuncType::execute(l(t1, t2));
\jfK']P/H }
(/:m*x*6 } ;
{JE [ IkCuw./ "6B@V=d 同样还可以申明一个binary_op
T^v763% .a4,Lr#q. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)eZK/>L& class binary_op : public Rettype
ocGrB)7eD {
dl4n-*h Left l;
DU^.5f Right r;
u*C*O4f>OC public :
M7=,J;@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u8-6s+
O c
p"K ?) template < typename T >
gUklP(T=u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K(;qd Ir {
pGs?Y81
return FuncType::execute(l(t), r(t));
s"jvO>[ }
M}8P _<, #9,8{ O" template < typename T1, typename T2 >
g+#<;Gbpe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h>pu^ `hk {
:-?ZU4) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2%@tnk|@ }
ajSB3}PN } ;
A8-[EBkK 8~Kq"wrbu e,%|sAs[ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
)7 57 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j_<qnBeQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DTO_IP 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
N@d~gE&^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=u2 z3$ 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。。。
od=hCQ1> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
orjtwF>^ 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)
p9"dm{ 下面是修改过的unary_op
UT;%I_i!' D;en!.[Z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m.D8@[y class unary_op
)Cy>'l*Og7 {
i-|N6J Left l;
x?L0R{?WW 505c(+ public :
mG~kf]Y "rBB&l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
TAG@Ab wV )\M]@ template < typename T >
Ph^1Ko"2 struct result_1
B_[efM<R$ {
hO"!q;<eS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pS$9mzY } ;
,C,nNaW NK0'\~7& template < typename T1, typename T2 >
h$8h@2% struct result_2
6{6hz8 {
'V]C.`9c typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qA>#;UTp } ;
OlT8pG5Oa k'8tcXs template < typename T1, typename T2 >
F\eQV< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8UU
L= {
+jhzE% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>haihT }
9J/[7TzSZ YE`Y t template < typename T >
7qqzL_d> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}uma<b {
Y%;J/4dd return OpClass::execute(lt(t));
.Y6v#VI }
S<7!<]F- e]VW\6J& } ;
c^I^jg2v ,#2~< 3)WfBvG 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
G2|jS@L# 好啦,现在才真正完美了。
r;{$x 现在在picker里面就可以这么添加了:
rt^~
I\V V1'otQH2l template < typename Right >
N**)8( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`df!-\# {
3CD#OCz7& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yeiIP }
Erw1y,mF 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。
sFM$O232 &|x7T<,) \Y!#Y#c cF
5|Pf |$\K/]q- 十. bind
1["i,8zB 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。
w=#'8ZuU 先来分析一下一段例子
\-yI
dKj b? o \
ku5%y int foo( int x, int y) { return x - y;}
QF/ULW0G! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<|l}@\iRX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'Q=;I 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。
M{ncWq*_j 我们来写个简单的。
<&m50pq 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jfG of* 对于函数对象类的版本:
{wC*61@1 OKh0m_ )7 template < typename Func >
pa46,q&M struct functor_trait
ah*{NR) {
{dZ]+2Z~+ typedef typename Func::result_type result_type;
~B|m"qY{i } ;
'i%r 对于无参数函数的版本:
OjhX:{"59 t+a.,$U template < typename Ret >
Gko"iO# struct functor_trait < Ret ( * )() >
MsXw
8D {
nYSe0w typedef Ret result_type;
:.5l } ;
*k7BE_&*0Z 对于单参数函数的版本:
kqCsEtm] A'#d:lOA template < typename Ret, typename V1 >
-gvfz&Lz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Fq~uuQ {
v \i"-KH typedef Ret result_type;
OTF/Pu$ } ;
LWCFCkx% 对于双参数函数的版本:
X7!q/1$J HThZ4Kg+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wW\[#Ku struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Zp)=l Td {
$w*L'
< typedef Ret result_type;
O[VY|.MEk } ;
F
,472H 等等。。。
&IN%2c 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Y'iI_cg }@q/.Ct! x template < typename Func >
o6vnl struct func_return
opa}z-7>^ {
MS\vrq'_ template < typename T >
)'~Jsg- struct result_1
y.A3hV%6b {
41<~_+-@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n725hY6}<l } ;
+vy fhw4 FGi7KV=N template < typename T1, typename T2 >
U5kKT.M struct result_2
Rq}lW.<r {
{3x>kRaKci typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l
L;5*@
} ;
Nbr$G=U } ;
4fsd5# 'yPKQ/y$x l(NQk> w 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hY.i`sp*/ 3q'AgiW template < typename Func, typename aPicker >
d~~kJKK class binder_1
e4` L8 {
^OiL&p;r Func fn;
e%[*NX/ aPicker pk;
At\(/Zy public :
}T4|Kyu? }PJsPIa3j template < typename T >
l\W|a'i struct result_1
RKP,w% {
jae9!Wi typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/-p!|T}w } ;
K#+?oFo: 14 & KE3` template < typename T1, typename T2 >
^i%S}VK struct result_2
GS>[A b+ {
d#v@NuO6
h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CIIjZ)T } ;
T`!R
ki%~ yIL=jzm`7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
cuN ]}=D tQ{/9bN?P template < typename T >
tfU*U>j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o=YOn&@% {
M?lh1Yu" return fn(pk(t));
}R}+8 }
U=bx30brh% template < typename T1, typename T2 >
>SI'Q7k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M,fL(b;2 {
n.+'9Fj return fn(pk(t1, t2));
wS}c\!@<, }
LH4A!a] } ;
:$"{-n Y_CVDKdcY ~Y x_ 3 一目了然不是么?
_4N.]jr5 最后实现bind
mU-2s%X<.^ w5 . ^meU G[mqLI{q template < typename Func, typename aPicker >
/Q3>w -h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~W21%T+ {
-UkK$wP5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
c;kU|_ }
-i8KJzPL f `0NU
c)` 2个以上参数的bind可以同理实现。
/u$'=!<b; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
==[(Mn,%d KdCrI@^ 十一. phoenix
X d+H()nR Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vb=]00c ~Y/A]N86, for_each(v.begin(), v.end(),
tA#$q;S (
*|=D 0 do_
kK=VG<
:M [
;}+M2Ec51 cout << _1 << " , "
W p)!G ]
'oIE:#b .while_( -- _1),
zufphS| cout << var( " \n " )
y5sH7`2+5 )
WRD
z*Zf );
{c*$i^T @l CG)Ix< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
v8-My1toV 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Lw\u{E@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.h W># 那么我们就照着这个思路来实现吧:
XN<!.RCw Z^V;B _ h*VDd3[# template < typename Cond, typename Actor >
ATkd# k%S class do_while
nG'Yo8I^5 {
%"f85VfZ Cond cd;
4<($ZN8 Actor act;
+S{m!j%B public :
zls^JTE template < typename T >
50MM05aC struct result_1
Tm`@5 {
Yd3lL:M typedef int result_type;
iTinZ!Ut } ;
)3CM9P'0 5&8BO1V. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
STwGp<8 &MpLm& template < typename T >
gg`{kN^r.a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pl>b 6 | {
OH>.N"IG do
9^!.!%6O$ {
'b.jKkW7 act(t);
]ePg6 }
wK2$hsque while (cd(t));
X}Q4;='C- return 0 ;
g}hUCx( }
1#x5
o2n } ;
%O9 Wm_% ~+' f[!^ \Hp!NbnF$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_9=87u0 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。
`e ZDG 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。
<ci(5M 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。
7;p/S#P: 下面就是产生这个functor的类:
bR7tmJ[)Z cgG*7E JAHg_! template < typename Actor >
U1:m=!S;x class do_while_actor
WuE]pm]c {
&n| <NF Actor act;
|y7TYjg6 public :
,C6( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N[Xm5J +}m`$B}mJ template < typename Cond >
<9&GOaJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h1q3}- } ;
#v(As)4^ -F/)-s6#!' FZgf"XM> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Zw)=Y.y! 最后,是那个do_
)vq}$W!:9 $@6q5Iz!& ( 72%au class do_while_invoker
U)'YR$2< {
Vb?wwx7= public :
/HUT6B template < typename Actor >
2(!W
9#] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
fP<==DK {
}N9PV/a return do_while_actor < Actor > (act);
eY`z\I }
EJ
{vJZO } do_;
pImq<Z U`)
";WN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I0l3"5X
a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
y3(~8n 最后来说说怎么处理break和continue
5dv|NLl 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。
1;m?:|6K{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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