一. 什么是Lambda
6"c1;P!4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pLMRwgzr 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,
eI1GXQ% aNyvNEV3C ^xf<nNF:p axHK_1N{ class filler
)CX4kPj {
0y<wvLv2C public :
7W6cM%_B void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
R*|LI } ;
V\V)<BARe \4"S7.% | `@i5i(( 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:
[1 Ydo` 5Z4-Z |QV!-LK jjJ2>3avY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
qQ!1t>j+H 0O k,oW{ Qb8KPpd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ZVeaTK4_
t Zo KcJA ~&\ f|% a[lY S{ 二. 战前分析
x8;`i$ 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。
'0$?h9" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&V>fYgui "EU{8b ^m_yf|D$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%4\OPw& /* --------------------------------------------- */
H:p Z-v* vector < int *> vp( 10 );
fYE(n8W3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/6O??6g /* --------------------------------------------- */
+GsWTEz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jGrN\D?h /* --------------------------------------------- */
RzhWD^b B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v(OBXa9 /* --------------------------------------------- */
i(?,6)9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{cpEaOyOM /* --------------------------------------------- */
+n}$pM|NKU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PSawMPw tNVV)C Rl|4S[ [i0Hm)Bd3 看了之后,我们可以思考一些问题:
k%y9aO 1._1, _2是什么?
?PTk1sB 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
3]-_q"Co4f 2._1 = 1是在做什么?
vzF5xp. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
rbT)=-( Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
p;?*}xa S4witIK5 x.1-)\ 三. 动工
!ZDzEP* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bqanFQj O4<g%.HC6 Ev!{n @|a>&~xX template < typename T >
P;PQeXKw class assignment
iR$<$P5 {
vpPl$ga5bY T value;
7u\*_mrv public :
VL9-NfeqR assignment( const T & v) : value(v) {}
Y^%T}yTtq template < typename T2 >
bVmAtm[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`si#aU } ;
Oi"a:bCU 7FN<iI&7\ W4;m H}#0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
gn5)SP 8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!L5jj#0 A?TBtAe k`". :V)lbn\ class holder
B12$I:x` {
5>6PH+Oq public :
Iqs+r? template < typename T >
xoB},Xl$D assignment < T > operator = ( const T & t) const
k%[3Q>5iM {
xUF_1hY return assignment < T > (t);
Ld^GV }
R{,ooxH\J } ;
tweY'x.{ BQ^H? jo TwyM\9l7 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:
'gQidf EL3|u64GO static holder _1;
@v\*AYr'M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
q.Nweu!jQ @?C#r.vgp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
* y^OV_n-8 而不用手动写一个函数对象。
,2oF:H R~bC,`Bh c62=* ] , HaA1z}?n 四. 问题分析
= sAn,ri 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。
p8wyEHB 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。
2tayP@$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
lq.Te,Y%w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@eqeN9e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hzI*{ 4YZS"K'E 五. 问题1:一致性
zb6ju]2 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?|
wPbkUVO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
x*oWa, &iN--~}!$ struct holder
Qy#)Gxp {
,_!6U //
~.PP30' template < typename T >
`k\grr.J T & operator ()( const T & r) const
TI y&&_p {
KCe13! return (T & )r;
|L_wX:d`9 }
_DRrznaw } ;
W;?(,xx doHF|<s 这样的话assignment也必须相应改动:
5>9Y|UU /8@m<CW2Y template < typename Left, typename Right >
(3\Xy class assignment
r!}al5~& {
DaNW~rd{ Left l;
wo5ZxM Right r;
^s\3/z>b4! public :
qdCWy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{Hr$wa~ template < typename T2 >
wLuv6\E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_eLWQ|6Fx } ;
59(U `X fJjgq)9 同时,holder的operator=也需要改动:
iq?#rb P#I ~Lfcg* template < typename T >
P[t$\FS assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-6Tk<W
{
@|bP+8oU return assignment < holder, T > ( * this , t);
g|P C$p-z+ }
"Clz'J]{ 8l/[(] & 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
e2CV6F@a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%u?HF4S' QGiAW7b5 return l(rhs) = r;
4^c-D 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
b7C
e%Br 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U7&x rif mzL[/B#>M template < typename Tp >
]O:M$ $ class constant_t
_i}wK?n {
L{g E'jCC const Tp t;
,xJrXPW public :
rl:KJ\*D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g1DmV,W-Q template < typename T >
ETv9k g const Tp & operator ()( const T & r) const
oFg5aey4 {
8U~.\`H-PT return t;
yI:#
|w| }
\zXlN } ;
x:K?\< >L((2wfiN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cu#e38M&eE 下面就可以修改holder的operator=了
KB{RU'?f| vnX template < typename T >
Ex@`O+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tP
~zKU {
3bC
yTZk return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}{7e7tW6 }
#*q2d q5&Ci` 同时也要修改assignment的operator()
OKuD" p5c8YfM template < typename T2 >
~pP0|B*% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w=r&?{ 现在代码看起来就很一致了。
"5DJu~ V7CoZnz 六. 问题2:链式操作
vTr34n 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?s}
% 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。
t> Q{yw 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。
x49!{} 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
J$uM 03 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P1 +"v* _rQUE^9 template < typename T >
90 {tI X struct result_1
7u11&(Lz {
lhn8^hOJ/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hsce:TB } ;
jy$@a%FD ayp b 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:
O@U?IF$ ,^T]UHRO template < typename T >
irxz l3 struct ref
mE$dO3 {
)@QJ typedef T & reference;
" mj^+u- } ;
m$UvFP1>u1 template < typename T >
I/u9RmbU struct ref < T &>
2JO-0j. {
F+=urc>w typedef T & reference;
P9#)~Zm}] } ;
mPt)pn!rA tFU;SBt8Ki 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?#[)C=p]z ki\uTD`mf template < typename T >
3l:QeZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
B#N7qoi {
.Oo/y0E^ return l(t) = r(t);
i*tv,f.( }
~@c-* 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。
mVf.sA8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
to3?$-L aPIr_7e 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
L4974E?S _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
UOI^c _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[STje8+V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1t~({Pl<> 最后的布局是:
=3+L#P=i9 Add
l:e9y $_) / \
q(9%^cV6 Divide 5
4
eh=f!(+ / \
XoL[
r67Z _1 3
-ut=8(6& 似乎一切都解决了?不。
=:K@zlO: 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
.P/xs4 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
+^Jwo)R'b OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Xz1c6mX|o 8=H\?4)()Y template < typename Right >
O k(47nC
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c>MY$-PD Right & rt) const
|^5 /(16 {
az(5o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i.@*tIK }
_EKF-&Q6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<c%n?QK{ 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。
;~ee[W$1 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
/Dd\PjIH{ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
#
cWHDRLX 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ya>N.h 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
b.Su@ay@(^ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
oI$V|D3 9 RK)l8c} template < class Action >
2ij/N%l class picker : public Action
BR3mAF {
wixD\t59X public :
rgR?wXW]jE picker( const Action & act) : Action(act) {}
elKx]%k*) // all the operator overloaded
y9
uVCR } ;
i7v/A&Rc ~= 9Vv 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。
02M7gBS 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:
&t[|%c*D& gHH&IzHF template < typename Right >
rt;gC[3\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b+$o4l/x {
HWbBChDF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(4ZLpsbJ }
aJQXJ,>Lv # ITLz!gE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s>J3\PC 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。
;G Qm[W([ Oy'0I, template < typename T > struct picker_maker
_W+Q3Jx-( {
$~o3}&az typedef picker < constant_t < T > > result;
^Ezcy? } ;
fv|%Ocm template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o[{&!t {
}~GV'7d1 typedef picker < T > result;
Q0SW;o7 } ;
XPVV+. g^n;IE$B 下面总的结构就有了:
w%~qB5wF6 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。
Zjt9vS) 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。
R`3x=q
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
JJNmpUJ 至此链式操作完美实现。
5=.7\#D yTj p- cUVTRWV 七. 问题3
}wG|%Y#+r 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。
"S|(4BUJ(
~FNPD'`t template < typename T1, typename T2 >
]TfeBX6ST ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;>/ipnx {
/MqP[*L return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Si[eAAd'
: }
$l43>e{E v['AB4 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
1l~.R#W G& PIpWa$b template < typename T1, typename T2 >
rJp?d9B struct result_2
0O^r.&{j> {
ZK!4>OuH` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/ (.'*biQ } ;
/J8o_EV q4zSS #]A 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?
nYgx9Q"<om 这个差事就留给了holder自己。
&}O8w77 SE-} XI\ {'&8`d template < int Order >
_32/WQF6 class holder;
LNbx3W
oC template <>
R>` ih&,) class holder < 1 >
8|Q4-VK<! {
5bF5~D(E public :
JN)"2}SE template < typename T >
B
;;cbY struct result_1
P$F#,Cn {
=^"~$[z( typedef T & result;
k~ZBJ+
94 } ;
LP8o7%sv! template < typename T1, typename T2 >
p0?o<AA%O struct result_2
>Ziy1Dp {
6J]~A0vsi} typedef T1 & result;
V9gVn?O0 } ;
@eA %(C template < typename T >
mnQal>0~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vB]3Xb3a {
JJ)y2 return (T & )r;
K"G(?<>~4c }
f};!m=b template < typename T1, typename T2 >
#<D@3ScC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
US"2O!u {
rg"TJ"Q- return (T1 & )r1;
J~fuW?a]r }
%oMWcgsdJi } ;
4h(jw zmdWVFVv template <>
7d%A1}Bq$ class holder < 2 >
~ }Kp {
0LZ=`tI public :
$)4GCP template < typename T >
)|MIWgfWN struct result_1
54;l*}8Hl {
t.gq5Y.[ typedef T & result;
PV?1g|tYv } ;
6j?FRs template < typename T1, typename T2 >
4;",@} struct result_2
Bd/}
%4V\@ {
N,h1$)\B# typedef T2 & result;
AfuXu@UZ_/ } ;
nmTm(?yE template < typename T >
Q|6Ls$'$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=I
%g;YK {
z0=Rp0_W return (T & )r;
rwasH,+ }
S a(yjF1 template < typename T1, typename T2 >
Ks9FnDm8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X!7cz t {
Qd9-u)L< return (T2 & )r2;
6@*5!, }
(9Fabo\SH } ;
F]/L! 1kbT@ f%`*ba"v 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> >。
\Ac}R' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&Bj,.dD/a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
TXZ(mj? `%KpTh return l(i, j) = r(i, j);
0\8*S3,q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Mb2:'u[ |)
x' return ( int & )i;
4Z<]4:o return ( int & )j;
6~:W(E} 最后执行i = j;
z"
b/osV 可见,参数被正确的选择了。
%AzPAWcN PU,6h} H={O13 n1fEdaa7g 61ON 八. 中期总结
c+}!yH$ 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:
Gp?ToS2^d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&/J.0d-*`` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
JL}hOBqfI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{mCKTyN+ +#de8/x 8MYLXW6 e;&{50VY CVyx lc> X|lElN 九. 简化
+0oyt? 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。
BLl%D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mq|A8>g 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:
BK`Q)[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0~PXa(!^K +-*/&|^等
I?^Q084 2. 返回引用。
3D 4]yR5 =,各种复合赋值等
_WRR
3 3. 返回固定类型。
1kz9>;Ud6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j?d;xj 4. 原样返回。
7 K;'7 operator,
P3,Z5|) 5. 返回解引用的类型。
X~IRpzC operator*(单目)
t z
+ 6. 返回地址。
J_y<0zF** operator&(单目)
(`q6G d 7. 下表访问返回类型。
uMiD*6,$< operator[]
$ uz1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
c5T~0 'n operator<<和operator>>
ShEaL&'J _G-b L; 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。
kz$6}&uk 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?34EJ
! ZTgAZ5_cz template < typename Left >
;*<{*6;=? struct value_return
Nf/hr%jL {
CA~em_dC template < typename T >
0x3 h8fs struct result_1
h=iA;B^> {
Q%X:5G? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
kb>Vw<NtE } ;
:uU]rBMo [t"_}t =w template < typename T1, typename T2 >
6,V.j>z struct result_2
0,"n-5Im {
u@:=qd=\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{LMS~nx } ;
4acP*LkkQ } ;
9 "
}^SI8 $,z[XM&9) LoV*YSDAY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,\m;DR1 [+:mt</HN 下面我们来剥离functor中的operator()
3;t@KuQ66 首先operator里面的代码全是下面的形式:
K&\BwBU ^cPo{xf return l(t) op r(t)
K8yyxJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?}1JL6mF{ return op l(t)
l?yZtZ8 return op l(t1, t2)
EE{#S return l(t) op
"S{6LWkD return l(t1, t2) op
k?|F0e_ return l(t)[r(t)]
n8;G,[GM80 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L8?Z!0D/h w/^0tZ~ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
SS45<!iy 单目: return f(l(t), r(t));
&Gy'AUz- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kERaY9L\ 双目: return f(l(t));
n{qw ]/ return f(l(t1, t2));
9>.<+b(>!' 下面就是f的实现,以operator/为例
,,C~j`F !7,K9/" struct meta_divide
@6I[{{>X {
Jq?^8y template < typename T1, typename T2 >
2'O!~8U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yaYIgG {
J7
*G/F return t1 / t2;
UtGd/\: }
x#}j3"
PP } ;
2U+z~ :+gCO!9Y 这个工作可以让宏来做:
v#<+n{B q=E}#[EgY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[V #&sAe template < typename T1, typename T2 > \
u{E^<fW] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*"wD&E? 以后可以直接用
f-f\}G&G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}HA2ce\ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
43orR !.Z (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
aP6%OI G7kFo6Cb %;B(_ht<-w 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
vCU&yXGl 1 [~| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x1hs19s class unary_op : public Rettype
Z+"E* {
)8N)Z~h Left l;
^B"_b?b public :
tWX+\ | unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2AdHj&XE )l!&i?h% template < typename T >
IpaJ<~ p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!i"9f_ {
dC;d>j, return FuncType::execute(l(t));
1WA""yb }
)>#<S0>'j I;":O"ij\ template < typename T1, typename T2 >
enD C# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DRBYH( {
<4A(Z$ZX) return FuncType::execute(l(t1, t2));
aY1#K6(y }
I+4qu|0lA } ;
*i]Z= E/ed0'|m XGrxzO|{ 同样还可以申明一个binary_op
Rp@}9qijb k f K"i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Zs K'</7 class binary_op : public Rettype
+[l{C+p {
C6T 9 Left l;
Om?:X!l" Right r;
0,D9\ Ebd public :
@}rfY9o' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dU04/]modD {*]=qSz template < typename T >
'?!<I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&MGgO\|6 {
Z`1o#yZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
D<L{Z[ }
h|/*yTuN.y o'}Z!@h template < typename T1, typename T2 >
qI%9MI;BV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QX~72X=( {
Hd@T8 D*A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
cJE>;a }
qP .VK?jF| } ;
r@V(w` D]>86& T6?d`i i1 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
6V_5BpXt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~[X:twidkL DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t-ReT_D|; 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。
&)'kX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'`A67bdq) 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。。。
K/LaA4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=VI`CBQ/Um 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)
h^,YYoA$ 下面是修改过的unary_op
d5W[A#} I:2jwAl template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q ]koj!mMl class unary_op
U?m?8vhR6( {
sVl:EVv Left l;
'A@Oia1;{ C g,w6<7 public :
%RF BOcEL%+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)UU6\2^ &(U=O?r7 template < typename T >
Ita!07 struct result_1
M(f*hOG{Y {
/ z>8XM& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)t 7HioQ } ;
I
Y-5/ :95_W/l template < typename T1, typename T2 >
-8J@r2 \ struct result_2
mp$II?hZ* {
Rn^N+3o'M typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C4d1*IQk } ;
OpX ~CTRPH template < typename T1, typename T2 >
w5G34[v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vP;tgW9Qk {
j3'/jk]\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^Q+5M"/8 }
FQ&VM6_ SxQDqoA~ template < typename T >
;@\JscNJ| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x~,?Zj)n?C {
ll^O+>1dO return OpClass::execute(lt(t));
e/I{N0SR }
o~N-x* 6*oTT(0<p } ;
vb2O4%7tw |"&4"nwa Olrw>YbW 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
?fwr:aP~ 好啦,现在才真正完美了。
t-{OP?cE1 现在在picker里面就可以这么添加了:
jS)-COk Z19y5?uR template < typename Right >
8y
)i," picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-BH'.9uqGQ {
?O]gFn return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
NY
w(hAPv }
ag4^y& 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。
ApB'O;5 \}(-9dr 8#3cmpx4 l@9:VhU( _E-GHj>k
z 十. bind
SQCuY<mD 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。
E0'6 !9y 先来分析一下一段例子
::t!W7W PU\q.y0R #!<s& f|O int foo( int x, int y) { return x - y;}
TV2:5@33 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a.ME{:a% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
667tL( 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。
eNKdub 我们来写个简单的。
~0t'+. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qt)mUq;> 对于函数对象类的版本:
sMo%Ayes Wsz9X; template < typename Func >
rJ*WxOoS{ struct functor_trait
C!A_PQ2y {
_dY}86{ typedef typename Func::result_type result_type;
Hh/#pGf2 } ;
SQRz8,sqkw 对于无参数函数的版本:
+4Ra N`I RozsRt;i template < typename Ret >
2^j9m}` struct functor_trait < Ret ( * )() >
+w/o {
cA^7}}?e typedef Ret result_type;
XBBRB<l) } ;
TMs\#
对于单参数函数的版本:
[r~lO@ L3Iz]D3s template < typename Ret, typename V1 >
{=Y&q~:8v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
CF4y$aC# {
N($]))~3& typedef Ret result_type;
=sJHnWL[ } ;
*]k"H`JoFC 对于双参数函数的版本:
n*|-"'j Fs~-exY1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
w/@%xy struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`hhG^O_ {
2Ki/K( typedef Ret result_type;
#.aLx$"a } ;
3Pq)RD|hn 等等。。。
a&PZ7!PZv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:H7 "W< "d\8OOU template < typename Func >
(/BkwbJyE struct func_return
Ke!O^zP92 {
D~,R@7 template < typename T >
T9.gs}B0 struct result_1
n*uZ=M_/Q {
60$
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y%AJ>@/; } ;
\FM- FQK 1+#8} z: template < typename T1, typename T2 >
yLX\pkAt4 struct result_2
2HNS|GHb& {
&c!-C_L 2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{,-# ;A*yW } ;
>skS`/6 } ;
*l}
0x@ E{B<}n|}& u?i1n=Ne 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q^OzFfR6 e76)z;' template < typename Func, typename aPicker >
)}8%Gs4C class binder_1
_JXE/ {
/J:j'6 Func fn;
+cN2 KP aPicker pk;
|^&e\8>. public :
bf+2c6_BN0 2:yv:7t/ template < typename T >
e%\K I\u struct result_1
AJ}Q,E {
~>|U %3}] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"/=xu| } ;
WBdb[N6\ K}@:>;*9 template < typename T1, typename T2 >
pcG q struct result_2
`.XU|J*z, {
Ab)7hCUW typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z5K,y19/~ } ;
cPSpPx +aap/sYp binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5kz`_\& 4RNzh``u template < typename T >
}"v"^5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$Re
%+2c {
%qhaVM$] return fn(pk(t));
rjzRH }
*,u{~(thR template < typename T1, typename T2 >
n_j[hA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}ls>~uN {
.u&g2Y return fn(pk(t1, t2));
jC=_>\<|X* }
P?
n`n!qZ } ;
$ hapSrS (H7q [UG| $I%]jAh6 一目了然不是么?
.*{LPfD| 最后实现bind
YDJc@*D !% Md9Mu!o fQdQ[ template < typename Func, typename aPicker >
pe8MG(V picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
TaH9Nu {
\uH;ng|m return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Rh|&{Tf }
e"Z~%,^A T^ -RP 2个以上参数的bind可以同理实现。
t<-Iiq+tL 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。
$=
gv d>f5Tl\E 十一. phoenix
~rD* Y. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VlH9ap MLl:)W* for_each(v.begin(), v.end(),
pmZr<xs (
xfilxd do_
d?JVB [
1x]G/I* cout << _1 << " , "
{.AFg/Z ]
6aL`^^ .while_( -- _1),
\W4SZR%u cout << var( " \n " )
/>$kDe )
;XjKWM; );
TSeAC[%pL e>/PW&Z8Z 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:
wp$=lU{B 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
G 7u85cie operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
h4U .wk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
hM-qC|! ]GJskBm MEE]6nU template < typename Cond, typename Actor >
Mppb34y class do_while
y3vOb , 4 {
SRMy#j- Cond cd;
$%/Zm*H Actor act;
1mf_1spB public :
fE >FT9c template < typename T >
&A>J>b struct result_1
7J)-WXk {
/}V9*mD2 typedef int result_type;
C]}0h!_V } ;
~{J.br` 2HUoT\M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}wn GOr l`d=sOB^ template < typename T >
9,4a?.*4~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bi]%bl>% {
iC
2:P~ do
g\2Y605DM {
%
nR:Rc! act(t);
eb7`R81G }
<I7UyCAF while (cd(t));
& )Z JT.S return 0 ;
6_XTeu }
QJxcH$ } ;
~*&_zPTN nRvV+F0# +:D0tYk2B 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{oO!v}] 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。
^7=yjD` 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。
Yk }zN_v 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。
Rzz*[H 下面就是产生这个functor的类:
Da.v yp
uu HWN| tP`,Egf"g template < typename Actor >
>LLFe~9`g class do_while_actor
h)sc-e {
G'! Hc6OZ Actor act;
w(VH>t public :
*<J**FhcMu do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?k/Uw'J4u/ j5AW} template < typename Cond >
9+pnpaZB0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
B<i1UJ5 } ;
8L0#<"'0 |= ~9y"F 5'@}8W3b 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`CW =*uBH 最后,是那个do_
</7J:# +3VY0J j
$L class do_while_invoker
%h^; "|Z {
ugOcK Gf public :
Ta~Ei=d^ template < typename Actor >
bjbm"~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
w}+jfO9 {
5'6Oan7dL: return do_while_actor < Actor > (act);
[(]uin+9Q }
2: fSn&*/> } do_;
|ML|P\1&V fy7]I?vm@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
21W>}I"0? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@qI^xs=Z 最后来说说怎么处理break和continue
k |M 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。
PE-VxRN) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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