一. 什么是Lambda
p1s&
y0:d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
aH$DEs 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
!J}Q%i B%co`0$ r+k~%5Ff~ qaBL class filler
DRu#vC {
Gd2t^tc public :
4n\O6$&.x void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8(@(G_skp } ;
=6,w~|W DoEN`K\U Cm6%wAzC 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:
$.Qq:(O:6 d-UQc2r Eye.#~ dr=h;[Q' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?&XpwJw:~ 8 }OII\ >`
|sBx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
35#"]l" ]#O~lq /kFw(l_. T;Ra/H 二. 战前分析
enQev?8% 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
?Hf8<C} 3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@3Mp>u/ <QRRD*\ JW=P}h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JN<u4\e{-& /* --------------------------------------------- */
&Y8S! W@4 vector < int *> vp( 10 );
{dNWQE*\c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sTzt /* --------------------------------------------- */
Ei\tn`I& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ARJ} h /* --------------------------------------------- */
RATW[(ZA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0(az 80
p /* --------------------------------------------- */
#7,;/rtO7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w;DRC5V> /* --------------------------------------------- */
iJEKLv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s#C~HK !L55S03 wb (quu ,g bQqoLV 看了之后,我们可以思考一些问题:
\oV g(J&o 1._1, _2是什么?
QR{pph*zn- 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
s% (|z 2._1 = 1是在做什么?
b#{[Pk,w9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
+FlO_=Bu Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
`RLn)a OOX[xv!b #bdSH)V 三. 动工
lX|d:HFtP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2VA mL7) =MokbK2 -|3feYb' 2:Q2w3Xe template < typename T >
jun$CY4 class assignment
"~ eF%}. {
u(g0Ob T value;
-}Q^A_xK public :
nEboet-#D0 assignment( const T & v) : value(v) {}
3!0~/8!f@ template < typename T2 >
gOKF%Ej31T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7!%xJ! } ;
|$a!Zx94^ 7xy[; Avn)%9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@Xj6h!"R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gj-MkeI) a!Ht81gj )xj!7:n) MY"8! class holder
wj#A#[e {
N@r`+(_t public :
S"G`j!m1 template < typename T >
86<[!ZM assignment < T > operator = ( const T & t) const
El:& {
)$7-CNWr~ return assignment < T > (t);
9L9+zs3k }
nN$aZSb` } ;
\zGmZZ |ww@V<'/# TG@ W:>N( 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:
(nLT8{>0 $~FnBD%|{ static holder _1;
]'!$T72 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rf]'VJg#3 MclW!CmJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P{gy/'PH, 而不用手动写一个函数对象。
2{fPQQ;# akB+4?+s) "[tb-$ER 8ZPjzN>c6 四. 问题分析
bfl%yGkd/| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
!au%D?w 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=!{
E!3>*D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2GC{+* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\1R<GBC4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(Ceq@eAlT E[kf%\
五. 问题1:一致性
^I]A@YNni 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
L92vb zP 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y|(C L^( {]V+C=` struct holder
b]cnTR2E {
T i!<{> //
N~t4qlC/ template < typename T >
KKJ)BG?qZ T & operator ()( const T & r) const
9~ JeI / {
+xG return (T & )r;
wi$,Y.: }
Wd<|DmSy } ;
M'-Z" GZCX m+ 这样的话assignment也必须相应改动:
k^C^.[? bHf>EU template < typename Left, typename Right >
~D1&CT#s class assignment
|p\vH#6y+ {
ilr'<5rq Left l;
S&Szc0-|k Right r;
|O4LR,{G.w public :
!Pf6UNN' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[oS4WP template < typename T2 >
v|
Yh]y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{Ne5*HFV } ;
_(1Shm HBp$
同时,holder的operator=也需要改动:
<7R+p;y 9_ru*j\ template < typename T >
!)-)*T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g;mX {p_@ {
A8oTcX_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
o<Y[GW1pg }
:HW\awv PPMAj@B}V 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。
Wkj0z]]? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
x?rn<= 3<R8_p return l(rhs) = r;
lGZf_X)gA^ 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。
V(c>1xLlz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=%Z5"]; poU1Q#+4p* template < typename Tp >
]21`x class constant_t
x*7Q {
@/f'i9?oM` const Tp t;
s=[T,:Z public :
^sqTgrG constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u}QcyG^ template < typename T >
U"L7G$ const Tp & operator ()( const T & r) const
MR3\7D+9y {
Y6:b return t;
\qZ>WCp>r }
J{qsCJiB } ;
u0{R;) 3)0z( 30 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gUWW}*\ U 下面就可以修改holder的operator=了
E -+t[W (\$=de>? template < typename T >
b9RJ>K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+Z=%4 {
+ J` Qv,0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(\M#Ay t) }
Mfinh@K, J5"d|i 同时也要修改assignment的operator()
<19A= _MLbJ template < typename T2 >
v9
*WM3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L"Dos + 现在代码看起来就很一致了。
dKJ-{LV Zgw4[GpL 六. 问题2:链式操作
OuMj%I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G(;R+%pu 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。
F!7\Za, 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。
J?"v;.K|hU 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。
9!?Ywc>0# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
twP%+/g]< }Yargj_Gn template < typename T >
\]|(w*C struct result_1
0`KR8# A@ {
VOGx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Hj97&C{Q^ } ;
WJTc/ Fk`|?pQm 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:
V>(>wSR C Ef*:kr template < typename T >
jp880} struct ref
Rrw6\iO {
8DkZ@} typedef T & reference;
o3cE.YUF } ;
PS$g*x template < typename T >
0iI|eE o struct ref < T &>
M3!4,_!~ {
!QlCt>{ typedef T & reference;
9Ecc~'f } ;
pmc)$3u ib%'{?Q. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k2/t~|5 h{ T{3 template < typename T >
Vl/fkd,Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3FG'A[x3O {
6%Pvh- ~_ return l(t) = r(t);
Hq
aay }
Ij2Th] 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
a"m-&mN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]jSRO30H3< j~Mx^ivwj 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
*:?XbtIK u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`_e5pW=:> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2$b JMx> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
wGgeK,*_ 最后的布局是:
a[jNT$8 Add
*nB-]
w/ / \
"#P#;]\ ` Divide 5
tQE<'94A / \
"2ZuI;w _1 3
L| ]fc9W: 似乎一切都解决了?不。
2"EaF^?\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
zmFS]IOv$ 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。
nT9Hw~f<j 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:
VE))`? v;#0h7qd template < typename Right >
bFVY& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qRL45[ K Right & rt) const
Ac'pu,v {
-oi@1g@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w[g`)8Ib }
*^:s!F 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"u)Le6. 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。
\$!D^%~; 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。
umN4|X 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。
xoQ(GrBY 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。
-`D<OSt7 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?
gI00@p:m 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:
<07]w$m/ JC#5CCz template < class Action >
qwq5yt? class picker : public Action
HV{W7) {
0:$pJtx" public :
O~|Y#T picker( const Action & act) : Action(act) {}
xy]oj // all the operator overloaded
z.;!Pj } ;
(5e4>p&+ gF:|j( 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。
qq"0X! w 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\mLI}@ 0|ekwTx. template < typename Right >
{E.A?yej9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
B:ugEAo_ {
N%9?8X[5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#'y&M t }
ul]hvK{2 O7m-_#/\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EFv^uve 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。
y"k%Wa`* yIg^iZD
template < typename T > struct picker_maker
G +AP."M? {
4m6/ba typedef picker < constant_t < T > > result;
6!H,(Z]j } ;
>z73uKA( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^O!;KIe{g {
TLq^5,qG typedef picker < T > result;
6?a z } ;
Zr(eH2}0D eQ*zi9na 下面总的结构就有了:
gHFQs](G. 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。
3R%yKa# 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。
#'n.az=1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^%0^DN 至此链式操作完美实现。
VO~%O.> *y', eB $,0EV9+af 七. 问题3
$xis4/2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
E=91k. \Nk578+AA template < typename T1, typename T2 >
sQ+s3x1y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0"Zxbgu) {
,y@WFRsx return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R ^ZOcONd- }
DB}v.. cPkP/3I]h 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
S VypR LVB 5}a.< template < typename T1, typename T2 >
K+~1z>& struct result_2
RKp9[^/? {
ihekON": typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+U4';[LG1C } ;
\-sW>LIA s>%.bAxc 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
d[Zx [=h 这个差事就留给了holder自己。
f4VdH#eng` (M<l}pl) )G-u;1rd template < int Order >
Wiw~oXo class holder;
egH,7f(yP template <>
B>c2 *+Bk class holder < 1 >
Q(O0z3 b {
Tp.:2[ public :
}2S)CL= template < typename T >
0|g@;Pc struct result_1
{`-AIlH( {
Hp5.F>- typedef T & result;
-2'+GO7G } ;
CR;E*I${ template < typename T1, typename T2 >
nw#AKtd@x struct result_2
Nw(hN+_u {
D&i,`j typedef T1 & result;
U.h2 (-p } ;
rjj_]1?K template < typename T >
qJ2Z5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wf-XH|j[ {
KK{_s=t%< return (T & )r;
ju07gzz }
?9>wG7cps7 template < typename T1, typename T2 >
/qMiv7m~Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PF#<CF$ = {
Ikw.L return (T1 & )r1;
].2t7{64 }
*.KVrS<B1 } ;
sLFZ61rT Q [C26U template <>
BoOuN94 class holder < 2 >
@/:7G. {
><xmw= public :
{:3:GdM6 template < typename T >
PKC0Dt;F. struct result_1
Xfbr;Jt"< {
g4YlG"O[~ typedef T & result;
)y i~p } ;
ZJm$7T)V template < typename T1, typename T2 >
bC98<if struct result_2
EUVD)+it {
/W .G-|: typedef T2 & result;
Ab>Kf r# } ;
G e5Yz.Qv template < typename T >
byMy-v; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N%ccy?B {
)WW*X6[k return (T & )r;
"6U@e0ht }
*|y$z+g/ template < typename T1, typename T2 >
kjB'WzZ8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}0Uh<v@ {
;#S]mso1 return (T2 & )r2;
nC!]@lA }
12?!Z } ;
H1L)9oa iSR"$H{ f6Lc"b3s1 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
f F)M'C 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*9xxX,QT8Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{ Ie~MW </@5>hx/ return l(i, j) = r(i, j);
~d1=_p:~T 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
XjP& qY'+@^<U; return ( int & )i;
8 hhMuh return ( int & )j;
x}Lj|U$r<X 最后执行i = j;
3$q#^UvD 可见,参数被正确的选择了。
w{|`F>f9 J~4mp\4b `LLmdm 6i 2+DK:T[ @$ Nti> 八. 中期总结
"C&>$h_% 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
CTKw2`5u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Mis B&Ok`k 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
US3)+6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Vdefgq@< .VNz(s
(n~fe-?}8 FN<>L0
!bCL/[ !lL
`L\ 九. 简化
G`jvy@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
H!hd0. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
GnUD<P=I 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
*PV7s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"crp/Bj? +-*/&|^等
K(PSGlI f 2. 返回引用。
!OQ5AF$
=,各种复合赋值等
WcS`T?Xa 3. 返回固定类型。
+ 9|0\Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8 >LDo"< 4. 原样返回。
~@PD\ operator,
.w@B )f* 5. 返回解引用的类型。
~Ey+ operator*(单目)
|<,0*2 6. 返回地址。
r-L& ee operator&(单目)
)u28:+8 7. 下表访问返回类型。
@Lf&[_ operator[]
(!N2,1| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
iu*&Jz)D> operator<<和operator>>
cF=W hP*f <-b9
)> 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。
_F`JFMS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+
jeOZ .U@u | template < typename Left >
5p}j{f struct value_return
u^|cG{i5" {
BY[7`@ template < typename T >
^VG].6 struct result_1
3 )#Nc| {
hDSf>X_*_G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]1>R8 } ;
"+7E9m6I U*\K<fw template < typename T1, typename T2 >
3imsIBr struct result_2
V>Z4gZp5sc {
/FC
HF#yK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,.V<rDwN& } ;
ZYY2pY 1 } ;
x*'H@!!G XR7v\rd +y'2 h%>h[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w}OBp^V^ [?9 `x-Q 下面我们来剥离functor中的operator()
$.d,>F6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%s+'"E"E 0(f+a_2^Q return l(t) op r(t)
Z:N;>.3i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
b=2:\F return op l(t)
bfoTGi
return op l(t1, t2)
!DSm[Z1 return l(t) op
]ilLed return l(t1, t2) op
P/1YN return l(t)[r(t)]
f"j9C%'* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
NNqvjM- ;Bz|hB{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
=:w,wI. 单目: return f(l(t), r(t));
X-<,zRM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&QfEDDJ 双目: return f(l(t));
fvH{va. return f(l(t1, t2));
Y %bb-|\W 下面就是f的实现,以operator/为例
i?(cp["7 yc3/5]E& struct meta_divide
8/tB?j {
uyk;]EYjHZ template < typename T1, typename T2 >
AQQa6Ce*
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3ddw'b'aQ {
YzG?K0O% return t1 / t2;
@SxZ>|r-|v }
F>#F@j^c } ;
[s]$& H{5,
-x 这个工作可以让宏来做:
Fs4shrt !<~.>5UQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<^5$))r template < typename T1, typename T2 > \
{p/Yz# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tR<#CCtRp' 以后可以直接用
;4b=/1M' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
S{&%tj~U 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
jG{?>^ (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。。。)
Lm`-q(!7w :nb|WgEc g7hI9(8+ 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
EU:N9oT ?K2EK'-q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Pm2LB<qS class unary_op : public Rettype
YfT
D {
u
e Left l;
sj/k';#g public :
Pb T2-
F_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W>+`e]z RZ{O6~VH template < typename T >
"y7\F9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9"S iHp\) {
Gq[5H(0/c return FuncType::execute(l(t));
k.54lNl }
?nL,Otz -UidU+ES; template < typename T1, typename T2 >
19O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7n84`|= {
T&6>Eb0{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
J^#g?RHN>m }
%4M,f.[e } ;
Ue;Z)} 1|G\&T ~QUNR?h 同样还可以申明一个binary_op
W-r^ME MRo_An+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#=)>,6Zw class binary_op : public Rettype
5$:9nPAH {
`q^qe> ' Left l;
tXrKC Right r;
7;TMxO=bra public :
w]h8KNt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
havmhS)O _(:$
:*@ template < typename T >
-:r<sv$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
, :K{ {
;m.6 ~A return FuncType::execute(l(t), r(t));
zXlerQWUv }
b[:m[^ =6\^F i template < typename T1, typename T2 >
nLk`W"irM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
se>\5k {
#>G:6'r return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\BfMCA/ }
g<^A(zM } ;
wmR~e )@Y<
<9'2 /|&4&$ 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
GJS( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
jvR(e" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0cfGI% 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。
`?l
/HUw 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`) ],FE*: 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。。。
T]/> c 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(w"(RM~ 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)
yeIS} O 下面是修改过的unary_op
>y#qn9rV1 !L9]nO 'BL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6v%ePFul class unary_op
vy={ziJ {
E|RC|Sz=u Left l;
T <k;^iqR y.8nzlkE{ public :
#J5_z#-Q; =\)zb '\=d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jVoD9H
F/ Tz9 (</y template < typename T >
/ET+`=n struct result_1
CsT&}-C {
%8Y+Df;ax typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SS_6VE*sI } ;
G*%U0OTi -j rAk template < typename T1, typename T2 >
ld({1jpX, struct result_2
>mMfZvxl% {
K/}x'*= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ii/{xVMD } ;
UpSJ%%.n QKVOc,Fp7i template < typename T1, typename T2 >
't*]6^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b&_Ifx_YF {
[,ulz4" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
EASmB
}
Q]K$yo P&:[pPG template < typename T >
eFA,xzp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kj4=Q\Rfm {
vE#8&Zq return OpClass::execute(lt(t));
Pn@DHYP }
HKO]_; :( =h
~n5wQG } ;
1Q9Hs(s tW-[.Y -M, q*a~9.i@ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
S^EAE] 好啦,现在才真正完美了。
BE~-0g$W 现在在picker里面就可以这么添加了:
uT<<G)v) Zvfy%k template < typename Right >
II~91IEk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^f"|<r {
LH`2Y,E return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:mf&,? }
jk\V2x@DR 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。
:kwDa
a C"s-ttP
vo&h6'i>7 l2dj GZk R1%J6wZq 十. bind
!su773vo 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。
?q2Yk/P 先来分析一下一段例子
-F3~X R G^dzE/: o>Dd1
j int foo( int x, int y) { return x - y;}
Pv\8 \,B9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>NV1#\5_R@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Odh r=Hs 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。
eU e, P 我们来写个简单的。
+StsSZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
l]&x~K} 对于函数对象类的版本:
'^[+] d'3"A"9R7- template < typename Func >
1cRF0MI struct functor_trait
YmjA!n {
"^wIoJ6H' typedef typename Func::result_type result_type;
8_S| 8RW( } ;
8.I3%u 对于无参数函数的版本:
BD86t[${W koD}o^U# template < typename Ret >
~3f|-%Z struct functor_trait < Ret ( * )() >
y*US^HJOZ {
)N1iGJO) typedef Ret result_type;
nXI8 `7D } ;
}_^ vvu 对于单参数函数的版本:
~
L>M-D4o &%qDi_UD template < typename Ret, typename V1 >
|k%1mE(+=s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
EIyFGCw|U {
TqfL
Sm| typedef Ret result_type;
DQ[7p( } ;
O/d]2<V 对于双参数函数的版本:
U0{)goN. d~h;|Bl[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
de.f?y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6 v~nEw {
tLq]#9kL typedef Ret result_type;
`8Ych@f] } ;
x#zj0vI-8 等等。。。
uGqeT#dP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|_-w{2K Ht\2 IP template < typename Func >
"Jg.)1Jw struct func_return
T{"Ur:p {
n~}[/ly template < typename T >
k)X\z@I' struct result_1
$N;J) {
nKnrh]hX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eMmNQRmH } ;
#d/T7c# ~UNha/nt template < typename T1, typename T2 >
l(}L-:@A struct result_2
_2{_W9k {
/ #rH18 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
op9vz[o#4 } ;
OJJ [Er1 } ;
g`fMHU7 6akI5\b YhfQpe 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M6^
\LtFt WVOj;c template < typename Func, typename aPicker >
v>Kh5H5e~ class binder_1
3(,m(+J[S {
pL`Q+}c} Func fn;
yg*
#~, aPicker pk;
vf+z0df public :
Z~8%bfpe U=69q] template < typename T >
F'|e:h struct result_1
dJJq]^| {
~9yKMUf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0R[fH } ;
XBkaum4j [6JDS;MIN template < typename T1, typename T2 >
[)GRP struct result_2
c ^.^5@ {
^"54Q^SH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y&U-d{" } ;
Haekr*1% ~_ZK93o( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\ERxr
F8{gJaP x template < typename T >
pI8z.JD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E QU@';~8 {
?Fny_{&^H return fn(pk(t));
HR8YPU5
}
#0uu19+} template < typename T1, typename T2 >
Mog [,{w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4dCXBTT {
.PVYYhrt return fn(pk(t1, t2));
Y9<[n)>+ }
.S#i/A'x } ;
|9]-_a qK#"uU8B zF[Xem 一目了然不是么?
)xa)$u 最后实现bind
24? _k]Y FZ+2{wIV^ W,Q>3y* template < typename Func, typename aPicker >
RMT9tXe*5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wzd(=*N {
MZ-;'w&Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'l~7u({u }
Kb<c||2Nh5 /*Q3=Dse] 2个以上参数的bind可以同理实现。
X=)L$Kd7 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
*<:X3|3E (_@5V_U 十一. phoenix
<ml?DXT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N~CQh=< 3))R91I for_each(v.begin(), v.end(),
Ua
6O~,\ (
mH ju$d do_
U2<q dknB
[
H+Bon=$cE! cout << _1 << " , "
=5B5 ]
[#Gu?L_W .while_( -- _1),
@#t<!-8d cout << var( " \n " )
E=,5%>C0#% )
.`+~mQ
Wn );
Sq_.RU ciml:"nQ 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:
wdBBx\FP 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
2ns,q0I
A operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BV>9U5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/]Y#*r8jRi mkyYs[ lV^:2I/ template < typename Cond, typename Actor >
9D=X3{be# class do_while
/ZabY {
ri59LY y= Cond cd;
">t^jt{ Actor act;
uchQv]VB public :
T3
ie-G@< template < typename T >
,"#nJC struct result_1
hf9i%,J {
)z74,n7- typedef int result_type;
4vG-d)"M2 } ;
O4oN) 'R+^+urq^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VpHwc!APq DGCvH)Q template < typename T >
((`{-y\K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e#h&Xa {
P(7el do
Qfy_@w] {
z,m3U( act(t);
_oBx:G6E }
]] 0 M while (cd(t));
86-Rm return 0 ;
?r&~(<^z }
r5hkxk' } ;
DeF`#a0E Mpw]dYM WK*tXc_[b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lN5PKsGl 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。
leNX5 sX 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。
0Q7<;'m 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。
}[PwA[k' 下面就是产生这个functor的类:
[3-u7Fx! .Er+*j;&w 1/:vFX template < typename Actor >
6-"tQ,AZ class do_while_actor
diM*jN# {
B\rY\ Actor act;
PZV>A!7C8n public :
<HRPloVKo do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,{q#U3 0.R3(O template < typename Cond >
b~>@x{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
r-EIoZ"P } ;
Y)]VlV!` CT|0KB& UQh.o 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8h|} Q _ 最后,是那个do_
^znUf4N1 jmq^98jB &glh >9:G class do_while_invoker
Pz2Q]}(w {
~gZ1*8 s` public :
[olSgq!3 template < typename Actor >
CXoiA"P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
WQVU 82b* {
l
7dm@S return do_while_actor < Actor > (act);
3
I%N4K4 }
l{8O'4; } do_;
bV(BwWm a6z0p%sIZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z P|k3
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!fAvxR 最后来说说怎么处理break和continue
+ XBF,<P 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。
A ?V-Sz# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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