一. 什么是Lambda
d,"?tip/SX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
t?[|oz:v 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,
7nh,j <~;2 H^Th]-Zl xRZ9.Agv_ < 8yv( class filler
yFfa/d {
&w{""' public :
!L3M\Q0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9S"c-"y\# } ;
MMs#Y1dH 2{t i])
X2
{n&K 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:
v634{:'e +J`EBoIo 4 z~ fn9g zh2gU@" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;g[C=yhK`C ; aA,H& Wb! "L`m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
g(d9=xq@k *Vk%"rwaG dQfVdqg PZn[Yb: 二. 战前分析
;lqtw]4v 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。
cnm&oC 6 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
:[#g_*G@p #V4kT*2P) U1?*vwfKZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
; z_ZZ(W /* --------------------------------------------- */
\RcB,?OK vector < int *> vp( 10 );
Eq>3|(UT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
w_30g6tA /* --------------------------------------------- */
7I~Ww{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
n-m+@jR z /* --------------------------------------------- */
nZ?BCO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
J 00<NRxj" /* --------------------------------------------- */
[zp v3Uw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G5y>v^&H /* --------------------------------------------- */
vJ*IUy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!,}W|(P) Ux_ tHyc/ :+;AXnDM~ y74Ph:^k 看了之后,我们可以思考一些问题:
b>|3?G 1._1, _2是什么?
e(/~;"r{ 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。
l"%|VWZ{iq 2._1 = 1是在做什么?
-^=sxi,V 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。
j{,3! 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。
oY@4G)5 ]^,<Ez rM6^pzxe 三. 动工
(g2?&b
iuz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K5U=%z 0RY{y n3 JZ6{W a/!!Y@7 template < typename T >
b#p)bcz!I class assignment
2.)@u~^Q
{
X+;F5b9z T value;
xEBiBskd public :
V$u~}]z assignment( const T & v) : value(v) {}
~2xC.DF_N template < typename T2 >
Pf
s _s6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*0ZL@Kw } ;
M/GQQG; olPV"<;+pO =w HU*mK 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2XJn3wPi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
j&(2ze:=*$ :5X1Tr=A 8U!; U~z`u&/ class holder
'0g1v7Gx {
iq$edq[ public :
|ubDudzp template < typename T >
`{fqnNJE assignment < T > operator = ( const T & t) const
u9>zC QRO {
Ojj:YLlY> return assignment < T > (t);
4HlOv%8 }
8[LwG& } ;
;+]9KIa_Pq Dt,b\6 & f7 {3BK 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:
yoTbIQ ?29zcuRaru static holder _1;
@xR7>-$0p Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)e.Y"5My v)@EK6Nty for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
frS1<+ 而不用手动写一个函数对象。
<VV./W8e9 xq_%|p}y 0T 2h3, Eq-fR~<9 四. 问题分析
Gv[W)+3f 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'Im7^!-d 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
PbOLN$hP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Iu6KW :x 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"'H$YhY] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ju$= Tn `Z]Tp1U 五. 问题1:一致性
FUzIuz 6 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?|
&fA`Od6l" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Lv@JfN"O xB{0lI struct holder
IdTeue {
4kGA`XhS* //
n k]tq3.[ template < typename T >
v0!>": T & operator ()( const T & r) const
>B$ZKE {
A+%oE return (T & )r;
:kSA^w8 }
D+{h@^C9Z } ;
?&Si P-G JDv7jy 这样的话assignment也必须相应改动:
K[Rl R+j xP3_ template < typename Left, typename Right >
3#R~>c2 class assignment
SeAokz> {
]c{Zh?0 Left l;
I@P[}XS Right r;
kzr9-$eb public :
:@w
;no>=* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
21GjRPs\ template < typename T2 >
,c"_X8Fkx$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QytqO{B^ } ;
FH}n]T P0U=lj/b 同时,holder的operator=也需要改动:
x8%Q TTY }xTTz,Oj$ template < typename T >
|33pf7o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j>~^jz: {
uy\<t return assignment < holder, T > ( * this , t);
T/G1v;] }
Mj |)KDL Ixm<wKwW# 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。
{:40Jf
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qF=D,Dlz 5sC{5LJzC return l(rhs) = r;
q /EK]B 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。
k: PO"<-U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'5wa"/ ?w uRG0}>]|U template < typename Tp >
AbUPJF"F class constant_t
9F)v= {
x P{L%. const Tp t;
XG
]yfux` public :
Py\xN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
gWA)V*}f template < typename T >
+B^/ =3P const Tp & operator ()( const T & r) const
aB<~T[H%h {
B, nCx=\S return t;
gT-'#K2qT }
bs
U$mtW } ;
1C+Y|p?KA 6NJ"ty9Bp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|$Dt6{h 下面就可以修改holder的operator=了
h8>7si u7G@VZ Ux5 template < typename T >
'vj45b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L?&+*|VxI {
.Tt \U return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x3T)/'( }
O_0|Q@ :bwdEni1P 同时也要修改assignment的operator()
{g\Yy(r
sLK J<=0i template < typename T2 >
rklr^ e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ElhTB 现在代码看起来就很一致了。
x*}j$n( Oa {YWj`K
六. 问题2:链式操作
S%uH*&` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xc Wr hg 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
'#$%f 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。
*3WK:0 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。
r&)/3^S ' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0F=UZf& xksQMS2# template < typename T >
n[n0iz1- struct result_1
JV(eHuw {
g 'c4&Do typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
k(<5tv d } ;
HxAq& J;xu /A}3kTp 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:
f 7{E(, OGg9e template < typename T >
Htl6Mr*{ struct ref
^DXERt&3 {
}$#e&&)n typedef T & reference;
7!w@u6Q } ;
J}EQ_FC"$ template < typename T >
{,.1KtrSN struct ref < T &>
,)'!E^n {
*XS@Ku typedef T & reference;
P482D) } ;
iN+Dmq5 j(F%uUpN 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
QZef= i0 {pm q template < typename T >
x68J [; jm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
lG>rf*ei~ {
#9O
*@ return l(t) = r(t);
H`]nY`HYg }
hJ.XG<?]$ 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。
0vmMNF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cy*Td7)/ >Mj :' 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
En8-Hc#NC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qqT6C%Q`kG _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vi@a87w> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ttn=VX{
\ 最后的布局是:
yxQxc5/X) Add
#9EpQc[4 / \
GV6!`@< Divide 5
W*;~(hDz / \
'IP'g,o++ _1 3
NZ9=hI;iM 似乎一切都解决了?不。
;j=/2vU~@ 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。
n9gj{]% 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。
xB]~%nC[O 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:
0z&3jWWY@ pD##lkJr template < typename Right >
;[0<QmeI! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u91;GBY Right & rt) const
\:4WbM:B {
%\\l/{`eW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E}c(4RY }
l*HONl&j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&|iFhf[o 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。
pA='(G 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。
vmAMlgZ8{< 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。
`j0T[Pi 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。
1lfkb1BM 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?
k6ERGQ9|I 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:
Z/sB72K1 P[ n`X template < class Action >
hEsCOcEG class picker : public Action
YZ:YYcr {
LkMhS0?(T public :
D^=_408\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
L{bcmo\U // all the operator overloaded
Nz#T)MGO` } ;
cbsy&U zBay 3a 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。
;WJ}zjo > 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:
Wd~aSz9 o; { template < typename Right >
TU$/3fp* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
->6/L) {
k^J~l=?v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wd_bDZQ }
Zq2dCp% 24Z7;' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%Z 9<La 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
M A} = PH9MB template < typename T > struct picker_maker
;{ XKZ} {
=`xk|86f typedef picker < constant_t < T > > result;
iN0pYqY* } ;
?}m/Q"!1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WfBA5 {
apa~Is1 typedef picker < T > result;
7S7gU\qOj } ;
LVq3R 8A :HYqm*v;W 下面总的结构就有了:
bWt>tEnf functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
vI{JBWE,S picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
W tnZF]1:u picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.UakO,"z 至此链式操作完美实现。
rhMsZ={M IQMk : A@j;H| 七. 问题3
Um)0jT 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
N)lzX X w}G2m)( template < typename T1, typename T2 >
6%JKY+n^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@L {x; {
+ G"=1sxJ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yrnB]$hf
}
pAtHU(} 8;4vr@EV 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:
Pqo_+fL+ Op,Ce4A template < typename T1, typename T2 >
bENfEOf, struct result_2
=#&K\ {
?xGxr|+a
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4
`Z @^W } ;
\OHsCG27 }.3F|H 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?
_J }ce 这个差事就留给了holder自己。
L=iaL[zdJ +)^F9LPl [N$da=`wv template < int Order >
`mQY%p| class holder;
muQH!Q template <>
`x lsvK> class holder < 1 >
2"~!Pu^.j {
<P3r+ 1|R public :
ta> g: template < typename T >
Dp6]!;kx struct result_1
`FHHh {
FviLlly6 typedef T & result;
VjtI1I } ;
}IC$Du# template < typename T1, typename T2 >
r[vMiVb struct result_2
X, <l {
W=j/2c/ typedef T1 & result;
wp-5B= #:{ } ;
)pjd*+V template < typename T >
;o,t* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b3wE8Co {
$)mq return (T & )r;
%.r{+m }
r) T^ Td1 template < typename T1, typename T2 >
<GF)5QB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<^UB@'lCm {
9U>ID{ return (T1 & )r1;
LG [2u }
;9q3FuR } ;
YPDc
/ ?1xBhKq template <>
3P6pQm'.f class holder < 2 >
F
71 {
+uM1#-+h public :
ge`)sB, template < typename T >
9bPQD{Qb struct result_1
<]b}R;9v {
j?jEWreq]~ typedef T & result;
?g}n$%*5y! } ;
@z EEX9U template < typename T1, typename T2 >
bS3qX{5 struct result_2
KunK.m {
$|C%G6!s?@ typedef T2 & result;
yUq,9.6Ig } ;
5{zXh template < typename T >
q#pBlJ.LK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?Mp~^sgp' {
!3DWz6u return (T & )r;
U;?%rM6 }
]}<.Y[!S template < typename T1, typename T2 >
!w[<?+%%n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`=^29LC# {
$hPAp} return (T2 & )r2;
qDM/
6xO }
Wcz{": [ } ;
oIt.Pc~;'# zG[fPD
doBfpQ2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
o$\{&:y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?|%^'(U} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/R''R:j [@";\C_I return l(i, j) = r(i, j);
>f^&^28 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
nUQcoSY# &"._%S58V return ( int & )i;
yH|ucN~k5S return ( int & )j;
T73oW/.0X? 最后执行i = j;
r%xp^j} 可见,参数被正确的选择了。
h76#HUBr! {dg3 qg~ z<+".sD' 4(R O1VWsb a)(j68c 八. 中期总结
+N5G4t#. 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:
UQ$dO2^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
m1gJ"k6
`j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:)c >5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YdV5\! 6ApW+/ bS&'oWy*B N(dn"`8 blid* @- 3LG}x/l 九. 简化
EX>> -D7L 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
rzDqfecOmW 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[{Fr{La`D' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Ar'}#6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BgA\l+ +-*/&|^等
}[!;c+ke 2. 返回引用。
HoT5 5v!o =,各种复合赋值等
uz
` H 3. 返回固定类型。
*-ZD -B*? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C@buewk 4. 原样返回。
hEl)BRJ operator,
?fXg_?+{'g 5. 返回解引用的类型。
.!U `,)I operator*(单目)
XU2HWa 6. 返回地址。
nOkX:5 operator&(单目)
zr&K0a{hc 7. 下表访问返回类型。
L-Xd3RCD operator[]
Fz?ON1\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Nk3]<#$ operator<<和operator>>
~`#.ZMO )FMpfC>An 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。
3a:(\:?z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[=Np.:Y% ( {m["d template < typename Left >
YJuaQxs struct value_return
K>RL {
S"|D!}@- template < typename T >
'h O+ b struct result_1
z Rz#0 {
8!3+Obj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@IB8(TZ5I } ;
"3Dvc7V VDPqI+z template < typename T1, typename T2 >
%saTyF, struct result_2
Fy`VQ\%7t {
).9-=P HlX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;)83tx
/ } ;
oFoG+H"&7\ } ;
~NpnRIt n j;
KnZ n >xhT r< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V3yO_Iqa D@[$?^H 下面我们来剥离functor中的operator()
x)BG%{h 首先operator里面的代码全是下面的形式:
IB}.J,= &VR<'^> return l(t) op r(t)
(Uv{%q.n6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0w< iz;30 return op l(t)
tOnaD]J return op l(t1, t2)
/p<mD-:.M return l(t) op
^P"t
" return l(t1, t2) op
a+A/l return l(t)[r(t)]
BR*""/3` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eP&K]# ; y=w :r\A 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Oq*a4_R'YV 单目: return f(l(t), r(t));
5Lum$C
c} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*%B%BJnX 双目: return f(l(t));
mrFMdpaHl% return f(l(t1, t2));
cAVe(:k) 下面就是f的实现,以operator/为例
&|9mM=^
6C
r$R]5 struct meta_divide
SK;f#quUQ {
@faf template < typename T1, typename T2 >
6@H&S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|8`}yRsQ {
[DGq{(O return t1 / t2;
GS8,mQ8l*l }
bCd! ap+# } ;
Qyt6+xL 8uyVx9C0 这个工作可以让宏来做:
u+(e,t 3i>$g3G #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
],H%u2GE_ template < typename T1, typename T2 > \
J#Bz)WmR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
GZI[qKDfB 以后可以直接用
aFIet55o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#g ~~zwx/N 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
@{+*ea7M(` (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。。。)
<u4GIi
<sm &bBp`h h=`rZC
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
lba*&j]w= G`6U t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qpp:h_E class unary_op : public Rettype
:w:5;cmV {
]Y;$~qQ Left l;
-6+HA9zz@C public :
pNVao{::5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G <Lm} xs.[]>nQN template < typename T >
kwWO1=ikz@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_AVCh)Zb {
I*K^,XY+ return FuncType::execute(l(t));
r)+dK}xl }
E+E5`-V sUj#:X template < typename T1, typename T2 >
(c(?s`; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kh$L~4l {
dr'6N1B@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
?ZTB u[ }
gMHH3^\VH) } ;
lD/+LyTa |
@di<d@
~ikTo - 同样还可以申明一个binary_op
I62Yg
p$K P-+ ^YN, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fK4laDBTO class binary_op : public Rettype
8 ehC^Cg {
Xk7zXah Left l;
zoUW}O Right r;
)h+JX8K)l public :
"T~Ps$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<U1uuOt I, template < typename T >
!Y\hF|[z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HnOF_Twq {
/Zm@.%. return FuncType::execute(l(t), r(t));
<a$cB+t }
YRC`2)_'
NA0hQGN} template < typename T1, typename T2 >
~PoGuj2wA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0&5}[9?V' {
Or_9KX2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f oL`{fA }
<JKPtF2b } ;
}jIb ^|#CD [oKB1GkA tH W"eag 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
YI\^hP# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-p%=36n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&TK% igL 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
(TnYUyFP` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v- {kPc=:# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
9oGsrClH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
OW #pBeX99 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
'}!dRpx 下面是修改过的unary_op
vW]BOzK ipU"|{NK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}bB_[+YV`{ class unary_op
f(##P|3>R {
&VQwuO Left l;
6fkL@It `8'|g8,wb0 public :
Ge97e/CY /CX<k gz@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sZB$+~.:} yTZbJx?m template < typename T >
@``!P&h struct result_1
pl7!O9bo {
x&;{4F Nw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%ecg19~L/} } ;
_oLK"*
[# JH?[hb template < typename T1, typename T2 >
d}WAP m struct result_2
re^1fv {
0} {QQB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H:~LL0Md% } ;
hPEK@ M
rVtxzH template < typename T1, typename T2 >
fY-{,+ `' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
} O!LTD {
;OVJM
qg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bfrBHW# }
D.\p7
NJ -M/ny-;`} template < typename T >
cdEZ
Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q@^=im {
Llg[YBJ7> return OpClass::execute(lt(t));
/5wvXk|@ }
1;H( K}a[ ~ } ;
l(<o,Uv[` UY|nB hL dc:|)bK
M 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
8{h:z
9]J 好啦,现在才真正完美了。
]54V9l: 现在在picker里面就可以这么添加了:
`Th!bk 98V9AOgk template < typename Right >
~rKo5#D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<k^h&1J#g {
ob0clJX return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f PDnkr }
w"aD"}3 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。
3RGVH, Nf3Kz#!B cG^'Qm 0iHK1Pt} dIK!xOStA 十. bind
RL>[t 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。
Uu3[Cf=C 先来分析一下一段例子
-i 6<kF-W WE=`8`Li RAxA H int foo( int x, int y) { return x - y;}
1?mQ
fW@G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!".@Wg$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T}fo:aB} 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。
/Nxy?g|, 我们来写个简单的。
sV{[~U,| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!d"J,. ) 对于函数对象类的版本:
9ft7 *^QfTKN template < typename Func >
g*!2.P struct functor_trait
,V|>nkQ {
M22^.,Z typedef typename Func::result_type result_type;
?hmj0i;XC } ;
A$%%;O 对于无参数函数的版本:
B_@>HZ\& 7gPkg63 template < typename Ret >
zvD$N-#`p struct functor_trait < Ret ( * )() >
c\-I+lMBi {
N/^r9Nu typedef Ret result_type;
-a/5 } ;
D'A)H 对于单参数函数的版本:
("IRv>} 0 C2!POf;GdN template < typename Ret, typename V1 >
qzmY]N+w| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8=<d2u' {
t7R; RF typedef Ret result_type;
P\w.:.2 } ;
jJg
'Y:K9q 对于双参数函数的版本:
DBVe69/S
@(oz`|* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
jh}[7M struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8[xb+_ {
> \KBXS} typedef Ret result_type;
syV&Ds) } ;
V,&s$eQC 等等。。。
6%O" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
uVIs5IZzIi 1p`XK";g template < typename Func >
py@5]n% struct func_return
~
]o .Mv a {
Xc`'i@FX template < typename T >
X}g!Lp struct result_1
a i}8+L8- {
0* ,r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z<s]Z } ;
pbju;h)O!| y{5ZC~Z<! template < typename T1, typename T2 >
Wh 8fC(BE struct result_2
eWcS>N {
e7 5*84 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"y>l2V,4j% } ;
-/KVZ } ;
Fi1gM}>py Nluy]h
& 6g( 2O[n. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;^t<LhN: QH#|R92: template < typename Func, typename aPicker >
@P[Tu; 4 class binder_1
qnruatA {
X[BKF8, Func fn;
&LHQ)? aPicker pk;
[V}I34UN public :
Mg-Kh}U ^tae
(} template < typename T >
h6la+l?x struct result_1
cfpP? {
^;Ap-2Ww typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YVqhX]/ } ;
Rq9v+Xq2 UiF ?Nx~ template < typename T1, typename T2 >
1JJQ(b struct result_2
RLecKw&1{3 {
VA.:'yQtJ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
El]Rrku } ;
j$Gb>Ex> EC&w9:R binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uiM*!ge rhwY5FD? template < typename T >
UPUO8W)<Z6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_T8#36iR {
Gl`Yyw@84 return fn(pk(t));
'mG[#M/Y }
)\'U$ template < typename T1, typename T2 >
[ gx<7}[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>*{\N^:z {
fg+Q7'*Vq return fn(pk(t1, t2));
Z!7#"wO9+V }
8H3|^J } ;
:Uj+iYE8Z8 W UDQb5k cYmMO[4YG' 一目了然不是么?
l+y/ Mq^QB 最后实现bind
J{\S+O2,* DRj\i6-v (/tbe@< template < typename Func, typename aPicker >
~z%K9YcyU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
IWsB$T {
Cddw\|'3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>mi%L3Pk }
wp$CJ09f* nlw(U3@7 2个以上参数的bind可以同理实现。
#&5m=q$EI 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_~| j~QE] q2Ax-# 十一. phoenix
a~DR$^m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N-4LdC P ;PS+S9 for_each(v.begin(), v.end(),
R0,
Q` (
8yA: C do_
Tg)Fr) [
1E=%:? d cout << _1 << " , "
3RZP 12x ]
s>76?Q:i .while_( -- _1),
V[uB0#Lp cout << var( " \n " )
%}x/fq )
r,!7TuBl );
B&+V %~/
OjJKloy' 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:
#rF|X6P 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
_<=U.T` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p
p9Gzn C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/{\tkvv-Z >A7),6 K q: +{' template < typename Cond, typename Actor >
H&6lQ30/) class do_while
_t'Kj\ {
#Kn=Q Cond cd;
4\Mh2z5 Actor act;
?SkYFa`u* public :
<RKh%4#~ template < typename T >
=YE"6iU struct result_1
1 nIb/nY {
BO5F6lyQ0P typedef int result_type;
=YR/X@& } ;
$ThkK3 LK)0g 4{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/E@LnKe #3f\,4K5 template < typename T >
\\Fl,' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r8pTtf#Q {
?9i
7w1` do
sX^m1v~N| {
q{[}*% act(t);
?r"m*fY% }
F'|D while (cd(t));
Xd!=1:: return 0 ;
Azxy!gDT" }
^
RU"v> } ;
"|gNNmr bT@3fuL4 P"cc$lB~ I 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hS OAjS 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。
#O7|&DqF{ 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。
&|LZ%W0Fb 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。
q UY;CEf 下面就是产生这个functor的类:
4xjk^N9 vHCz_ FV Ps4spy0Fp template < typename Actor >
J'sVT{@GS class do_while_actor
^!3Sz1 {
k$9oUE, Actor act;
N0,.cd]y` public :
d/k&f5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7N+No.vR. uZ&,tH/ template < typename Cond >
Ia*eb%HG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6!
\a8q'z } ;
_S7GkpoK ~Yv"= sF:3|Yy0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ZXsm9 最后,是那个do_
x\)0+c~\}x KA#4iu{ M~t S
* class do_while_invoker
D"oyl`q {
Y? =+A4v public :
8sOM%y9M template < typename Actor >
?_3K]i1IS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wLAGe'GX {
Nc()$Nl8 return do_while_actor < Actor > (act);
3ybEQp9 }
lY
yt8H } do_;
$cHA_$ ` 2_6x2Ia4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z)Nl\e& M 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~9#\+[ d_ 最后来说说怎么处理break和continue
X!2/cgU7 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。
U-6b>< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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