一. 什么是Lambda
iu=Mq|t0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4'#=_J 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,
1$E [`` n ZrEou}z(* N\ Mdia 4h!yh2c.. class filler
u;nn:K1QFr {
=@4,szLO public :
_@XueNU1hS void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)?SF IQ= } ;
q!0HsF ;hq_}. ? 3fnt" 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:
Zj]tiN f\" 2*w`l|Sx npkT>dB+ <Nrtkf4-O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cD`?"n $m5Iv_ N<<wg{QO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2( GYk yxu7YGp% |khFQ( h='&^1 二. 战前分析
""
^n^$ 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。
/7Sg/d%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
2
oL$I(83 "B__a( sYXLVJ>b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ou4hAm91s /* --------------------------------------------- */
\kyoA
Z vector < int *> vp( 10 );
2<J2#}+\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$ bMmyDw /* --------------------------------------------- */
dRzeHuF92 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
SbUac< /* --------------------------------------------- */
[AFR \{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Xmmj.ZUr /* --------------------------------------------- */
x4kQG e( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[g"nu0sOK /* --------------------------------------------- */
NKFeND for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<Af&Q0J ] rqx><!
~P}ng{x4z cy6YajOk7 看了之后,我们可以思考一些问题:
9
AD* 1._1, _2是什么?
Da[#X`Kp$ 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。
Y]6dYq{k 2._1 = 1是在做什么?
cCiDe`T\F 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。
t3.;qDy 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。
\25EI] :&&s*_ VgbT/v 三. 动工
GBS+ 4xL| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7R5ebMW
V *\:sHVyG( a6h+?Q7uF `j'1V1 template < typename T >
a6:hH@, class assignment
T-4dD {
3jfAv@I ~ T value;
wU'+4N". public :
0[YksNNl1 assignment( const T & v) : value(v) {}
+pK 35u template < typename T2 >
EFtn!T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3hJ51=_0^ } ;
M7Xn=jc be-HF;lZe' @`B_Q v@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UT{`'#iT 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w
`d9" n H0B=X l[ { **W7\h *@@dO_%6 class holder
"-:g.x*d {
\L?A4Qx)_ public :
h~%8p
] template < typename T >
vY4}vHH2 assignment < T > operator = ( const T & t) const
WyB^b-QmDh {
@6!Myez' return assignment < T > (t);
ryzNM3 }
iSOyp\E| } ;
Dh}d-m_5 Uv<nJM 4,YL15. 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:
^u90N>Dvq q3v5gz^t static holder _1;
ntPX?/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
N2j^fZd_ WCqa[=v)t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_ A{F2M 而不用手动写一个函数对象。
fWIWRsy% >ZgV8X: `l70i2xcj V#Y"0l+~ 四. 问题分析
V4Qy^nn1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
x@)cj 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。
M.qv'zV`xG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1n6%EC|X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Z{
9Io/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
($UUgjv F >^,?0HP 五. 问题1:一致性
"Il)_Ui 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
;2?fz@KZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
XCyb[(4 D^s#pOZS struct holder
&>Z;>6J, {
[\fwnS_1 //
E}0g template < typename T >
1jBIi T & operator ()( const T & r) const
Xyz/CZPi {
Zv
mkb%8 return (T & )r;
;5T}@4m|r }
yP` K [/ } ;
FH%:NO Ks^wX 这样的话assignment也必须相应改动:
nHF~a?|FT `|92!Ej template < typename Left, typename Right >
;1_3E2E$ class assignment
Fwvc+ a {
Tk 'Pv Left l;
;>5]KNj
Right r;
Dequ' public :
uB6Mjdp6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$Dv5TUKw template < typename T2 >
9`H4"H>yG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
tblduiN } ;
#
eFdu f\RTO63|O 同时,holder的operator=也需要改动:
"?iyvzo F]<2nb7 template < typename T >
y>T> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s`v$r,N0 {
y
La E] return assignment < holder, T > ( * this , t);
Be\@n xV[ }
Jko=E
r/)ZKO, 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。
<4zSh3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fceO|mSz_
qf@P9M return l(rhs) = r;
vwa*'C 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。
j`Ek : 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]|K6Z>V &?xtmg<d template < typename Tp >
f4f)9n class constant_t
f?16%Rk< {
(m2_Eh; const Tp t;
?h|DeD!s public :
nC?Lz1re constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
VT~%);.# template < typename T >
dd
+lQJ c const Tp & operator ()( const T & r) const
k#/cdK!K {
#2Vq"Zn return t;
jlqSw4_ }
#IDLfQ5g } ;
O OABn* 79o=HiOF99 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\W=Z`w3 下面就可以修改holder的operator=了
^;[_CF_
$Tt.r template < typename T >
@W==)S%O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:>H{? {
ug"4P.wI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)7#3n(_np }
N
K@6U_/W TnKOr~ @* 同时也要修改assignment的operator()
hOFvM&$ >r}?v3QW template < typename T2 >
.*W7Z8!e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Cy5iEI# 现在代码看起来就很一致了。
{utnbtmu WyM2h 六. 问题2:链式操作
uc]5p(9Hb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
d6??OO=~>M 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。
#i*PwgC%_ 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。
\O,yWyU4 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。
T#I}w\XlhP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4 +p1` U.I7p template < typename T >
W+4Bx=Mj struct result_1
(Gapv9R {
[a~@6*= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4N3O<)C)@ } ;
hKnV=Ha( 7*WO9R/ 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:
y4=T0[
V F8/n; template < typename T >
Qs8yJH`v struct ref
@$%.iQ7A; {
yOP$~L#TWs typedef T & reference;
0&\71txrzg } ;
DPmY_[OAE template < typename T >
.vi0DuD6 struct ref < T &>
^4Se=Hr
z2 {
qa8?bNd'f typedef T & reference;
fgF@ x } ;
/V]i3ac p=i6~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Xw|-v$'y vv5rA 6+ template < typename T >
J^PFhu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R;&k/v {
hD, |CQ return l(t) = r(t);
D+q z` }
Z^WI~B0nt 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
E4.A$/s8[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pY%KI =n@\m< 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
W,!7_nl"u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
i!(5y>I_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
x~D8XN{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2<'ol65/c 最后的布局是:
WVp6/HS Add
]zIIi% / \
\SYeDy Divide 5
.>-D{ / \
2Ib
1D _1 3
sP=^5K`g 似乎一切都解决了?不。
]j$(so" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
mGF)Ot R 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
h^14/L=| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
K&"X7fQ OW!y7 template < typename Right >
EyBTja(4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jj 'epbA Right & rt) const
=k1sF3.V'c {
']1a return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nCA~=[&H }
REsw=P!b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
G"6XJYoI XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Vk[M .=J 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`v2Xp3o4f 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
yi(IIW 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
<w?k<%( 4 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
;W\?lGOs{ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
(_gt!i{h 13Q87i5B template < class Action >
RfCu5Kn class picker : public Action
=xSf-\F {
G}}Lp~ public :
sEL0h4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
|fgh
ryI, // all the operator overloaded
#hXvGon$? } ;
lJx5scN[ Wdj|RKw 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。
)vuIO(8F# 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:
$) qL=kR UDgX
A template < typename Right >
@zLyG#kHY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N!-P2) @ {
:6o|6MC! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7$IR^ }
zzd PR}VG gp'k(rGH Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)6o%6$c 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。
<;1M!.)5 {qCFd template < typename T > struct picker_maker
t2m7Yh5B {
K<pZ*l typedef picker < constant_t < T > > result;
}-9 c1&m } ;
y*=Ipdj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
VG50n<m9 {
Q=#FvsF#z3 typedef picker < T > result;
2j]uB0 } ;
$Ny: At ?_T[]I' 下面总的结构就有了:
8-@HzS% functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
;(K"w* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
q:vGG K^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k_gl$`A 至此链式操作完美实现。
,;<M+V3+ la^K|!| ^U,Dx 七. 问题3
<$K7f 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
p$*P@qm i4M%{]G3Y template < typename T1, typename T2 >
BhiOV_}Hn ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m5,&;~ {
^_W] @m2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#GUD^#Jh }
8VC%4+.FF d-8{}Q 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:
f=7[GZoDn (io[O?te template < typename T1, typename T2 >
~b4kV)[ q struct result_2
/R>YDout} {
BE54L+$p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
' hdLQ\J } ;
3bQq
Nk 5FsfJpw 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?
AWAJ*6Z 这个差事就留给了holder自己。
g?cxqC< )a%E $` >T{TE"XyO| template < int Order >
z>'vS+axV class holder;
=CjWPZShV template <>
~w.y9)", class holder < 1 >
8~BLTZ {
|A+,M"F? public :
J- 5kvQi8 template < typename T >
e-VGJxR struct result_1
wT-Kg=-q {
0}'/3Q typedef T & result;
K%u>'W } ;
`f<w+u template < typename T1, typename T2 >
XQtV$Lw struct result_2
6:?mz;oP {
$P2*qpqy typedef T1 & result;
tC.etoh } ;
!HeQMz template < typename T >
2~vvE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+&E\w,Vq^ {
p=|S% return (T & )r;
BQs\!~Ux2 }
!"'6$"U\K template < typename T1, typename T2 >
t oM+Bd:Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[lu+"V,<LJ {
X}ihYM3y/ return (T1 & )r1;
U_Q;WPJ }
- Nt8'- } ;
6^2='y~e 46B'Ec template <>
!JVv`YN class holder < 2 >
F'JT7#eX {
8I<j"6`+Q public :
A.RG8" template < typename T >
`\/\C[Gg struct result_1
$FZcvo3@*S {
B$7Cjv typedef T & result;
`P$X`;SwE } ;
+x~p&,w? template < typename T1, typename T2 >
*)vy%\ struct result_2
R0|4KT-i {
;hh.w?? typedef T2 & result;
AOz~@i^ } ;
+4Q1s?` template < typename T >
7;Vmbt9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'?LqVzZI {
-<e_^ return (T & )r;
/"^XrVi- }
+k0UVZZX? template < typename T1, typename T2 >
\XfLTv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D z[,; {
Ylgr]?Db* return (T2 & )r2;
j+>N&.zs }
.B'ws/%5\ } ;
m/< @Qw lsgZ z f>(Y7M 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|_9%o52' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
j(M.7Z7^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Bw9O)++ c4s,T"H return l(i, j) = r(i, j);
H;[?8h( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~D` Z4m+GFY return ( int & )i;
=c%gV]>G return ( int & )j;
#RKd>ig% 最后执行i = j;
Ds{DVdqA$c 可见,参数被正确的选择了。
2(P<TP._E p<y\^a RcZ&/MY vYq"W% kovJ9 八. 中期总结
.&h|r>*|J 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
phwBil-vUU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Fc|N6I'o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
PO|gM8E1x? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\3hFb,/4k -U;=]o1 jHV)
TBr c(!pcB8 q2;CvoF mApl;D X 九. 简化
o
:j'd 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
K
28s<i` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
162Dj$ 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:
3PkU>+.6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F'@9kdp +-*/&|^等
R_vK^Da 2. 返回引用。
O>9-iqP>`d =,各种复合赋值等
8:Dkf v 3. 返回固定类型。
U?
;Q\=> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/XdLdA!v 4. 原样返回。
O8-Z >; operator,
29&F_ 5. 返回解引用的类型。
a|k*A&5u2 operator*(单目)
Fw^^sB 6. 返回地址。
.Y }k@T40a operator&(单目)
F3x*dq2 7. 下表访问返回类型。
6B}V{2 operator[]
bzZ7L-yD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sXY{g0% operator<<和operator>>
hb>uHUb& j#YVv c% 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。
t&IWKu# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
OUN"'p%% Dj3,SJ*x template < typename Left >
7_eV.'h struct value_return
Ym$`EN {
!yz3:Yzu template < typename T >
kc2
8Q2 struct result_1
l>("L9 {
EEvi_Z932 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>}d6)s| } ;
_j~y;R) /)4Q%Zp template < typename T1, typename T2 >
$-(lp0\*
struct result_2
V2g"5nYT {
@scSW5+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!"ydl2 } ;
BT
f } ;
y4H/CH$% "po;[
Ia2 YDgG2hT/2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J?jxD/9Yb IcNZUZGE 下面我们来剥离functor中的operator()
cq/@ng*o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
DP!8c aED73:b return l(t) op r(t)
Q{
{= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V0_^==Vs return op l(t)
vpdT2/F return op l(t1, t2)
59V8cO+qH return l(t) op
$M1;d1e6' return l(t1, t2) op
qporH]J-E return l(t)[r(t)]
.EjjCE/v- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\^lDd~MWG i{r[zA]$ 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:
s2#}@b6'. 单目: return f(l(t), r(t));
|w>d]eA5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
a24(9(yh 双目: return f(l(t));
cxIAI=JK return f(l(t1, t2));
HYNp vK 下面就是f的实现,以operator/为例
D$`$4mX@hP ?O9| struct meta_divide
mlz|KI~\F; {
pQ8f$I#v template < typename T1, typename T2 >
`U>]*D68 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.RbPO#( {
SOS|3q_` return t1 / t2;
7&Ie3[Rm_3 }
];u nR<H } ;
) LohB,? ?~oc4J*>( 这个工作可以让宏来做:
v5W-f0Jo !{A#\~, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^+Vf*YY
8 template < typename T1, typename T2 > \
z%$M
IC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~le:4qaX 以后可以直接用
8(H!iKHe DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NHhKEx0Gtu 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Kw`}hSE>o (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
?%b#FXA zOis}$GR :7s2M 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
cfHtUv ZD4:'m`T/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V :lKF') class unary_op : public Rettype
3WPZZN<K9 {
_F2ofB' Left l;
48.4GwL7 public :
-s7a\H{~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4@Bl 1b[< } ;d= template < typename T >
(?[%u0%_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H4W!@"e {
4?c0rC< return FuncType::execute(l(t));
Bsj^R\ }
PD-*rG ` ,S&p\(r. template < typename T1, typename T2 >
-.5R.~@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k:z)Sw {
4UMOC_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
/'bX}H(dq }
)~ ^`[` } ;
<ti,Wn. }eSrJgF4M /wi/i*;A 同样还可以申明一个binary_op
yL23Nqe 8>|<m'e^\r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>oapw5~5 class binary_op : public Rettype
B_"PFWwg {
~bgM*4GW Left l;
UW{C`^?=B Right r;
w3"%d~/[x public :
8`Tj *7Y= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"71Y{WQ hcR^? template < typename T >
WdbHT|.Aj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LRSt >;
M {
f;bVzti+w return FuncType::execute(l(t), r(t));
6Z;D`X,5 }
}&^1")2t Ba76~-gK$ template < typename T1, typename T2 >
m>!aI?g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!#S"[q {
e_3B\59k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q}1qt4xy* }
{&nDm$KTD } ;
)+f"J$ah 5.lg*vh 5qkyi]/U8 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
fH%C&xj'& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;6`7
\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(Vt5@25JW 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。
22 `e7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
jm[f|4\ 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。。。
BipD8`a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5[P^O6' 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)
Sy^@v%P'A 下面是修改过的unary_op
qKs"L^b Vr #o]v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{T3wOi class unary_op
vX$|/74 {
'<AE%i, Left l;
sfsK[c5bm +B4 i,]lCx public :
#/)U0IR) Kp6%=JjO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9<5ii *7),v+ET template < typename T >
|Rb8/WX struct result_1
3C2~heO>| {
tNxKpA |F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0I*{CVTQj } ;
\3O1o#=( \$,8aRT>#U template < typename T1, typename T2 >
}L>0}H struct result_2
m21H68y {
r`PD}6\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+aOX{1w } ;
jr^btVOI#\ o1[[!~8e template < typename T1, typename T2 >
3GXmyo:o$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/Y| <0tq {
8/-hODoT_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qG#ZYcVec }
V|pO";%>, Oo9' template < typename T >
l^rQo_alk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B%z+\<3^q {
E+Dcw return OpClass::execute(lt(t));
`|4k>5k }
H1$n6J 2W;2._ } ;
(.kzJ\x &,$N|$yK}| o RK:{?Y 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Lg|]|,%e 好啦,现在才真正完美了。
-K6y#O@@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
</_.+c [ jH37{S- template < typename Right >
rf]x5%ij picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0m4'm<2m {
H"wIa8A return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
fPG3$<Zr }
[x
-<O:r=P 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。
4TSkm`iR 'AZxR4W &a'LOq+r'
Fp>nu _-" ;dTxQ_: 十. bind
rGay~\ 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。
$5>m\wrl 先来分析一下一段例子
.d+zF,02Z TwKi_nh2m 0+AMN- int foo( int x, int y) { return x - y;}
3Qu-X\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wqgKs=y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Nop61zj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#{J+BWP\o 我们来写个简单的。
[<nd+3E 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c!mMH~# 对于函数对象类的版本:
Wl]XOUZ x\YVB',h template < typename Func >
w7f)v\p struct functor_trait
*T:jR {
4|DN^F~iut typedef typename Func::result_type result_type;
}$s QmRR } ;
LVdtI 对于无参数函数的版本:
1D%E})B6 3V<c4'O\W template < typename Ret >
kB=5=#s struct functor_trait < Ret ( * )() >
Mo4c8wp&SM {
7?\r9bD typedef Ret result_type;
Bk5ft4v- } ;
gl!ht@;>ak 对于单参数函数的版本:
{~#d_!( ,C|aiSh0- template < typename Ret, typename V1 >
$)'LbOe struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qos/pm$&i {
~w(A3I. typedef Ret result_type;
W >|'4y) } ;
!$<Kp6 对于双参数函数的版本:
Y@+9Ukd/ z2q!_ ~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Hio+k^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M{p9b E[j {
S(lqj6aa} typedef Ret result_type;
""h%RhcZ\ } ;
,2P/[ : 等等。。。
C#RueDa. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"@rHGxK
_w
FK+> template < typename Func >
!. :b}t struct func_return
]-l4 {
2~hQ template < typename T >
s:I 8~Cc struct result_1
JC}T*h>Ee {
6mjD@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`0-i>> } ;
jRxzZt4 jJ?G7Q5l template < typename T1, typename T2 >
}MtORqK struct result_2
c$_} {
4x.I"eW~& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J~ wu*x } ;
7r pTk&` } ;
sR| /s3; biVsbxYurq Gi&/`vm 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(V"7H @9\E template < typename Func, typename aPicker >
EdZNmL3cB class binder_1
UN:cRH{?* {
4ZB]n,pfT Func fn;
S}K-\[i? aPicker pk;
'Y/8gD~. public :
.[Ny(X/]/} >Fc=F#tA9 template < typename T >
{7K l#b struct result_1
8qT^=K
$ {
y/+y |.Xg typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uNpa2{S' } ;
d!"gb,ec mOb@w/f template < typename T1, typename T2 >
s+v$sF struct result_2
9W j9= {
%t$)sg] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yaAg!mW } ;
jjg&C9w T w# ;t$qz} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
l!IN #|{( N]G`] template < typename T >
%}{.U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G ahY+$L, {
c43&[xPLz return fn(pk(t));
VGOdJ|2]Wr }
8,:lw3x1 template < typename T1, typename T2 >
Gn<e&|4>i} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pzU:AUW {
/q^_
'Lp return fn(pk(t1, t2));
`Vh&XH\S }
;\iu*1>Z,& } ;
@! jpJ} Y }8HJTMB 2-:` lrVd 一目了然不是么?
Bhe0z|& 最后实现bind
Y7`Dx'x _Fjax (KR.dxzjf template < typename Func, typename aPicker >
M2nZ,I=l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'A/f>W {
x^
sTGd return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lsVg'k/Z! }
q{7+N1
" 5_SxX@fW% 2个以上参数的bind可以同理实现。
+b{tk=Q: 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。
&9xcP.3 [8[`V)b 十一. phoenix
fjS# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kFi=^#J{ 8+~'T| for_each(v.begin(), v.end(),
;5}"2hU> (
r4 ;nkx do_
pwV{@h! [
D+*_iM6[- cout << _1 << " , "
K Z0%J5 ]
r7v1q .while_( -- _1),
Ft8ii|- cout << var( " \n " )
b>|d Q )
,m)YL>k );
q?#w%0} z!^3%kJJ> 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:
T2 V(P>E 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
iRL|u~bj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q)]S:$?BT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@ oFuX. ] -G~ gR k+KGKn< template < typename Cond, typename Actor >
_"qX6Jc class do_while
*w1R> {
M532>+A]Za Cond cd;
nAyyjd3!S Actor act;
HE3x0H}o> public :
Il!#] template < typename T >
!(qaudX{>k struct result_1
6CzN[R} {
k7bfgb{ typedef int result_type;
3yM!BTlX } ;
200Fd8Ju S&~;l/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@|9V]bk 7XiR)jYo* template < typename T >
Tc;j)_C) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ffh3okyW0 {
2tdr1+U?g do
y-vBC3 {
,in"8aT}~ act(t);
MT.D#jv& }
.4,l0Nn`W while (cd(t));
3d>xg%? return 0 ;
(%|L23 }
*iujJi } ;
]q@W(\I MJ`BlE,Fmb zY\MzhkX, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3?yq*uE} 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。
.KE2sodq 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。
c +]5[6 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)B4A'J! 下面就是产生这个functor的类:
'M3V#5l)@| SWMi+) qISzn04 template < typename Actor >
?r(Bu class do_while_actor
wfBf&Z0{ {
LF_am*F Actor act;
N`!=z++G public :
98t|G5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Pqv9>N| I i J%.U template < typename Cond >
c"CF&vTp picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$4]"g}_ } ;
=VDtZSa!$^
ScTeh H iDL:14 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
YBY!!qjPx 最后,是那个do_
y
;T=u(} di#:KW NFlrr*=t> class do_while_invoker
%z AN@ {
.5?Md public :
>tVD[wVF0 template < typename Actor >
-nC!kpo do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-$5nqaK? {
? Glkhf7( return do_while_actor < Actor > (act);
GbbD) }
j?9fb } do_;
hS:j$je (% f2ZNen 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rQD7ZN_ R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/,#&Htk 最后来说说怎么处理break和continue
RF.8zea{O` 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。
tz"zQC$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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