一. 什么是Lambda
*#9VC)Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g;u<[>'I 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,
s_S<gR NqQM!B] ^8o_Iz)r, 2N8rM}?90 class filler
g:G%Ei~sF {
gaLEhf^ public :
cq'}2pob void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[HC8-N^.} } ;
6Tm
Rc \;3B?8wbIl ;'2`M 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:
w>`h3;,2 H<rnJ FgFJ0fo &=+cov(3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M<SbVP|V" el2*\(XT k"Z"$V2i 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
QN{}R;s rX|y/0)F Q1O_CC} 2uJNc!& 二. 战前分析
iylBK!ou 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
kT Z?+hx 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@2GhN&= NB!'u)
lFD |.Y@^z;P3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I,C AFq /* --------------------------------------------- */
AF9[2AH=Y vector < int *> vp( 10 );
Mp^OL7p^^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#{)r*"% /* --------------------------------------------- */
pJ2:` f<; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0Y38T)k /* --------------------------------------------- */
B9m>H=8a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1_33;gP /* --------------------------------------------- */
#Lhj0M;a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LK
/* --------------------------------------------- */
ei+9G, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Tc'{i#%9j #f|NM7 'XZI{q2i A-Q{*{^# 看了之后,我们可以思考一些问题:
.pB8=_e: 1._1, _2是什么?
Tdk2436= 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0gwm gc/# 2._1 = 1是在做什么?
?d>P+). 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"2#-xOCO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
n!l./>N \GbHS*\+ tpNtoqg_$ 三. 动工
1Rb XM n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!yV,|)y5F Th&Wq -$L],q_S^ (_i
v N template < typename T >
_v~D{H&} class assignment
7T|J[WO {
q5'yD;[hE T value;
`lu"y F public :
+s/N@]5nW assignment( const T & v) : value(v) {}
AihL>a% template < typename T2 >
qmue!Fv#g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]@ Sc} } ;
"&~?Hzm 5Sm 5jRr T je o*n^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|;U}'|6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#^4>U&? MW",r;l<aM #2lvfR| :EQme0OW class holder
dm/\uE'l {
Hl3XqR public :
j
J`Zz template < typename T >
.5KC'? assignment < T > operator = ( const T & t) const
xM'S
;Sg {
\:q e3Q return assignment < T > (t);
JXSqtk= }
)v!lP pe8 } ;
zV_-rf QNa}M{5>h Ip7FD9
^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
;}>g1&q {!{7zM%u0C static holder _1;
f,`}hFD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
bWQORjnd8 eMm~7\
R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U$/Hp#~X 而不用手动写一个函数对象。
+2au
;^N Hh/
-^G AHMV@o`V VM\Z<}C 四. 问题分析
LL$,<q%(P 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
PgG |7=' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
c~L6fvS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)QSt7g|OF 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
s68_o[[E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
i9EMi_% \xO2WD 五. 问题1:一致性
NW4
s'roP 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
WKrZTPD'm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<v7KE*# .e
_D3Xp< struct holder
L(1,W<kYg {
Rvz.ym:F //
gh #w%g1g template < typename T >
7 NB"oU^h% T & operator ()( const T & r) const
P15* VPy {
WtdkA Sj return (T & )r;
18/@:u{ }
+&N&D"9A } ;
=<'iLQb1 w)m0Z4* 这样的话assignment也必须相应改动:
(Y.$wMB ;`of'9| template < typename Left, typename Right >
eRx[&-c class assignment
J,=E5T}U^ {
7SY->-H8 Left l;
2-E71-J Right r;
>3
.ep}, public :
(z1%lZ}( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ot+~|Dl template < typename T2 >
4^NHf|UJH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wCTR-pL^ } ;
"g:&Ge*X muX4 Y1M_ 同时,holder的operator=也需要改动:
<[5$ {) \HQb#f, template < typename T >
*,[=}v1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
re7\nZ<\| {
=]xk-MY"|R return assignment < holder, T > ( * this , t);
VUv.Tx]Z[ }
K9M.+d4 .@3u3i64' 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。
!BikF4Y1L& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?.A/E?Oc 'MQGR@* return l(rhs) = r;
}~CZqIP 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。
IC-xCzR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
y{?jr$js< FuiW\=^ template < typename Tp >
}7z+ class constant_t
ft qW3VW {
R:R@sU const Tp t;
s]%! public :
K ':pU1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xAz4ZXj=q template < typename T >
J o(}#_y? const Tp & operator ()( const T & r) const
I64:-P[\ {
#:zPpMAl return t;
D&m"~wI }
>(ww6vk2 } ;
+}0*_VW Tc(v\|F, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r=||sZs 下面就可以修改holder的operator=了
rtF6Lg <r`Jn49 template < typename T >
>~>[}d;glw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jTgh+j]AP {
;<@O^_+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X$&Sw3c }
*B<I> <'G KJC9^BAr 同时也要修改assignment的operator()
_po 4(U& L"IHyUW template < typename T2 >
a4.:
i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I^Jp
)k*z 现在代码看起来就很一致了。
'^(v8lCu 3M*[a~ 六. 问题2:链式操作
cH-Zj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
y]Tn#4 ,/ 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。
c@B%`6kF 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。
RcM0VbR"EU 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。
vm^# aoDB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"K!BJQ .mrRv8>$ template < typename T >
"wC5hj] struct result_1
f4I9H0d;! {
HbSx}bM_9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H
7F~+Q-} } ;
3}1+"? s >qvD39w 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:
jeFl+K'1 ]b| @<E7Y template < typename T >
<d`UifqD struct ref
~2}ICU5 {
[:S F(*} typedef T & reference;
oP75|p } ;
jtr=8OiL template < typename T >
h1o+7 struct ref < T &>
"FIx^ {
Ph{+uI typedef T & reference;
I_*>EA } ;
J5IJy3d u.Yb#? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X*"O'XCA bd*(]S9d template < typename T >
O~OWRJ@p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A3pQ?d[ {
DkKD~ return l(t) = r(t);
/?xn }
\^LR5S& 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。
!`=?<Fl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"a{f?
.X. becQ5w/~ 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
Cjk AQ(9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ppP?1Il`kb _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"TJ^Z! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
IfCqezd 最后的布局是:
o:\a Add
O^%ace1 / \
/k"P4\P`+Q Divide 5
;_&L^)~P$ / \
yuX0Y{:I _1 3
DP]|}8~L 似乎一切都解决了?不。
n7uD(cL 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。
g(H3arb& 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。
vJUB; hD 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:
}TL"v|ny6; Sxu
v}y\ template < typename Right >
S]g)^f'a65 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
liP{Mu/LO Right & rt) const
e,UgTxZ {
^D[;JV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k>hZ }
iUB ni&B 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U .(_n 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。
r1atyK 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。
1dsxqN(: 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。
^
s4| 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。
j=S"KVp9NF 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?
wJkkc9Rh'( 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:
2]ljm]\l +]vl8, 4@ template < class Action >
iW~f class picker : public Action
vy?YA- {
e5KF ~0` public :
#
t
Ki6u picker( const Action & act) : Action(act) {}
,_zt?o\ // all the operator overloaded
Mv=;+?z! } ;
\s'6)_ 9`&D 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。
+JG"eh&J"H 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:
{'kL]qLg pBkPn+@ template < typename Right >
=^v Ub picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@7'gr>_E {
_4Pi> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Hefqzu }
{!h[@f4 >,vuC4v- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)wd~639U 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。
1j,Y 92Iv'(1ba template < typename T > struct picker_maker
S5TT {
WpZ^R;eK typedef picker < constant_t < T > > result;
MJ08@xGa } ;
$@;[K\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]S ,GHPEN {
xW~@V)OH typedef picker < T > result;
yr'`~[oSCy } ;
K%B i8d \gpKQt0 下面总的结构就有了:
HfPeR8I%i functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
(eP)>G] picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
k$!&3Rh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ll#PCgIm
至此链式操作完美实现。
Q7C'O @ 8P .! q pr2d}~q4{ 七. 问题3
k`- L5#` 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。
<1y%ch; [8"nRlXH template < typename T1, typename T2 >
B 5?(gb" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]OVjq? {
by
{~gu return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\rpu=*gt }
$j:0*Z=> JwO+Dd 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:
m*'#`v Ibb %63<Iz" template < typename T1, typename T2 >
D526X0 struct result_2
/<})+=>6f {
PtHT> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
w4OVfTlN } ;
csC3Wm{v .(sT?M`\J 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?
6ul34\; 这个差事就留给了holder自己。
pY2nv/ 6} 9A0 O:#to template < int Order >
m,pDjf class holder;
FOZqN K template <>
^}WeBU class holder < 1 >
@g{=f55 {
M4QMD;Ez public :
C}Khh`8@5. template < typename T >
&t4j px struct result_1
mJT7e {
ua0k)4| typedef T & result;
Sh"} c2 } ;
M?_VYK template < typename T1, typename T2 >
03MB, struct result_2
ZXco5,1 {
k -SUp8}g typedef T1 & result;
Dr;@) } ;
w}'E]y2. template < typename T >
xQN](OKG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|h.he_B+7 {
XpM#0hm return (T & )r;
Abj`0\ }
Bdq/Ohw|! template < typename T1, typename T2 >
7_JK2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)q#b^( v {
Gm*i='f!? return (T1 & )r1;
sI~{it# }
4b 4nFRnH } ;
U'@_fg d=xweU< template <>
m86w{b$8 class holder < 2 >
'j}%ec1 {
zRB1V99k public :
bJ9>,,D template < typename T >
GwpJxiFgk struct result_1
0.?|%;^ib {
4Jw0m#UN1 typedef T & result;
t.]oLG22r } ;
qD%Jf4.0j template < typename T1, typename T2 >
W1Ht8uYG3 struct result_2
Y2Tg>_:t {
*iYs,4 typedef T2 & result;
&359tG0@P } ;
nkvzv template < typename T >
byd[pnI$H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|vzGFfRI {
iLFF "Hs return (T & )r;
5^tL# }
+lE 9*Gs_$ template < typename T1, typename T2 >
65MR(+3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{+Eq{8m` {
NC0x!tJ#7 return (T2 & )r2;
bGDV9su }
x3)qK6,\ } ;
hMi[MB7~ xHI>CNC, kRG-~'f%` 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> >。
4j/8Otn 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[Q)lJTs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Byon2| nf7 m%m8002 return l(i, j) = r(i, j);
H]YPMG< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]{dg"J "Sl";. return ( int & )i;
V7 c7(G return ( int & )j;
z )k\p'0" 最后执行i = j;
i5|!MIY 可见,参数被正确的选择了。
?(hdV?8)P yay{lP}b" RzNv| {V8v
~GMlnA]6 八. 中期总结
!K_%@|: 7% 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:
>`u} G1T\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MLaH("aen 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
q
S2#= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
7+@:wX\ ^cd+W? 4K:p d&t|Y:,8 _v<EFal ^O4.$4t| 九. 简化
"<NQ2Vr]5 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
9V("K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A{Pp`*l 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
P)ZGNtO9fG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K@`F*^A}V +-*/&|^等
f0}+8JW5h 2. 返回引用。
1+v)#Wj =,各种复合赋值等
{dhG SM7 3. 返回固定类型。
L<*wzl2Go 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*tO7A$LDT 4. 原样返回。
KE6[ u*\ operator,
&.;t dT7 5. 返回解引用的类型。
Q]A;VNx operator*(单目)
PO]z'LD 6. 返回地址。
h)fi9 operator&(单目)
^. M*pe 7. 下表访问返回类型。
/c8F]fkZ= operator[]
gVl%:Ra% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D?;$:D" operator<<和operator>>
Jah~h44& *h$Z:p-g 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。
aB+Ux<
- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Mq8jPjL NAlYfbp template < typename Left >
j[v<xo struct value_return
D*I%=);B_ {
2D,9$ 0k_] template < typename T >
vn9_tL& struct result_1
98x]x:mgI_ {
*O+G}_} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|ffM6W1: } ;
A90oX1l "(>P= template < typename T1, typename T2 >
,GA2K .:# struct result_2
XL1v&'HLV {
E?m(&O
j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~8o's` } ;
jqhd<w } ;
Nl"< $/ F\yxXOI "}Of f 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
CD;C z*c KW]/u 下面我们来剥离functor中的operator()
BC =U6>`/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p'fU}B1 DP6 M4 return l(t) op r(t)
8A~5@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%XMwjBM return op l(t)
9s8B>(L return op l(t1, t2)
prV:Kq ;O return l(t) op
za` return l(t1, t2) op
@2yi%_]h return l(t)[r(t)]
sk.<|-(o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<O>1Y09C/ _=Ed>2M)no 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
NjIe2)}' 单目: return f(l(t), r(t));
8%nb1CA return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-^`]tF`M 双目: return f(l(t));
] cdKd ) return f(l(t1, t2));
n[H3b} 下面就是f的实现,以operator/为例
hiZE8?0+~N eQbDs_ struct meta_divide
q90eB6G0g {
Mhc!v, D$ template < typename T1, typename T2 >
~ pWbD~aeg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{+_pyL {
^Qt4}V= return t1 / t2;
AL74q[> }
.H
{ } ;
`j{q$Y=AG F:"<4hiA" 这个工作可以让宏来做:
i/N4uq}'A< S\RjP*H* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
tt2`N3Eu\ template < typename T1, typename T2 > \
{ K'QE0'x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xL,Lb}){% 以后可以直接用
^R',P(@oL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-]\cUQ0 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
O:cta/M (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
c%9wI*l o7'
cC?u [HGGXgN 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.]}kOw:(# {1,]8!HBJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!VUxy class unary_op : public Rettype
AQ:cim` {
E$"( :%'v Left l;
l=G=J( G public :
UE33e(Q< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b0|q@!z> i>#[*.|P template < typename T >
qfE>N?/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=LEKFXqM {
c|OIUc return FuncType::execute(l(t));
-h+=^, }
O)NEt VDq4n;p1 template < typename T1, typename T2 >
k$1ya7-@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H. U wM {
g"gh2#!D return FuncType::execute(l(t1, t2));
T|dQY~n~ }
+`4`OVE_# } ;
""Nu["|E U+gOojRy{ @| kBc.(] 同样还可以申明一个binary_op
$Ay
j4|_- \lwYDPY: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x-O9|%aRJ class binary_op : public Rettype
:a3 +f5 {
`\LhEnIwu Left l;
<;}jf*A Right r;
+^1E0@b% public :
6yEYX'_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(%*CfR:> v3SH+Ej4 template < typename T >
#hvLv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D5x }V {
0T-y]&uo return FuncType::execute(l(t), r(t));
mGR}hsQpn }
}`M53>C,gQ gn"Y?IZ? template < typename T1, typename T2 >
2(~Y ^_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)f(.{M {
wG6@.;3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3";Rw9 }
$@k[Xh } ;
8;2UP`8s ? am;)@<8~Q YYfX@`\
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
S0?4}7`A 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J-C3k`%O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\7M+0Ul1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-=_bXco} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
P{2V@ <} 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
o|#Mq"od 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PR rf$& u 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)
8`Wj 1 ,q 下面是修改过的unary_op
ZNb;24 <-KHy`u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,'[&" Eg class unary_op
:.5l9Ci4 {
>'IFr9&3 Left l;
hm#S4/=# #Hm*<s. public :
@pq#? *xm(K+j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*=UxX ]0y Pp-\#WJ template < typename T >
ie4keVlXc struct result_1
9$[I~I#z {
)X*?M?~\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p0Cp\. } ;
`CCuwe<v aRFLh template < typename T1, typename T2 >
!]]QbB struct result_2
n#@/A {
Da_8Q(XFe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2uonT,W } ;
0ox
8_l ;{1J{-EA template < typename T1, typename T2 >
jtqH3xfy typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jIY
{
V=yRE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gp07I{0~m }
v@zpF)| "E`;8SZa template < typename T >
%ux%=@% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4dy2m! {
a^yBtb~,P return OpClass::execute(lt(t));
lZT9 SDtS }
h{zE;!+)D /Mk85C79 } ;
@**@W[EM GdZ_ z@!z Q Vp 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
m)G=4kK52- 好啦,现在才真正完美了。
RQ?T~ASs 现在在picker里面就可以这么添加了:
/18Z4TA En&bwLu:s template < typename Right >
f:$LVpXS- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
T3po.Km\{ {
:1%z; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YTBZklM }
'qD5 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。
ogN/zIU+VA zqEMR>px P'o:Vhm_H 5#jna9Xc HN'r
ZAZ( 十. bind
=)Z!qjf1U 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。
f1R&Q 先来分析一下一段例子
rNzsc|a: 1rhsmcE 1d49z9F int foo( int x, int y) { return x - y;}
@8zp(1. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$'$#Xn,hU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_4E .
P 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。
$lkd9r1 我们来写个简单的。
iUuG}rqj 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-$pS
{q; 对于函数对象类的版本:
]W,K}~! >z0~!!YZ template < typename Func >
/<Nb/#8 struct functor_trait
m5KB #\ {
a
}6Fj&hj typedef typename Func::result_type result_type;
KM$5ZbCF: } ;
?VM# Nf\ 对于无参数函数的版本:
eF5?4?? cv fh:~L template < typename Ret >
8+^?<FKa struct functor_trait < Ret ( * )() >
F|._'i+B! {
n^QOGT.s6` typedef Ret result_type;
$YDZtS&h } ;
6T%5vg_};' 对于单参数函数的版本:
; n2|pC^ Mwdh]I,# template < typename Ret, typename V1 >
mT
N6-V struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uA;3R\6? {
/BWJ)6#H typedef Ret result_type;
33d86H%; } ;
6T6 S9A*nT 对于双参数函数的版本:
L2ePWctq} a,Gd\.D template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Uo{h.
.7? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
< 4DWH {
Wpom {- typedef Ret result_type;
xG<H${
k; } ;
9IL#\:d1 等等。。。
RVN"lDGA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
bhXH<= db"FC3/H template < typename Func >
ok5
{c struct func_return
%hU8ycI*h {
8F0+\40 template < typename T >
ie$QKoE struct result_1
bo&!oY# {
$Aww5G5e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5EIhCbA } ;
`>RJ*_aKEI GCrh4rxgg template < typename T1, typename T2 >
L@?Dmn'v struct result_2
3+m#v8h1 {
q`09 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)8oI
s } ;
".| 9h } ;
>]"5K<-1 ~Dr/+h:^\ gcr,?rE< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zQxZR}' w5jH#ja template < typename Func, typename aPicker >
?mY )m
+ class binder_1
zdn e2 {
MxxY MR Func fn;
r&"}zyL aPicker pk;
.hgc1 public :
wd*i~A3+? ZeK*MPxQ template < typename T >
EF0{o_ struct result_1
n6WSTh {
HKP\`KBCj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G Q&9by=} } ;
3a#637% +8[h& template < typename T1, typename T2 >
@{.rDz struct result_2
yuswWc' {
TEB%y9
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sCaw"{5qc } ;
/exV6D r -]5dD VSO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
po"M$4`9 133lIX+(k template < typename T >
>;o^qi_$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$${ebt {
u4$d#0sA return fn(pk(t));
Gyy:.]>& }
KBzEEvx/$ template < typename T1, typename T2 >
Mim 9C]h( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WKBPqfC {
@Sub.z&T{ return fn(pk(t1, t2));
jb)z[!FbM }
QfU
0*W?r } ;
x:;8U i"&B {_3ZKD(\ xQ1&j,R] 一目了然不是么?
lZ^XZjwoM 最后实现bind
{FQ
dDIj# ]ZO^@sH LLgN%!& template < typename Func, typename aPicker >
]lQhIf6)k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dSIMwu6u {
y+Q!4A return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d7Q. 'cyQ }
\C}tK,79 .d8) * 2个以上参数的bind可以同理实现。
2c0eh-Gf 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。
iv#9{T /J{P8=x}_: 十一. phoenix
uHz
D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
AP3SOT3I ?_\Hv@t; for_each(v.begin(), v.end(),
76 =uk!#3{ (
ixiRFBUcF~ do_
2)[81a [
w'M0Rd] cout << _1 << " , "
aH"tSgi ]
0%FC;v0 .while_( -- _1),
?\$77k cout << var( " \n " )
{!^HG+ )
}qV4]*+{ );
o>U%3-+T^J w^R5/#F_r 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:
s_`wLQ7e 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
7jts;H= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
An]*J|nFIY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W'gCFX pPQ]#v 'O\K Wj{ template < typename Cond, typename Actor >
2Y 6/,W class do_while
a^Zn
}R r {
4pA<s- Cond cd;
#J2856bzS Actor act;
j?w7X?1( public :
CoJaVLl template < typename T >
\,p) struct result_1
+qsdA#2 {
uT;Qo{G^ typedef int result_type;
%*}JDx#@ } ;
T^A:pL1 /"iYEr%_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)E6m}? H5 wQ.ild template < typename T >
;HqK^[1\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f_raICO{R {
dhm; do
;=h^"et {
HLk}E*.mC act(t);
& rw|fF|] }
C:4h while (cd(t));
Zls4@/\Q return 0 ;
[&FMVM` }
mhlJzGr*q } ;
+hXph aN;L5;m#>{ ZV;#ZXch 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D"A`b{z 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。
OkzfQ
hC} 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。
!xe<@$ 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。
C=PBF\RkKu 下面就是产生这个functor的类:
;2dhue 7!MW`L/` HCHC~FNd template < typename Actor >
w:N\]=Vh class do_while_actor
&,)9cV / {
!(SaE' Actor act;
2d$hgR#v public :
B*D`KA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,C=Fgxw( -QZped;?* template < typename Cond >
4s"8e]q= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)QI]b4[ } ;
W&bh&KzCW &lGp
/m: 4qyL' \d[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R
)?8A\<E 最后,是那个do_
6x[gg !;85 JN3Oe5yB2@ |n6nRE wW class do_while_invoker
2]>s@?[ {
n$b/@hp$z public :
bcj7.rh]'h template < typename Actor >
2!" N9Adt do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E}1[& {
Mw+]* return do_while_actor < Actor > (act);
39m# }
;'vY^I8-L } do_;
B~~rLo:a <cepRjDn 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
RqcX_x(p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$fC= v 最后来说说怎么处理break和continue
Yq;S%. 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。
.6.oqb 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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