一. 什么是Lambda
bH%d* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ih: XC 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,
'<6DLtZl [88PCA: EbJc%%c XXXQA Y-,C class filler
vu:] [2"0 {
m.lzkS]P public :
z0&Y_Up+5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,y}~rYsP% } ;
Z
?F_({im 6yC4rX!a RQ 8;_)% 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:
f7;<jj;w7 #W4
" ^#2 '{)Jhl47 y<l(F?_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p ^)3p5w q-/t?m0 9vCCE[9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oA;ZDO06r uSH_=^yTQ (N9g6V .kB!',v\ 二. 战前分析
/?V- 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。
$KS!vS7 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
qTGi9OP6/ gN]\#s@[ FJn.V1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nW
oh(a /* --------------------------------------------- */
O0eM*~zI vector < int *> vp( 10 );
}:!X@C~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k[y^7,r /* --------------------------------------------- */
!&5*H06 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xrv0% /* --------------------------------------------- */
cNye@}$lu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
RSnBG" /* --------------------------------------------- */
WS%yV|e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
HI,`O /* --------------------------------------------- */
ryb81 .| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ml'lZ) /Zxq-9
k:N/-P&+ dfh 1^Go 看了之后,我们可以思考一些问题:
iV!V!0- @ 1._1, _2是什么?
B`)bo}h 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。
b,>>E^wd! 2._1 = 1是在做什么?
Q(x/&]7=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。
0g#x QzE 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。
}L=Qp=4 ,vAcri
97 `v)ZOw9& 三. 动工
"/%o'Fq 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2WE01D9O x0lAJaG pnXwE-c_ MSB/O. template < typename T >
p =-~qBw class assignment
(k_9<Yb3 {
kM(m$Oo. T value;
,wngS= public :
hoLA*v2< assignment( const T & v) : value(v) {}
t/l<X]o template < typename T2 >
:#D~j]pP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Kq(JHB+ } ;
*;U<b 4[)tO-v:Y 69`*u<{PC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)"7z'ar
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z*=$n_
G l(\F2_,2W KN>h*eze _hMFmI=r[ class holder
}y vH)q {
I+31:#d public :
? 51i0~O= template < typename T >
" ]OROJGa assignment < T > operator = ( const T & t) const
,sT5TS
q {
I1I-,~hO return assignment < T > (t);
<kWkc|zBY }
Z;njSw%: } ;
*,~L_)vWO
unKgOvtj k=&n>P 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:
@Gy.p5J8 hD4>mpk static holder _1;
0
ZSn r+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rinTB|5 '8(UiB5d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ce; zn\ 而不用手动写一个函数对象。
lQy-&d|=#^ |kTq
&^$ W Bb*2 !Uv>>MCr 四. 问题分析
/y6I I$AvM 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
f.$*9Fkw 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。
ZB}A^X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oxdX2"WwU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B{p74
> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
zg$ag4%Qgg #Tt*NU 五. 问题1:一致性
uBxoMxWm 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?|
\
FJ ae 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c _!!DEe7 ;--D?Gs]Qr struct holder
>(.Y%$9"E {
7|GSs= //
Uv652DC template < typename T >
IW-|"5?9' T & operator ()( const T & r) const
96P&+ {
2+Oz$9`. return (T & )r;
9hh~u
-8L }
i0zrXaKV } ;
tU *`X(; !Ce!D0Tx 这样的话assignment也必须相应改动:
.2s^8 g O UtQCTNjC{ template < typename Left, typename Right >
zx*D)i5- class assignment
y,bDi9*| {
vVrM[0*c Left l;
)lz~Rt;1i Right r;
o8v,178 public :
|~PaCw8-ge assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dCo3 VF"u template < typename T2 >
yH>C7M7t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wNn=JzP } ;
Pn6~66a6 %(W8WLz} 同时,holder的operator=也需要改动:
L
u'<4 R B*w]yL( template < typename T >
),[@NK&= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ei{tW3
H$ {
5&O%0`t return assignment < holder, T > ( * this , t);
z(EpJK=`_ }
/7fd"U$Lh l(}MM|ka 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
pOh<I{r1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|I29m` =Y5m% ,Bq return l(rhs) = r;
-GM"gkz 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
u[oV
Jvc 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T7Y}v,+- ~*9Ue@ template < typename Tp >
hJD3G
|E class constant_t
P}qpy\/(4 {
_:WNk( const Tp t;
;(A- public :
scYqU7$%T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6:6A"A template < typename T >
O0s!3hKu const Tp & operator ()( const T & r) const
08D:2 z1z {
j>uu3ADd2 return t;
O:GAS [O` }
>/lB%<$/ } ;
*'-t_F'; s@{~8cHgU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^E:-Uy
下面就可以修改holder的operator=了
}`%ks 57 Bx- template < typename T >
K=nDC. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
fOME&$=O {
YbnXAi\y| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
DHv86TvJt }
9+xO2n <RZqs 同时也要修改assignment的operator()
#f HnM+
3bR%#G% template < typename T2 >
^SKHYo`,,N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o4J@M{xb_ 现在代码看起来就很一致了。
g_N^Y 0:<Y@#L 六. 问题2:链式操作
+."cbqGP_q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k_ywwkG9lU 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。
:K"~PrHm 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。
~fb#/%SV 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。
v Y0ESc{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8DY:a['-d pek=!nZ template < typename T >
V*5v
JF0j struct result_1
<lWj-+m {
&1?6Q_p6c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gIusp917 } ;
0@{0#W3R @rDBK] V 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:
k0#s{<I]E h]+;"v6 / template < typename T >
LHXR7Fjc struct ref
i/H;4#Bz {
H(P]Z~et typedef T & reference;
>]xW{71F@ } ;
hITYBPqRO template < typename T >
@"1Z;.S8V struct ref < T &>
.4tu{\YX {
('U TjV typedef T & reference;
0t}v@-abU } ;
<\O8D0.d $eG_LY 1v 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W5= j&&|! EhM=wfGKw template < typename T >
bgKC^Q/F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M\ {
-!\%##r7~ return l(t) = r(t);
#ojuSS3 }
,aGIq. *v 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。
*78c2`)[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
m-ibS: }^$1<GT 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Ry"4v_e9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B{D4.!a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
a:`<=^:4, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D GcpYA.7' 最后的布局是:
qtozMa Add
T!B\ixt6 / \
ipg`8*My Divide 5
EU%v
|] / \
n%#3xoa _1 3
lS7L| 似乎一切都解决了?不。
cNxxX!P/ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
sxph#E% 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
bv'>4a OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
la w$LL kp* ! template < typename Right >
Z`MpH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
m"'LT0nur Right & rt) const
KYJP`va6k {
<FBBR2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w0oTV;yh }
CEaAtAM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qHdUnW 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。
, QWus"5H 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。
W02z}"# 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。
P5oS 1iu* 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。
#$-?[c$> 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?
oYTLC@98} 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:
v;9(FLtL B5vLV@>] template < class Action >
U5H%wA['m class picker : public Action
TK[[6IB {
L6Brs"9B public :
zGyRzxFN picker( const Action & act) : Action(act) {}
UH}lKc=t // all the operator overloaded
~jzLw@"~$^ } ;
W&R67ff| @48!e-W Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
R6oD 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
\G>C{v; 5[jS(1a`c template < typename Right >
Fpn*]x picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
QOYMT( j {
N{Z+ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B ;E"VS0 }
9X=<uS ?O#,{ZZf= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z,x
)Xx 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
9?hZf$z jS[=Zx` template < typename T > struct picker_maker
$w{d4" ) {
'uDx$AkY typedef picker < constant_t < T > > result;
T)7U+~nQ" } ;
>!s<JKhI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
UE"v+GH {
ksOsJ~3) typedef picker < T > result;
qve'Gm) } ;
La9}JvQoX K-#d1+P+ 下面总的结构就有了:
/KF@Un_Ow 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。
dhLR#m30T 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。
J8r8#Zz picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^@RvCJ+ 至此链式操作完美实现。
!Md6Lh%-w UCfouQ Cj 8P-ay<6 七. 问题3
j,^&U|! 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。
Gg~0>XS JN+7oh]u template < typename T1, typename T2 >
p<L{e~{!7f ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MQx1|>rG {
?2~fvMWu return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[1kQ-Ko` }
0>td[f XWS]4MB+vm 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:
|TMn d/OP+yzgZ template < typename T1, typename T2 >
e3TKQ( struct result_2
saiXFM7J {
3w"JzC@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
DMG'8\5C } ;
.Vnb+o RIXeV*ix 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?
|6bvUFr 这个差事就留给了holder自己。
oj Y.6w l+P!I{n ZwLr>?0$
p template < int Order >
?rQ .nN class holder;
\zg R]| template <>
eg}g}a class holder < 1 >
Z+y'w#MZL {
~&T U public :
5Ex[}y9L` template < typename T >
JFX}))7 struct result_1
Os$E,4,py {
upaP,ik}~ typedef T & result;
V.*M;T\i } ;
Y0|){&PCt template < typename T1, typename T2 >
iY07lvG< struct result_2
C/Z#NP~ * {
;BH.,{*@B typedef T1 & result;
99ZWB } ;
:qbU@)p* template < typename T >
$RY-yKmi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sU&v
B:]~ {
DoQ^caa@ return (T & )r;
;6pB7N }
):>?N`{V template < typename T1, typename T2 >
"Ux(nt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i@?|vu {
n5UUoBv return (T1 & )r1;
EniV-Uj\D }
H i8V=+ } ;
<#?dPDMG.* !nkIXgWz template <>
r/AOgS class holder < 2 >
^0| :
{
d"db`8 ;S public :
dFw+nGN template < typename T >
F}45.CrD struct result_1
j#2Xw25 {
}g-w[w 7p typedef T & result;
eo4z!@pRN } ;
$zCCeRP template < typename T1, typename T2 >
l3 F$5n struct result_2
>YWK"~|i~ {
)4B`U(%M~ typedef T2 & result;
zX*5yNd } ;
_`;KmD&5 template < typename T >
}B7Txo,Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|}z5ST% {
OeASB} return (T & )r;
~%=%5} }
W[Q<# Ju template < typename T1, typename T2 >
T~/>U&k}J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GIEQD$vy {
& tT6.@kH return (T2 & )r2;
`WL3aI": }
~$K{E[^< } ;
&v((tZ i*:QbMb rbdrs 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
@H#Fzoo. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.lb]Xa*n 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K2x2Y= QK6_dIvDz return l(i, j) = r(i, j);
q1u$Sm 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
GNv{Ij< Cscu return ( int & )i;
%8u9:Cl): return ( int & )j;
#2U# h-vI 最后执行i = j;
n4dNGp7\` 可见,参数被正确的选择了。
H}~K51 *Oy*
\cX2[ 0;><@{' EoPvF`T t27UlFX 八. 中期总结
qy pF}Pw 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:
*s 4Ym 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I ]o|mjvs 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]TZyk 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tKUW yW'{Z]09 [Lje?M* r L:Rg3eo kJuG haO PZ6R+n8 九. 简化
Q`8-|(ngw 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。
98u@X:3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
e.MyJ:eL 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:
eC<RM Q4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V1M|p! +-*/&|^等
`=hCS0F 2. 返回引用。
!c)F; =,各种复合赋值等
9F3, 3. 返回固定类型。
PQlA(v+S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Tf5m
YCk 4. 原样返回。
T:kliM"z operator,
;6hoG(3
+ 5. 返回解引用的类型。
#A4WFZ operator*(单目)
HRE?uBkjf 6. 返回地址。
wX2U
operator&(单目)
"!Ph 7. 下表访问返回类型。
Ewkx4,`Ff operator[]
"AjC2P], 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
h@O\j&# operator<<和operator>>
j"~"-E(79 ~{{S<S
v 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。
x#SE%j? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jRiMWolLv EgPL+qL template < typename Left >
~Sb)i f struct value_return
C1_0 9Vc {
[7PC\ template < typename T >
fWA#n struct result_1
>F7HKwg}Z {
Y J,"@n_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(=u!E+N } ;
bnkZWw'9 *FEJ5x template < typename T1, typename T2 >
FXT^r3 struct result_2
+p>h` fc {
BhAT@% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2 ^"j]g>mj } ;
,(h- } ;
-?#iPvk6 o9|
OL |(W04Wp"@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
egA*x*8 l*hWws[ 下面我们来剥离functor中的operator()
2>X yrG 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mgH~GKf^ T$0)un return l(t) op r(t)
A405igF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#9}1Lo> return op l(t)
z0\
$#r^I return op l(t1, t2)
tQNc+>7k+u return l(t) op
AEj%8jh return l(t1, t2) op
RrBG=V return l(t)[r(t)]
5!'1;GLs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"[]oWPOj {ly <%Q7j 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:
]m`:T 单目: return f(l(t), r(t));
]pB5cq7o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
q,7W,<- 双目: return f(l(t));
`'iO+/;GY return f(l(t1, t2));
;lE=7[UJ3X 下面就是f的实现,以operator/为例
#E
Bdg u!~kmIa4 struct meta_divide
rd%uc~/ {
Z>R@ template < typename T1, typename T2 >
F|+B8&-v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_nz_.w0H9 {
,<P"\W return t1 / t2;
yph@H!@ }
)d3C1Pd> } ;
sbVEA I&i6-xp 这个工作可以让宏来做:
PtQ[({d3R _\IA[-C+O #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M9fQ,<c<6 template < typename T1, typename T2 > \
6:}n}q,V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+<@1)qZ(E 以后可以直接用
O\cc=7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C[Q4OAFG 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
/YPG_,lRA (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。。。)
URj)]wp/ O251. hXK 8MDivr/@ 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
*^{j!U37s ,if~%'9j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F
]D^e{y class unary_op : public Rettype
73!NoDxb {
CTg79
ITYk Left l;
l{3zlXk3z public :
n?6^j8i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-0;{ !Y|xu07 template < typename T >
)R<93`q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,@p4HN* {
7~1Fy{tc return FuncType::execute(l(t));
CaED(0 }
R86i2', nt&%
sM-X template < typename T1, typename T2 >
`%Kj+^|DS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5G2ueRVb {
< <0[PJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
>\'}&oi }
{%('|(57 } ;
$!p2Kf>/Q @Kt!uKrI tr0kTW$Ad 同样还可以申明一个binary_op
=C(BZ+-^ ]YZ_kc^(V; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<x<qO=lq class binary_op : public Rettype
J<"Z6 '0v {
&a\w+ Left l;
&'/PEOu&}G Right r;
rcLF:gd]E public :
+DefV,Ny binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$u,A/7\s B&KIM{j\ template < typename T >
cRag0.[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rKOa9M {
TL"+Iv2]/$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
#NMQN*J>D }
}YC=q w0yzC0yBk template < typename T1, typename T2 >
Xe`$SNM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^f(El(w {
K4|fmgcy. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ebL0cK? }
75P!`9bE } ;
-;
d{}F 7?_gm>]a k&K'FaM! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
{<Y!'WL{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r4 5}o DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!p36OEx 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
XH!n{Of 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d{WOO)j 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
.}!.:
| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3h o'\Ysu/ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
+Swl$ab 下面是修改过的unary_op
J1M9), 9}K
K]m6u} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h3\(660>$ class unary_op
p@DVy2,EY {
y^X]q[-? Left l;
8c%N+E] \G/ZA) t public :
A2PeI"y ;u';$0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z+0#H39 & $K\;sn; |: template < typename T >
$S?xB$ struct result_1
|a\,([aU {
HmsXV_B8[Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E.*wNah"U } ;
V^;lg[: 'wBOnGi6 template < typename T1, typename T2 >
=b6G' O[ struct result_2
uE,TEa9; {
^MhMYA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B/~ubw } ;
-@'RYY= %vG;'_gMB template < typename T1, typename T2 >
YD~(l-?" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&d!ASa {
Hp(41Eb, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:q2RgZE }
5Ktll~+:# -
ikq#L){ template < typename T >
jW| ,5,43 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=(,kjw88w {
4q@[k:' return OpClass::execute(lt(t));
I.2>d_^< }
8y?q)y9h S@,x^/vT } ;
-s91/|n Ym-mfWo^# !;k
^ 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
[[4!b E 好啦,现在才真正完美了。
3)^2X 现在在picker里面就可以这么添加了:
0J5$
Yw1'F 8l?@ o template < typename Right >
PIsXX#`7; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4!M0)Nix {
`RqV\ 6G+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0V2~ }
p+2%LYR u 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。
z`dnS]q9 r6:nYyF$)v W3MH8z
V<n#%!M5gV JJ_KfnH 十. bind
gp{Z]{io 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
gi? wf 先来分析一下一段例子
|Y+[_D} ;O .;i,#Z c-?0~A int foo( int x, int y) { return x - y;}
ZmaW]3$ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3/su 1M[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6k1_dRu 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。
$yFR{_] 我们来写个简单的。
w- wJhc| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(Y?}'? 对于函数对象类的版本:
w/fiNY5FZ LA,G>#?H template < typename Func >
Q#4OgNt struct functor_trait
eoiC.$~\ {
/cD]m typedef typename Func::result_type result_type;
w*4sT+
P } ;
sR$/z9w 对于无参数函数的版本:
aU] nh. a c
8|&Q template < typename Ret >
AeW_W0j struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xu{S4#1 {
MG,?,1_ & typedef Ret result_type;
t$uj( y> } ;
OF(tCK 对于单参数函数的版本:
W%#LHluP M;0\fUh; template < typename Ret, typename V1 >
':T"nORC struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?=Mg"QU {
M[=sQnnSFW typedef Ret result_type;
G^\.xk] } ;
fd1z
XK#Z2 对于双参数函数的版本:
pA5X<)~
jpfFJon)w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d]l(B+\vf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!R$t>X {
3.04Toq! typedef Ret result_type;
[sG!|@r } ;
kx[h41|n 等等。。。
*C^`+*}OE$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
k/%n7 ;1 OFw93UJ Y template < typename Func >
s|Zv>Qt struct func_return
$Mqw)X&q {
>!P !F( template < typename T >
"Ze<dB#,Y struct result_1
7t/C:2^& {
onUF@3V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZOHGGO]1M } ;
`S/;S<'; a#P{ [ template < typename T1, typename T2 >
ey[+"6Awne struct result_2
d?OsVT;U {
-<n]Sv;V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'.tg\]| } ;
H?'t>JX } ;
VQ`a-DL nnnq6Z} d-$/C| J 最后一个单参数binder就很容易写出来了
->U9u lTC :]IYw!_-p template < typename Func, typename aPicker >
_i1x\Z~
N class binder_1
E#+|.0*!s {
+C9l7 q Func fn;
G(7WUMjl aPicker pk;
9GVv[/NAb public :
:+}Eo9 %>k$'UWzK template < typename T >
t9m08K:Y struct result_1
lhx]r}@'MC {
A{QA0X!p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q|:qs\6q5 } ;
]kyGm2Ty9 +,ojlTVlt template < typename T1, typename T2 >
vBjrI*0 struct result_2
wO ?A/s {
,qO2D_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%$SO9PY } ;
[NIaWI,> i;}mIsNBY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+`~6Weay y8=H+Y template < typename T >
Q"sszz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4BAG GD2 {
RL3G7 ;X return fn(pk(t));
la[>C:8IG }
dn@_\5 template < typename T1, typename T2 >
"~/O>.p typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IH~[/qNk {
'nh^'i&0. return fn(pk(t1, t2));
:Z5Twb3h }
xc6A&b>jI } ;
Q !G^CG 6'1m3<G_ XhG3Of-6 一目了然不是么?
B1Cu?k);. 最后实现bind
l|&DI]gw *.F4?i2D use`
y^c template < typename Func, typename aPicker >
ptEChoZ6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
h1.<\GO {
Y|96K2BR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j?y_ H[Z }
HH94?& 80;^]l
2个以上参数的bind可以同理实现。
As-xO~ + 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
C;NG#4;' -7:_Dy 十一. phoenix
(S1Co&SX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1=Nh<FuQ ct![eWsuB for_each(v.begin(), v.end(),
~zT7 43 (
R\d)kcy4 do_
sW]fPa(cn, [
aJ^RY5 cout << _1 << " , "
=S:Snk% ]
R;EdYbiF b .while_( -- _1),
Y('?Z] cout << var( " \n " )
,@4~:OY )
\RDS~u\d );
k]9v${Ke 'WQ?%da 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:
8rY[Q(] 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
{<1 ]cP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y$C\b\hM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$|%BaEyk r>ca17 -oR P ZtW template < typename Cond, typename Actor >
R /0zB class do_while
k~=_]sLn {
*'jI>^o Cond cd;
5VR=D\j Actor act;
qz6@'1 public :
GPs// template < typename T >
;2jH;$HZ struct result_1
/Mmts=^Ja {
Y~[k_! typedef int result_type;
{YigB } ;
K@>($BX] HS
>B\Ip" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
N>Q~WXvV# ^(on"3sG template < typename T >
!b 4v}70, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~duF2m 72 {
!rZ r:@ do
y0_z_S#gO {
r!e:sJAB. act(t);
WCUaXvw }
xfK@tLEZ-1 while (cd(t));
mfCp@1;26 return 0 ;
G3_HX<|f* }
qbD>)}:1 } ;
ykat0iqo oo2CF!Xy <<l1zEf@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
YgL{*XYAt 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。
ALXie86a8 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。
[Lal_}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。
~
NZC0& 下面就是产生这个functor的类:
s_}q >7,?X_:A-1 wlsq[xP template < typename Actor >
0 n}2D7 class do_while_actor
,y}@I" {
^ZPynduR Actor act;
#bCQEhCy public :
d`9ofw~3= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
z,xGjSP :Fh#"<A&& template < typename Cond >
l#bE_PD; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BHN EP |= } ;
MmQ"z_v k$3Iv"gbx Cm%|hk>fQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,4--3 MU 最后,是那个do_
GW,RE\Q: / ?Hq {L/hhKT class do_while_invoker
F_ -}GN% {
Xb2.t^
]f public :
;:obg/;uJ template < typename Actor >
Tnoy#w}Ve do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7&&3@96<*# {
tE WolO[\ return do_while_actor < Actor > (act);
7A"v:e }
z9Nial`p } do_;
4@r76v}{ G3dA`3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4t,f$zk 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_qa9wK/ 最后来说说怎么处理break和continue
Z;~ 7L*| 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。
/(8"9Sfm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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