一. 什么是Lambda
Ao&"r[oJSv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p>8D;#HmL 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,
hZt!/?dc NyNXP_8 ' %o#q6O :&."ttf= class filler
8[{ Vu0R {
=fFP5e [' public :
=]0&i]z[. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v0.#Sl- } ;
)bscBj@ ][Rh28?I{ I^$fMdT 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
s|r3Gv|G 'E""amIJ toC^LZgZ_6 L)
T (< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Qh\60f>0
H6/$d 4^|3TntO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
svH !1b 'm
kLCS II{&{S'HU Qd3 j%( 二. 战前分析
Wg]Qlw`\| 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。
9CD_os\h 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
H$UcF1k< ~2-1 j
r3UUlR/Do for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1/J=uH /* --------------------------------------------- */
^^D0^k!R vector < int *> vp( 10 );
kMN~Y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#?:l b1 /* --------------------------------------------- */
k@W1-D? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nb%6X82Q /* --------------------------------------------- */
-6B4sZpzD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r mg}N /* --------------------------------------------- */
7J<5f) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-e:`|(Mo /* --------------------------------------------- */
P\k# >}} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&^Q/,H~S c\AfaK^KF ;u)I\3`*! $*fMR,~t& 看了之后,我们可以思考一些问题:
|@4' <4t 1._1, _2是什么?
7hPY_W
y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
zy
}$i? 2._1 = 1是在做什么?
v`1M[ 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。
1p=]hC 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。
xU`p|(SS- H9e<v4c 2[02,FG 三. 动工
\bw2u! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<7jW_R@ 8bld3p"^ ~b8]H|<'Y P/_['7 template < typename T >
j&qub_j"xX class assignment
}*]-jWt1J\ {
gRcQt : T value;
g`QEu
5v public :
[d]9Oa4 assignment( const T & v) : value(v) {}
TuaBm1S{f template < typename T2 >
]~siaiN[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9XB 8VKu8 } ;
{I't]Qj_e nAdf=D'P |&i<bqLw: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{"KMs[M 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`<d }V2rdz R (n2A$ &Au@S$ij }k.Z~1y class holder
ncT&Gr {
h<<v^+m public :
IW] rb/H template < typename T >
aK^q_ghh[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
T]~xj4 {
pTLCWbF? return assignment < T > (t);
6.yu-xm }
x7 ,5 } ;
|P?*5xPB `r 3 jAlv`uB|G" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%d9uTm; >i?oC^QM static holder _1;
O?#7N[7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4{|"7/PE1 ^} >w<'0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5\VWC I 而不用手动写一个函数对象。
"E4a=YH_ A|{(/G2* ( CWtLi"z l+0oS'`V*L 四. 问题分析
bW(0Ng 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/od@!/ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X%x*f3[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dioGAai' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(KZ{^X?a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
a/xn'"eli Tpa5N'O 五. 问题1:一致性
@-`*m+$U6 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?|
5wU]!bxr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
SNk=b6`9 ysnx3(+| struct holder
U-k`s[dv {
vKAN@HSYr //
K_}K@' template < typename T >
>Y@H4LF;1x T & operator ()( const T & r) const
M x"\5i {
z},# ~L6$q return (T & )r;
jq0O22
-R }
W: z;|FF } ;
Q\sK"~@3 ]JQULE) 这样的话assignment也必须相应改动:
$U-0)4yf vo{--+{ky! template < typename Left, typename Right >
%JTpI` class assignment
4 s9LB {
t\O16O7S Left l;
4Ftu Right r;
lNO;O}8 public :
C~exi[3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rEz^ template < typename T2 >
<b*DQ:N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&_8947 } ;
Pr
C{'XDlU v4 E}D 同时,holder的operator=也需要改动:
w5 Li&m @_{=V0 template < typename T >
Bk{]g=DO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vtJJ#8a]
{
"_?nN"A7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
pEz_qy[# }
_+3::j~;m 0JujesUw( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Zx>=tx} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"Z+k=~( S$-7SEkO+ return l(rhs) = r;
Y8t8!{ytg 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。
?:9"X$XR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
W\V.r$? v sNFlKQ8)Q template < typename Tp >
$<[79al# class constant_t
<IW$m!{VG {
|u p const Tp t;
)fAUum public :
j![\& z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ql~J8G9 template < typename T >
%J-GKpo/S const Tp & operator ()( const T & r) const
e&>2
n {
F_P~x(X return t;
3o/[t }
:[d9tm } ;
b|(:[nB |JsZJ9W+J 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_,*r_D61S 下面就可以修改holder的operator=了
KqP#6^ _ 4Wp=y template < typename T >
uhq8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,<X9 Y2B {
|6y return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Rf% a'b }
F((4U"
0<*<$U 同时也要修改assignment的operator()
xD=csJ'( ?Z} &EH template < typename T2 >
EKN~H$. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j5h-dK 现在代码看起来就很一致了。
uHNCS zH( #[[ en 六. 问题2:链式操作
tO&^>&;5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N6TH}~62} 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。
86H+h(R/ 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。
2B`JGFcdcB 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。
#lO Mm9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f%8C!W]Dm aDN`6[ template < typename T >
3$
PV2" struct result_1
TkF[x%o {
z0Z%m@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!dT4 } ;
5~S5F3 lNv|M)I 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:
s,_m{ to Rk8P
ax/JK template < typename T >
NX&_p!_V struct ref
dQG=G%W {
\
6MCxh6 typedef T & reference;
f?)-}\[IR{ } ;
@E8+C8' template < typename T >
:Iz8aQ struct ref < T &>
WfRXP^a {
*OQ2ucC8j typedef T & reference;
4I(Xy]wm } ;
!TcJ)0
bN=P*hdf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[PbOfxxgA c4z R* template < typename T >
3r1*m
+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,tRj4mx {
fd9k?,zM return l(t) = r(t);
$NO&YLS@ }
[KQ6Ta. 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。
KG{St{uJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,iwp,=h= IUct 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
>5
BJ3Hf _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
yF/j Fn _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
aQI(Y^&%3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
BLJj(- 最后的布局是:
wS3'?PRX Add
a09<!0Rp / \
9Gz=lc[!7 Divide 5
>5SSQ\ 2~a / \
lUMdrt0@z _1 3
q75s#[<ap 似乎一切都解决了?不。
{f p[BF 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。
uvS)8-o&F 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。
E<*xx#p 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:
S`]k>'
l "J3x_~,[4m template < typename Right >
,v}k{( 16{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[1H^3g
' Right & rt) const
-|9=P\U8S {
\lNN Msd& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v(%*b,^
}
-H-~;EzU 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
rU(+T0t?I 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。
0Y5_PTWb+Y 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。
S0W||#Pr 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。
BfiD9ka-z 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。
~7Ux@Sx; 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?
;xn0;V'= 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:
J4U1t2@)9 [opGZ`>)j" template < class Action >
;]:@n;c\ class picker : public Action
caX<
n>
{
h!9ei6 public :
ygl0k \ picker( const Action & act) : Action(act) {}
dUdT7ixo // all the operator overloaded
5Jnlz@P9 } ;
E&:,oG2M I1&aM}y{G 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。
MnW+25=N 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:
k$}fWR #A8sLkY template < typename Right >
*}W_+qo" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8*a&Jl {
LjHVJSC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
13/]DF,S"^ }
P{^6v=8) o#1 $q`Z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Eu04e N 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。
seeBS/% El"Q'(:/U template < typename T > struct picker_maker
LBP`hK:>W~ {
?=pT7M typedef picker < constant_t < T > > result;
Yc*;/T} } ;
K\c#ig template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
BTrn0 {
;i+#fQO7Q typedef picker < T > result;
8DaL,bi*. } ;
^sWT:BDh o2\8OxcA 下面总的结构就有了:
R@rBEW& 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。
d m%8K6| 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。
^pk7"l4Xm picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<p"iY}x[H 至此链式操作完美实现。
U:_^#\p m&yJzMW| sCHJ&>m5- 七. 问题3
` sU/& P 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。
S>1Iky|
-A!%*9Z template < typename T1, typename T2 >
7Hu3>4< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P7/X|M z {
FaJ &GOM, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
W
`}Rf\g }
E-g_".agO `*KHSA 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:
jRV/A!4 9'q*:&qq template < typename T1, typename T2 >
}RqK84K struct result_2
65^9 {
_:27]K: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x-3\Ls[I } ;
!%0 *z o{[YA}xc 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?
IPo?:1x]s 这个差事就留给了holder自己。
;4~hB W5MTD]J H7:] ]j1 template < int Order >
A3@6N( class holder;
u;c?d!E template <>
\)|hogI|f class holder < 1 >
!C:$?oU {
|$b}L7_ public :
ekCC5P! template < typename T >
MFk5K struct result_1
XpJ7o=?W3 {
IO-Ow! typedef T & result;
^J;bso` } ;
}pu27F)& template < typename T1, typename T2 >
LFtt gY struct result_2
%bfQ$a: {
<UQbt N-B\ typedef T1 & result;
C~iL3Cb } ;
Dm<A
^u8 template < typename T >
ySDH"|0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
04=c-~&q {
^r,=vO return (T & )r;
y
h9*z3 }
9qG6Pb template < typename T1, typename T2 >
LSr]S79N1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~R92cH>L {
dlTt_. return (T1 & )r1;
B0]~el }
.0]<k,JZZ } ;
"a U
aotx Y/zj[> template <>
j8lb~0JD class holder < 2 >
,nDaqQ-C!! {
yaH
Zt`Y public :
YcpoL@ab template < typename T >
rh}J3S5vp struct result_1
gSQJJxZ{? {
j eP typedef T & result;
g7W" } ;
%OOl'o"V{s template < typename T1, typename T2 >
`RL"AH:+ struct result_2
j#q-^h3H {
Z>5b;8 typedef T2 & result;
pg)WKbV } ;
nc|p ) template < typename T >
5"O.,H} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X_\otVh(D {
'16b2n+F@# return (T & )r;
V[Ui/M!9Z }
,1o FPa{? template < typename T1, typename T2 >
W v+?TEP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o:Sa,
!DK {
Z@PmM4F@S return (T2 & )r2;
+!.^zp21 }
F@B]et7 } ;
8c^TT& rCdu0 gYT b2&0Hx 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> >。
J{fH['tzO 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
RdRp.pb8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l]l'4@1 GDiBl* D return l(i, j) = r(i, j);
p4
^yVa 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n]o<S+z vT,AMja return ( int & )i;
q6V>zi return ( int & )j;
QX'qyojxN 最后执行i = j;
vuY~_ 可见,参数被正确的选择了。
5uj?#)N CN8Y\<Ar H%Q7D- ;u46Z l?n\i]' 八. 中期总结
JO6)-U$7UG 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:
|imM#wF 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hy"\RW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}*pi<s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<k'h:KB?` 1ztG;\ :(*V?WI K:#I *d4eK+U$5 Wf>R&o6tr 九. 简化
+E(L \ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Gm^U;u}=f 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
EaY?aAuS: 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
^'{Fh"5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]Wlco +-*/&|^等
p}pjfG 2. 返回引用。
eF-."1 =,各种复合赋值等
!9VY|&fHe 3. 返回固定类型。
. ~~T\rmI 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"CQa.% 4. 原样返回。
=wV<hg)C operator,
m'=Crei 5. 返回解引用的类型。
e)?
.r9pA; operator*(单目)
=|y9UlsD 6. 返回地址。
`%"\@< operator&(单目)
0gP}zM73 7. 下表访问返回类型。
ShP^A"Do operator[]
u.m[u)HQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
XnMvKPerv' operator<<和operator>>
~/iKh11 9`X\6s OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
1FL~ndJs 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=ToyZm\ ,Np0wg0 template < typename Left >
k|PN0&J struct value_return
M; tqp8 {
:vQrOn18p template < typename T >
:zke %Yx struct result_1
qvKG-|j {
w(3G&11N? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
SBk4_J/_ } ;
k:#!zK} [
=9T*Sp template < typename T1, typename T2 >
#:U%mHT(_ struct result_2
)e=D(qd {
;rGwc$?| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
cj|80$cSA } ;
U-(01- } ;
Kaqc74Mv Vl=l?A8 a;qryUyG 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bP$dU,@p~ e>7>j@(K] 下面我们来剥离functor中的operator()
qUW!
G&R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;LPfXpR G3vxjD<DMW return l(t) op r(t)
&P}_bx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
UapC"XYJ return op l(t)
G+"t/?/ return op l(t1, t2)
li'YDtMKCY return l(t) op
:B5Fdp3 return l(t1, t2) op
7<#U(,YEA return l(t)[r(t)]
;oKZ!ND return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6"5A%{J p\tm:QWD; 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:
03qQ'pq 单目: return f(l(t), r(t));
rIu$pZO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ls$D$/:q? 双目: return f(l(t));
N06OvU2>xU return f(l(t1, t2));
%G/hD 下面就是f的实现,以operator/为例
^?7-r6 +-U- D?- struct meta_divide
F Q7T'G![ {
< #}5IQ5`Z template < typename T1, typename T2 >
~IfJwBn-i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tGh~!|P {
aFb==73aLw return t1 / t2;
.B]MpmpK }
bz2ztH9 n } ;
pnowy; #@9/g 这个工作可以让宏来做:
*K6g\f]b # qYjce]c #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2W96Zju\ template < typename T1, typename T2 > \
HV!m8k=6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
JPc+rfF 以后可以直接用
$%CF8\0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
sV{,S>s 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Sw8]EH6 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+mmSfuO&\ 3G)#5Lf< 7uS~MW 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
?GoR^p #p l|~A#kq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Jr
,;>
class unary_op : public Rettype
hz;G$cuEE {
h-#6av: Left l;
u~M
q* public :
Pw7]r<Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.9 on@S z0p*Z& template < typename T >
F3v!AvA| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x=hiQ>BIO0 {
pMx*F@&nU return FuncType::execute(l(t));
j9x<Y] }
HZzD VCU G_3O]BMKd) template < typename T1, typename T2 >
j^j1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\:# L) {
G~^r)fm_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
fo*2:?K& }
H1pO!>M } ;
=)H.cuc w(*vj +qtJaYf/0 同样还可以申明一个binary_op
zU kgG61 dUeN*Nq&(, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)BZ.Sv class binary_op : public Rettype
KQaxvU)L {
@w#-aGJO Left l;
q1$N>;& Right r;
p*R;hU public :
uB]7G0g: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$<dH?%!7 ;v)JnbsH} template < typename T >
0U(@=7V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G\/zkrxmv {
F 5bj=mI return FuncType::execute(l(t), r(t));
V%7WUq }
knu,"< ?yrX)3hyH template < typename T1, typename T2 >
DbBcQ% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a?I=
!js {
b(eNmu return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iTBx\u%{ }
&=@IzmA } ;
\+oQd=K@ 7{e
4c r_)' Ps 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
P%V'4p c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%B2'~|g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$-OA'QwB] 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
BM%e0n7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<$A 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。。。
q~b& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
. oF
&Ff/[ 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)
|sJ[0z 下面是修改过的unary_op
vjbASFF0= /wQy17g template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,uSMQS-O'4 class unary_op
9Z@hPX3. {
Gvt G(u~ Left l;
O40?{v' lK?uXr7^ public :
LiC*@W 4M=]wR; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rT=rrvV3g {g'(~ qv template < typename T >
IA fcT!{ struct result_1
^H p; .f. {
@N>\|!1CC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4qb/daE:Z } ;
SXSgld2uS i^/T template < typename T1, typename T2 >
bQzZy5, struct result_2
1jmjg~W {
pxA? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,Q3T
Tno
, } ;
9a[9i}_ m<<+ template < typename T1, typename T2 >
a{ L%7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fbyd"(V8r {
a(m2n.0'> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
e[{0)y>= }
uP`Z12& `[y^ :mj template < typename T >
NJ%P/\ C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+C^nO=[E {
-mbt4w return OpClass::execute(lt(t));
w1FcB$ }
=Pyj%4Rs $f$SNx)), } ;
f%A;`4`q #>a\>iKQ2q S^JbyD_yoh 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
[7:,?$tC 好啦,现在才真正完美了。
*l(7D(# 现在在picker里面就可以这么添加了:
WJ]T\DI *[Imn\hu template < typename Right >
H9Gh>u]} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
RF?`vRZOe {
D5gFXEeh return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
s-NX o }
eFB5=)ld 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。
.97])E[U <jBF[v9*m( +i6GHBn~J xBj9yu dUD[e,? 十. bind
P7ao5NP 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。
:^<3>zk 先来分析一下一段例子
,=uD^n: _kC-dEGf!y nd`1m[7MNu int foo( int x, int y) { return x - y;}
%6t:(z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#]-SJWf3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;'gWu 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。
cQjv$$&6[ 我们来写个简单的。
+Z,;,5'5G 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Hkg2P,2 对于函数对象类的版本:
NYhB'C2 i}(LqcYU template < typename Func >
ynp 8rf struct functor_trait
YByLoM* {
Q1lyj7c#x typedef typename Func::result_type result_type;
V~qNyOtA] } ;
~\r* 对于无参数函数的版本:
HGl|-nW>
)| ccX template < typename Ret >
MnmVl"(/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
hy9\57_# {
1l9G[o
* typedef Ret result_type;
[=C6U_vU } ;
v<k?Vu 对于单参数函数的版本:
; cNv\t y-Fo=y template < typename Ret, typename V1 >
^ G]J ,+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-$\y_?} {
}YQX~=" typedef Ret result_type;
Xa[.3=bV? } ;
y4yhF8E>;U 对于双参数函数的版本:
^"E^zHM( ,.S~
Y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ip\sXVR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z>xmRs
{
rDtY[ typedef Ret result_type;
K&u_R
} ;
cUk7i`M;6 等等。。。
`Uq#W+r, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
vN}#Kc\ O}gV`q; template < typename Func >
&{5,:%PXw struct func_return
VCYwzB {
,};&tR template < typename T >
'I|v[G$l struct result_1
j\yjc/m {
39c2pV[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g_E$=j92v } ;
?PLPf>e . P viA template < typename T1, typename T2 >
UhF-K#Z9 struct result_2
5{TsiZh4 {
3l]lwV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'B$yo] } ;
SZ7:u895E } ;
?9vuuIE m<G,[Yc +:2klJ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l03B=$ 2F[ q). template < typename Func, typename aPicker >
S
E<FL/x1# class binder_1
]Ee?6]bN {
y`iBFC;_ Func fn;
s3N'02G aPicker pk;
1}+3dB_s public :
B^=-Z8 t3WiomNCc template < typename T >
m[osg< CR_ struct result_1
TvoyZW\?w {
>-?f0K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=>S]q71 } ;
1NFsb-<u J6"9v;V template < typename T1, typename T2 >
-]Bq|qTH[( struct result_2
> tS'Q`R {
d7^}tM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b#c:u2 } ;
&N9
a<w8+ Yu/ID!`Z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
krxo"WgD -:^U_FL8un template < typename T >
W-f=]eWg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jumgb {
&;6`)M{*} return fn(pk(t));
1UgEI"#a6g }
`cn#B
BV template < typename T1, typename T2 >
2ACCh4(/P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R+:yVi[F]U {
OF>mF~ return fn(pk(t1, t2));
2>9C-VL2 }
1.JK33 } ;
ZgJQ?S$D 'c&Ed lgAoJ[ 一目了然不是么?
5<k"K^0QS 最后实现bind
~\SGb_2 OnziG+ak $p8xEcQdU# template < typename Func, typename aPicker >
iozt&~o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
X #dmo/L8 {
phkwN}6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^#-l
q) }
@s>Czm5 N];NAMp 2个以上参数的bind可以同理实现。
FZQP%]FX 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
fb7; |LF
)* : gqN 十一. phoenix
mUC)gA/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
PQt")[ w(Ovr`o?9t for_each(v.begin(), v.end(),
SGRp3,1\4% (
yN0Vr\r2 do_
]! &FKy [
BZ#(
cout << _1 << " , "
Y Uc+0 ]
pad*oPH, .while_( -- _1),
gaxsv[W>^ cout << var( " \n " )
P8
c`fbkX2 )
q_8+HEvo );
A 'be8 @s&71a 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Q} JOU 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
2W(s(-hD operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I|!OY`ko 那么我们就照着这个思路来实现吧:
hag$GX'2k c]-<vkpV Gu,wF(x7A template < typename Cond, typename Actor >
o[4}h:> dq class do_while
l4YbK np] {
c]<5zyl"j1 Cond cd;
0o4XUW Actor act;
]m q|w public :
F<1fX 7c template < typename T >
-IudgO] struct result_1
.LZ?S"z$w {
h*a(_11 typedef int result_type;
",t?8465y } ;
**0~K" ;\ sdrfsrNvB- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]cvwIc"> 0auYG><= template < typename T >
i"FtcP^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]A`n(
"% {
}tuC} do
}#+^{P3 ; {
}&D WaO]J7 act(t);
{WS;dX4 }
uMv,zO5 while (cd(t));
bWS&Yk( return 0 ;
FxY}m }
lFj]4 } ;
~P
qM]^ E=Bf1/c\ RC"MdcD:]y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B mb0cFQ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
"{xrL4BtC 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Kw^ 7>\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
">nxHU 下面就是产生这个functor的类:
v/plpNVp> #%2rP'He }v{LRRi template < typename Actor >
I@N8gn class do_while_actor
I
34>X`[o {
gJ+'W1$/ Actor act;
VQ@ public :
e%M;?0j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=XQ%t
@z0 RP|`HkP-2 template < typename Cond >
DCa^
u'f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-i|}m++ } ;
Gz0]}]A G*MUO#_iuh 7A7?GDW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
**CR}
yV 最后,是那个do_
>'$Mp < Y@iS_lR .Hm>i class do_while_invoker
>:!5*E5? {
_f,C[C[e& public :
({_{\9O,3 template < typename Actor >
c6]U E@A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s8Q 5ui] {
:-Z2:/P return do_while_actor < Actor > (act);
qR{=pR }
cjY-y-vO } do_;
6MW{,N P+sW[: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3?yg\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(CL%>5V 最后来说说怎么处理break和continue
l'qg8 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。
D_7,m%Z: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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