一. 什么是Lambda
'r n;|K 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
W{+0iAYnp 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,
vEe V3W85_* :UcS$M1LE wDhcHB class filler
Cj1UD; {
G`#gV"PlC public :
,;P`Mf'YC void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Au._n,< } ;
_*$B|%k -fx88 WJU NJN 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:
PBs<8xBx^ K2rS[Kdfaq ,okJ eZ EjX'&"3. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xnQGCw?S&} ~R@m!'Ik `/JR}g{O 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z)O>h^0 y]YS2^ <oaBh)=7 4`-?r%$,: 二. 战前分析
/9+A97{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:iQ^1S`pH 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#8f"}>U9., 7k t7^V< Q xF8=p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e=]oh$] /* --------------------------------------------- */
{.D2ON vector < int *> vp( 10 );
F}B/-".^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PDq}Tq /* --------------------------------------------- */
ul=a\;3x#| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
S7NnC4)=-f /* --------------------------------------------- */
FSwgPIO> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
C3b0`|5 /* --------------------------------------------- */
-6~dJTm[t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1[/$ZYk: /* --------------------------------------------- */
e7bT%h9i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R3{*v =ov KG-k$glD /Xu;/MMpd3 H8<7# 看了之后,我们可以思考一些问题:
jRdhLs,M9 1._1, _2是什么?
%I|+_ z&x 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。
,'1Olu{v[s 2._1 = 1是在做什么?
Bsu=^z 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。
_5U%'\5s 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。
tgvpf/cQ "\zj][sL S QM(8*:X 三. 动工
PQ&Q71 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"x.6W! 4l%?mvA^m A1|7(Sow |auX*hb9 template < typename T >
ph8Jn+|E class assignment
$&xuVBs {
FD
XWFJ T value;
l6S19Kv public :
X@bn?? assignment( const T & v) : value(v) {}
z)ft3(! template < typename T2 >
^EC)~HP@C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M}=s3[d(, } ;
?`N57'iPb ~}7$uW0ol ^&`sWO@= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[xZ/ZWb/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
wr3_Bf3]
JVUZ}#O b(.-~c(' ,Lt~u_ lve class holder
v+!y;N;Q
{
2Y E;m& public :
H )BOSZD template < typename T >
Sc;iAi
( assignment < T > operator = ( const T & t) const
1a($8> {
)K>Eniou return assignment < T > (t);
sorSyuGr }
dN$ 1$B^k } ;
w+Z- -@\ /v}P)& #dva0%-1 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:
_o@(wGeu# kq) +@p static holder _1;
^%\)Xi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,s1&O` -M7K8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`3f_d}b 而不用手动写一个函数对象。
T"L0Iy!k; W4)kkJ |A ;o0pL JP{UgcaF 四. 问题分析
E:u ReT 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。
1a7!4)\ 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。
:7 qqjs
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1 L+=|*: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$7Jfb<y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Sg-g^dIN1 I\}|Y+C$d/ 五. 问题1:一致性
kP7a:(P_g 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?|
nqZA|-} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:z
B}z^8- z7-`Y9Ypd struct holder
/h/6&R0l {
g d z //
CD^CUbGk template < typename T >
HH"$#T^- T & operator ()( const T & r) const
?QGmoQ) {
=kd YN5R return (T & )r;
aGpCNc{+ }
CV s8s } ;
UE^D2 u vKU`C?,L 这样的话assignment也必须相应改动:
8O;Vl 6^Ph ' template < typename Left, typename Right >
?8Et[tFg class assignment
,*7H|de7 {
:v`o6x8 Left l;
]$3+[9x' Right r;
B]1HS`*7 public :
xS"$g9o0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!(Q l)C template < typename T2 >
u,fA! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]pWP?Ws } ;
+O'vj )!cI|tovs 同时,holder的operator=也需要改动:
JX{KYU tev QW template < typename T >
`K w7" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s|Zx(.EP {
cS}r9gaQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
M`~!u/D7 }
e&2wdH& =N_,l'U\^ 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。
CN/IH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nX._EC H>?F8R_iq return l(rhs) = r;
O-j$vzHpdY 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。
}kE87x' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{]^2R>0Q QsOhz template < typename Tp >
h~w4, T class constant_t
@rO4y` {
kM!V.e[g const Tp t;
1kmQX+f public :
L,~MicgV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9cd 8=][ template < typename T >
m&IsDAn const Tp & operator ()( const T & r) const
s-k_d< {
$
[7 Vgs return t;
DA"}A`HfI }
3bs4mCq } ;
q* !3C >t3'_cBC! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
['[KR
BJL 下面就可以修改holder的operator=了
J!h^egP nrpI5t.b template < typename T >
^Y04qeRd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dvjTyX {
;GsQR+en return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RY=1H }
/smiopFcq dqe7s Zl! 同时也要修改assignment的operator()
x*}bo))hb
/\=MBUN template < typename T2 >
KJh,,xI>by T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'iUg[{'+ 现在代码看起来就很一致了。
pCU*@c! 6EJVD!#[K 六. 问题2:链式操作
(j&A",^^S 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2~c~{ jl\ 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。
sR=/%pVN 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。
>UHa 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。
'C?NJ~MN 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
x&=9P e( D59T?B|BdD template < typename T >
bAF )Bli struct result_1
}
/:\U
p {
)`HA:: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hu5!ev2 } ;
0ys~2Y!eH m)&znLA 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:
RL}KAGK .T.5TMiOSq template < typename T >
p-$Cs _{Z struct ref
X-JV'KE}^z {
7}B typedef T & reference;
+=P@HfVfiq } ;
tRfm+hqRZ template < typename T >
c[cAUsk i struct ref < T &>
8SmjZpQ? {
{0yu typedef T & reference;
X
K>&$<5{ } ;
'Ud|Ex@A9 l]#!+@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3|kgTB- rPiNv
30L template < typename T >
?S#\K^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
k%Vv?{g {
s&
yk return l(t) = r(t);
P-Su5F }
I6w~H?ul@* 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。
KCR N}`^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>Pal H24] uJow7-FD 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
,4@|1z{bfm _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<!'M} s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`T WN^0!] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
79Bg]~}Z 最后的布局是:
UTk r.T+2X Add
lrEj/"M / \
tIZ~^*' Divide 5
%w"nDu2Gcv / \
0Xl%uF+w _1 3
oRY!\ADR 似乎一切都解决了?不。
TMj4w,g4 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。
|:q/Dt@ 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。
s:|M]. 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:
dbF M,"^ \L]|-f(4 template < typename Right >
hU {-a` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
KS<Jv; Right & rt) const
,E*R,'w
{
9`Q@'(m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}vh Za p^ }
-G`.y? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n9UKcN- 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。
Zk`#VH 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。
igkz2S I 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。
2C
"=!' 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。
Oh!(@ 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?
*e4TSqC| 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:
XW~bu2%{7" >S#ul? template < class Action >
]T<^{jG class picker : public Action
>)#c\{c
{
W|UtY`1 public :
Y
62r picker( const Action & act) : Action(act) {}
q-AN[_@ // all the operator overloaded
;#QhQx } ;
o$J6 ~dn wGLF%;rRe4 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。
96Zd M= 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:
2CLB1 !]b@RUU template < typename Right >
8Qrpa o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^R_e {
K{DAOQ.z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!:
us!s }
lOerrP6f( *xH\)|3, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C1B'#F9EO 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。
8T5k-HwE optBA3@e! template < typename T > struct picker_maker
5Pke8K {
nX[;^v/ typedef picker < constant_t < T > > result;
l)|lTOjb } ;
L.)yXuo4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2C/%gcN > {
+zO]N& typedef picker < T > result;
\<65??P } ;
3%
vis\~^ e}"wL g] 下面总的结构就有了:
pj|X]4?wdI 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。
@ss):FwA 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。
8pe0$r`b picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A3yi?y{[* 至此链式操作完美实现。
f=_g8+}h +/N1_ 8hB.fau 七. 问题3
=5s$qb?# 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。
Y!n'" *J> p_6P`Yx^e template < typename T1, typename T2 >
"c
Pz|~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O
E|+R4M {
=K'L|QKF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z_itu73I }
ScJu_Af MSY N1 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:
|- OHve4A 4#2 ,Y! template < typename T1, typename T2 >
x[Q&k[xV struct result_2
{B^pnLc {
:ICr\FY$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t2.juoI( } ;
AM/lbMr #W5Yw>$ 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?
o*_g$ 这个差事就留给了holder自己。
z7q%,yw3N P>W8V+l![
N|N/) template < int Order >
(`mOB6j class holder;
Y6;@ /[_ template <>
Ar5JP_M`E class holder < 1 >
H%T3Pc {
K~JC\a\0 public :
mxhW|}_-j template < typename T >
=n)#!i struct result_1
?>TbTfmR {
hDbHSZ typedef T & result;
gTD%4V } ;
$68 XZCx template < typename T1, typename T2 >
HnK/A0jM struct result_2
Iq@IUFpc7~ {
v1K4 $&{F typedef T1 & result;
;]u1~ } ;
~,+[M- template < typename T >
{4)5]62>u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cuNq9y;[ {
)w@y(;WJ return (T & )r;
U)b&zZc; }
#PPsRKj3c template < typename T1, typename T2 >
(ai72#nFtb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lDH_ Y]bM {
IjgBa-o/V return (T1 & )r1;
A1 b6Zt }
h!~|6nj } ;
2nYiG)tg YFAnlqC template <>
":z@c, class holder < 2 >
25w6KBTe;: {
L1:}bH\y public :
+Hi{/{k0N template < typename T >
H|x k${R` struct result_1
bsD'\ {
0L
7@2|a0 typedef T & result;
,at-ci\' } ;
8L@UB6b\ template < typename T1, typename T2 >
B0NN>)h struct result_2
Ho:}Bn
g {
$o{F typedef T2 & result;
ByC1I.B` } ;
mp muziH template < typename T >
m|(I} |kT3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/ *Ou$ {
?BXP}] return (T & )r;
R,fMZHAG }
@m }rQT template < typename T1, typename T2 >
o&*1U"6D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0<6rU {
hVROzGZk return (T2 & )r2;
LAOdH/*: }
CvgPIrl } ;
n">?LN-DC WX+< 4j a-SB1-5jf 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> >。
fbi H 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U1OLI]P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
VGkW3Nt0 oC^z_AtZ return l(i, j) = r(i, j);
#mi0x06 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}UJdE#4 0Ax>gj-` return ( int & )i;
(UbR%A|v; return ( int & )j;
z{7,.S
u 最后执行i = j;
9}? 5p]% 可见,参数被正确的选择了。
[)T$91
6I iT)2 ?I6! 6i*p
+S?U" \xa36~hh40 bw<~R2[ 八. 中期总结
QySca(1tN 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N6-2*ES 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s/k 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%-0em!tUV 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&km d< &@`H^8 Ply2DQr 6c;?`C
HfZ (U5~ [hvig$L 九. 简化
&B{Jxc`VA 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。
4Tbi%vF{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?45K%;.9Q 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:
@$N*lrM2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`tUeT[ +-*/&|^等
E Ni%ge'": 2. 返回引用。
#o}{cXX# =,各种复合赋值等
'J&@jp 3. 返回固定类型。
]h`E4B 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%\s#e 4. 原样返回。
=Un 6|] operator,
t9=|* =;9) 5. 返回解引用的类型。
7lBQd ( operator*(单目)
?>< 6. 返回地址。
ix_$Ok operator&(单目)
&*?!*+!,i 7. 下表访问返回类型。
h&^/, G operator[]
nd*!`P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
c] :J/'vc operator<<和operator>>
/Va&k4 VS@rM<K{ 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。
1 _:1/~R1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#,|_d>p: [^"(%{H template < typename Left >
@'G ( k; struct value_return
tMs|UC {
c# 4ZDjvm6 template < typename T >
28ov+s~1+- struct result_1
y<gYf -E+ {
pZ|nn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Fw8X$SE" } ;
/hj9Q! <@;xV_`X+ template < typename T1, typename T2 >
nR|uAw struct result_2
MRY)m@*+6 {
j]]ziz,E typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T_|fb)G+{ } ;
N*4IxY'vX/ } ;
'/]Aaf@U8 i|! 9o: bD^ob.c.A 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ObHz+qRG -<HvhW 下面我们来剥离functor中的operator()
9!/1F ! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Fq\`1Ee{ t2%bHIG} return l(t) op r(t)
V%KW[v<G< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,EJ [I^ return op l(t)
BtBt>r(* return op l(t1, t2)
mDt",#g
return l(t) op
:^.8 7>V7 return l(t1, t2) op
9g,L1 W*
return l(t)[r(t)]
b}{9
:n/SC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p 7E{es|J LYo7?rp 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:
8X~vJ^X9@y 单目: return f(l(t), r(t));
^xu)~:} i return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
z&/
o 双目: return f(l(t));
a9q?9X return f(l(t1, t2));
KVe'2Q< 下面就是f的实现,以operator/为例
b(rBha| vBQ?S2f struct meta_divide
IHX#BY> {
WiCM,wDi template < typename T1, typename T2 >
)RKhEm%Vr2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`Q_ R/9~ {
t;PnjCD<` return t1 / t2;
~w}[
._'#M }
8Nq Iz } ;
v7I*W/ -`1L[-<d=/ 这个工作可以让宏来做:
YVV $g-D} 1|$Rzt%ge #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Vt2=rD4oJk template < typename T1, typename T2 > \
ialk6i![ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}K]VlFR 以后可以直接用
G:s:NXy^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aV%rq9Tp 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
u5|e9(J (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。。。)
'r <BaL o5A_j?t v-aq".XQ 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
.
zMM86 c @+vTGjHA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I%WK*AORM class unary_op : public Rettype
P9chRy {
`lOoT Left l;
L2A#OZZu public :
W {/z-& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;|%JvptwW% 'GoeVq template < typename T >
< tq9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oeKc-[r {
>mltE$| return FuncType::execute(l(t));
/>7/S^ }
U2?gODh' UAO#$o( template < typename T1, typename T2 >
nx]b\A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^$
bhmJYT {
HwK "qq- return FuncType::execute(l(t1, t2));
mR@Xt# }
e)(| } ;
8H b|'Q|^ pa73`Ca] *s4!;2ZhsU 同样还可以申明一个binary_op
)5OU!c R/YL1s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|O2PcYNu class binary_op : public Rettype
%lmRe(M {
,]"u!,yHb Left l;
m(P)oqwM Right r;
0GVok$r@ public :
c[7qnSH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#OTsD+2Za= L]}|{<3\ template < typename T >
8<
-Vkr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5KSsRq/8" {
@Q!j7I return FuncType::execute(l(t), r(t));
L\[jafb_` }
urB.K<5ZA W|
p?KJk) template < typename T1, typename T2 >
|&Q=9H*e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=$Z'F<|d {
o<4LL7$A! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
s>X;m.< }
DI7trR` } ;
t}nRW o hl+Yr)0\ 7>LhXC 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
TxWjgW~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g:g>;"B
O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"e"`Or 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。
|D~MS`~qd5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T9^i#8-^ 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。。。
Nvi14,q/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n_<]9 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)
4\?B,! 下面是修改过的unary_op
}!LYV JoYzC8/r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v\c3=DbO class unary_op
DiX4wmQ {
M: 6cma5 Left l;
BhjXNf9[ ,]MX&] public :
a_yV*N`D ZS-9|EA< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jc<3\ 7 [Dhc9 template < typename T >
/dqKFxB1 struct result_1
f`%k@\
{
@lX)dY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Fmu R(f= } ;
g`j%jQuY Wac8x%J
template < typename T1, typename T2 >
-<sXvn struct result_2
NXx}KF c {
NJp;t[v.^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mNJB0B};m } ;
F8/@/B X DX_c@U template < typename T1, typename T2 >
`u U@( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(F)zj<{f {
mf3 G$=[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2'_sGAH }
01Aa.i^d( iY2bRXA template < typename T >
Eq?o/'e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r,}Zc W+ {
Q,$x6YwE return OpClass::execute(lt(t));
\rJk[Kec }
)_jO8)jB &ke4":7X } ;
K( p1+GHC )fa QZ6M,\ 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
*+IUGR 好啦,现在才真正完美了。
ZoUfQ!2* 现在在picker里面就可以这么添加了:
d_`Ze.^
JG_7G=~ template < typename Right >
>Cf`F{X'U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
T \A uL {
, QQ:o'I! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SlZu-4J.- }
S `[8TZ
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。
bHP-Z9riv ?Cws25G _EY:vv i ]_fh C uODsXi{z 十. bind
{ys_uS{c* 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。
\u*,~J)z 先来分析一下一段例子
3w@)/ujn Rpr#
,| T/3UF int foo( int x, int y) { return x - y;}
52"/Zr }j bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
l]ZUKy bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"mOoGy,( 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。
D(&OyZ~Q+ 我们来写个简单的。
l>G#+#{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@@5u{K 对于函数对象类的版本:
^R\blJQ<^ ;A C] * template < typename Func >
8RK\B%UW struct functor_trait
cmI8Xf]"P- {
?{[H+hzz0 typedef typename Func::result_type result_type;
?SpI^Wn)[ } ;
MT*b+&1e 对于无参数函数的版本:
mZ5UaSG 5
9X|l&/ template < typename Ret >
81g&WQ' struct functor_trait < Ret ( * )() >
dlU=k9N- {
M|Se|*w typedef Ret result_type;
QQw^c1@ } ;
pif8/e 对于单参数函数的版本:
J]N}8 0 WP>O7[| template < typename Ret, typename V1 >
v6rw. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
crT[;w {
9GEcs(A* typedef Ret result_type;
yTEuf@ } ;
oM VJ+#[x 对于双参数函数的版本:
F7hQNQu: 3o?Lz7L template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$ D89|sy struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+`+a9+= {
8}0
D? typedef Ret result_type;
zEGwQp< } ;
{/Cd ^CK 等等。。。
=f["M=)ZJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xq{4i|d) 8sg *qQ template < typename Func >
:JS}(
struct func_return
=_86{wlk {
F&P)mbz1 template < typename T >
`Ctj]t struct result_1
=Dz[|$dV {
-7`J(f.rYC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:b=0_<G } ;
C+k>Ajr
Bb o* template < typename T1, typename T2 >
N3?d?+A$ struct result_2
. FruI#99 {
0jmlsC> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IF}r%%'Y$ } ;
BO_^3Me* } ;
/<C=9?Ok 8a h]D
pGFocw 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3LmHH
= m|k,8guG template < typename Func, typename aPicker >
AM[:Og S class binder_1
87Kx7CKF" {
GyCpGP|AZ Func fn;
,Tx8^|b#F aPicker pk;
*}J_STM public :
*v9G#[gG I%Awj(9BS template < typename T >
tu'M YY struct result_1
F)@<ZE {
9V&LJhDQ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UO wNcY } ;
#q- _
]Oy<zU template < typename T1, typename T2 >
UQFuEI<1- struct result_2
pr"flRQr# {
FuKNH~MevQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R32d(2%5K } ;
m+g>s&1H
,zFN3NLtA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#t
O!3= 0 2?j1~ ]DvZ template < typename T >
H/$q]i*#K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F'I6aE% {
K="+2]{I return fn(pk(t));
;qMlGXW*q }
F?B=:8,} template < typename T1, typename T2 >
yKJ^hv"# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(XJQ$n {
${wE5^ky return fn(pk(t1, t2));
]_?y[@ZP }
KfNXX>' } ;
ks D1NB;9 ,whNh #F@7>hd1 一目了然不是么?
7%"7Rb^@ 最后实现bind
`t6L'%\ ;>N ~,Q w C"%b#(} template < typename Func, typename aPicker >
}^7V^W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/ 5Loj&!= {
$nn5;11@gY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Fev3CV$ }
3;:V1_JA cmI#R1\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
mI#; pO2 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。
"[yiNJ"kt =L%3q <]p 十一. phoenix
e%6{P Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WKsx|a]U G,*s9P]1 for_each(v.begin(), v.end(),
CN(4;-so) (
sdQv:nd'R do_
6l'y [
Z"X*FzFo cout << _1 << " , "
DT4RodE$ ]
+_P
2S .while_( -- _1),
~b0qrjF;O cout << var( " \n " )
6a?p?I K^ )
D5u"4\g<& );
:'~ gLW>j &tCtCk%{j 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:
_`>7
Q),7 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
lVtn$frp operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\[1CDz=}1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^1=|(Z/ shIi,!bZ N'P,QiR,z< template < typename Cond, typename Actor >
"B3:m-' class do_while
X@U1Ri {
vqMk)htIz Cond cd;
sA-W^*+ Actor act;
2EwWV0BS public :
Z[u,1l.T template < typename T >
;<@6f @ struct result_1
?^ezEpW {
v9lBk]c typedef int result_type;
UQ])QTrZFi } ;
E(kpK5h{ (!5}" fj do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l~TIFmHkh% \Rqh|T<D template < typename T >
vr;Br-8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:*:fun
{
GtJ*&=( do
p[F=L P {
PJ'lZu8?x act(t);
0$Y 9>)O }
'oZn<c` while (cd(t));
`W$0T;MPF return 0 ;
76Vyhf&7 }
2vdQ&H4 } ;
bL],KW;Q 0$ 9;pzr [S&O-b8A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Am%a4{b 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。
^Xy$is3 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
gq_7_Y/ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
)):22}I# 下面就是产生这个functor的类:
}42qMOi#w1 NU&^7[!yl &Dg)"Xji template < typename Actor >
l9NOzAH3 class do_while_actor
?~JxO/K {
nR@,ouB-$ Actor act;
j)tCr Py public :
Prb_/B Dd do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q@W|GOH3 *- IlF] template < typename Cond >
]AZ\5C-J picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|Iok(0V } ;
g3~~"`2 OT}Yr9h4 MHnf\|DX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
HEB/\ 最后,是那个do_
Y =g>r]2 }y-;>i#m=g [[?[? V , class do_while_invoker
q?Ku}eID3 {
NM1cyZ public :
XAU_SPAjiw template < typename Actor >
&ap`}^8pM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
eC^0I78x {
~ACP%QM= return do_while_actor < Actor > (act);
&J;H@d|| }
I`"-$99|t1 } do_;
pqH(
Tbjq _<%\h?W$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z(LxB$^l[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6R-C0_'h 最后来说说怎么处理break和continue
~X~xE]1o|U 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。
lRv#1'Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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