一. 什么是Lambda
P]INYH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Qg1LT8 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,
c-`&e-~XKL Z;lE-`Z*(F
J]$%1Y {"s9A& class filler
Y$Fbi2A4 {
]}C#"Xt public :
./.E=,j void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wxvt:== } ;
T,jxIFrF %_}#IS1 e@@kTny( 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:
5>$*#0%"} XIf,#9 $D8KEkW R%SsHu"> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QZ
h|6&yI ^oaG.)3 NOo&5@z;H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
TlAY=JwW H2rh$2
"xYMv"X {}vW= 二. 战前分析
iZ)7%R?5 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。
+^4" 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
dqPJ 2j $\ |yw-H2k1 l,pq;>c9a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
uV=rLDY /* --------------------------------------------- */
8={(Vf6 vector < int *> vp( 10 );
<K|_M)/9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|
u36- /* --------------------------------------------- */
mrk Q20D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(r:WG!I, /* --------------------------------------------- */
[Fjh int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
; N!K/[p= /* --------------------------------------------- */
x4Eq5"F7} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0jE,=<W0> /* --------------------------------------------- */
pcm| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!0E$9Xon 4Uz6*IQNl (\#j3Y)r dzggl( 看了之后,我们可以思考一些问题:
rJD>]3D 5p 1._1, _2是什么?
u~%
m( 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
m[]pIXc( 2._1 = 1是在做什么?
d.2
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
C6Dq7~{B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
x&8fmUS:@; 0nG&
LL5 TkmN.@w_C 三. 动工
Y"G$^3% (] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
U#@:"v| H~@aT7 eGtIVY/D CM8WI~ template < typename T >
[,xFk* # class assignment
l
AE$HP'o {
b<Pjmb+ T value;
i1 C]bUXA public :
(47jop0RDQ assignment( const T & v) : value(v) {}
hW
_NARA template < typename T2 >
l.fNkLC# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
eAm7*2 } ;
5#q
^lL Z/:(*F C !(l,+@j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ojtc Kw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?AYI k:`^KtBMl /8J2,8vZ |`_TVzA class holder
9S.R%2xw` {
kZSe#'R's public :
.oAg
(@^6 template < typename T >
&=@R, assignment < T > operator = ( const T & t) const
(#\3XBG {
5j,)}AYO return assignment < T > (t);
]:m*7p\uk }
efZdtrKgy } ;
JI@~FD& tj{rSg7{ >Py; 6K 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:
I`DdhMi7 +-
c#UO> static holder _1;
qt/"$6]% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<$,iYx 8t9sdqM/C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\`|,wLgH 而不用手动写一个函数对象。
\#G`$JD 9Ni$nZN C
Hyb{:< x/bO;9E%U4 四. 问题分析
AUzJ:([V 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。
q'",70"\ 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。
^=.|\
YM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PN+,M50;1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nLdI>c9R
下面我们可以对这几个问题进行分析。
@fbvu_-]. r{p?aG 五. 问题1:一致性
BYNOgB1 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?|
)1lYfJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0`,a@Q4 pr@8PD2% struct holder
''v_8sv {
o6Vc}jRH //
)<-kS template < typename T >
'Kp|\Tr T & operator ()( const T & r) const
@2kt6
W {
:m@(S6T m return (T & )r;
$o{f)'.>n }
(O/hu3 } ;
Kgk9p`C( 3P I{LU 这样的话assignment也必须相应改动:
|hOqz2| 2$\Du9+ template < typename Left, typename Right >
Z+I[ class assignment
'X@j {
PM o>J|^ Left l;
X
B65,l Right r;
PyzWpf public :
9.SPxd~
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pz.<5 template < typename T2 >
j31
Sc3vG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
yd`.Rb&V } ;
-`f JhQ| @qg=lt|(F 同时,holder的operator=也需要改动:
&[23DrI8 lq1pgM ?Kf template < typename T >
V..m2nQj
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
IBnJ6(. {
wR>\5z)^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
b`18y cVME }
HO&#Lv B5J=q("P 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。
Ler9~}\D 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sE-"TNONZ {.Nt#l return l(rhs) = r;
w9i1ag 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。
t4F 1[P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
B>|@XfPM ]#+fQR$! template < typename Tp >
3 T&m class constant_t
0o(/%31] {
QJ>+!p* const Tp t;
g0_8:Gs}^ public :
jNrGsIY$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
DFqXZfjm template < typename T >
cp[4$lu const Tp & operator ()( const T & r) const
H }</a%y {
iMJ jWkk return t;
%UgyGQeo }
LxsB.jb- } ;
Ed_A#@V TpZ)v.w~l7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Tw-gM-m; 下面就可以修改holder的operator=了
won%(n,HT jJ|O]v$N template < typename T >
Q]IpHNt[> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e@=Bl- {
}
Tp!Ub\Cc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q$>At}4 }
/d8PDc " }$81FSKh 同时也要修改assignment的operator()
)P\ec GP`_R template < typename T2 >
q31swP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.* VZY 现在代码看起来就很一致了。
.P-@ !Q5* b
s:E`Q 六. 问题2:链式操作
sq&$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7lf*
v qG 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。
gnx!_H\h< 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。
vY}/CBmg 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。
g^4'42UX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
60^dzi!vs F7cv`i?2." template < typename T >
/u>")f struct result_1
om;jXf}A {
dJ:EXVU typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9M<qk si } ;
]NG`MZ
<E!M<!h 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:
?
vk;b! 3QU<vdtr template < typename T >
W[w8@OCNf struct ref
*%\z#Bje@ {
|BF4F5wC? typedef T & reference;
n\wO[l) } ;
to]1QjW- template < typename T >
GC#3{71 struct ref < T &>
b!ot%uZZ {
q\[f$==p typedef T & reference;
>%'|@75K } ;
/nGsl< yC6XO&:g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9q;+ Al^Z ^hRos template < typename T >
lUUeM\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|4ONGU*`E {
X0Xs"--} return l(t) = r(t);
G\|VTqu }
{b=]JPE 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。
g' H!%< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8L6!CP_! %R-"5?eTtu 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
W32bBzhL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1[:?oEI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$iupzVrro +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Jc(tV(z 最后的布局是:
yG2j!D Add
Nt'(JAZ; / \
G8Ns? Divide 5
y]+i.8[ / \
\ C~Y _1 3
'@ (WT~g 似乎一切都解决了?不。
Ef:.)!;jy 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。
8u!!a^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。
j<Lj1P3 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:
rRly0H $ R,7#7bG template < typename Right >
31Y+bxQ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
mJ)o-BV Right & rt) const
4{[Df$'e> {
jf~/x>Q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E+]gC }
Iyz} ;7yVI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u-f_,],p 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。
^CDQ75tR 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。
E[)`+:G] 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。
Z Z\,iT 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。
I+kDx=T! 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?
%q`_vtUT 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:
NoV)}fX$X8 DnMfHG[< template < class Action >
@K3<K( class picker : public Action
sas;<yh {
-
b:&ACY public :
B9&"/tT picker( const Action & act) : Action(act) {}
9~SfZ,( // all the operator overloaded
A<ur20 } ;
wFnI M2a, ?m}vDd 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。
Q]uxZ;}aF 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:
`h+ sSIko !X
e template < typename Right >
pGc_Klq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%J5zfNe)& {
^%VMp>s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*[) b}? }
{AoH \/xWsbG\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
f-E]!\Pg 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。
:-fCyF)EI w[S2
]< template < typename T > struct picker_maker
k id3@ {
Cdin" typedef picker < constant_t < T > > result;
mg;+Th& } ;
"M3R}<Vt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)[.FUx {
\25Rq/&w typedef picker < T > result;
T<=Ci?C
v } ;
)+'FTz` c @{_[bKg 下面总的结构就有了:
-R?~Yysd7K 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。
+[<|TT 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。
7q&Ru|T33 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.z^ePZ|mV 至此链式操作完美实现。
zYvf}L&]h 8$xd;+`y' mJ2>#j;5f 七. 问题3
Y;O\ >o[ 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。
N,0l5fD~T kAsYh4[ template < typename T1, typename T2 >
f"\G"2C ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f02<u {
*e&OpVn return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.DR^<Qy }
-aK_ 5(W`{{AW 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:
$p#)xx7 \dO9nwa? template < typename T1, typename T2 >
52
?TLID struct result_2
9lbe[w@
{
/GCI`hx>" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ebxpKtEC } ;
(RW02%`jjy iG( )"^G 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?
~>2@55wElp 这个差事就留给了holder自己。
!C]0l T PEg>[ i0;
p?4`m template < int Order >
e <2?O class holder;
`O4Ysk72x9 template <>
TUuw class holder < 1 >
q1Gc0{+) {
\ bNN]= public :
xfZ. template < typename T >
9y "R, struct result_1
6c>cq\~E {
96x$Xl; typedef T & result;
| #Z+s- } ;
"Qj;pqR template < typename T1, typename T2 >
r%QTUuRXC3 struct result_2
v[~e=^IIsl {
)!M %clm. typedef T1 & result;
BV_rk^}Ur } ;
lMoi5q template < typename T >
`/$yCXy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
: $4
atm {
rG)K? B~ return (T & )r;
/R\]tl#2j }
QT)D|]bH template < typename T1, typename T2 >
wq+% O, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gx,BF#8} {
mhU ?N return (T1 & )r1;
U\dq
Mp#Wy }
30cZz } ;
H*s_A/$ TN!8J=sx. template <>
,rkY1w- class holder < 2 >
- "`5r6 {
HQqnJ;ns< public :
X <QSi
template < typename T >
wtlIyE struct result_1
;n1<1M>! {
]'+PJdA typedef T & result;
c4H5[LPF } ;
j_YpkKhen template < typename T1, typename T2 >
m?wPZ^u struct result_2
@Tk5<B3 {
t6m&+N typedef T2 & result;
a^wGc+ } ;
B.
'&[A template < typename T >
"*E06=fiG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YhQ;>Ko {
{-?^j{O0. return (T & )r;
Nmu;+{19M }
YB?yi( "yL template < typename T1, typename T2 >
J" :R,w` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;;|S
QX {
phk fPvL{ return (T2 & )r2;
Am>^{qh9 }
rZ[}vU/H` } ;
zX=K2tH 4R<bfZ43 y8~/EyY|^ 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> >。
(|Zah1k&] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qk Hdr2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8['8ctX jNjm}8`t return l(i, j) = r(i, j);
y$-;6zk\] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0_\@!#-sml Z]VmTB return ( int & )i;
+bO]9*g] return ( int & )j;
NW$_w 最后执行i = j;
UqsJ44QEZ 可见,参数被正确的选择了。
W_JFe(=3, rt +a/:4+ z#DgoA =]Gw9sge@
*SP@`)\D 八. 中期总结
&:Mk^DH5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
[22>)1<( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`Ckx~'1M: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e$
pXnMx7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LHJ}I5zv i"4&UJu1; 6sE%] u<V QV&yVH=Xs e#{,M8 ?7?hDw_Nk 九. 简化
Ih RWa|{I 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。
l:Hm|9UZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
TDqH"q0 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:
)7`2FLG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3fdx&}v/ +-*/&|^等
-(ev68'}W 2. 返回引用。
YoU|)6Of =,各种复合赋值等
],.1=iY 3. 返回固定类型。
DAvF ND$= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+c+i~5B4 4. 原样返回。
j2dptM3t{ operator,
Wjf,AjL\ 5. 返回解引用的类型。
J/T$.*X operator*(单目)
|:[
[w&R 6. 返回地址。
IXA3G7$) operator&(单目)
V$OZC;4 7. 下表访问返回类型。
cUB+fH<B2 operator[]
-9f+O^x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#gQaNc? operator<<和operator>>
h!yI(cY 2*[Gm e 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。
$27QY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N?Nu' ;1gWz
template < typename Left >
8?
U!PW struct value_return
4Y.o RB {
V{D~e0i/v template < typename T >
d[( } struct result_1
zyh #ygH {
-G|?Kl typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ZYMacTeJjg } ;
m,3H] x@aWvrL template < typename T1, typename T2 >
:"im2J struct result_2
k1h>8z.Tg {
@)^|U" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X`s6lV%\ } ;
,SZYZ 25 } ;
O3*}L2j@ vAV{HBQ* 9$~a&lXO5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
AuW-XK. *h V$\CLT. 下面我们来剥离functor中的operator()
_G62E$= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9|{t%F=- x 8_nLZ return l(t) op r(t)
*ydh.R<hb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C)z?-f return op l(t)
J^y}3ON return op l(t1, t2)
-u nK; return l(t) op
U)sw
Iis E return l(t1, t2) op
%@,!
( return l(t)[r(t)]
~'.SmXZs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WBd$#V3 uH.1'bR?a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
?LAiSg=eq 单目: return f(l(t), r(t));
eE0'3?q( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rm5@dM@ 双目: return f(l(t));
3ss0/\3P return f(l(t1, t2));
FpYeuH% 下面就是f的实现,以operator/为例
JjC&
io iTu~Y<'m struct meta_divide
c|2+J:}p {
^VOA69n>$ template < typename T1, typename T2 >
-TT{4\%s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1Z_2s2`p {
&W*do return t1 / t2;
q L-Ni }
tmgZNg
} ;
&`LR{7m ;JHR~ TV 这个工作可以让宏来做:
zu!# l2h1CtAU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
t}X+P`Ovq template < typename T1, typename T2 > \
V/@7XAt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^U.t5jj 以后可以直接用
PHh4ZFl]_I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bQ`|G(g-d 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
TOge!Q>a (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。。。)
jiGXFM2 gK_#R] Ja[7/ 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
=c34MY(#X d&owS+B{48 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/V"6Q'D class unary_op : public Rettype
$a.,;: {
%s),4 Left l;
Id<O/C public :
k"pN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
87ptab@ )TtYm3, template < typename T >
B'QcD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PZYVLUw
` {
i$jzn
ga return FuncType::execute(l(t));
'S'Z-7h>0 }
#J`MR05 @;b @O
_ template < typename T1, typename T2 >
9lR- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A2p]BW& {
?C`&*+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
E06)&tF }
UPGS/Xs]1 } ;
s)-O{5;U pkEx.R) Y$<p_X, 同样还可以申明一个binary_op
/1z3Q_M o56UlN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-Crm#Ib~ class binary_op : public Rettype
E/{v6S{)Y {
&S9O:>=* Left l;
&, %+rvo} Right r;
q!Q*T^-rO public :
DPBWw[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'XP z`2Ais@ao template < typename T >
B.F~/PET typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)tp;2rJ/ {
tBtmqxx return FuncType::execute(l(t), r(t));
s#4Q?<65u }
8\BYm|%aa qE@H~& template < typename T1, typename T2 >
Tr$37suF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W+'f|J= {
?!;i/h*{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K[R.B!;N }
[ n2)6B\/ } ;
8!|LJI }:1*@7eR n<3{QqF 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
<uXQT$@? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9ohO-t$XkY DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
q!whWA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
3dB{DuQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-oB`v' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
39oI
&D>8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`(&GLv[i^2 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
5D<"kT 下面是修改过的unary_op
=(Pk7{ IcUE=J template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(Nn)_caVb class unary_op
<qjolMO` {
'~n=<Y Left l;
8ps1Q2| >d<tcaB public :
<hB~|a<# G`R_kg9$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nV>=n,+s" 0ra+MQBg template < typename T >
I7?s+vyds struct result_1
PmlQW!gfBi {
Y8Z-m (OQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%R@&8 } ;
wt1Y&D f,:2\b?. template < typename T1, typename T2 >
6'\VPjt struct result_2
wd<jh,Y {
KD73Aw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,%$Cfu } ;
fk'DJf[M Q|tzA10E
template < typename T1, typename T2 >
:,pdR>q%(y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ku^0bq}BrH {
@i>o+>V return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)O$T; U }
NzC&ctPk tW=oAy template < typename T >
A"Sp7M[J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<59G {
R:Tv'I1-L return OpClass::execute(lt(t));
R0bWI`$Z }
^9`~-w }-%:!*bLj } ;
i?IV"*Ob1N mL3 Q 3Nk
) 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
yCZ[z
A 好啦,现在才真正完美了。
Vh8RVFi;c 现在在picker里面就可以这么添加了:
](SqLTB+? ]tc
Cr; template < typename Right >
.y2np picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4]m?8j)
6b {
]X<L~s_* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7YQ689"J6B }
8rM1kOCf 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
@h)X3X j\TS:F^z e\WG-zi/ W0s3nio p^U#1c 十. bind
aT}?-CUxx 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
P/ 7aj:h~P 先来分析一下一段例子
L^{wxOf&6E {!37w[s~ Ct pc]lJ} int foo( int x, int y) { return x - y;}
u#`'|ko\9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z[*Y%o8-r bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#}aBRKZf6 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Vo(V<2lw} 我们来写个简单的。
_NB8>v
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
28=L9q
对于函数对象类的版本:
>|_B=<!99W 4 ky/a1y- template < typename Func >
Fu"@)xw/-q struct functor_trait
;1L7+.A {
AS]jJc^ typedef typename Func::result_type result_type;
D}L4uz? } ;
\!!1o+#1j 对于无参数函数的版本:
q a}=p ~)%DiGW& template < typename Ret >
t0+D~F(g struct functor_trait < Ret ( * )() >
^ Mw=!n[ {
'~OKt`SfIo typedef Ret result_type;
: ?z E@Ct } ;
p5 )+R/ 对于单参数函数的版本:
)ioIn`g^- fhbILg template < typename Ret, typename V1 >
x(bM
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(5&l<u"K~ {
&E$:^a4d typedef Ret result_type;
p^i]{"sjbU } ;
*kKdL 对于双参数函数的版本:
jWJ/gv~ $ u,),kj< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
k=JT% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F >co# {
(*dJ
typedef Ret result_type;
*tL1t\jY } ;
+<W8kb 等等。。。
]_&pIBp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tqT-9sEXX. bZi;jl template < typename Func >
`)_11ywZ struct func_return
iYl$25k/1 {
@d_;p<\l template < typename T >
V9<CeTl' struct result_1
(]*!`(_b {
2W q/_: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u}BN)%`B } ;
hP26 Bb1 'w!8`LPu template < typename T1, typename T2 >
&{(8EvuDd struct result_2
QE%|8UFY {
0q:g
Dc6z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IX
y
$ } ;
/S\y-M9
} ;
8WRxM%gsH NzuH&o][ :h)A/k_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@AAkEWo)_ 1PdxoRa4= template < typename Func, typename aPicker >
|q*s)8 class binder_1
)uIHonXU {
c0W4<( Func fn;
dI|`"jl# aPicker pk;
vV+>JM6<K public :
8GFA}_(^R ZeYkZzN template < typename T >
sKuPV struct result_1
7{:g|dX {
5N4[hQrVJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w-(^w9_e } ;
V;SXa|, x8wal[6 template < typename T1, typename T2 >
&j/ WjZPF struct result_2
Y$EqBN {
} VE[W typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+7o3TA]- } ;
7g5sJj `-4c}T binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
HB\y [:E Xt/T0.I template < typename T >
w&v_#\T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@3[Z QF {
pCA(>( return fn(pk(t));
V5K!u8T }
#
3uXgZi template < typename T1, typename T2 >
Nm<3bd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Rcf_31 L {
MyuFZ7Q4$ return fn(pk(t1, t2));
mY.[AIB }
sRo%=7Z } ;
[S":~3^B6 >E?626* DJrE[wI 一目了然不是么?
<!&nyuSz 最后实现bind
PBr-<J p[&'*"o!/ IQdiVj template < typename Func, typename aPicker >
D<}KTyG] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
oj@B'j {
5_M9 T3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f6^H
Q1SSt }
(I, PC*: j0o_`` 2个以上参数的bind可以同理实现。
8;.WX 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。
R3&W.?C
T a`GoNh, 十一. phoenix
-U"(CGb5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-sGfpLy<6 /l0\SVwa> for_each(v.begin(), v.end(),
Ve7[U_" (
>t?;*K\x" do_
" 9 h]P^ [
vhZpYW8 cout << _1 << " , "
kwZ8q-0 ]
zXvAW7 .while_( -- _1),
r_I7Gd cout << var( " \n " )
SwG:?T!"} )
UL(R/yc );
$PstThM #+QwRmJdT! 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
jRXByi=9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
d~O\zLQ; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
g-meJhX% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Am!$\T%2 &BCl>^wn} c&AA< 6pkv template < typename Cond, typename Actor >
O|#^ &d class do_while
)fpZrpLXE {
D^I%tn=F Cond cd;
Cz
Jze Actor act;
me$7\B;wy public :
:^1 Xfc" template < typename T >
jUZ84Gm{ struct result_1
_*9eAeJ {
XJC|6"n typedef int result_type;
PR{?l } ;
d"Hh9O}6 ; @-7'%(C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
zm9>"(H |9jeOV}/ template < typename T >
:|M0n%-X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YT}m
8Y {
y0M^oLx do
b(I-0< {
( m\PcF act(t);
HzF }
B~V^?." while (cd(t));
41^+T<+ return 0 ;
7<mY{!2iF? }
h:<pEL } ;
!BP/# "D2`=D!+ ,*Tf9=z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{2}O\A 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
zdzTJiY2[Z 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\eT0d< 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
U{} bx 下面就是产生这个functor的类:
9h<]; fl!8 \4 g[0b>r7 template < typename Actor >
s|dcO class do_while_actor
0[7\p\Q {
w
[D9Q= Actor act;
^9%G7J:vGO public :
tz)aQ6p\X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R^<li;Km >93vMk~hU template < typename Cond >
/w^}(IJ4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
p2GkI/6)uu } ;
=66dxU?} '0[D-jEr E;*#fD~@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(q59cA w~X 最后,是那个do_
f6j;Y<}' g >_jT.d JZNRMxu class do_while_invoker
7$b!-I+a2 {
BRPvBs?Q,{ public :
%# ?)+8"l template < typename Actor >
?]]>WP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Fc M {
IC{\iwO/~c return do_while_actor < Actor > (act);
U}~SY }
z8G1[ElY } do_;
NGOc:>}k> o|*ao2a 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l<>syHCH;L 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[`BMi-WQ 最后来说说怎么处理break和continue
(,
/`*GC 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。
CH[U.LJQ-O 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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