一. 什么是Lambda
Fw8b^ew 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
BDCyeC,Q3 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,
$$XeCPs0 - LB} = 72vp6/;) )SJ"IY\P class filler
z0UtKE^b {
+~sqv?8 public :
F_0@Sh" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fRHzY?n9; } ;
QQt4pDir> ?XV3Y3 F##xVmR~ 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:
L#S|2L_hC CaVVlL %LuA:{EVD x.sC015Id for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
oPVt
qQ vnS8N 6ld /E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j.[W] EfL~ /6Kx249Dw ?g:sAR' -`NzBuV$2, 二. 战前分析
xz~Y
%Y|Z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
P&yB(M-z 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
G E? \Vm ght3# HBZ6 Pj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*m2?fP\ /* --------------------------------------------- */
mW~*GD~r vector < int *> vp( 10 );
yb>R(y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ErgWs Aw- /* --------------------------------------------- */
sY1.z5"Mm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%j2$ ezud /* --------------------------------------------- */
XM#nb$gl int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>s )L(DHa" /* --------------------------------------------- */
zZP/C
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X3~`~J /* --------------------------------------------- */
y;(G%s1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#. 71O#! xo2jfz @>8{J6%\ O<ybiPR 看了之后,我们可以思考一些问题:
skU
}BUK6 1._1, _2是什么?
d\zUtcJwC 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
xu{VU^'Y 2._1 = 1是在做什么?
^+0>,-)F 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2 .\"Q Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
R&$fWV;' c|Z6p{)V MTq/ 三. 动工
Yh Ow0 x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m77!i>V) G_zK .N i|xz IkG;j+= template < typename T >
*Vg) E*s class assignment
H}q$6WE {
=LgMG^@mu T value;
mD|Q+~=|e public :
fsWIz1K assignment( const T & v) : value(v) {}
nrX+ ' template < typename T2 >
i r'C(zD= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\(&&ed: } ;
cmAdQ)(Kzd <_]W1V:0 .$
YYN/+W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6{0MprY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
REh\WgV!u URt+MTU[ /8<c~ S]Di1E^r;_ class holder
U3{4GmrT {
_/u(: public :
[=tIgMmz template < typename T >
{[hgSVN; assignment < T > operator = ( const T & t) const
\Lg4 Cx {
rO YD[+ return assignment < T > (t);
Pjxj$>&;*j }
$RunGaX!=N } ;
KD\sU6 \ H#" IYHNN 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:
2+b}FVOe\ >>"@0tO static holder _1;
L"NfOST3'R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lL
50PU lR9uD9Dr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n,LM"N:
而不用手动写一个函数对象。
u } +?'B) DrbjklcUU Bk^o$3# W BA7G 四. 问题分析
^~6gkS
} 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。
c-!3wvt) 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。
)4.-6F7U? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^FVmP d*1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N2Ysi$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
MJCz %zK ZLdIEBi= 五. 问题1:一致性
uu"hu||0_ 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?|
k@h0 }% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
P=L@!F+s
]!N=Z
}LD struct holder
Hl'AnxE {
VE1j2=3+o //
4tx6h<L#s template < typename T >
}B!io-} T & operator ()( const T & r) const
m(^N8k1K; {
Plhakngj return (T & )r;
ls7P$qq }
%o{IQ4Lz# } ;
TCIbPsE @8+v6z 这样的话assignment也必须相应改动:
Ta/u&t4 *"4l}& template < typename Left, typename Right >
pU[yr'D.r class assignment
{`T^&bk {
,nGQVb Left l;
TtKKU4 yp Right r;
ez)Ks` public :
RCxwiZaf33 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E H%hL5( template < typename T2 >
td23Z1Elk# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
KmM:V2@A$ } ;
<"xqt7f GCX?W` 同时,holder的operator=也需要改动:
JNJ6HyCU mEkYT template < typename T >
B7YE+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
&
9
c^9<F {
065 =I+Vo return assignment < holder, T > ( * this , t);
0PsQ
1[1 }
DyA/!%g ]mUt[Yy:z 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。
A wk1d 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;sq xFF@ zK{} return l(rhs) = r;
?r5a* 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。
r.6?| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,?Zy4- 53pT{2]zAi template < typename Tp >
s.n:;8RibP class constant_t
qDz[=6BF {
x;-D}# const Tp t;
9zrTf%mF public :
K[
S>EITr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+DR{aX/ll template < typename T >
1oQbV`P const Tp & operator ()( const T & r) const
{6wXDZxv {
v&3"(fp return t;
(I'{
pF) }
0>]&9'cn } ;
XW@C_@*J q(L.i)w$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
z"QXPIXPk 下面就可以修改holder的operator=了
yLK %lP &0 "*.:J9 template < typename T >
&^uaoB0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G ;ZN>8NB {
RAws{<6T- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}[MkJ21! }
csxn"Dz\ .tyV=B:h 同时也要修改assignment的operator()
a1u4v/Qu9 mH5>50H; template < typename T2 >
Ggsts T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Wg,@S*x( 现在代码看起来就很一致了。
d6-q" Q2* 8c$ 六. 问题2:链式操作
pSIXv%1J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Wa.!eAe} 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。
SW+;%+` 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。
\Y!=O=za] 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。
,:MUf]Ky 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
NYs<`6P:Y o{n#f?EA template < typename T >
ITi#p% struct result_1
OYn5k6 {
TBba3% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Qz%q#4Zb } ;
ZrA*MN (x.qyYEoI 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:
Fi\)ka\u |ITb1O`_P template < typename T >
@~N"MsF3 struct ref
gTB|IcOs {
;X0uA? typedef T & reference;
;:ZD<'+N } ;
qQO*:_ezzk template < typename T >
\F\7*=xk struct ref < T &>
$= 2[Q {
hE'7M; typedef T & reference;
Eb63O } ;
X}C8!LA .*>C[^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X.,R%>O}`P m(kv:5<> template < typename T >
>9#) obw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=?wDQ: {
px+]/P<dX return l(t) = r(t);
nGc'xQy0 }
PU B0H 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。
)J+rt^4| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DRXUQH B9cWxe4R# 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
t7xJ" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/d Ua _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
) .' + { +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*8yC6|wL? 最后的布局是:
qD=b+\F Add
CWYOzqf / \
qt"6~r! Divide 5
vk( I7 / \
7M5HvG#w% _1 3
a\Gd;C ^` 似乎一切都解决了?不。
Nl%5OBm 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。
Ukf:m&G 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。
0JR)-* 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:
)"M;7W?R0 XtBEVqrhi template < typename Right >
R"CF xo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`zl,|}u) Right & rt) const
g}a+%Obb {
OPqhdqo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]iFW>N*a }
D@[#7:rHL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-HuIz6 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。
HJpx,NU' 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。
6U%d3"T 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。
1 <lfo^B 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。
2\+N<-(F5 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?
2.v`J=R 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:
$M4_"!
2_?VR~mA# template < class Action >
}XpZgd$ class picker : public Action
,+gtr. {
K]7[|qf& public :
}S13]Kk?= picker( const Action & act) : Action(act) {}
<8Zs;>YuK // all the operator overloaded
* 0JF|' } ;
6Iz!_ pI>GusXg 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。
n: {f\ 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:
<4 /q5*& |q\i, } template < typename Right >
cSG(kFQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
> #9
a&O {
dpt P(H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZGCp[2$ }
oq1wU@n l-h[I>TW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
cP@H8|c= 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。
fmUrwI1 % ^r7KEeVD template < typename T > struct picker_maker
.i` -t" {
%P#|
} typedef picker < constant_t < T > > result;
a8k`Wog } ;
GU Mf}y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
9]tW; ? {
M.)z;[3O typedef picker < T > result;
$~
d6KFT } ;
+x4*T 4ISIg\:c* 下面总的结构就有了:
pXh`o20I functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
I!K-*
AB picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
o4z|XhLr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R /_vJHI 至此链式操作完美实现。
Zx6h%l,% g ssEdJ H{EZ} *{M4 七. 问题3
#Wb4* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
~52'iI)Mw >:FmAey template < typename T1, typename T2 >
L"jjD: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r]~]-VZ/ {
la$%%@0/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Bw[IW[(~! }
c5i7mx:. #X'su`+ 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:
3qV\XC+ Z*NTF:6c template < typename T1, typename T2 >
9uX15a struct result_2
]A l)> {
uo|:n"v typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y[>`#RhP } ;
4)L};B= PBiA/dG[; 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?
FS('*w&bP 这个差事就留给了holder自己。
<5ULu(b&$ ;LKYA?=/V g(Oor6Pp template < int Order >
rO/Sj<0^ class holder;
;
=*=P8&5 template <>
!)}z{,Jx class holder < 1 >
X]GodqL\ {
6W;`}'ap public :
X2Q35.AB template < typename T >
qpa}6JVQ+j struct result_1
;~`/rh
V\ {
aouYPxA` typedef T & result;
2)
2:KX } ;
c<Q*g template < typename T1, typename T2 >
7c@5tCcC- struct result_2
:kjs: 6f] {
e\*(F3r typedef T1 & result;
'?X?'_3 } ;
>+:cTQ|q template < typename T >
##1/{9ywy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xKepZ {
4"^W/Zo return (T & )r;
X@)'E9g5: }
~1S,[5u|s template < typename T1, typename T2 >
F
hyY+{% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mFd|JbW {
KyqP@
{ return (T1 & )r1;
AF{@lDa1h }
RyWfoLc } ;
YnCuF0> +p]@ b template <>
'S=eW_ 0/ class holder < 2 >
6&2{V?
W3 {
_C'VC#Sy public :
]/[@.
template < typename T >
/}CAd struct result_1
*ck'vV'@ {
|H5$VSw typedef T & result;
Z 2$S'}F } ;
MY(51)* template < typename T1, typename T2 >
Jt?`(H struct result_2
|Fq\%y# {
k#p6QAhS typedef T2 & result;
'RV wxd } ;
A43[i@o template < typename T >
Kc>Rd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\vW'\} {
{L M Q return (T & )r;
/}5)[9GC }
Q}g"pl template < typename T1, typename T2 >
]^@m $O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i+I1h= {
MOuEsm; return (T2 & )r2;
O8LIKD_I[ }
D8$4P T0u } ;
$?pfst~;O ykGA.wo7/P Ffd;aZ4n 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> >。
]XYD2fR2qA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Emk:@$3{r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
w`zS`+4 UyDq`@h return l(i, j) = r(i, j);
1ZvXRJ)% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%F:; A g12.4+ return ( int & )i;
T[J8zLO return ( int & )j;
"VMb1Zhf 最后执行i = j;
1IK*j+% 可见,参数被正确的选择了。
.j"@7#tW u|Ng>lU ~cfvL*~5 \GGyz{i W!* P 八. 中期总结
;9vY5CxzC 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
i3$pqNe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@CC
6`D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h+9~^<oFl 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vJb/.)gh] j`MK\*qmz [Z!oVSCZD% Z)}2bJwA #smfOGSd 58o&Dv6? 九. 简化
U.N&~S 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。
Xl>ZnI]; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DJ!pZUO{ 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:
Pup%lO`.0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=n8M' +-*/&|^等
6ywOL'OBM 2. 返回引用。
>.hDt9@4 =,各种复合赋值等
M{YN^
Kk 3. 返回固定类型。
(/!zHq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q>L. 4. 原样返回。
@q{.shqo operator,
nu[["f~ 5. 返回解引用的类型。
g5*?2D}dqX operator*(单目)
w)/~Gn676 6. 返回地址。
aTBFF operator&(单目)
i\o * =+{r 7. 下表访问返回类型。
ZRFHs>0 operator[]
1_M}Dc+J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[4;G^{
bX operator<<和operator>>
6DC+8I< =pnQ?2Og 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,GLGGi}_x 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
p.x2R,CU 9)4_@rf% template < typename Left >
KfQR(e9n struct value_return
$JiypX^DOP {
Yt=2HJY template < typename T >
.P ??N struct result_1
8,&Y\b`.. {
C8}
;, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
O! _d5r&, } ;
KNOVb=#f_ 2M+*VO template < typename T1, typename T2 >
va0}?fy.O% struct result_2
A5sz[k {
J58S8:c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^RYq !l$ } ;
Nc?'}, } ;
3L{)Y`P lA4TWU (] n`T4P$pt 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Bz>5OuOVS\ ,MG`}*N} 下面我们来剥离functor中的operator()
WDt 6{5T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*0<)PJ T F]s:`4 return l(t) op r(t)
x1}Ono3"T return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`dRqheX return op l(t)
A!R'/m'VG return op l(t1, t2)
c Ze59 return l(t) op
XcL%0%` return l(t1, t2) op
mo&9=TaG return l(t)[r(t)]
`^h:}V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
q*cEosi'F? {*K$gH$ 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:
T*'WS!z 单目: return f(l(t), r(t));
wGxH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sFsf~| 双目: return f(l(t));
^Ww5@ return f(l(t1, t2));
g1Osd7\o 下面就是f的实现,以operator/为例
s3VD6xi7 -TS,~`O struct meta_divide
8fPTxvXqL {
>oC{YYcK template < typename T1, typename T2 >
h,,B"vPS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4b6)+*[O {
8O[l[5u& return t1 / t2;
be?Bf^O> }
5gb:,+ } ;
uJ0Wb$% }^^c/w_ 这个工作可以让宏来做:
WADEDl&,' F6C7k9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n+nZ;GJ5d template < typename T1, typename T2 > \
@|e
we.r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<-,y0Y' 以后可以直接用
#qeC)T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=r3g:j/>q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
DgB;6Wl (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
G#A6<e/ ES8(:5 ?-8DS5 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
}{Ra5-PY Hx!eCTO:* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ab]Q1kD class unary_op : public Rettype
!T
9CpIM% {
@a,=ApS" Left l;
,LDL%<7t public :
0Gu?;]GSv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
JVr8O`>T [70 5[ template < typename T >
L!,@_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)<qL8#["U {
^Y5I OX: return FuncType::execute(l(t));
MH0wpHz }
qVH.I6) (]PH2<3t template < typename T1, typename T2 >
9}Ge@a<j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s)KlKh {
4t3>`x
7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
s!>9od6^ }
W=OryEV? } ;
(@;^uVJP < RtyW m9+?>/R 同样还可以申明一个binary_op
sf:IA%.4t bm4Bq>*=U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kE|x'(x class binary_op : public Rettype
T8Q_JQ {
Hi*|f!,H? Left l;
'?g&);4)k- Right r;
0Ng?U+6 public :
M^>l>?#rl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lcgG5/82 8si{|*;hL template < typename T >
VT=gb/W6)a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PsD)]V9%: {
0rm(i*Q return FuncType::execute(l(t), r(t));
0WYu5| }
'2|P-/jU Mc!LC
.8 template < typename T1, typename T2 >
(U_HX2f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yK$aVK" {
,KU%"{6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'hV(1Mw }
Upcx@zJ } ;
#,1z=/d. 1&<o3)L: axq~56"7E 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
%~8f0B|im 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}[h]z7e2S DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`"<hO
'WU 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。
lP*=4Jh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`AvK=] 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。。。
G6G-qqXy6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]qu6/Z 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)
65*Hf3~~ 下面是修改过的unary_op
c\&;Xr \sfc!5G template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'> n&3`r5 class unary_op
hw*u. 46 {
*c&OAL] Left l;
LZ.Xcy A1`6+8}o;b public :
lNtxM"G& *::.Uo4O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\okv}x^L=Z a|.IAxJ template < typename T >
kqxq'Aq)d struct result_1
@^ *62 {
X%kJ3{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|5X59!
JL } ;
z;Fz3s7 _\Z'Yl template < typename T1, typename T2 >
SJc~E$5< struct result_2
1~3dX[& {
:]CL}n$* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Oh>hyY)} } ;
@)vQ>R\k< "@/pQoLy template < typename T1, typename T2 >
`~"'\Hw typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pV;0Hcy {
w-xigm>{Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>goHQ30: }
5??}9 ysl#Rwt/2 template < typename T >
yWE\)]9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D
.LR-Z {
/!A"[Tyt return OpClass::execute(lt(t));
4[MTEBx }
kv, !"< 4cM0f,nc+ } ;
yNn=r;FZQ EltCtfm` ,d&3IhYhD 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
S<*IoZ?T 好啦,现在才真正完美了。
,Z _@]D@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
"#-iD (Z[c7 template < typename Right >
ZH8 w^} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(_CvN=A {
p@uHzu7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b4bd^nrqV }
?Tu=-ppw 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。
N- knhA e84%Y8,0 0GeL">v,:= \AA9
m'BZ NH}o`x/ 十. bind
Dm8fcD 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。
XMT@<'fI 先来分析一下一段例子
y
5=rr3%v !>80p~L "` cP V){] int foo( int x, int y) { return x - y;}
9p3~WA/M@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g1"ZpD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zwJ&K;"y( 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。
J'7;+.s( 我们来写个简单的。
GEh( pJ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
XM*5I4V 对于函数对象类的版本:
vM5/KrW e@TwZ6l template < typename Func >
"J2q|@. struct functor_trait
%6 GM[1__ {
*AGf'+j*z typedef typename Func::result_type result_type;
9#&H'mG } ;
yt="kZ 对于无参数函数的版本:
W}
H~ka =BE ! template < typename Ret >
2;s[ m3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
qGEp 6b H {
a%si:_ typedef Ret result_type;
ty
rP[y } ;
-WF((s;<# 对于单参数函数的版本:
q >>1?hzA cc_'Kv! template < typename Ret, typename V1 >
xP&7i'ag struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>dm9YfQ {
Q1x&Zm1v typedef Ret result_type;
Lw_|o[I} } ;
" M?dU^U^ 对于双参数函数的版本:
.Wy' PuGs%{$(h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f+n {9Hz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~wv$uL8y {
$L6R,%c typedef Ret result_type;
5V =mj+X? } ;
r~f;g9I 等等。。。
V@-Q&K# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xsJXf @ 6vE#$(n#a& template < typename Func >
DwGM+)! struct func_return
;R#RdUFH {
6o3#<ap< template < typename T >
y2s(]#8 struct result_1
B>!mD{N {
JW^ ${4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7g+T } ;
42"nbJ QkD
~ template < typename T1, typename T2 >
0!0e$!8l struct result_2
jI*@&3 {
wS#Uw_[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6fo"k+S } ;
w(S~}'Sg*P } ;
iCg%$h 1v`|mU}i, E7? n'!= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
j<0;JAL {2P18&=
template < typename Func, typename aPicker >
qmFbq<& class binder_1
.nrbd#i- {
Z.Z;p/4F Func fn;
6LGl]jHf aPicker pk;
!ae?EJm" public :
4}/gV) f)z(9JJL template < typename T >
E wFq1~ struct result_1
`P !idg* {
pInEB6L.P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3I~.'>Pd } ;
9S}rTZkEq *P`wuXn}
template < typename T1, typename T2 >
:" !Z9l\@ struct result_2
*#Ia8^z=p {
ZlMT) ~fM& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n~|?)EL } ;
ki@C}T5 H8? Y{H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xp95KxHHo S!=R\_{u$ template < typename T >
5=
&2= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZZo<0kDk {
jF}kV%E return fn(pk(t));
g%S/)R,,ct }
7:uz{xPK6 template < typename T1, typename T2 >
AmDOv4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2!B|w8ar {
Q}lCQK/g return fn(pk(t1, t2));
P<vU!`x%q }
@- |G_BZ } ;
t7x<=rW7u U~7udUR L@AFt)U 一目了然不是么?
J.4U;A5 最后实现bind
$RY GAh }l$zZ>.\H r.#r!.6 q template < typename Func, typename aPicker >
[y'blCb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N'EZJoH {
U- 1UWq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!fn%Q'S }
H<i!C|AF E:**gvfq 2个以上参数的bind可以同理实现。
l5H5!$3~ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
+)q ,4+K%} @#,/6s7? 十一. phoenix
c8uw_6#r(D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1[Yl8W%pj ?|W3RK; for_each(v.begin(), v.end(),
Bt@?l]Y (
Lv%t*s2$/ do_
E#(e2Z= [
4uoZw3O cout << _1 << " , "
QH(&Cu, ]
k $gcQ:| .while_( -- _1),
b=MW;]F cout << var( " \n " )
EDgtn)1 )
{*O+vtir% );
Bv@p9 ]
n <H60rON 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
0O`Rh"O 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
yVK
;
" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
c{y'&3\
那么我们就照着这个思路来实现吧:
|f$+|9Q? a}NB6E)- IL.bwtpQD template < typename Cond, typename Actor >
#
2^H{7 class do_while
#`|Nm3b {
V9"R8*@- Cond cd;
h?n?3x!( Actor act;
_%2ukuJ ` public :
&57~i=A
3 template < typename T >
R)Mkt8v struct result_1
O[MFp {
#?S"y: typedef int result_type;
.cs x"JC } ;
@PNgqjd t`Z3*?UqI do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t.;._' v0)Y, hW template < typename T >
Wgte.K> / typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?o+%ckH {
PsNrCe%e do
COHBjufmR {
mTX:?> act(t);
GV1Ol^ }
(VMCVZ while (cd(t));
de W1>yh^_ return 0 ;
]FVJQS2h }
)YEAk@h@ } ;
W>w(|3\ (n B[aM tb~E.Lm\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
v4|TQ8!wR 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。
m\jjj^f a 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。
@uRJl$3 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
d5Ae67 下面就是产生这个functor的类:
Gy):hGgN D^%IFwU^ X5.9~ template < typename Actor >
GBBr[}y- class do_while_actor
LhAW|]; {
`O2P&!9& Actor act;
yD& Y`f# public :
y'^U4# ( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oc,I,v l([aKm# template < typename Cond >
D
)`(b picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&\6},JN } ;
T:{&eWH =ZURh_{xV ]}b 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!~?/D 最后,是那个do_
"0PsCr}! {u
y^Bui} b?`2LAgn class do_while_invoker
=6ru%.8U, {
1gBLJ0q public :
jcj8w template < typename Actor >
&UnhYG{A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[5IbR9_ {
Co(N8>1 return do_while_actor < Actor > (act);
Wm-$l }
O(%6/r`L,k } do_;
3\P*"65 Gf#l ^yr 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
diu"Nt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pEcYfj3M 最后来说说怎么处理break和continue
2C:u)}R7D 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。
r{r~!=u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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