一. 什么是Lambda
K8HIuQ!= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.dx
4,|6 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,
Jd5\&ma "]VDY) fdlvn*H l0gY~T/#3 class filler
_u&>&,:q {
t})lr\ public :
@#RuSc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v(DwU! } ;
v*E(/}<v >i
"qMZ ~xGoJrF\ 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:
E{tx/$f L0rip5[;d n( g)UNx <W>++< - for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
qgoJ4Z* hd+]Ok7" l)4O . * 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M!1U@6n!=) j'K38@M:MN ]' Y|Nl !p9)CjQ " 二. 战前分析
I>PZYh'.T 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。
kv6Cp0uFg 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
>F1G!#$0 ~h-C&G,v Nln`fE/Ht for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5W/{h q8}} /* --------------------------------------------- */
-LtK8wl^ vector < int *> vp( 10 );
m9in1RI% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+`@M*kd /* --------------------------------------------- */
q\%cFB} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<aJ$lseG /* --------------------------------------------- */
AS)UJ/lC int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,57$N&w /* --------------------------------------------- */
=;0wFwSz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!b8uLjd; /* --------------------------------------------- */
YEv%C|l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<$%X<sDkq -$(Jk< jMM$ d,7B E@-ta): 看了之后,我们可以思考一些问题:
bLzs?eos 1._1, _2是什么?
Mi+H#xx16 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。
0Vkl`DmeM. 2._1 = 1是在做什么?
~ 3^='o 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。
!\FkG8 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。
"-31'R- F.tfgW(A@ As~(7?]r 三. 动工
w~z[wm Okp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#2RiLht /kgeV4]zR G O{.9_2 *wuqa)q2 template < typename T >
!*aPEf270 class assignment
u: &o}[ {
~e `Bq> T value;
KzjC/1sd public :
c~0{s> assignment( const T & v) : value(v) {}
oc7$H>ET1 template < typename T2 >
CS 8jA\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TX}T|ri } ;
.f:n\eT): w]u@G-e OtJ\T/q, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
f$.?$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
FS6<V0pil ?^i1_v7 Bi >G~mp<L 4[yIOs class holder
?WUF!Jk {
+-<}+8G; public :
z0%\OhuCcf template < typename T >
iYJZvN assignment < T > operator = ( const T & t) const
F(5hmr {
/P:.qtT( return assignment < T > (t);
-`b8T0?oK }
`Out(Hn } ;
IvHh4DU3Z =-KMb`xT 8j5<6Cv_
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:
/ASaB v>Lm;q( static holder _1;
qJPT%r Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
YO+{,$ c$:1:B9\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0nJE/JZ 而不用手动写一个函数对象。
S0d~.ah30 z'7[T ie b|xpNd- 2 PqS%`XiS 四. 问题分析
:s={[KBP 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
9Fo fr 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ke_[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`'I{U5;e 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]:(W_qEA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
omSM:f_~ "{D6J809 五. 问题1:一致性
aE"[5*a 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
G{Yz8]m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3S*AxAeg y [#pC<^ struct holder
=<}<Ny {
K+*Q@R D //
6$U]9D template < typename T >
/./"x~@ T & operator ()( const T & r) const
[AU
II*:} {
`B/0i A return (T & )r;
i;/xK=L }
>Dw~POMy } ;
^3VR-u <O wh6yPVVF/ 这样的话assignment也必须相应改动:
Q=mI9 oA] KE"T template < typename Left, typename Right >
$
_j[2EU class assignment
h4|i%,f {
]z/Zq Left l;
fKH7xu!V4+ Right r;
\Ig68dFf% public :
#:jb*d? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{\H/y c|@ template < typename T2 >
1CU>L[W) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~{hxR)x9 } ;
gTl<wo + az0<5Bq) 同时,holder的operator=也需要改动:
}jH7iyjD ,DdB^Ig<r template < typename T >
E`int?C! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
W>_]dPB S/ {
?eH&'m}- return assignment < holder, T > ( * this , t);
"@R>J?Cc+ }
) J]9 lW&y $rIoHxh. y 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。
z]B]QB
Y[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+T/FeVQ "Z
Htr<+ return l(rhs) = r;
:y*NM,s 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。
m>USD?i 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7tUA>;++ +#U|skl template < typename Tp >
&Z(K6U#. class constant_t
**9x?s {
F+R?a+e const Tp t;
^;!0j9"*: public :
:B3[:MpL} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-;f*VM.a template < typename T >
k@zy const Tp & operator ()( const T & r) const
*eI)Z=8 {
[Wd-Zn% return t;
XO#/Fv! }
rX_@Ihv' } ;
!!@A8~H valtev0< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L,y6^J! 下面就可以修改holder的operator=了
{{V8;y
!cKz7?w template < typename T >
=qN2Xg/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rpeJkG@+ {
SJD@&m%?[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
XE^)VLH: }
_zlqtO zvABU+{jD 同时也要修改assignment的operator()
fYKO J5f l/;X?g5+ template < typename T2 >
B8E'ddUw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?X@fKAj 现在代码看起来就很一致了。
n]8<DX99Q0 %X#zj" 六. 问题2:链式操作
:#dE:L;T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2,ECYie^ 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。
)`^p%k 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。
/Mb"V5S(W 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。
/mo(_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
s4&^D< h -iJlm template < typename T >
rG,5[/l struct result_1
LYlDc;<A {
9x,RvWTb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]Q[p@gLd } ;
ss;R8:5 8~5cJPi6 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:
5 ae2<Y= F~A 'X template < typename T >
[O:
!(Gje struct ref
t_mIOm)S% {
y:v, j42% typedef T & reference;
9UvXC)R1 } ;
~]ZpA-*@Ut template < typename T >
%Uz(Vd#K struct ref < T &>
2^?:&1: {
f/CuE%7BR typedef T & reference;
t&?im< } ;
$9?cP`hmi ?%H):r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1S@vGq} qJ0fQI\ template < typename T >
L(X6-M: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)7_"wD`
z {
;WldHaZ9r return l(t) = r(t);
7FRmx4(! }
Bn>8&w/P 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
mrX^2SR 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
TX#m&vh 4H@Wc^K 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
z0/}
! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{d?$m*YR3` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*Vho?P6y\Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*OQG4aWy 最后的布局是:
>0l"P"] Add
,^S@EDq / \
q 4V7 Divide 5
NV#FvM/#" / \
NKQOUw:qn _1 3
u[{tb 似乎一切都解决了?不。
6 PxW8pn 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。
)#LpCM,a 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。
KoS*0U<g6 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:
29reG,> $-On~u0g template < typename Right >
s@fTj$h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
NH0qVQ@A Right & rt) const
$y
b4xU {
'g9"Qv?0{` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`)QCn< }
h&kZjQ& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&7_Qd4=08w 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。
w^]6w\p 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。
aH#l9kCb 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。
t+Op@*#% 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。
sdS^e`S 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?
~xoF6CF 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:
x|{IwA9 w}CmfR template < class Action >
~(]0k.\ class picker : public Action
w;l<[q?_ {
[b$4Shx public :
'FYJMIs picker( const Action & act) : Action(act) {}
Vrvic4 // all the operator overloaded
n6k9~ "? } ;
oP4GEr ox
; Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
HEGKX] 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
a/< Csad {?`al5Sz template < typename Right >
(L`j0kPN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]TaN{" {
OaL\w
D^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ooV*I|wcI
}
lqb/eN9(t ^OErq&`u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5xOv Y 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xGI, Lk+ ?@n/v
F template < typename T > struct picker_maker
6_4D9 W {
K x~|jq typedef picker < constant_t < T > > result;
A7c/N=Cp^ } ;
pNRk.m] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
./$cMaDJ {
fJWC)E typedef picker < T > result;
F9*g= } ;
*x)8fAr TW^/sx 下面总的结构就有了:
Lq>&d,F06) 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。
PpsIhMq@ 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。
@ps1Dr4s picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1 tR_8lC 至此链式操作完美实现。
tBct Ks\ NE=;5 d9n?v)<v 七. 问题3
b<]n%Q'n 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。
*~/OOH$" 8KH\`5< template < typename T1, typename T2 >
$\k0Nup} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=rR~ ` {
DvM5 k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
98.>e }
KeNL0_Pw oc^Br~ Th 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Dk5Zh+^ %e@HZ"V template < typename T1, typename T2 >
|!F5.%PY struct result_2
A?G^\I~v {
!yhh8p3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aAy'\T$x. } ;
|T{C,"9y 6&bIXy 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?
!a~`Bs$'jr 这个差事就留给了holder自己。
i%6; SIKOFs :eZh'-c? template < int Order >
`CeJWL5{ class holder;
*:O.97q@h template <>
P4T h_B7 class holder < 1 >
jzK5-;b {
4H+Ked&Oq public :
W0=O+0$^ template < typename T >
9!><<7TS struct result_1
MaD3[4@# {
FE o269Ur typedef T & result;
R=Tqj,6 } ;
iZZ (4 template < typename T1, typename T2 >
0 P[RyQI struct result_2
?2Kt'1s# {
=tU{7i*+ typedef T1 & result;
j w* IO } ;
S"wg2X< template < typename T >
+1~Z#^{& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K\)Td+~jc {
kg`.[{k return (T & )r;
DD44"w_9 }
s[gKc ' template < typename T1, typename T2 >
Pf F=m' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]x&u`$F {
z5bo_Eq return (T1 & )r1;
"@9?QI} }
<9sO } ;
F,5r9^,_ [TCP-bU template <>
$'pNp
B#vH class holder < 2 >
Va$Pi19 O {
-8N|xQ378 public :
hva2o` template < typename T >
<A9y9|>o struct result_1
Jdy=_88MD
{
%okzOKKX typedef T & result;
X{kpSA~ } ;
KFZm`,+69 template < typename T1, typename T2 >
6{qIU}! struct result_2
0qrqg] {
6:%
L![FX typedef T2 & result;
JH7Ad (: } ;
Ez{MU@Fk template < typename T >
ql<rU@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b~BIz95 {
C%~a`e|/Y return (T & )r;
wZh:F
! }
Bb{!Yh].:A template < typename T1, typename T2 >
>*$; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GjB]KA^ {
*z'yk* return (T2 & )r2;
}CxvT`/ }
mQ}ny (K' } ;
tb?YLxMV tDDy]==E G4
G5PXi 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
-{
u*qtp 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i*eAdIi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
TPE:e)GO s
s
3t return l(i, j) = r(i, j);
Rte+(- iL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{J5JYdK _p?s9& return ( int & )i;
FecktD= return ( int & )j;
5(
_6+'0 最后执行i = j;
j6(?D*x 可见,参数被正确的选择了。
,i.%nZw\ xug)aE xmGk*W)P _8G>&K3T< g+PPW88P; 八. 中期总结
TEsnN i
1 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D7"p}PD>~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[i]r-|_K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
a ,7&" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@/UfDye [\R>Xcu> vVT?h -6sW6;Q 2u?zO7W)-L &L^CCi 九. 简化
h8jD}9^ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
o/o:2p. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S=3^Q;V/1 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
zhB ">j8j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(c v!Y=] +-*/&|^等
!G_jGc=v 2. 返回引用。
BGzI =,各种复合赋值等
*5,c Rz 3. 返回固定类型。
hnWo|! ,O$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
sCl$f7" 4. 原样返回。
=l<iI*J.
M operator,
uIMe 5. 返回解引用的类型。
9N[EZhW operator*(单目)
buk=p-oi 6. 返回地址。
l2hG$idC operator&(单目)
wcDjg&:=ml 7. 下表访问返回类型。
5jq=_mHt operator[]
V,%L~dI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
SK$Vk[c] operator<<和operator>>
*R% wUi N_75-S7Cm OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
bl/,*Wx:4. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T@^]i& N]5m(@h
template < typename Left >
mCKk*5ws5" struct value_return
H;WY!X$x {
8Z85D template < typename T >
=neL}Fav56 struct result_1
GJ'spgz {
y|_Eu: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
OY"6J@[z } ;
p2x [p VF0dE template < typename T1, typename T2 >
6gOe!mm struct result_2
NBl
__q {
NHX>2-b typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\Btk;ivg } ;
[RU
NuO
} ;
oQ+61!5> L4f7s7rJ Y@ F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pw'wWZE' YnV/M,U 下面我们来剥离functor中的operator()
g dj^df+2F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+?`b=6e(` @kD8^,( oH return l(t) op r(t)
>CgO<\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\|Dei);k return op l(t)
GO5 ~!g return op l(t1, t2)
_>bRv+RVR return l(t) op
yZ}d+7T} return l(t1, t2) op
+~2rW8 return l(t)[r(t)]
,yLw$- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
iz}sM>^ Qu{cB^Ga* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
+_HdX
w# 单目: return f(l(t), r(t));
~tm0QrJn/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S T8!i`Q$ 双目: return f(l(t));
7y*ZXT]f return f(l(t1, t2));
k3@HI| 下面就是f的实现,以operator/为例
$R{8z-,Q g8pm2o@S struct meta_divide
L*]E`Xxd9 {
>HkhAJhW template < typename T1, typename T2 >
M:ai<TZ] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m$y]Lf {
:Eh'( return t1 / t2;
F'J [y"~_ }
n+2J Dq|?p } ;
{w`:KR6o7 K}I0o!(# 这个工作可以让宏来做:
ipKG! \k&1*b?h #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@Hr+/52B template < typename T1, typename T2 > \
:7;[`bm(G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+AQDD4bu 以后可以直接用
dU;upS_- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DacJ,in_I{ 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
=L0fZf (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。。。)
ekzjF\!y 5A_4\YpDR `n-vjjG%# 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
?=|kC*$/G F>Y9o-o2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/B HepD} class unary_op : public Rettype
oP$kRfXS!< {
Z}cIA87U Left l;
"xwM+ AC public :
.`L gYW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@oH[SWx 4'At.<]jL template < typename T >
LR$z0rDEM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E5x]zXy4 {
cNP/<8dq return FuncType::execute(l(t));
0P 5BArJ? }
kP,7Li\ :Z2tig nL template < typename T1, typename T2 >
YQ,tt<CQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PvOC5b {
P%GkcV return FuncType::execute(l(t1, t2));
%RFYm }
ch,| 1}bi } ;
.S vyj ?f2G?Y _ 5\AS+[x
同样还可以申明一个binary_op
^LO]Z 3YTIH2z5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x1DVD!0 ~{ class binary_op : public Rettype
_.f@Y`4d {
-^fzsBL. Left l;
1~qm+nET\ Right r;
d/B* public :
BRtXf0~&p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*h,3}\ Dsb(CoWw template < typename T >
me'(lQ6^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w#{l4{X| {
}GRMZh_8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
7s]Wq6 }
]%XK)[:5_= '?}R4w|) template < typename T1, typename T2 >
tP]q4i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^-L{/'[8M {
rsSue_Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p+D=}O }
b{HhS6<K? } ;
Qu_EfmN| /oDpgOn 9qeZb%r& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
{"4<To]z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P7>IZ >bw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|LFUzq>j 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
H0tF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8m7eaZ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/Su)|[/' 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
zv9MHC
& 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
9%TT>2# 下面是修改过的unary_op
f=oeF]=I" =L16hDk o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xvO 3BU~2 class unary_op
_>Ln@ {
{jG.=}/Dk Left l;
<rMv0y+r ,9UCb$mh public :
zn[QvY '8Qw:f h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!Ud:?U >e_%M50 template < typename T >
q4k`)?k9 struct result_1
gD5P!}s[u0 {
{|p"; uJ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B$DZ]/< } ;
^hysC c 7AeP Gr template < typename T1, typename T2 >
4[_L=zD struct result_2
cI3KB-lM# {
AJ4r/b} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z*h ;e; } ;
:R3P 58> #ZF>WoC@e? template < typename T1, typename T2 >
n\*JaY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?+Hp?i$1 {
kXCY))vnn return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)DRkS,I }
1 Xa+%n9 rkq)&l=ny template < typename T >
x i.IRAZX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a G@nErdW {
yYB NH1 return OpClass::execute(lt(t));
A8mlw#`E8b }
p}f-c /o\U/I } ;
}"0{zrz tU(y~)] 2J&XNV^tJ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
C;%Y\S 好啦,现在才真正完美了。
,y%ziay 现在在picker里面就可以这么添加了:
kI<WvgoL [tOuNj: template < typename Right >
kLq(!Gs picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\P5>{2i {
Y}K!`~n1S return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}!=gP.Zu^ }
{Wa~}1`Kl 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
psu OJ- d<_NB]V&F s`r-v/3l Ia'x]#~ ;raz6DRO 十. bind
`i9N)3
X 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
7|K3WuLL 先来分析一下一段例子
7}A5u,.,ht =g >.X9lr Pu-p7:99;' int foo( int x, int y) { return x - y;}
"I@v&(Am; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
CJm.K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l:q8Pg) 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
T
G_bje 我们来写个简单的。
CJv>/#$/F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!5?
m 对于函数对象类的版本:
=MCNCV/< T!1SMo^ template < typename Func >
UKOFT6| struct functor_trait
Q:pzL
"bT {
&adY typedef typename Func::result_type result_type;
)`mbf|,&t{ } ;
C`3V=BB 对于无参数函数的版本:
mF}c-
D wZ$tJQO template < typename Ret >
:Jjw"}SfK# struct functor_trait < Ret ( * )() >
IX"ZS {
'YBi5_ typedef Ret result_type;
|PI)A` } ;
=l_rAj~I| 对于单参数函数的版本:
{=s:P|ah "havi,m template < typename Ret, typename V1 >
ob)Q,;8R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"/Om}*VhD {
{K<uM'ww> typedef Ret result_type;
'/ihL^^@L } ;
I/Sv"X6E 对于双参数函数的版本:
KUF$h Er d3Y(SPO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.N/GfR`0/< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|O57N'/ {
kJI3`gS+ typedef Ret result_type;
<b6s&"%= } ;
7AI3|Ts]p 等等。。。
J `YnT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
v#iFQVBq Cy<T Vk8 template < typename Func >
L'13BRu` struct func_return
&S<?07Z {
09G9nu ;&{ template < typename T >
XO 0>t{G struct result_1
z<n"{% {
CdDH1[J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^eT@!N } ;
JOJh,8C)6 XpR.rq$] template < typename T1, typename T2 >
"EN98^
Sl struct result_2
UHr{ {
{cmo^~[L$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ok%EqO } ;
e)*mC oR } ;
tB
GkRd! wTHK=n\i s`;0
t YG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Lwp-2`% #!w:_T% template < typename Func, typename aPicker >
U&,r4>V@h> class binder_1
6
M*b 6 {
m
&9)'o Func fn;
\P*PjG?R aPicker pk;
P)Z/JHB public :
Uc\|X;nkRk '&N: S- template < typename T >
2_Pz^L struct result_1
^a086n {
N
=x]AC, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BHF{-z } ;
`x2fp6
qnabw F template < typename T1, typename T2 >
J'|=*# struct result_2
DhY;pG,t {
jAA'hA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kSLSxfR } ;
Pbc`LN/s| L.SDM z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9+]ZH.(YE ;n3uV`\ template < typename T >
Tf9&,!>V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
enPzy:C {
Coga-: 2vu return fn(pk(t));
yonJd }
dD[v=Z_ template < typename T1, typename T2 >
'u4}t5Bu5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g@$0FY{Q {
bq c;.4$ return fn(pk(t1, t2));
/Lq;w'|I }
x%b]ea } ;
b%=1"&JI: {[l'S F;cI0kP=> 一目了然不是么?
F(T=WR].o 最后实现bind
db{NKwpj' +#|'|}j ;6DR.2}?> template < typename Func, typename aPicker >
p6<E=5RRd1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
d [\>'> {
1joc<EI return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|M[v493\ }
WpZy](, 6b- 2个以上参数的bind可以同理实现。
^?H\*N4 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。
9`ri
J4zl VaD: 十一. phoenix
OwNA N Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#gxRTx )v*v for_each(v.begin(), v.end(),
Ln"+nKr (
K?z*3^^X; do_
u+%)JhIp [
B ]|5?QP- cout << _1 << " , "
;y:#S^|?-z ]
d/0/$Bz}P .while_( -- _1),
X !&"&n cout << var( " \n " )
NTv#{7q )
wo,""=l );
MuCQxzvkhf `77;MGg* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
v&t`5-e-A 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
8r7/IGFg operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|u?k-,uI9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y}V)4j !mw{T D +~R.7NE% template < typename Cond, typename Actor >
wZ
(uq?3S` class do_while
H;7O\ {
:vn0|7W4 Cond cd;
|YG)NO Actor act;
rXHHD#\oF public :
X+(aQ
>y template < typename T >
S&4w`hdD>~ struct result_1
GQYtH#
{
htdn$kqG
typedef int result_type;
~NNaLl
} ;
ZaEBdBv 9m<X-B&P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B`RW-14g t[H _6) template < typename T >
|Fh`.iT%c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jzu l{'g {
z1}tC\9'% do
fzGZ :L {
!5g)3St act(t);
4wM$5 }
U 8qKD while (cd(t));
^>P@5gcoE( return 0 ;
_umO)]Si }
2vk8+LA(6 } ;
d'**wh, h0y\,iWXb S`'uUvAA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ggxrj'r 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
%8z+R m,Ot 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
+e{djp@m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;GSfN 下面就是产生这个functor的类:
:5q*46n @; j0c_^"! zm_hLk template < typename Actor >
g,z&{pZch class do_while_actor
gZ79u {
sKE*AGFLd Actor act;
*y[~kWI public :
\8C*O{w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
egIS rmL+X 34O+#0<y~ template < typename Cond >
f|[5&,2< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w
oY)G7% } ;
ZT3jxwe U_zpLpm^ ' /@!"IXz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
><Mbea=U+ 最后,是那个do_
)Or:wFSMq )}zA,FOA* Qbe{/ class do_while_invoker
j:vD9sdQ {
WLj_Zo*^x public :
,XF6Xsg2 template < typename Actor >
cbg3bi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
lw/
m0}it {
4*ty&s=5OJ return do_while_actor < Actor > (act);
'amex }
bj*v' } do_;
802]M =f{Z~`3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N;Gf,pE 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Tl0+Bq 最后来说说怎么处理break和continue
]cO$ E=W 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。
~9{-I{= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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