一. 什么是Lambda
H13\8Te{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"+&pd!\ 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,
;[P> pH3\X
cn w03Ur4>T WH7UJCQ class filler
{LA?v& b' {
vQ2{+5!| public :
e~'z;%O~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"dOQ)<; } ;
<RC %< rhaq!s38: #E\6:UnT 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:
%8Y+Df;ax CHO_3QIz wm?%&V/# !z2xm3s{]p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<|G!Qn?2- x11r iK j5/|1N 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;iJxJX\+ !.pcldx }C/+zF6q h|Qb:zEP, 二. 战前分析
O<@L~S] 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。
q;sZwp< 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
l:/x&=w Ijz*wq\s; *M#L)c;6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6;!)^b /* --------------------------------------------- */
#s>'IPc0 vector < int *> vp( 10 );
b&_Ifx_YF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~5Mj:{B /* --------------------------------------------- */
N.nGez sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZpBP#Y* /* --------------------------------------------- */
NN+;I^NqW& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?Oy0p8 /* --------------------------------------------- */
cCx{
") for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,-(D(J;}1 /* --------------------------------------------- */
)xz_}6b] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
eFA,xzp yQ<h>J> B *6ncj LIz'hfS! 看了之后,我们可以思考一些问题:
{;u+? uY 1._1, _2是什么?
(w(k*b/ 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。
AkO);4A;Jd 2._1 = 1是在做什么?
:Zob"*T 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。
6<5:m:KE 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。
s0x/2z =h
~n5wQG bd27])n( 三. 动工
1Q9Hs(s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JqYa~6 C >YF=6zq.` 8uW%jG3/ W*(- *\1[ template < typename T >
9O Y ao class assignment
SwO$UqYU= {
B~&}Mv T value;
Wy-y-wi:p public :
#QSSpsF@ assignment( const T & v) : value(v) {}
Sx0{]1J template < typename T2 >
@k'V`ZQF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
sD{Wc%5 } ;
kw2d<I$] 1_c%p#?K GM)q\Hx{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NNE(jJ`/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
u.?jW vcv 3qH1\ O1DUBRli!q yxf#@Je" class holder
A+4Kj~`! {
"f~OC<GdYs public :
s6_i> template < typename T >
b9-3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y}Y~?kE>M| {
F:Ps> return assignment < T > (t);
!su773vo }
V3a6QcG } ;
Bx$?*y&f!v UM]3MS:[ TGPZUyi3!= 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:
mV4gw'.;7 Z
d@B6R static holder _1;
[EZ=t k Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Y(?SE< 4R |68/FJZ,5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>NV1#\5_R@ 而不用手动写一个函数对象。
oEFo7X`t )<_qTd0` 2*Pk1vrI !u
.n 四. 问题分析
+StsSZ 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。
w&J_c8S 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。
8ZCA
vEy 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,]]IJ;:w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'#,C5*` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$}z/BV1I Wyeb1 五. 问题1:一致性
qZ@d:u 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?|
mieyL9*n7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"^wIoJ6H' m!P<#
|V struct holder
@'?gan#( {
a69e^;,>q //
$MfRw template < typename T >
1~LfR T & operator ()( const T & r) const
v*<rNZI {
koD}o^U# return (T & )r;
0]=Bqyg }
g)|vS>^~ } ;
k"/Rjd(; 2cRru]VZ5 这样的话assignment也必须相应改动:
IXm[c@5l $%
gz ,{ template < typename Left, typename Right >
. n)R@&9 class assignment
ue'dI {
I'p+9H$ Left l;
}4h0{H Right r;
:2C
<;o public :
,\aLv
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
eQn[ template < typename T2 >
?cKTeGrS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,IE.8h)H } ;
WpnP^gmX %f1IV(3Qc 同时,holder的operator=也需要改动:
Hr!$mf)h R osU~OK template < typename T >
O/d]2<V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
suGd &eP| {
_Rkvg- return assignment < holder, T > ( * this , t);
dn Sb}J }
f\.y z[ cx&\oP 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
rX>b R/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I|<]>D -8 &rPAW V'v return l(rhs) = r;
6PS[OB{3 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
#:/27 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`8Ych@f] (uhE'IQ{( template < typename Tp >
X7`-dSVE class constant_t
vH1,As {
^Qn:#O9 const Tp t;
Y%- !%| public :
)& Oxp&x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Fav++ z template < typename T >
9PV+Kr!c5I const Tp & operator ()( const T & r) const
k_zn>aR$F {
4gNN " return t;
W3\E;C-g0 }
2 >j0,2 } ;
eMmNQRmH [C<K~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M* Ej*# 下面就可以修改holder的operator=了
"+wkruC S?C.: template < typename T >
)|k#cT{=M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
UwF-*(#41 {
.QwB7+V4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Wi>m}^}9 }
%N`_g' r! z9g6%RbwX 同时也要修改assignment的operator()
fiD,HGx
i KRcB_( template < typename T2 >
4>v O9q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j6XHH&ZEb 现在代码看起来就很一致了。
m.1-[ 2{8~ K9p<PLy+ 六. 问题2:链式操作
-zqpjxU: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\0_jmX]p 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。
;Oqf{em]; 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。
udBIEW,` 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。
N}ND()bf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S4{vS?>j !J X7y%J template < typename T >
Hs:zfvD struct result_1
[[6"qq {
A|:+c*7] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
RjPkH$u'Pj } ;
7wPI)]$ nLG)>L 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:
T6=|)UTe1 V+@ }dJS template < typename T >
y"'p#j struct ref
R9#ar{ {
I}0? d typedef T & reference;
d,(q3 } ;
U1E@pDH template < typename T >
dh [kx struct ref < T &>
V\{@c%xW {
M<*Tp^Y' typedef T & reference;
~OPBZ# } ;
ytjZ7J['{ [MwL=9;!H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
RLF6Bc KB :JVK^ < template < typename T >
:(m, 06K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]y=U"g {
GIc q|Pe return l(t) = r(t);
zuW4gJ }
HR8YPU5
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。
I
*sT*;U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8Q<Nl=g>' R%\3[ 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
-Fn/= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'/9j"mIA9$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U:n~S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
CLVT5pj=' 最后的布局是:
_|0# Add
&dmIv[LU / \
:.]EM*p?GV Divide 5
%7aJSuQN% / \
*GBV[D[G, _1 3
(@xC-* 似乎一切都解决了?不。
?hc=w 2Ci 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。
vfv?QjR 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。
~/-SKGzo- 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:
;nW;M 4{ R3lZ|rxv: template < typename Right >
JQ0Z%;" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
LTo!DUi` Right & rt) const
U+ik& R# {
hLgX0QV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m?B=?;B9# }
jLI1Ed 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fx(8 o+ 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。
#<9'{i3 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。
% R25, V 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。
d$bO.t5CLh 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
r/a@ x9 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
gL&w:_ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Tc||96%2^ vnQFq template < class Action >
f~a
7E;y class picker : public Action
e.DN,rhqI {
z[QDJMt> public :
&ZC{ _t picker( const Action & act) : Action(act) {}
1R~$m // all the operator overloaded
6O6B8 } ;
\:1$E[3v sfw*_}y Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
x,10o 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
&`n:AR` p19(>|$J template < typename Right >
.$x}~Sw picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9v*y&V9/ {
JluA?B7E return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>W-xDzJry }
3I( n]; EHn!ZrQgh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:6t73\O 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。
h;+O96V4. *f;$5B#^ template < typename T > struct picker_maker
u;rmqo1 {
RS}_cm0 typedef picker < constant_t < T > > result;
l{C]0^6>i } ;
8gE p5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)z74,n7- {
4vG-d)"M2 typedef picker < T > result;
O4oN) } ;
'R+^+urq^ VpHwc!APq 下面总的结构就有了:
DGCvH)Q 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。
"'Fvt-<^S7 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。
Wc+(xk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:KX*j$5U 至此链式操作完美实现。
&(,&mE lg$aRqI29 'h6G"=+ 七. 问题3
P}gtJ; 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。
:'ZR!w ,JK0N_= template < typename T1, typename T2 >
R+uZi~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3T]cDVQ_ {
We}9'X} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T>|
hID }
PP'5ANK M=;csazN 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:
G5t7KI %_Lz0L64k template < typename T1, typename T2 >
z$%8' struct result_2
D60quEe3% {
Eb9h9sjv typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
i{$P.i/& } ;
?_AX;z }#e=*8F7 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?
_^b\#Jz4U3 这个差事就留给了holder自己。
]O:8o<0 z-We>KX ]Bf1p template < int Order >
>E4,zs@7t class holder;
|iBf6smF template <>
CT|0KB& class holder < 1 >
UQh.o {
8h|} Q _ public :
^znUf4N1 template < typename T >
jmq^98jB struct result_1
&glh >9:G {
Pz2Q]}(w typedef T & result;
b1IAp >*2l } ;
]JGq{I>%+6 template < typename T1, typename T2 >
jsgDJ} struct result_2
R#~l[S8u^ {
*.wj3'wV typedef T1 & result;
cyWb*Wv } ;
~x'8T!M{ template < typename T >
b&h'>( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]=-=D9ZS3 {
@(6i 1Iwu9 return (T & )r;
a6z0p%sIZ }
!fAvxR template < typename T1, typename T2 >
#M w70@6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R -ek O7z {
)^qXjF return (T1 & )r1;
Z D"*fr }
{*hFG:u } ;
r>bgCQ#-n O!dS;p-F template <>
}+/Vk class holder < 2 >
DcaKGjp {
|;Jt*
_ public :
RZpjr !R template < typename T >
JleClB(2n/ struct result_1
_IU5HT}2 {
6j{ynt typedef T & result;
85|u;Fxf } ;
b}Im>n! template < typename T1, typename T2 >
&I'J4gk[ struct result_2
5 8;OTDR! {
f&5S`}C typedef T2 & result;
I'{Ctc } ;
(HeSL),1 template < typename T >
Pr%KcR ; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E,?IIRg& {
Gb[J3:. return (T & )r;
#G0'Q2 }
~0-)S@ template < typename T1, typename T2 >
pl,XS6mB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j&S.k {
16I[z+RG return (T2 & )r2;
9&^5!R8 }
$/Q\B(X3 } ;
dVLrA`'P* mz<,nR\ XHgW9 ;M! 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
y[jp)&N` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0VJHE~Bgi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>{Mv+ xgNV0;g, return l(i, j) = r(i, j);
_[&.`jTFn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G){+.X4g3 9CwtBil<#g return ( int & )i;
pg,JYn return ( int & )j;
@Bkg< 最后执行i = j;
U_aI!`WXd 可见,参数被正确的选择了。
G1zP^ogk #>~A-k) GYJ j$' &y73^"% ia
/#`#. 八. 中期总结
QjpJIw 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:
"BpDlTYM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
vYLspZ;S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w0sy@OF 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
C.uv0 _M;{}!Gc&A
ca0vN^Ji ^a3 (QKS W95q1f#7 7}c[GC)F 九. 简化
y[cc<wm$ 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。
%t9Kc9u3p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Mt{cX,DS 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:
d= vD Pf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U~7{q
> +-*/&|^等
lQ[JA[ 2. 返回引用。
K'"s9b8 =,各种复合赋值等
Mjl,/-0 w 3. 返回固定类型。
qnd] UUA^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_Y6Ezh. 4. 原样返回。
eo!+UFZbY operator,
8QKu 5. 返回解引用的类型。
W S9:*YH operator*(单目)
i8EKzW 6. 返回地址。
w}07u5 operator&(单目)
,@N.v?p> 7. 下表访问返回类型。
e2nZwPH operator[]
? )IH#kL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^Nav8dma operator<<和operator>>
R*ex!u60M I(j{D>v 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。
l.}gWN9- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-biw{ =:xJZy$ template < typename Left >
_m#TL60m struct value_return
L5&,sJz {
BTA2[' template < typename T >
JiA1yt struct result_1
>:
@\SU {
kY4h-oZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DEfhR?v } ;
R
iLqMSq xAn|OSe template < typename T1, typename T2 >
~7\`qH struct result_2
)kKeA {
3%x-^. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Xh~oDnP } ;
$x+ P)5) } ;
&XhxkN$8 0q1+5 q7rX4-G$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-/7@ A `I|Y7GoUO 下面我们来剥离functor中的operator()
cIuCuh0I` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
H3JDA^5 Ut2x4$9 return l(t) op r(t)
QYBLU7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AMK3I`=8WO return op l(t)
N=8CVI return op l(t1, t2)
p1z^i( return l(t) op
f,@~@f
X return l(t1, t2) op
4 T/ ~erc return l(t)[r(t)]
yN#]Q}4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7:.!R^5H ;:)u
rI? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
6H|T ) 单目: return f(l(t), r(t));
diw5h};W return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
GL&rT& 双目: return f(l(t));
FQMA0"(G$ return f(l(t1, t2));
lcoJ1+`C 下面就是f的实现,以operator/为例
W;,RU8\f P[Vf$ q< struct meta_divide
7 :u+-U {
yN}<l% template < typename T1, typename T2 >
<g8{LG0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
].gC9@C:$i {
pl 1CEoe return t1 / t2;
D6FG$SV }
WMoRosL74 } ;
# kmI#W"^ 6<n+p'+n 这个工作可以让宏来做:
DEzL] 1;P fvDcE]_%H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F2=#\U$ template < typename T1, typename T2 > \
QVN@B[9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$)(Zt^ 以后可以直接用
2|+4xqNJm DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
kr]_?B(r 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
YdAC<,e&A (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
fhQ N;7 -]MZP:s V4%7Xj 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
4-xg+*() Cz4l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.-p?skm=a class unary_op : public Rettype
j 2Jew {
!AL?bW Left l;
_3_o/I public :
4wwRNu* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PF;`mdi-, !=+hU/e template < typename T >
4f,%@s)zn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}e,*'mCC* {
9kU|?JE return FuncType::execute(l(t));
js=w!q0)9 }
Y{m1\s/ o rP&.`m88n template < typename T1, typename T2 >
a^9}ceu? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2 wZyUB; {
UrB{jS? return FuncType::execute(l(t1, t2));
5CM]-qbf@ }
ob=IaZ@? } ;
9KZLlEk5O g*:f#u5 =ThacZHb8 同样还可以申明一个binary_op
zeHs5P8}r ]P(_
d'} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sMb+4{W&6 class binary_op : public Rettype
]3yaIlpD1 {
=)XC"kUp Left l;
fTA%HsvU: Right r;
32):&X"AIh public :
knu>{a} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?|we.{ k%ckV`y template < typename T >
QPwUW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l,M? {
E.rfS$<1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
ob>2SU[Y }
&1Idv}@! W6uz
G template < typename T1, typename T2 >
[,p[%Dza typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e@crM'R7Lo {
>I.X]<jI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
t[ ^68] }
@{UtS2L } ;
l8ZzKb- &]H Y: 62%=%XD 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
#s^~'2^%4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
pD%Pg5p` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v`pIovn 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。
H!dg(d^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
HrQft1~N 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。。。
djtCv;z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F:rT.n 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)
c4n]#((%a 下面是修改过的unary_op
Ucz`^}+ PWThm ooP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2p|[yZ class unary_op
*J] }bX {
I HtNaN ) Left l;
F2RU7o'f. qY$/i# public :
u>o2lvy8 elf2! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o72G oUfs F%pYnHr< template < typename T >
op|/_I$ struct result_1
v-mhqhb {
d@-bt s&3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0(!D1G{ul } ;
;y"quJ'O Mm+kG'Z!S template < typename T1, typename T2 >
8 P=z"y struct result_2
N
v,Yikf {
(:]on^| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jN43vHm\Y9 } ;
7Z+4F=2ff c>%+y+b{ template < typename T1, typename T2 >
V.*0k~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2pEr
s|r {
Bdd>r#] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gIfl}Jat }
"eiZZSz Ec^x template < typename T >
hWujio/h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h{&}p-X&[ {
A\7qPfpG return OpClass::execute(lt(t));
LD~/* }
\]eB(&nq OZ6gu$
n* } ;
-mlBr63Bj q'%-8t <k0$3&D 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
2#bpWk 9 好啦,现在才真正完美了。
s*k[Fbi 现在在picker里面就可以这么添加了:
#PpmR_IX nDvj*lZF template < typename Right >
'% $)"g]/# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
CG(G){u& {
[80L|?, * return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,dM}B- }
O%.c%)4Xo 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
"[ 091 < D/1f>sl ? LA>5 2/K38t'- W9ZfD~(3- 十. bind
Q$NT>d6Q 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。
INFbj8T 先来分析一下一段例子
1 U|IN= k%5o5Hx XUrxnJ4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
qMrBTq[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9K\A4F} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Qb}1tn) 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。
G:HPd.ay 我们来写个简单的。
JlZU31Xws 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7n,*3;I 对于函数对象类的版本:
Vnu*+ 1d4?+[)gUv template < typename Func >
]D@_cxud3 struct functor_trait
8%qHy1 {
4PwjG;!K typedef typename Func::result_type result_type;
$y\\?
} ;
^x8yWbrE 对于无参数函数的版本:
}6;v`1Hr Z9MT,
" template < typename Ret >
lC8DhRd0_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
6^M!p4$hF {
2cy: l03 typedef Ret result_type;
df=G}M( } ;
'w^Md 对于单参数函数的版本:
tCFXb6Cz dy^Zlu`
f template < typename Ret, typename V1 >
p<w2e struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=}6yMR!4R< {
6tC0F= typedef Ret result_type;
3_:J`xX(4 } ;
D\}A{I92F4 对于双参数函数的版本:
&\Es\qVSf &R\t<X9 n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a9h K8e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&&/2oP+z {
L1FTh typedef Ret result_type;
w%(Ats } ;
G1t{a: 等等。。。
/1F5khN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
afVl)2h n2NxO0 template < typename Func >
Dp)5u@I struct func_return
o(=\FNe {
F'!pM(+ template < typename T >
8J}gj7^8 struct result_1
osS?SuQT E {
vhA4ol typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0}a="`p#< } ;
5C}1iZEJ ~(( '1+ template < typename T1, typename T2 >
){u/v[O9" struct result_2
yMdE[/+3 {
h[|c?\E
z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q2o`.f+I } ;
+K6j p } ;
k}xXja* e}
=tUdDf &LRO^[d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{tq.c9+!d bq mb|mD template < typename Func, typename aPicker >
~J:cod class binder_1
C,2k W`[V {
IYIlab\TZ Func fn;
1{TmK9U aPicker pk;
=0Z^q0. public :
fwe4f JDTlzu1hR template < typename T >
8zDLX,M- struct result_1
~N<zv({lG {
Hs}3c
R} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k[ {h$ } ;
O;bnyB$ _"b[UT}m template < typename T1, typename T2 >
kx6AMx!nX struct result_2
ZCP
r`H {
:Pa^/i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7Nu.2q E } ;
TuF;>{~} ,".1![b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k0@b"y* P2U^%_~ template < typename T >
b0QC91
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2P`Z>_ {
d:j65yu return fn(pk(t));
FX"j8i/N }
`%%/`Qpj; template < typename T1, typename T2 >
zSJSus typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/2%646 {
})v`` + return fn(pk(t1, t2));
zWN<"[agc }
}:04bIaV } ;
,>YW7+kY XLu Y E79'<;K,zs 一目了然不是么?
2.,4b- ^ 最后实现bind
6cO36 $,@PY5r DW@|H template < typename Func, typename aPicker >
GkOZ=ej picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`#/0q*$ {
U]o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zJ"`40V*; }
|Ok@:Au U*p;N,SjQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
!HV<2q() 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。
z CS.P.$ &nKb<o 十一. phoenix
xtWwz}^8] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^k*h \LN!k-c for_each(v.begin(), v.end(),
-:$#koW (
4qsP/`8 do_
HX)oN8 [
uZ1b_e0SGu cout << _1 << " , "
tL>c@w#Pv ]
?:sk [f6 .while_( -- _1),
(dH "b
* cout << var( " \n " )
8zI*<RX.Q )
n'5LY9" );
ZH~=;S-t k_o$ Ci 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:
MWl2;qi 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
)z".lw operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%X5p\VS\7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
yhuzjn (9]8r2|. H;1_" template < typename Cond, typename Actor >
io[>`@= class do_while
uht>@ WSg| {
ehpU`vQz Cond cd;
e|-%-juI Actor act;
?@>PKUv{ public :
b] 5i` template < typename T >
6T9?C|q struct result_1
85}S8\_u {
OsrHA typedef int result_type;
E ',z<S } ;
k#oe:u`< ;%ng])w=; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6?BV J ~LfFLC template < typename T >
@'~7O4WH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fe3a_gYPz {
\cr)O^& do
(i1q ". {
,6EFJVu
\ act(t);
@'>Ul!.] }
)8JfBzR while (cd(t));
RSTA!?K/. return 0 ;
|uIgZ|7[ }
>7$h } ;
.FdzEauVc %(X^GL gj@>9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Bo4MoSF} 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
nK8IW3fX9) 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
hWz/PK, 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
a
!yBEpMo 下面就是产生这个functor的类:
hU~up a<dD oG$OZTc g9.y`o}c template < typename Actor >
e#<A\? class do_while_actor
= e"RE/q2 {
J5zKwt Actor act;
tt0 3gU` public :
qy( kb(J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d1>L&3HKx $fhR1A template < typename Cond >
(^~0%1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
r}4 } ;
Maw$^Tz, !CUy{nV "MPr'3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9}|t`V" 最后,是那个do_
#ULzh&yO b(Nxk2uv 2~y<l class do_while_invoker
Da)H/3ii {
n.b_fkZNr public :
Fp(-&,L0fc template < typename Actor >
zLSha\X do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~j36(`t {
Srom@c return do_while_actor < Actor > (act);
\B
Uno6 }
!F08F>@D } do_;
\^3cNw @M)" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]A,Og_g 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
y6P-:f/&* 最后来说说怎么处理break和continue
l H{~?x 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。
bNG7A[|B 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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