一. 什么是Lambda
th<]L<BP/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
oF^B J8%Lm 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,
@88 efF SM<kE<q# CG7LF ",+uvJT1O class filler
93dotuF {
S.jjB public :
!<)_ F void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GwycSb1 } ;
M}<=~/k`j +u2Co_FJ& D^~gq`/) 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:
{MtB!x O
o:jP6r E.3}a>f Rt|Hma for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
n\YxRs7
hF 3{z|301<m r?TK@^z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}M9al@" N'1~ wxd :&%;s*-9 #Q"vwek 二. 战前分析
Hn~1x'$ 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。
6b|`[t 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
E~P0}' $5IrM7i QhUraZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
75HL /* --------------------------------------------- */
f0s
&9H vector < int *> vp( 10 );
a\w|tf transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\2,18E /* --------------------------------------------- */
(AYS>8O& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1sjn_fPz /* --------------------------------------------- */
abnd U,s int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!;gke,fB /* --------------------------------------------- */
pYG,5+g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*
2%e.d3"M /* --------------------------------------------- */
Uz|]}t5V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O m q9!9OcN2 B>ZPn6?y A&F4;>dms 看了之后,我们可以思考一些问题:
Y
zS*p~| 1._1, _2是什么?
mmL~`i/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
;Y^RF?un 2._1 = 1是在做什么?
81cmG`G7 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
<T[N.mB Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*F*X_O ;%<4U^2 t]
wM_]+ 三. 动工
m-RY{DO+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Ji[g@# &*aU2{,s,; T6$<o\g' cloI 6%5r template < typename T >
NO^t/(Z class assignment
J"rwWIxO* {
uN
62> T value;
l`&6W?C public :
c5e\ckqm^ assignment( const T & v) : value(v) {}
S$52KOo template < typename T2 >
]gksyxn3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?8@*q6~8 } ;
C4tl4df9 dA/o4co |vz;bJG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
zDyeAxh4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"ru1 ;I
(N|xDl&; %}XMhWn{ }dJ ~Iy class holder
sVd_O[ {
z|*6fFE public :
5R `6zhf template < typename T >
`YNC_r#tG assignment < T > operator = ( const T & t) const
;/ KF3
% {
gc3 U/
jM return assignment < T > (t);
OeGuq.>w }
B:4qW[U# } ;
/'6[*]IZP \)ZX4rs{8 t[,T}BCy. 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:
ddDJXk)!0 *u'`XRJU/ static holder _1;
Wmxw! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]wpYxos +A ?+G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>5O y^u6Ly 而不用手动写一个函数对象。
$Wzv$4; [KI`e Ko|xEz= OW}j4-~wL 四. 问题分析
zl
0^EltiU 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
;n{j,HB 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
w9<FX>@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8/?uU]#Q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
l=~99mE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F>kn:I"X) `OReSg
2 五. 问题1:一致性
%GCd?cFF 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
>ha Ixs`9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zMzf=~ b%f2"e0g struct holder
1=5'R/k {
((>3,%B` //
vKf;&`^qE template < typename T >
{C0^D*U: T & operator ()( const T & r) const
"rDzrz {
Po!JgcJ#\ return (T & )r;
'Oy5G7^R }
JvJ!\6Q@ } ;
T>Rf?%o 5uJP)S? 这样的话assignment也必须相应改动:
.Xz"NyW #u5;utY:F template < typename Left, typename Right >
1fhK{9# class assignment
>wk=`&+V@ {
b;`#Sea Left l;
VE"0VB. Right r;
&R FM
d= public :
oy2dA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2j/1@Z1j= template < typename T2 >
@1-GPmj- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\v
P2B } ;
27YLg c -5,y
1_M 同时,holder的operator=也需要改动:
="w8U' }V#9tWW template < typename T >
h:Mn$VR, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
p C2c(4 {
^@LhUs>3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
V?V)&y] 4 }
Nw$[a$^n 3g#=sd!0O@ 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。
=']}; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9Bvn>+_K C`~4q<W' return l(rhs) = r;
F;&fx( 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。
9k+&fyy 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-anFt+f- dYew7 template < typename Tp >
;0Ct\ [eh class constant_t
?r'TH/> {
(VXx G/E3 const Tp t;
-k[tFBlw public :
e5>5/l]jsg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
v6DxxE2n template < typename T >
U>B5LU9& const Tp & operator ()( const T & r) const
C|~JPcl {
"K$ Wh1<7 return t;
%f>
|fs }
si!9Gz; } ;
>7(~'#x8A" >&Ui* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-}qGb}F8! 下面就可以修改holder的operator=了
am'p^Z@ `\4JwiPo template < typename T >
v!{'23`87 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7~l {
;aK !eD$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
seqF84Xd< }
7k#${,k Dss/>!
mN 同时也要修改assignment的operator()
,ORG"]_F zr; Y1Xt4 template < typename T2 >
HHIUl,P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
<j1d~XU} 现在代码看起来就很一致了。
l;{N/cS WVT5VJ7* 六. 问题2:链式操作
$6&GAJe 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z Jo#3 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e"s {_V 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
w{zJE]7 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
",aT<lw. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qp~4KukL Sv~1XL W template < typename T >
2c>H(t h= struct result_1
Xv7U<q {
Puth8$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sAjKf\][ } ;
$G-N0LV N9JgV,` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Xx y
Bg!R 8NAWA3^B template < typename T >
XC/]u%n8]( struct ref
?;r8SowZ7 {
X.T\=dm%v typedef T & reference;
il>x!)?o } ;
nzE,F\k template < typename T >
v1"g!%U6 struct ref < T &>
spSN6.j {
1y)$[e
typedef T & reference;
|<$<L`xoe } ;
O2'bNR B
)1<`nJA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
VNxpOoV=S A"bSNHCKF template < typename T >
B=Zukg1G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hV>4D&< {
@cS1w'= return l(t) = r(t);
8%2rgA }
WDoKbTv 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
-M>K4*%K 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5}d/8tS SN[L4}{ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
0,~6TV<K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
GOZQ5m
- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
q(jkit~`A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
FQ_%)Ty2 最后的布局是:
_r<zSH% Add
:uIi
? / \
&Xn8oe Divide 5
iKF$J3a\2f / \
L)R[)$2(g _1 3
^ =/?<C4 似乎一切都解决了?不。
6<qwP?WN 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
e$ XY\{
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。
22al 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:
B
\_d5WJ< Hn#GS9d_? template < typename Right >
'Ffy8z{&3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t4jd
KYA Right & rt) const
j5,^9' {
y} $P, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KTLbqSS\ }
pT3X/ra 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c4ZuW_&: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
T<TcV9vM 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
!sfXq"F 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
8z."X$ 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。
O ':0V 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?
jsNH`" 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:
=.qm8+ Hyq@O8 template < class Action >
I+Ncmg )> class picker : public Action
&*G5J7%w {
J8u{K.(*7 public :
m?D
<{BQ; picker( const Action & act) : Action(act) {}
tp6csS,
// all the operator overloaded
c%AFo]H } ;
.)"_Q/q
S1 EEASr!} 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。
[5?4c'Ev 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:
Q)LXL.0h tb:,Uf>E template < typename Right >
H[BD) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E-yT {
O6m.t%* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~7lTqY\ }
yqC Q24 e-CNQnO~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
X$7Oo^1; 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
h&=O-5 GSMk\9SI template < typename T > struct picker_maker
7SgweZ}" {
b 0LGH.
z4 typedef picker < constant_t < T > > result;
ibd$%;bX3 } ;
KP[NuXA` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g.B%#bfg {
j4~7akG typedef picker < T > result;
X q}Ucpj } ;
HE#,(;1i lZ|L2Yg3uB 下面总的结构就有了:
||-nmOy 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。
NJ;"jQ- 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。
8
uDerJ! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
jd%Len&p 至此链式操作完美实现。
@4IW=V up\oWR:
0dgP 七. 问题3
b]!9eV$ 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。
G(U 9rJ9 doP$N3Zm template < typename T1, typename T2 >
v ! 7s
M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\#4m@ {
?M *7@t@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gM4P j[W }
r4O|() IDy_L;'`* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
9R9__w; Y3#Nux% template < typename T1, typename T2 >
L'zE<3O'3 struct result_2
uije#cj#O {
,:D=gQ@` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a}:A, t<6 } ;
z]^+^c_ D
Irgq|8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
96(R'^kNX 这个差事就留给了holder自己。
`I5O4|K) Tbv/wJ s|Z:}W?{ template < int Order >
`W@T'T" class holder;
?b||Cr template <>
=43I1&_
class holder < 1 >
D`6iDit {
s}6+8 fE" public :
QX[Djz0H8 template < typename T >
n[!;yO struct result_1
;Vg^!]LL# {
6cM<>&e typedef T & result;
ev9;Ld } ;
Vclr)}5 template < typename T1, typename T2 >
KQ&Y2l1*>> struct result_2
\ht ?Gn {
otO
j^xU typedef T1 & result;
qAoAUDm } ;
'It?wB W template < typename T >
B[r<m J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vxZg &SRK {
{m[s<A( return (T & )r;
n-DaX
kK }
pet~[e%! template < typename T1, typename T2 >
JIzY,%`\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/Rj#sxtdw {
}g~g50ci return (T1 & )r1;
Kx~$Bor_! }
KU-'+k2s;p } ;
11@]d]v , 2d*_Qq1 template <>
Fh K&@@_ class holder < 2 >
z
v>Oh# {
>OV<_(S4 public :
nX|Q~x] template < typename T >
+b^]Pz5 struct result_1
NUCiY\td {
)l&D]3$6K typedef T & result;
#%:c0= } ;
t8QRi!\= template < typename T1, typename T2 >
F|>05>8 struct result_2
|( G2K'Ab {
vA=Z=8 typedef T2 & result;
T-'~? [v } ;
ow$q7uf template < typename T >
kY"KD22a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]jyM@ {
@Br
{!#Wf return (T & )r;
u:@U
$:sZ }
Y25^]ON*\^ template < typename T1, typename T2 >
#02Kdo&Vy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?]c+j1i {
8V9[a*9 return (T2 & )r2;
\q "N/$5{f }
ef=K_,
_ } ;
r`jWp\z %Tv^GP{} gY(1,+0- 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
`0{ S3v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jfD1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
WK0C t V03+&jF return l(i, j) = r(i, j);
qTT,U9]: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Tk*w3c"$ T>A{qu return ( int & )i;
rAb&I"\ZY return ( int & )j;
>O#grDXb 最后执行i = j;
24ux 可见,参数被正确的选择了。
2?W7I/F 5r b-U7 / 9'nH2,_ Gh}yb-$N`& o:"anHs 八. 中期总结
:P$#MC 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:
{hQ6K)s 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I9Eu', 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Kc #|Z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ecj7BT[mLI Dzl;-]S o%`Xa#*Ly MV0Lq:# N +pf5\#l? 6?qDdVR~] 九. 简化
x({H{'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。
9Ma0^_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rv>^TR*,! 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:
BQ/PGY> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,lt8O.h-l +-*/&|^等
t9^A(Vh"- 2. 返回引用。
uLQ =,各种复合赋值等
cK@jmGj+ 3. 返回固定类型。
"B{ECM; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0:=ZkEEeU 4. 原样返回。
l>6@:nq|R operator,
x[(?# 5. 返回解引用的类型。
o31Nmy
Ni operator*(单目)
`y^sITr 6. 返回地址。
-F\qnsZ2 operator&(单目)
%0,-.(h 7. 下表访问返回类型。
+oc
>S operator[]
Wht(O~F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1[;;sSp operator<<和operator>>
uuNR?1fS VsK>6S\T 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。
80pid[F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F'JY? R@iUCT^$ template < typename Left >
XL$* _c <) struct value_return
O(z}H}Fv {
cXnKCzSxZq template < typename T >
-|S]oJy struct result_1
G8Z 4J7^ {
i3VW1~ .8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S'LZk9E } ;
)IL
#>2n? .8WXC
template < typename T1, typename T2 >
EW<kI+0D struct result_2
ObG|o1b {
(`BSVxJH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Q`%R[# } ;
lrWQOYf2 } ;
FV39QG4b4 |X19fgk k]A8% z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7.Kc:7 #A7jyg": 下面我们来剥离functor中的operator()
23!;}zHp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o|BP$P8V MJ`3ta return l(t) op r(t)
kc `V4b% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D*PYr{z' return op l(t)
O81X;JdP3 return op l(t1, t2)
errH>D~ return l(t) op
&fC!(Oy return l(t1, t2) op
DZS]AC* return l(t)[r(t)]
BYrZEVM9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:1ecx$ :}:3i9e*2 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:
mmXm\]r>4 单目: return f(l(t), r(t));
+|iYg/2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AK!hK>u` 双目: return f(l(t));
}n_p$g[Nj/ return f(l(t1, t2));
;Q;[*B=kE 下面就是f的实现,以operator/为例
wC_l@7t epHJ@ W@# struct meta_divide
ulFzZHJ {
wXMDh$ template < typename T1, typename T2 >
@Ky> 9m{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'*^yAlgtt {
/iC;%r1L return t1 / t2;
v1JS~uDz }
/cr}N%HZB } ;
Ys+OB*8AE H5CR'Rp 这个工作可以让宏来做:
$?G"GQ!. g>rp@M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
l%ayI template < typename T1, typename T2 > \
$rF=_D6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2&'|Eqk 以后可以直接用
K,'*Dz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cJo\#cr 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
vbx6I>\Y (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
IQ<MyB( F~:O.$f]G ?3ig)J,e[ 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
w]b,7QuNz '^BV_ QQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'>$EOg" class unary_op : public Rettype
X,aYK;q%z {
\0l>q , Left l;
PNF?;*`-{7 public :
VGHWNMT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s>k Uh 7|\@zQ h template < typename T >
`\`> 0hlu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vu!d)Fy {
n79QJl/ return FuncType::execute(l(t));
;8WZx }
T{qTj6I 7!,YNy% template < typename T1, typename T2 >
tWTKgbj( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'{I_\~* {
4(}J.-B return FuncType::execute(l(t1, t2));
'7wd$rl }
S##1GOO } ;
*<N3_tx" dY?`f<* 8l}1c=A}Vi 同样还可以申明一个binary_op
2!&&|Mh} j'[m:/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nJ4@I7Sk; class binary_op : public Rettype
gBT2)2] {
7 n]65].t Left l;
Uv
YF[@ Right r;
8[r9HC public :
)jWOP,| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(,^*So/ >hBxY]< \ template < typename T >
}$MN|s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r`)L~/ {
q~CA0AR return FuncType::execute(l(t), r(t));
8+]hpa,q }
y;mj^/SxK lo%;aK template < typename T1, typename T2 >
AL$&|=C-$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
izh<I0 {
[E#UGJ@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XwV'Ha }
%r&-gWTQ, } ;
M"%Q&o/I zR!o{8 gtUUsQ%y . 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
KH\b_>wU2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&//wSlL3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
E_KCNn-f 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。
UAR5^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qE'9QQ>:b 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。。。
e8YMX&0% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
m<L; 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)
h:lt<y 下面是修改过的unary_op
]Jh+'RK\# 1ygpp0IGJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1c JF/"v class unary_op
?#yV3h|Ij {
SIBoCs5 Left l;
eEhr140 \!]Ua.e< public :
BBcV9CGU LZMYr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hhoEb(BA f+rz|(6vs{ template < typename T >
GGhM;%H_99 struct result_1
.]aF
1}AI {
fgihy typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
FU=w(< R; } ;
Ra*e5 uEc<}pV template < typename T1, typename T2 >
-
0?^#G}3} struct result_2
GUsl PnG {
cb5,P~/q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2Z20E$Cb } ;
7d92Pe [{C )LDN template < typename T1, typename T2 >
s=?g \oR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8kP3+ {
NEa>\K<\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r>bJ%M} }
N'xSG`,Mg (E]!Z vE template < typename T >
/?';
nGq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jqr1V_3( {
]kG(G%r|M return OpClass::execute(lt(t));
s,a}?W }
^5r9 5 DcSnia62f } ;
?5kHa_^ =2w4C_ pm{|?R 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
eAPXWWAZJ1 好啦,现在才真正完美了。
Y.^=]-n, 现在在picker里面就可以这么添加了:
dMR3)CO lI>SUsQFfm template < typename Right >
a<]B B$~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g/13~UM\ {
*,Bzc Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*%KKNT'* }
2w)-\/j} 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。
>
xIJE2 tH'2gl YJ(*wByM lsN~*q?~] @29U@T 十. bind
r,_?F7 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。
ePIiF_X 先来分析一下一段例子
4Vq%N \@&_>us :x_'i_w int foo( int x, int y) { return x - y;}
TIvRhbu bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
eW|^tH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%4HRW;IU 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。
'U'yC2BI n 我们来写个简单的。
#nh|=X 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zSb PW6U 对于函数对象类的版本:
:kfp_o+J B:7mpSnEQ template < typename Func >
BL&LeSa struct functor_trait
(rg;IXAq% {
KD^N)&k^Kp typedef typename Func::result_type result_type;
ZoArQ(YFy } ;
h;3cd0 对于无参数函数的版本:
3j3N!T9 Fv<`AU template < typename Ret >
vzmc}y G struct functor_trait < Ret ( * )() >
x`6<m!d` {
]vuwkn+) typedef Ret result_type;
_ 84ut } ;
XV^1tX>f{ 对于单参数函数的版本:
Ks}Xgc\ ,-z9 #t template < typename Ret, typename V1 >
KF4PJi;* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z5TuGYb< {
Is+O typedef Ret result_type;
N!`e}Z6S } ;
z3uW)GQ. 对于双参数函数的版本:
c&L"N!4z d:yqj: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~Ch+5A; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*}8t{ F@k {
aN(|'uO@ typedef Ret result_type;
qoAj]
") } ;
c_elShK8# 等等。。。
\rPbK+G. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
O(_[ayE &5:tn=E template < typename Func >
B-l'vVx struct func_return
Uk\Id~xLV {
[k-+AA>: template < typename T >
B 2ec@]uD` struct result_1
36am-G {
MeUaTJFEB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?mlNL/: } ;
xCtmXo E}ZJ)V7 template < typename T1, typename T2 >
A2|Ud_ struct result_2
RVeEkv[qp {
_/O25% l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+k`!QM>e- } ;
+E1h#cc) } ;
: "1XPr +o9":dl ~,*b }O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-+O
9<3ly `:axzCrCfR template < typename Func, typename aPicker >
\m1~jMz*>k class binder_1
u,6~qQczE {
*E{2J:` Func fn;
\_B[{e7z aPicker pk;
%RDI!e<e} public :
Qca&E`~Q 7NJhRz`_ template < typename T >
)&!&AlLn struct result_1
:kGU,>BN {
nR`ov1RH typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;amXY@RmH } ;
w}=5ElB !o$!Fr c template < typename T1, typename T2 >
aE2.L;Tk? struct result_2
t]-5 ]oI {
x*/S*!vx\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oJfr +3I } ;
F;]%V%F.X -a-(r'Qc( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@*sWu_-Y% =%/)m:f!^ template < typename T >
)P+7PhE{J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AA7C$;Z15~ {
pa#IJ return fn(pk(t));
s;A@*Y;v }
cb}[S:&| template < typename T1, typename T2 >
r9dyA5oD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bi{$@n&?f {
CvD"sHVq% return fn(pk(t1, t2));
iTQD }
#{\%rWnCm } ;
4F{70"a LEtG|3Dx 8e(\%bX 一目了然不是么?
L+q/){Dd( 最后实现bind
>:b Q >qF CB\( ^-
d%r template < typename Func, typename aPicker >
-(=eM3o-9m picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*Em,*! {
^N)R=tl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gdQvp=v] }
zO iu5 -jiG7OL 2个以上参数的bind可以同理实现。
OtNd,U.dE 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。
1 9CK+;b H/37)&$E( 十一. phoenix
X)% A6M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[D4Es >j QWn@ for_each(v.begin(), v.end(),
Dg?:/=,=9r (
v'3J.?N do_
Dbz3;t [
~W-PD cout << _1 << " , "
$A-J,_:T< ]
#}y2)g .while_( -- _1),
XD2v*l|Po cout << var( " \n " )
k1D@fiz )
$F5 b );
U3dwI:cG *vwbgJG! * 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:
q1KZ5G)6GJ 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
W*I(f]8:y` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
io8'g3< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4.5|2\[ Fkd+pS\9g~ @W"KVPd template < typename Cond, typename Actor >
cHk)i class do_while
UWo]s. {
g0["^P1tV Cond cd;
/$p6'1P8 Actor act;
YF>m$?; public :
ElW~48 template < typename T >
VL` z[|e @ struct result_1
/^#;d
UB {
oV|4V:G q typedef int result_type;
LAS'u"c| } ;
U ^5Kz-5. ~yW4)4k;b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Oagsoik DrY:9[LP template < typename T >
e9U9Uu[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_)>_{Pm {
2$g6}A`r do
r
w2arx {
=k^Y?. act(t);
g'n7T|h
~ }
Zy?Hi` while (cd(t));
b((M)Gz return 0 ;
9Hb6nm }
m4hg'<<V } ;
wc}5m
Hs SBfT20z[ keX,d# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%Q
fO8P 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
bU2Z[sn. 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
v50bdj9}k 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
qzKdQ&vO 下面就是产生这个functor的类:
i%#+\F.& ;S^'V EIf5(/jo template < typename Actor >
( u\._Gwsx class do_while_actor
(3Two} {
:toh0oB[ Actor act;
1Z+8r public :
e478U$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4C61GB?Vy D%OQ e#! template < typename Cond >
lm-dW'7& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"4+&-ms } ;
93("oBd[s( M/>7pZW `>f6)C- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)NXmn95 最后,是那个do_
nYR# ?(Dq ?-. c[wla<dO* class do_while_invoker
-Ta9 pxZk {
cl[BF'.H public :
&:9cAIe]H template < typename Actor >
f33 2J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4o
<Uy {
e6R}0w~G return do_while_actor < Actor > (act);
%Gz0^[+ }
y&q*maa[ } do_;
=n5zM._S- z;{iM/Xe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
: UGZ+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8uc1iB 最后来说说怎么处理break和continue
l&OKBUG 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。
]HKQDc' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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