一. 什么是Lambda
Ns{4BM6j 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IFe[3mB5 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,
gUlZcb E.brQx#} 0jq#,p=l; Hr'#0fW class filler
mqpZby {
j\<S 6%p#R public :
`!BUd void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q_)DY
f7V} } ;
[a2/`ywdV ?g2K& +=v|kd 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:
A2 rRYzN; B _ >|Mo/ mJ HX
TDFv\y}yc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
y!].l0e2a oz--gA:g 6AY%onY 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L'(^[vR( 9dAsXEWh mjpH)6aD0 #v1 4"s Z} 二. 战前分析
,wjL3c 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。
W\/0&H\i 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
AkF3F^ X9>ujgK Fc
Cxr@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1RLSeT /* --------------------------------------------- */
1JY4E2Q vector < int *> vp( 10 );
@%K 8oYK transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m`|+_{4[n /* --------------------------------------------- */
o3yZC z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Wl{Vz /* --------------------------------------------- */
uPpP") int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6+>rf{5P7 /* --------------------------------------------- */
ft5 Bk'ZJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
U]d+iz??b /* --------------------------------------------- */
r+n&Pp+9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G{<wXxq% E[y?\{ ["z$rk afjC~} 看了之后,我们可以思考一些问题:
x!J L9 1._1, _2是什么?
4)?c[aC4P 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。
'W)x<Iey1 2._1 = 1是在做什么?
%rYt; 7B 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。
Mg].# 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。
iV%%VR8b
G:UdU{ $JOIK9+3z# 三. 动工
;:cM^LJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X^?-Une a&&EjI *i|hcDk W`KkuQ4cM template < typename T >
m1TPy-|1 class assignment
qsLsyi |zG {
WH!<Z=#c} T value;
kG E|17I public :
h<uQ~CQg assignment( const T & v) : value(v) {}
R!`#pklB template < typename T2 >
9P]TIV. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.Xr_BJ _ } ;
{\k9%2V*+ Mc.KLz&,FC ~"(1~7_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u%2u%-w 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y?> S.B7 dJkTHmw :=* -x V[%r5!83H class holder
0pu'K)Rb {
:]x)lP(3E public :
dX<UruPA template < typename T >
(7"qT^s3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
r J&1[=s {
='s2S5#1 return assignment < T > (t);
G|o-C:~ }
&" b0`&l } ;
Lbd_L G"'DoP7p9 ?[kO= hs 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
A!NT 2YdHZ C~
>'pS6%5 static holder _1;
-Z:al\e<g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E-r/$&D5mP |^FDsJUN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1Eg,iTn2*x 而不用手动写一个函数对象。
:D(:(`A= P0W%30Dh
X(bb1 %o~zsIl 四. 问题分析
c45Mv_ 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。
/wmJMX 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。
9t= erhUr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n32?GRp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mv5!fp_*7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H~
(I "<=^Sm 五. 问题1:一致性
A:N!H_x 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?|
fY>\VY$> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(|Xf=q,Le &%^[2^H8" struct holder
(33[N {
6~^+</? //
7%JXVP}A template < typename T >
=uD2j9!"7 T & operator ()( const T & r) const
$WdZAv\_S {
ZgN*m\l return (T & )r;
bMgp }
:5;[Rg5
2 } ;
AX6e}-S1n 5^pQ=Sgt 这样的话assignment也必须相应改动:
eK]GyY/Y CvlAn7r,@ template < typename Left, typename Right >
tr):n@ class assignment
u6I# D
_ {
kD2MqR> Left l;
Yzd-1Jvk Right r;
_oR6^#5# public :
=#8J9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<&:3|2p template < typename T2 >
\@5W&Be^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2H4+D) } ;
N:=D@x~] UUX
_x?BD 同时,holder的operator=也需要改动:
DT_012z 0(teplo&P template < typename T >
OS,-dG( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RL($h4d9 {
G$ip Wi return assignment < holder, T > ( * this , t);
I4u'b?*
je }
i;yz%Ug -^C;WFh8) 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。
)00#Rrt9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|IZG`3 `lr\V;o! return l(rhs) = r;
SxMh ' 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。
;b(/PH!O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@"Do8p!*(6 ~bvx<:8*% template < typename Tp >
D4_D{\xhO class constant_t
C!v0*^i {
$yRbo'- const Tp t;
RtK/bUa public :
`Q}.9s_ri constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Q TM+WD template < typename T >
L[rJ7: const Tp & operator ()( const T & r) const
lkBab$S) {
:y0'[LV return t;
iQ~cG[6 }
:'#BU: } ;
hnL(~ n0nkv[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9NKZE?5P|D 下面就可以修改holder的operator=了
HH8a"Hq) /TS>I8V! template < typename T >
bMf+/n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
R~)c(jj5 {
lYU_uFOs\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RQv`D&u_ }
ykM(`
1`m y%p&g 同时也要修改assignment的operator()
L2AZ0E"ub P6;L\9=H< template < typename T2 >
luAhyEp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
K@%. T# 现在代码看起来就很一致了。
6<FJ`l]U9 E9QNx62 六. 问题2:链式操作
,odjL6u 现在让我们来看看如何处理链式操作。
aZ#c_Q#gZ 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。
2i8'*L+j 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。
Eo)n(
Z9 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。
u]CW5snz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
hNSV}~h qDOx5.d template < typename T >
oQFpIX;\m struct result_1
>e"1a/2%>& {
9
bGN5.5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7S),:Uy[\ } ;
RVX-3FvP Aln\:1MU 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:
T3Qa[>+\ B3e{'14 template < typename T >
.#EmE'IP* struct ref
:8MpSvCV {
AgO:"'c typedef T & reference;
7_n@iUG2n } ;
M {_`X template < typename T >
*}cF]8c5W struct ref < T &>
MZ6?s(mkx {
'9H]SEw typedef T & reference;
L)4TW6IUk } ;
B4_0+K H X|@|ZRN 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&PgbFy
tJ[Hcx*N template < typename T >
|_
E)2b:h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!&ac}uD^g {
M%sWtgw( return l(t) = r(t);
pgfI1`h }
tb^3-ZUb 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。
XEY((VL0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o1-Zh!*a* <JDkvpckx. 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
Z3T:R"l; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OV Iu&6# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p7Gs +5 调用divide的对象返回一个add对象。
cPkN)+K 最后的布局是:
dy#dug6j Add
Z_cTuu0' / \
bsR&%C Divide 5
kT!FC0E{ / \
a/{T;=_GY _1 3
jvCk+n[ 似乎一切都解决了?不。
UACWs3`s+ 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。
/|P&{! 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。
$yI!YX& OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
~g~z"!K n<y!@p^X template < typename Right >
%dKUB4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)9l5gZX'I Right & rt) const
+^{yJp.H# {
mdtq-v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j ]F
Zy }
/0\m;& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
] +LleS5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
aB#qzrr['8 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
aKhI|%5kA 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
WdnCRFO?l 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
%7z 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
J}nE,U2 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
uJ {N? V2V^*9(wu@ template < class Action >
nkSYW]aQ1g class picker : public Action
q_ykB8Ensa {
Y_xPr%%A public :
q;InFV3rv picker( const Action & act) : Action(act) {}
wBA[L}
// all the operator overloaded
9Psy$ } ;
m+s^K{k} $
GL$
iA 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。
KaZ$!JfT 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:
Lg
sQz(- ZH~ T'Bg template < typename Right >
*U)!9DvA picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h7wm xa; {
v;80RjPy> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5NZob<< }
$7T3wv9 A|O7W|"W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
x{6/di 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
}2|>Y[v2j Ir_K83VM template < typename T > struct picker_maker
W]4Gs; {
r~si:?6: typedef picker < constant_t < T > > result;
#-+!t<\ } ;
%mAgE\y25 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l+*^P'0u {
.u>IjK^ typedef picker < T > result;
pBG(%3PpW } ;
`s Az1/N [2a*TI 下面总的结构就有了:
_}vD?/$L 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。
"Rf8#\Y/< 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。
2fu|X#R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|nk&ir6 至此链式操作完美实现。
AL>*Vj2h/n !=V>DgmW [ft#zxCJ 七. 问题3
$21+6 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
_O
Tqm5_ &s>HiL>f template < typename T1, typename T2 >
Z}5;K"T/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zC\ pd# {
pE[ul return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q?B5@J }
)F,H(LblH 35%'HFt_ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
N X4!G>v OQ;DqV template < typename T1, typename T2 >
DK}k||- struct result_2
hyH " {
n\Uh5P1W" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%fGS< W; } ;
#joGIw ;H9d.D8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
:<YcV#!P 这个差事就留给了holder自己。
@kK${ Yc/Nz(m =toqEm~ template < int Order >
,[71,zs class holder;
,a9<\bd) template <>
Vv~rgNh class holder < 1 >
;;pxI5 {
c^S^"M| public :
9[N+x2q template < typename T >
?%J{1+hY struct result_1
? "]fGp6y {
Jtnuo]{R typedef T & result;
$?YRy_SI } ;
<03 @c s template < typename T1, typename T2 >
?g+0S@{i $ struct result_2
UQgOtqL3 {
WBFG_]) typedef T1 & result;
@%q0fj8b } ;
lR\=] ]7I> template < typename T >
D642}VD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W'hE, {
zM%ILv4 return (T & )r;
Wky=]C% }
<i``#"/ template < typename T1, typename T2 >
3P-qLbJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h7c8K)ntnf {
IT5AB?bxH return (T1 & )r1;
6?b9~xRW }
X[\b!<C } ;
Y0:y72mK 8`XT`H template <>
55)!cw4 class holder < 2 >
<*E{zr& {
a1R2ocC public :
\Q7Nz2X template < typename T >
R,-y struct result_1
9!zUv:; {
2siUpmX typedef T & result;
Z;M]^? } ;
/.l8Jb4 template < typename T1, typename T2 >
O'{UAb+- struct result_2
=G2D4>q {
S/Pffal typedef T2 & result;
c+c3C8s*8 } ;
<GC<uB |p template < typename T >
OiH
tobM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1H`T=:P? {
w-*$gk] return (T & )r;
^UHt1[ }
*9M 5' template < typename T1, typename T2 >
'L4@|c~x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9`yG[OA {
i,=greA]" return (T2 & )r2;
-fFM-gt^t }
o6,$;-?F_ } ;
jE|Ju:}& 7K>FCT &;S.1tg 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> >。
t-*oVX3D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H6X]D"Y, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ve#VGlI 2j&-3W$^ return l(i, j) = r(i, j);
e@"1W 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6Ko[[?Lf[ E5qh]z( return ( int & )i;
":EfR`A# return ( int & )j;
]CsF} wr'z 最后执行i = j;
F#>?i} 可见,参数被正确的选择了。
ig:,: KN A ^@:Ps nQ2V k_?xiOSh xtMN<4#E 八. 中期总结
xzTTK+D@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
,=whwl "tA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
fYU/Jn# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
OBaG'lrZy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@ de_|*c %SuEfCM rt)70= &^$dHr6v fr
kDf-P c+chwU0W 九. 简化
t &XH:w&j 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。
)u?pqFH 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+X6xCE 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:
P6V_cw$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8wz%e( +-*/&|^等
|fnP@k 2. 返回引用。
>ly`1t1 =,各种复合赋值等
}la\?I 3. 返回固定类型。
m`CcU`s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4UD<g+| 4. 原样返回。
:#W40rUb operator,
}z:g}".4 5. 返回解引用的类型。
)\#w=P operator*(单目)
3`[f<XaL 6. 返回地址。
mpfc2>6Il. operator&(单目)
'7AlE!7% 7. 下表访问返回类型。
'lNy&
operator[]
5>+>=)* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!dQG 5v operator<<和operator>>
COPH)Bdq. Y-\/Y*;cd 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。
&TYTeJ] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Z]f_?@0 ))f%3_H template < typename Left >
%B+W#Q` struct value_return
Si#I^aF`%
{
KPO?eeT.WZ template < typename T >
C5oslP/@ struct result_1
sUA==k {
9a}rE typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<?UbzT7X } ;
"`]G>,r_ ) *Mr{` template < typename T1, typename T2 >
|hms'n0 struct result_2
JW[y {
5ZeE& vG2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m?cC 0(6 } ;
c ;_ T } ;
C-!!1-Eq?: 1|$V 8q9HQ4dsL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
iq'hel L-z37kG^ 下面我们来剥离functor中的operator()
?HwW~aO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6UK{0\0 mYLqT$t.+ return l(t) op r(t)
~/Gx~P] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=kvfe" N0e return op l(t)
HE
GMwRJG return op l(t1, t2)
n,D~ whZx return l(t) op
y'\BpP return l(t1, t2) op
wG;#L7% return l(t)[r(t)]
H]&a}WQ_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&4 Py / blVm1F 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:
7PQ03dtfg 单目: return f(l(t), r(t));
(B|4wR\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4CA(` _i~ 双目: return f(l(t));
'.Iz*%" return f(l(t1, t2));
k"_i7 下面就是f的实现,以operator/为例
:lj1[q:Y> (iub \` struct meta_divide
?+#|h;M8 {
a@(4X/| template < typename T1, typename T2 >
ny# ?^.1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}
IJ {
9))E\U return t1 / t2;
_BGw)Z 6 }
`x=W)o
} } ;
_'pow&w~ $="t7C9S 这个工作可以让宏来做:
2R9AYI 533n
z8&9@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~uqpF-. template < typename T1, typename T2 > \
WAr;g?Q8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
t^eWFX 以后可以直接用
"|P8L|
@* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
irj{Or^k 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
g/Q"%GN, (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。。。)
:`('lrq MmUtBT vv='.R, D 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
=!}n . A+3, y<j\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7&oT}Z class unary_op : public Rettype
'Cw&9cL9w {
b[5$$_[ Left l;
UjCQ W:[ public :
6)<g%bH! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(-k`|X" 1, 5"sQ$ template < typename T >
Gk~QgD/Pix typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p4l^b[p {
YrlOvXW return FuncType::execute(l(t));
#rZF4>c }
-+vA9,pI W(jXOgs+_ template < typename T1, typename T2 >
G@s]HJ: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j7L uN {
\:>GF-Z( return FuncType::execute(l(t1, t2));
`qP <S
}
FR%9Qb7 } ;
[C1.*Q+l IE/F =Wr z1wJ-l 同样还可以申明一个binary_op
QuG=am?l` 5/U|oZM" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{NmpTb class binary_op : public Rettype
<'s_3AC {
l#40VHa?S Left l;
k^A17Nf`2 Right r;
6T3uv,2 public :
fL3Px binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&8kc0Z@y 61qs`N=k template < typename T >
: ?K}.Kb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SePPI.n {
:{#%_^}k return FuncType::execute(l(t), r(t));
&)(>e}es }
2|="!c8K :exgdm;N template < typename T1, typename T2 >
c?@WNv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m}t.E {
_8*}S= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~!PAs_O }
SZ/}2_; } ;
Xr?(w(3 2oY.MQD7iW 7d9kr?3(U 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
&G#LQl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3Z,J&d`[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+TA'P$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。
R^_7B( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q> ;u'3} 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。。。
Pv mmyF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x2-i1#j`; 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)
G8]DK3# 下面是修改过的unary_op
j$2rU' `2}Frw+? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|r5e#3w class unary_op
kNC.^8ryz[ {
{VBn@^'s Left l;
,`4chD i}fAjS:W public :
t r)[6o# [w0@7p"7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-4rXOmiA n*'i{P] template < typename T >
[r[IWy(} struct result_1
.f1 {
}OQaQf9V{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<)hA?3J } ;
{ylY"FA }01c7/DRP< template < typename T1, typename T2 >
_*tU.x|DP struct result_2
K-_XdJ\ {
74[wZDW|( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\a_75^2 } ;
e(e_p# 7P+qPcRaP template < typename T1, typename T2 >
JEw+5MO@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4tQ~Z6Jn; {
J$aE:g6' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
SG5GJCkc }
[`F}<L." k-:wM`C template < typename T >
q
<, b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
11'^JmKA {
JAQ y return OpClass::execute(lt(t));
fwkklg^ }
p`dH4y]D `u<\
4&W } ;
#9(0.!v @3^D[ ?%|w?Fdx- 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
_u[2R=h 好啦,现在才真正完美了。
1g{-DIOmn 现在在picker里面就可以这么添加了:
Nld y76|g u<g0oEs) template < typename Right >
r<%ua6@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b7^Db6qu {
h_( #U)z_3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Io(*_3V)B }
2`|gnVw 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
H%nA"- 6-fdfU pmWt7 } +jEtu[ ; 9}[UZN6 十. bind
Q.U
wtH 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。
'3p7ee& 先来分析一下一段例子
Jw4#u5$$Z ^vj} s~z~9#G(6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
|Ix{JP"Lk bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3P.v#TEst bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8gHOs#\ 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。
A_y]6~Mu?~ 我们来写个简单的。
Nf]h8d~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[$Dzf<0 对于函数对象类的版本:
/e:kBjysJ j`D%Wx_ template < typename Func >
nrF5^eZ# struct functor_trait
IjPCaH.:t {
wHR# -g' typedef typename Func::result_type result_type;
O)aWTI } ;
rA\6y6dFs 对于无参数函数的版本:
up@I,9C/ 8PB 8h template < typename Ret >
m8T< x> struct functor_trait < Ret ( * )() >
n9 %&HDl4 {
b2tUJ2p typedef Ret result_type;
*QGyF`Go{ } ;
HM]mOmL90N 对于单参数函数的版本:
{f(RY j R<)^--n template < typename Ret, typename V1 >
(
kKQs") struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
^.pd'
{
+_T`tmQ typedef Ret result_type;
lz [s } ;
O
a%ZlEUF 对于双参数函数的版本:
2.2G79U, \C}_l+nY template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
vTl7x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
r$cq2pkX {
4G_At typedef Ret result_type;
3F gTM( } ;
@2;/-,4O 等等。。。
fP KFU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
bzWWW^kNL %B~@wcI)W template < typename Func >
~-tKMc).X struct func_return
YAsE,M+ {
=j~vL`d2] template < typename T >
a/{M2 struct result_1
VR XK/dZ {
P?o|N<46 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T!%J x.^ } ;
8W2oGL6 !de`K
| template < typename T1, typename T2 >
Rn_FYP struct result_2
BW x=Q {
6%B) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eUVhNg } ;
GO]5~4k } ;
@#2KmM~I va[r~ WyU\," 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*6aIDFNl eL_Il.: template < typename Func, typename aPicker >
|"
ag'h class binder_1
U[{vA6 {
tF:AqR:(~ Func fn;
*t300`x aPicker pk;
0=k public :
1\Z/}FT E1D0un template < typename T >
/8wfI_P>M" struct result_1
uQYenCNXS {
b8LA|#]i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4x-K0 } ;
yVe<+Z\7 dK41NLGQ template < typename T1, typename T2 >
;R]~9Aan struct result_2
k`BS{,= {
_t>[gB, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l\WN
} ;
<~zPt&C]V :n,x?bM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6w4HJZF~ )fl+3!tq template < typename T >
7$mB.\| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@=6oB3tQA {
bT^(D^ return fn(pk(t));
^B!()39R? }
_+OCI%=: template < typename T1, typename T2 >
jJD*s/o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iu.Jp92 {
!j/54, return fn(pk(t1, t2));
X0knM}5 }
LKBh{X0%( } ;
mNOxe XXA.wPD- 0ev='v8? 一目了然不是么?
av bup 最后实现bind
j&[u$P*K ~KczP1p 3e9UD N2 template < typename Func, typename aPicker >
m=25HH7enb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#nq_R {
%-[*G;c'w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z^Yy
sf }
Xp9 ]
9H. tgj5l#P 2个以上参数的bind可以同理实现。
LkWY6
?$U 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
@0V4$OoFl &g~NkJc0c 十一. phoenix
LqLhZBU9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
F*_+k .,f]'!5 for_each(v.begin(), v.end(),
Z7I\\M (
yL %88,/ do_
??f,(om [
\Vpv78QF; cout << _1 << " , "
$Gcjm~ ]
*z};&UsF{ .while_( -- _1),
I|wC`VgB cout << var( " \n " )
B`YD>oCN )
~~@dbB );
JNo[<SZb ^<_rE- k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
mkq246<D~ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
mWUd-| Ul operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
h]vEXWpG ] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:!^NjO Wt.['`c< Y`3\Z6KlV template < typename Cond, typename Actor >
>7r%k,` class do_while
B|.A6:1g+ {
<fE^S Cond cd;
Et
y?/ Actor act;
Ezev
^O] public :
G#ELQ/Q template < typename T >
_St":9'uU struct result_1
kek/C`7 {
S$gLL kD1 typedef int result_type;
JXHf$k } ;
P/xEn_*v BF 0#G2`h> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`KZu/r-M9 putRc??o; template < typename T >
ui-]%~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P 5.@LN {
wp83E, do
Bw~jqDZ}| {
L9oLdWa(C act(t);
6&QOC9JW+7 }
x4h.WDT$ while (cd(t));
Gqj(2.AY return 0 ;
^j@+!A_.Q }
'u%vpvF } ;
vz)R84 8llXpe NwdrJw9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>I-rsw2 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。
&3J^z7kU 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。
{jv+ JL"5 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。
x!7r7|iV 下面就是产生这个functor的类:
fg lN_ ox_DEg7l R"l6|9tmP template < typename Actor >
B_D0yhh class do_while_actor
|~#A?mK- {
IVy<>xpt Actor act;
oW(EV4J" public :
`$XB_o%@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6=Wevb5YJ (P=WKZMPN template < typename Cond >
?:&2iW7z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@^DVA}*b) } ;
(5CgC< =>kg] 4GH &u, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+XSe;xk;rD 最后,是那个do_
aXzb]">
?!<Q8= 7yXJ\(6R_ class do_while_invoker
lMG+,?<uK& {
1GIBqs~- public :
X&h?1lMJ / template < typename Actor >
m`):= ^nC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
bg/=P>2 {
P{BW^kAdH return do_while_actor < Actor > (act);
D?UURUR f }
W /*?y & } do_;
2(x|
% !* KQ2#e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Jw#7b[a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,0ilNi> 最后来说说怎么处理break和continue
&5.J y2hO] 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。
!
2knSS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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