一. 什么是Lambda
f>N DtG.6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`z|0O 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,
n Nt28n@ .IeO+RDQ bKQho31a'
M-o'`e' class filler
jxog8E {
|toP86 public :
yb`PMj j15 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y{ur'**l } ;
en<~_|J N,(! Xh9QfT , 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:
c[h~=0UtJ 6mM9p)"$ * ,hhX
psa cLtVj2Wb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/LD3Bb)O 39X~<\&' R;< q<i_l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2Rk}ovtD[ =oBpS=<7 KdVKvs[ l=~!'1@L} 二. 战前分析
02-ql
F@i 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。
MEDh 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
kK? SG3 PYkhY;* #Bd]M#J17a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bZnOX*y] /* --------------------------------------------- */
5hrI#fpOR vector < int *> vp( 10 );
SVCh!/qe\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
MGg(d /* --------------------------------------------- */
}3(!kW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)Qbd/zd\U /* --------------------------------------------- */
owAO&"C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}p)K6!J0 /* --------------------------------------------- */
y*
+y& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Y}?8 /* --------------------------------------------- */
W2vL< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
DR#" 3 2\xw2VQ@P ~7]V^tG *8}b&4O~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
{r^_ g(.q 1._1, _2是什么?
:Jd7q. 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。
^6s im 2 2._1 = 1是在做什么?
c!6D{(sfh 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。
U+S=MP
}: 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。
n]4E>/\ Uj!3MF IKD{3cVL 三. 动工
cn'>dz3v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m:H^m/g {;yO3];Hqw KWJVc
`
WTSh#L template < typename T >
yaUtDC.| class assignment
\v2!5z8| {
F y+NJSG T value;
z0 "DbZ;d public :
>*-%:ub assignment( const T & v) : value(v) {}
GP}; ~ template < typename T2 >
c./\sN@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VvhfD2*T } ;
iU)I"#\l'k T ,lM(2S[ r.C6`
a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+3v)@18B1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Rh="<'d e5L+NPeM6v l<=;IMWd _7c3=f83 class holder
s(,S~
{
=ZgueUz, public :
PxkV[nbS template < typename T >
JF=R$! 5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
[|]J8o@u^ {
{[y6qQm return assignment < T > (t);
$WA wMS, }
IiYL2JS;t| } ;
mF7Ak&So^ G~9m,l+ ]2AOW}= 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
FYAEM!dyy &^=Lr:I static holder _1;
s QDgNJbU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
T4eJ:u* ; I68u%fCv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c{q+h V= 而不用手动写一个函数对象。
}Fe~XO` ;n&95t1$ 8_Oeui(i &#p1ogf: 四. 问题分析
s^kG]7 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。
QoD_`d 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。
&Vlno* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
eg[EFI.h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(:oF\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^~4]"J};M N?\X2J1 五. 问题1:一致性
5P,&VB8L 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?|
V?mP7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bWFa{W5! PRhC1# struct holder
aV;|2}q " {
w-|Rb~XT
h //
@|gG3 template < typename T >
_>gz& T & operator ()( const T & r) const
]ch=@IV {
)nN!% |J return (T & )r;
GS;GJsAs }
1/dL-"*0 } ;
$AK
^E6 PGTEIptX7 这样的话assignment也必须相应改动:
7oZ:/6_> ETDWG_H | template < typename Left, typename Right >
fNNl1Vls class assignment
0=ws )@[I {
wE
.H:q4& Left l;
Ev fvU:z Right r;
HE}0_x. public :
mxlh\'b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+t!]nE# template < typename T2 >
zIa={tU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h+km? j } ;
}k-V( :H}iL* 同时,holder的operator=也需要改动:
(KQLh,h7 0R?1|YnB template < typename T >
5`h 6oFxGp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/~LE1^1&U {
e!u]l return assignment < holder, T > ( * this , t);
- H?c4? 5 }
;&d#)&O"e 91R#/i 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。
YidcV lOsO 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d`sZ"8}j vC]X>P5 Px return l(rhs) = r;
"Q: Gd6?h; 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。
x^s,<G 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f;E#CjlTL t{})6 template < typename Tp >
HUKrp*Hv class constant_t
Ez1eGPVr {
K^WDA]) const Tp t;
A7 RI&g
v5 public :
*HrEh;3^J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}*x1e_m}H template < typename T >
BM :x`JY const Tp & operator ()( const T & r) const
N* gJu {
I~7iIUD return t;
E'6>3n }
"L>'X22ed } ;
#*(}%!rD* ;4O[/;i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hFV,FBsAO 下面就可以修改holder的operator=了
r S@/@jKZE & SXw=;B template < typename T >
yP58H{hQM8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7?dWAUF {
k*1Lr\1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-2.7Z`*( }
+wi=IrRr zTng]Mvx 同时也要修改assignment的operator()
n|5\Q CE"/&I template < typename T2 >
.s{"NqRA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
D||0c"E 现在代码看起来就很一致了。
LOU P Tm"H9 六. 问题2:链式操作
oidZWy 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bQ*yXJ^8 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。
4\z@Evm 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。
IO)Y0J>x 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。
*7Vb([x4; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BA\aVhmx t<rIg1 template < typename T >
F5?S8=i struct result_1
YZ~MByu {
6A"$9sj6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
w =GMQ8 } ;
'z}
t= ? 5]O{tSj 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
-XYvjW,| D07M!U template < typename T >
hQ#e;1uD struct ref
j\C6k {
o\8?CNm1( typedef T & reference;
M 5#wz0 } ;
9=j9vBV template < typename T >
GDLw_usV struct ref < T &>
` GF w?G {
%`]+sg[i typedef T & reference;
qzW3MlD } ;
HXq']+iC JM7mQ'`Ud 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
VR(R. *'((_NZ> template < typename T >
mCO1,? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ox-m)z `7 {
JxIJxhA> return l(t) = r(t);
W9SU1{*9 }
xXJ*xYn"} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
xsa`R^5/c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^hLr9k _LJF:E5L 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Sa g)}6+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v3r3$(Hr _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?V6,>e_+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`n&:\Ib 最后的布局是:
*OLqr/ yb Add
1Q@]b_"Xh / \
ImN'o4vo Divide 5
FGDVBUY@
/ \
B4.:
9Od3 _1 3
;UQza ]i 似乎一切都解决了?不。
svpQ.Q 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。
H<d~AurX)J 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。
m?w_
] OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
m. pm, =x<N+vjXY template < typename Right >
@!`__>K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T;6M UmyC Right & rt) const
'AA9F$Dz {
atyvo0fNd return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4!dc/K }
n&[CTOV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vPDw22L;' XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
y[m,t}gi 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Znb={hh 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
GLsa]}m,9 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
^_]ZZin 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
+d3|Up8= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
NzgG77> Z"8lW+r* template < class Action >
{lf{0c$X. class picker : public Action
k%6CkCw {
GK$[ !{w; public :
TUfj\d, picker( const Action & act) : Action(act) {}
6?a`'& // all the operator overloaded
l*l*5hA } ;
`nF SJlr& 7ws<' d7/ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
R*r4)+gd 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
UF+Qx/4h0 2>o[ template < typename Right >
ZDW9H6ux picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i<Z% {
M@ U>@x; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OjGI
! }
!Se0&Ob %#2$B+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yCxYFi 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。
D0Q9A]bD; LdZVXp^ template < typename T > struct picker_maker
SA TX_ {
~P|;Y<?3 typedef picker < constant_t < T > > result;
u''Ce`N } ;
#*g=F4>t template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_ $a3lR {
H$%MIBz>$ typedef picker < T > result;
Cx TAd[az } ;
R,3cJ
Y_% flCT]ZR 下面总的结构就有了:
_/1/{ 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。
$yx\2 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。
6ld4'oM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
YPGM|| 至此链式操作完美实现。
ji ?Hw %n| :9hGL 七. 问题3
(4FVemgy 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。
%axr@o[ x_Ev2
c'4 template < typename T1, typename T2 >
}5+^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P<vl+&* {
>+{WiZ` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ksx-Y" }
=mYf]
PIX q;68tEupR 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:
B<d=;V LhL |ETrJ template < typename T1, typename T2 >
72, m c struct result_2
_V"0g=&Hc {
0x<ASfka typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
JK2{9#* } ;
c,@Vz
7c :qE.(k1@5 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?
z|>TkCW6 这个差事就留给了holder自己。
PMAz[w,R~ s[8. l35| f./K/ template < int Order >
ZVXPp-M class holder;
e0(/(E: template <>
\HO)ss)" class holder < 1 >
Wep^He\: {
|u>V>
PN public :
$M}"u[Qq template < typename T >
-_ 9k+AV struct result_1
]W3_]N 3 {
*H/>96 typedef T & result;
'x%gJi# } ;
Zv@qdY<: template < typename T1, typename T2 >
`PARZ| struct result_2
P&Keslk {
Ll|-CY $ typedef T1 & result;
:'T+`( } ;
2^B_iyF; template < typename T >
"AagTFs(i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J.UNw8z {
{]\7
M|9\
return (T & )r;
naR< }
d`/8Q9tQ template < typename T1, typename T2 >
wh(_<VZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OH/9<T? {
:A8r{`R'N return (T1 & )r1;
*J4!+GD }
KtaoOe } ;
af|h4.A FGn"j@m0 template <>
54p{J class holder < 2 >
DzR,ou {
Ts.2\-+3 public :
q|ce7HnK template < typename T >
atZe`0 struct result_1
2.Z#\6Vj {
^;F/^_ typedef T & result;
{<{VJGY7T } ;
& R_?6*n template < typename T1, typename T2 >
9Y3"V3EZ struct result_2
qU#A,%kcV {
.'`aX
7{\ typedef T2 & result;
u.yR oZ8/! } ;
i`+w.zJOH8 template < typename T >
qiet<F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2B4.o*Q\ {
TyV~2pcN return (T & )r;
{H/%2 }
I7_8oq\3D template < typename T1, typename T2 >
k<1i.rh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2{j$1EdI@- {
L]MWdD return (T2 & )r2;
0f5 ag& }
W/UA%We3+L } ;
0m3hL~0(a $TK*w8@: z6w'XA1_+t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
"" UyfC[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K#k/t"r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-. *E<% CWeQv9h]X return l(i, j) = r(i, j);
.'=S1|_( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\HB
fM& F%V|Aa return ( int & )i;
Il&FC return ( int & )j;
a8TtItN 最后执行i = j;
&S(>L[)9 可见,参数被正确的选择了。
62ru%<x= IN/$b^Um 4Wgzp51Aq! 9"^ib9M z*T41;b 八. 中期总结
6-\Mf:%B 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:
~+{*KPiD 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F9LKO3Rh#u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=+_nVO* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2Rw<0.i| yhgGvyD uQ3sRJi j)/Vtf jvQ^Vh!mC |]<#![!h# 九. 简化
{*;8`+R& 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。
K\ Wzh; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g#i~^4-1 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:
3chx4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
WzFXF{( +-*/&|^等
A!GvfmzqIn 2. 返回引用。
vk|f"I =,各种复合赋值等
B{\Y~>]Pj 3. 返回固定类型。
l1]N&jN{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O`CZwXD 4. 原样返回。
d_(>:|oh operator,
z$1|D{ 5. 返回解引用的类型。
Vl+UC1M}B> operator*(单目)
P]m{\K 6. 返回地址。
hRXnig{;3 operator&(单目)
@N '_qu 7. 下表访问返回类型。
Z4G%Ve[ operator[]
>e;jGk?- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ZNH-0mk operator<<和operator>>
h<LS`$PK;E Zsapu1HoL\ 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。
lrc%GU): 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k% \;$u=% #CLjQJ template < typename Left >
:g$"Xc8Zn struct value_return
wxBHlgK4z {
s:'>G;p template < typename T >
3]1 !g6 struct result_1
'?$@hqQn {
|?jgjn&RQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`<>#;% } ;
}o]}R#| (su7*$wV template < typename T1, typename T2 >
$`UdG0~ struct result_2
&L0Ii)Ns {
#NyO' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
sR$abN+u } ;
RNB-W% } ;
,>#\aO1n &p#PYs|H .4ww5k> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;e_us!Sn ]4B;M Ym* 下面我们来剥离functor中的operator()
}{+?>!qD t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zATOFV ag8)^p'9 return l(t) op r(t)
b,:^\HKC return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VS4Glx73 return op l(t)
.qe+"$K'n return op l(t1, t2)
3VU4E|s> return l(t) op
#:=c)[G8 return l(t1, t2) op
5Kd"W, return l(t)[r(t)]
t0cS.hi return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sh,4n{+ RCa1S^. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
e\ (X:T 单目: return f(l(t), r(t));
kt`ln return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+uF}mZS^ 双目: return f(l(t));
\a0{9Xx F return f(l(t1, t2));
ir}*E=* 下面就是f的实现,以operator/为例
O6e$v I@ J|jvqt9C struct meta_divide
% dFz[b {
a(IE8:yU` template < typename T1, typename T2 >
DMA7eZf'Hv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%npLgCF {
({Yfsf, return t1 / t2;
O_s/BoB@ }
%gn@B2z } ;
Xqe Qj}2kA cl#XiyK> 这个工作可以让宏来做:
@Wd(>*"zw "<Di #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C<C^7-5 template < typename T1, typename T2 > \
QNE/SSL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w)K547!00 以后可以直接用
lNc0znY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
m%eCTpYo 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
=ZoNkj/^, (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。。。)
D$KP>G | J'k9W" RpU i' 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
Tn,_0 $#%R_G] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p4O[X\T class unary_op : public Rettype
nQ'NS {
x]Nx,tt Left l;
2OI 0B\ public :
0 -M i
q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xc'uCbH (MqQ3ys template < typename T >
KBi(Ns#+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u*qI$?& {
7H6Ge-u return FuncType::execute(l(t));
<:(;#&< }
d|87;;X|u VJA/d2Oys template < typename T1, typename T2 >
AEf[:]i] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*EO*Gg0d {
0 GFho$f return FuncType::execute(l(t1, t2));
f3vl=EA4| }
z+M{zr } ;
l`6.(6 _"H\,7E &RuTq6)r 同样还可以申明一个binary_op
GGLSmfb) ,|8aDL? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e7n0=U0 class binary_op : public Rettype
RI<smt.Ng {
C:AV? Left l;
wYFkGih Right r;
UZ<.R"aK public :
C_;nlG6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VNz?e&> _ZJQE>]nWu template < typename T >
v}5YUM0H ` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m' j1 {
g"!cO^GkT return FuncType::execute(l(t), r(t));
}/tf^@ }
2>.b~q@ $M,Q"QL template < typename T1, typename T2 >
IEM{? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G{|"WaKW {
[Djx@x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
| Wj=%Ol%o }
'8R5Tl } ;
$AZ=;iP- g;q.vHvsc" nT~XctwF 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
$\k)Y(& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~[aV\r? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J pj[.Sq 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。
B`nI]_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'9qyf<MlY 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。。。
Vnb@5W2\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e&A3=a~\s 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)
-=lL{oB1 下面是修改过的unary_op
7On.y* lHliMBSc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$t6t 6<M) class unary_op
SY.koW {
g@t..xJ, Left l;
B4zuWCE@ ]m&Ss public :
?|`n&HrP PxWH)4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gDw(_KC &_@M
6[- template < typename T >
7^@ 1cA=S struct result_1
2=<,#7zlJ {
())_4 < typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!Dc;R+Ir0! } ;
I"8Z'<|/\q ~rq:I<5 template < typename T1, typename T2 >
Xmb##: struct result_2
e<8KZ {
W?N+7_%' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_TJkYz$ } ;
Z,-TMtM7 VgY6M_V template < typename T1, typename T2 >
q)@;8Z=_c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c/F!cW{z^ {
Q?>*h xzoP return OpClass::execute(lt(t1, t2));
|Ul 4n@+2 }
wsR\qq -4L27C template < typename T >
,DCUBD u& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vUL@i'0&o {
{~#01p5 return OpClass::execute(lt(t));
)Fqtb;W= }
x a\~(B. 23+JuXC6> } ;
"*c&[ALw RZ9_*Lq7+ YXF^4||j.c 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
9Ns%<FRO@ 好啦,现在才真正完美了。
;_ 1Rk&o! 现在在picker里面就可以这么添加了:
|<1A<fU8a uTl"4;&j template < typename Right >
,Cy&tRjR B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
m<;MOS {
ulEtZ#O{_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3+C;zDKa }
5YUe>P D 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。
+,i_G?eX QD-Bt=S7l {q&`B r'|ei , ,>kXn1 , 十. bind
]g%HU%R-m 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。
C.}ho.}
r 先来分析一下一段例子
*Hv d Pc+,iK> zQGj,EAM} int foo( int x, int y) { return x - y;}
qM>Dt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AXo)(\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@P=n{-pIW 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。
6@d/k.3p 我们来写个简单的。
96gaun J 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
xo-{N[r 对于函数对象类的版本:
]N1,"W} jC-`u-_'j template < typename Func >
B>"-8#B[4 struct functor_trait
:^x,>(a {
a6d|Ps.\! typedef typename Func::result_type result_type;
f?@M"p@T } ;
?f5||^7 对于无参数函数的版本:
.Rb4zLYL*w '&]6(+I> template < typename Ret >
d%!yFix;< struct functor_trait < Ret ( * )() >
L<Z2 {
}$@K typedef Ret result_type;
e&mTaCLG } ;
@ L/i 对于单参数函数的版本:
\pI
,6$' 3m~3l d template < typename Ret, typename V1 >
*JWPt(bnI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cvpZF5mL]U {
(5 RZLRn typedef Ret result_type;
09iD| $~ } ;
'Rv.6>xqc 对于双参数函数的版本:
B\dhw@hM L'"od;(6R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0U2dNLc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
On+0@hh {
])zpx- typedef Ret result_type;
]go.IfH } ;
nF
'U* 等等。。。
:mdoGb$dr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u^L_X A EYZ,GT-I template < typename Func >
\qJ^n % struct func_return
&';@CeK {
Ds8x9v)^ template < typename T >
8nSw7:z struct result_1
UwDoueXs {
PJh97%7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`KP}pi\ } ;
sJ_3tjs) n8&x=Z}Xs template < typename T1, typename T2 >
~ }G#ys\1 struct result_2
6x@]b>W {
c[?&;# feV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s%N6^}N } ;
z2dW)_fU$ } ;
!:D,|k\m NE@P8pQ> %1i *Y*wg 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.n}k,da@( I=8MLv template < typename Func, typename aPicker >
"N=q>jaX class binder_1
tqU8>d0^ {
z)*\njYe Func fn;
1| xKb(_l aPicker pk;
OJLyqncw public :
YgkQF0+ ksqb& ux6 template < typename T >
fp"GdkO#}i struct result_1
vXR27 {
`u8=~]rblj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y$?O0S%F } ;
pzDz@lAwR V##T G0 template < typename T1, typename T2 >
* \tR struct result_2
N)YoWA>#bF {
:-b-)*TC; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^coj ETOv } ;
/5:qS\Zl @])}+4D(S binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
35SL*zS@- 'G3|PA7v template < typename T >
p?+;[!: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p;vrPS {
c=IjR3F return fn(pk(t));
liH1r1M }
p/jAr+XM template < typename T1, typename T2 >
9Cw !< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v/G^yZa {
?? Dv\yLZI return fn(pk(t1, t2));
*18J$ }
8j@ADfZ9 } ;
GF*E+/
; HK.Si]: 7+J<N@.d 一目了然不是么?
zXeBUbVi 最后实现bind
'\LU 8VC UeSPwY bzX/Zts template < typename Func, typename aPicker >
{
*Wc`ZBY picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
S!~p/bB[+I {
5{M$m&$1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8t&'Yk }
l8N5}!N x>[ gShAV! 2个以上参数的bind可以同理实现。
A@I3:V 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
j!?bE3r~
W o$UV 十一. phoenix
El3Ayd3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i &,1 z~yLc{M for_each(v.begin(), v.end(),
6E:5w9_=c (
r Ww.(l do_
izr
3{y5 [
:N:e3$c cout << _1 << " , "
BKW%/y" ]
S L~5[f .while_( -- _1),
Z4PAdT cout << var( " \n " )
!Y]%U @4} )
._}Dqg$ );
O:[@?l {=kW? 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:
(
z%t 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
q&EwD(k operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
N+ ei)- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6)#%36rP T04&Tl'CT VDPq3`$+v{ template < typename Cond, typename Actor >
Wi!$bL`l class do_while
(:J
U {
<p8>"~R Cond cd;
(I(k$g[> Actor act;
Y@V6/D} 1 public :
uBBW2 template < typename T >
C=PV-Ul+ struct result_1
iM s(Ywak] {
+P"u1q*+p typedef int result_type;
e\i}@] } ;
e#{l U\", !S~< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w'!J ju;Myi}a template < typename T >
F[U0TP@&* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
29h_oNO {
fuA8jx do
gd\b]L?>O {
ZfIeq<8_ act(t);
B7BikxUa }
Ty"=3AvRLV while (cd(t));
k.w}}78N2N return 0 ;
&pLCN[a }
]7_O#MY1 } ;
97SG;,6 tsqWnz=) R{Qvpd$y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ogKd}qTov 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。
,zrShliU 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。
KXga{]G: 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。
=?-
sazF& 下面就是产生这个functor的类:
?VT
]bxb Jl^THoEL JB\BP$ap template < typename Actor >
rwepe 5 class do_while_actor
FuZLE%gP {
gT4H?
#UB Actor act;
=)y=39&;/ public :
z`+j]NX] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
jp QmKX Kkz2N template < typename Cond >
AZjj71UE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
||sj*K } ;
3q0^7)m0 7_ah1IEK KdTna6nY 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xDBHnr}[ 最后,是那个do_
q5(Z
)v?-[
oR (L6*#!Dt class do_while_invoker
X~Vr} {
$8,/[V
A public :
-)ag9{ * template < typename Actor >
H>2f M^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7Ke#sW.HN {
Ty>g:#bogI return do_while_actor < Actor > (act);
V{G9E }
4 jeUYkJUM } do_;
Pxm~2PAm o+Kh2;$) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6J%+pt[tu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N8:&v 最后来说说怎么处理break和continue
)IP{yL8c 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。
*Ad7GG1/u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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