一. 什么是Lambda
ZYLPk<< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rKkFflOVO 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,
[5;_XMj% Pah*, /:ju/~R} f64}#E|w class filler
4K0Fc^- {
?W\KIp\Kn public :
08_<G`r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X- P%^mK } ;
R@
MXwP 'byao03 *]>~lO1 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:
:4x&B^,53 ow4|GLU^; %4x,^ K] Ij?Qs{V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
d;g]OeF S9E<)L p>1Klh:8.' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|[iEi *t bgIW+h 7b*9
Th*a L.x`Jpq(3 二. 战前分析
+%H2;8{F 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。
`,s0^?_ 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
Mi<}q@]e V;(Rg=5 Z|BOuB^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9Idgib& /* --------------------------------------------- */
5|g#>sx>`q vector < int *> vp( 10 );
`^:
v+! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
F>
b<t.yV /* --------------------------------------------- */
*fp4u_:` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
tN_~zP /* --------------------------------------------- */
kf1 ( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&GaI /* --------------------------------------------- */
>K
7]G?+7E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
, L5.KwB /* --------------------------------------------- */
]D@y""{--s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
D6:"k
2 ]ZS/9 $ uWkuw5; 1i
7p' 看了之后,我们可以思考一些问题:
]8|peo{ 1._1, _2是什么?
_/5xtupxE 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。
keS%w]87 2._1 = 1是在做什么?
l<p6zD$l 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&t@|/~%[ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
t<yOTVah +K61-Div /'L/O;H20 三. 动工
P`y 0FKS 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
I{7Hz{ Bw4PxJs- ]64?S0p1c! Q@-
h template < typename T >
EoOwu-{ class assignment
;|.IUXEgcF {
yG:Pg MrB T value;
"FXT8Qxg public :
r(Y@; assignment( const T & v) : value(v) {}
k7=mxXF template < typename T2 >
lt|UehJF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
84y#L[ } ;
2KQpmNN dUP8[y p 4Y2AQ9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
q&V=A[<rz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
c59l/qoz d~w}{LR[1 t**o<p#)f 9 [wR/8Xm class holder
F2CoXe7 {
NplkhgSj public :
W_ubgCB template < typename T >
7_]Bu<{f assignment < T > operator = ( const T & t) const
?&"!, {
pd oCV return assignment < T > (t);
J}s)#va9R }
> 72qi*0 } ;
k1_3\JO"6 #3((f[ K*oWcsu 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Ng1uJa[k!d psAdYEGk! static holder _1;
:a
y-2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^?gs<-)B k?ksv+e\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KHt.g`1:R 而不用手动写一个函数对象。
(C!33s1 /@f3|L<1@V Pt8 U0)i) Xw<N nvz6 四. 问题分析
"~aCW~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
^r0mx{i& 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Wj#Gm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5mF"nY&lI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}|4dEao\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
AV^Sla7|_ &ajpD sz; 五. 问题1:一致性
zIgD R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
a%)-iL
X8& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|T^c(RpOE R{A$hnhW6 struct holder
%SD=3UK6 {
l/@t>% //
U#1,]a\ template < typename T >
06~HVv T & operator ()( const T & r) const
d=8q/]_p {
u7kw/_f return (T & )r;
oN
" /w~ }
tQrkRg(E: } ;
{h *Pkn1 m@^!?/as 这样的话assignment也必须相应改动:
VJ$UpqVm 7cMSJM(]G template < typename Left, typename Right >
PK|"+I0 class assignment
:Vx5%4J {
-A17tC20J1 Left l;
({#M*=&" Right r;
fS(IN~ public :
(lR9x6yf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<X1^w template < typename T2 >
h?ZxS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x"QZ}28(t } ;
[p#
}=&d yZ]u{LJS 同时,holder的operator=也需要改动:
JJ$q * a'2^kds template < typename T >
CN, oH4IU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o `N /w {
&o$Pwk\p/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
cN\Fgbt }
{expx<+4F 1C'_I 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Z/hgr|&} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+nT(>RJR O5eTkKUc return l(rhs) = r;
E/_I$<,_y 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。
XUp'wP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
zVU{jmS BNe6q[ )W~ template < typename Tp >
{*J{1)2 class constant_t
D!d1%hac {
mIX[HDy:V$ const Tp t;
Xv'5%o^i* public :
8e3I@mv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
- r!sY+Z> template < typename T >
YB1uudW9 const Tp & operator ()( const T & r) const
R:t>PFwo {
}{.0mu9 return t;
oyeJ"E2 }
4]18=?r> } ;
EFNi# D8s I?_YL* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3.?kxac 下面就可以修改holder的operator=了
@XL5$k[Y ij<6gv~ n" template < typename T >
n^2p jTkl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
r1)@ 7Nt {
_#]/d3*Z} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_pS|bqF }
W dNOE;R ,_(AiQK 同时也要修改assignment的operator()
8A ;)5! _`(WX;sK template < typename T2 >
n$O[yRMI[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hPB^|#} 现在代码看起来就很一致了。
<//#0r* d1rIU6 六. 问题2:链式操作
3pF7}P 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k Z>Xl- LV 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。
$|V@3`0 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
?\.aq
p1B 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
BQ7p<{G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
U$,W/G}m =
olmBXn/ template < typename T >
5m]N%{<jAB struct result_1
iir]M`A.- {
<_N<L\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tr t^o } ;
<+mYC'p _sGmkJi] 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:
W1T%
Q88 @z-%:J/$ template < typename T >
7(S66 struct ref
v?=y9lEH@% {
#oX8EMqs< typedef T & reference;
XDdF7i} } ;
`,lry7] template < typename T >
~0 Ifg_G struct ref < T &>
GWvw<`4 {
0mMoDJRy typedef T & reference;
G)G
257K"~ } ;
t3//
U# ;n~-z5) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[ u.r]\[J miTySY6^ template < typename T >
e#t7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<n-}z[09 {
!Enq2 return l(t) = r(t);
3~o#1*-> }
(/a#1Pd& 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。
%Y:"5fH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
0Kytg\p} lIUaGz| 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
2]}4)_&d<e _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
P\lEfsuR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
T{:~v+I= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$"P[nNW3 最后的布局是:
1XpG7 Add
nUy. gAb / \
o#~Lb9`@U Divide 5
fR$_=WWN>h / \
' %&gER _1 3
js..k*j 似乎一切都解决了?不。
. \t8s0A 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。
k:QeZn( 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。
<9bfX 91 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:
pRys 5/&v u$38"&cmA template < typename Right >
{TL.2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[(rT,31cW Right & rt) const
`]7==c #Y {
2Pm[
kD4E= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)4MM>Q }
*t%Z'IA 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[`4 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
iLC.?v2= 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
yCvP-?2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
srCpgs]h 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
QHDR*tB:{ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
]T:a&DHC 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
b$;qtfJG cTJi8f=g template < class Action >
-k8<LR3 class picker : public Action
0Fw4}f.o {
{U'\2Ge<m public :
$-MVsa9>I picker( const Action & act) : Action(act) {}
BICG@ // all the operator overloaded
\}Al85 } ;
~jR4%VF /wI"oHZd Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
K2> CR$L 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:
{ )-8P 3%[;nhbA7 template < typename Right >
g2;lEW picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
n
"bii7h {
#PkZi(k
hv return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mPL0s }
>I@VHl O ?Xl;>}zj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
AxtmG\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。
~NMx:PP S"4eS,5L| template < typename T > struct picker_maker
@ tvz9N {
nSv@FT'~z typedef picker < constant_t < T > > result;
= ;cTm5d;T } ;
7tbY>U8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vc0LV'lmg {
uc>":V typedef picker < T > result;
BPuum } ;
_70Z1_; FS)"MDs 下面总的结构就有了:
;,}Dh/&E 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。
Z%Fc
-KVt 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。
5%%e$o+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'Qh1$X)R7a 至此链式操作完美实现。
7 x'2 uOO\!Hqq DL*vF>v 七. 问题3
#CV]S4/^ 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。
Kl,NL]]4*5 U`aB&[=$ template < typename T1, typename T2 >
k2@]nW"S ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'u:-~nSX) {
|A/H*J, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
eaC%&k }
#;yxn.</ K9{RU4< 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:
oY4^CGk= yeI>b 1>Q template < typename T1, typename T2 >
>UQY3C struct result_2
) ViBH\.*p {
9=mc3m:Tb( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s&hr$`V4 } ;
lA pZC6Iwk P8(hHuO 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
YF)]B |I 这个差事就留给了holder自己。
mqj-/DN6* ~Pj q3etk c: r25 template < int Order >
RfOJUz class holder;
QC?~$>h!? template <>
w_f.\\1r class holder < 1 >
]rv4O@||w {
Pa6pq;4St public :
[#9i@40 template < typename T >
* bd3^mP struct result_1
$J^fp XO {
T](}jQxj` typedef T & result;
RG*Vdom } ;
\BuyJskE template < typename T1, typename T2 >
^)wKS]BQ.. struct result_2
zak|* _ {
=ecLzk"+F typedef T1 & result;
|r*)U(c` } ;
-p>~z ) template < typename T >
-@e2/6Oi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xeL"FzF:V {
S=0DQ19 return (T & )r;
b[GhI+_ }
m<49<O6o template < typename T1, typename T2 >
RC/45:hZZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(6.uNLr {
f~F{@),acZ return (T1 & )r1;
_1NK9dp: }
'zM=[#!B } ;
LFI#wGhXVk l>MDCqV template <>
HhL;64OYa class holder < 2 >
{#ynN`tLyF {
0$]iRE;O] public :
c:.~%AJx template < typename T >
Kxch.$hc, struct result_1
^$50[ {
5Yhcnwdm! typedef T & result;
BZ=I/L } ;
\"1>NJn&k) template < typename T1, typename T2 >
Z6rhInIY struct result_2
MoE&)~0u& {
d\ 8v
VZ
typedef T2 & result;
W&=OtN
U! } ;
UrHndnqM template < typename T >
+ID\u
<? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[lg!* {
vjq2(I)u return (T & )r;
%uN<^`JZ }
o]~\u{o#. template < typename T1, typename T2 >
-?-XO<I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`0N7G c {
g"Y_!)X return (T2 & )r2;
<(q(5jG }
]'`E } ;
m/1FVC@* b?l>vUgAg GPGE7X' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
[Q0V 5P~Q' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
v !8=B21 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y@`uBB[ QJ3#~GYNr return l(i, j) = r(i, j);
VD~5]TQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\4L ur +bS\iw + return ( int & )i;
<@<bX return ( int & )j;
? Bpnnwx 最后执行i = j;
ts!tv6@ 可见,参数被正确的选择了。
.P$m?p# ]:Gy]qkO )Cl>% 9 ,\s`T O Z-U u/GjB 八. 中期总结
l cie6'< 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:
`UTPX'Vz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d/bimQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
${MzOi 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x-m*p^} T@tsM|pI (T_-`N| hO]F\0+ 3uocAmY z.Ic?Wz7 九. 简化
bGCC?}\ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
==OUd6e} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>jX" 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&t^*0/~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-67Z!N +-*/&|^等
2n,z`(= 2. 返回引用。
&{V |%u}v =,各种复合赋值等
gS5REC4I/ 3. 返回固定类型。
!?nO0Ao-$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KClkPL!jP 4. 原样返回。
LUbj^iQ9 operator,
DjM*U52Yfj 5. 返回解引用的类型。
sfyLG3$/ operator*(单目)
LN|(Z* 6. 返回地址。
He(65ciT<O operator&(单目)
Jy)=TJ!y 7. 下表访问返回类型。
w'K7$F51 operator[]
Q>, &@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z2iMpZ operator<<和operator>>
(oGYnN,2 7GOBb| 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。
-G.N 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]p`y l8FJ \5'M template < typename Left >
G*I struct value_return
s<zN`&t {
lxyTh'
template < typename T >
)8A.Wg4S;c struct result_1
! :&SfPv {
+]eG=.
u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M-nRhso } ;
i1cd9 0vqVE]C template < typename T1, typename T2 >
Wx:v~/r struct result_2
I=kqkuW {
O>' }q/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1
pVw,} } ;
.;4N:*hY } ;
9^XZ|` ^I!Z)/ :}e< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|M;Nq@bRv MJ JC6: 下面我们来剥离functor中的operator()
[P
&B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<[k3x8H' #c:s2EL return l(t) op r(t)
^3dc#5]Xf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K1 "HJsj return op l(t)
yMN JHiE/ return op l(t1, t2)
TRi'l #m4 return l(t) op
M{J>yN return l(t1, t2) op
9<u&27. return l(t)[r(t)]
h-96 2(LG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>%tP"x{ :^]Po$fl 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:
v 6
U!(x 单目: return f(l(t), r(t));
9WG=3!-@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,/?J!W@m 双目: return f(l(t));
oJTEN}fL return f(l(t1, t2));
Ak?9a_f 下面就是f的实现,以operator/为例
uOv<*Jld* KR( apO struct meta_divide
PEI$1,z {
=FzmifTc template < typename T1, typename T2 >
8xLQ"
l+" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D,cD]tB2 {
FEk9a^Xyx return t1 / t2;
mW"e }
}!iopu } ;
xRWfZ3E# B&_:20^y~ 这个工作可以让宏来做:
\^(#b,k# }rJqMZ]w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6|EOB~| template < typename T1, typename T2 > \
i3)3.WK^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-9om,U`t 以后可以直接用
Tv|'6P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
MGF!ZZ\ 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
JP Dxzp (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。。。)
lf(+]k30 wrkw,H &u:U"j 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
spA|[\Nl 96\FJHtZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$*{,Z<|2 class unary_op : public Rettype
;l;jTb ^l {
"Erphn Left l;
16Qu{K public :
)j8'6tk)Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oc"p5Y3,Os Zna6-0o template < typename T >
~;HASHu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?*~
~Ok {
[\ku,yd%0 return FuncType::execute(l(t));
\;-Yz }
niS\0ZA <2(X?,N5BD template < typename T1, typename T2 >
(hwzA
*(c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@>z.chM; {
F[coa5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
eYv^cbO@: }
q,sO<1wAT\ } ;
D!* SA CRo@+p10 QO$18MBcc 同样还可以申明一个binary_op
:tV"uWZFU bzG vnaTt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J)g
+I class binary_op : public Rettype
/[Nkk)8- {
"I=Lbh-` Left l;
n!zB+hW Right r;
):Fg {7b]n public :
Wgf
f+7k binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9vi+[3s/=; }D1?Z7p template < typename T >
HxR5&o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F~v0CBcAL {
\/dOv[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
p_xJKQS }
%5L~&W}^" l%V+]skS template < typename T1, typename T2 >
fbI5!i#lz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iw.F8[}) {
"U9e)a0v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~e|E5[-i }
<YCjo[(~ } ;
h/5V~ :) ZXhNn< vmxS^_I 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
<DMm
[V{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]Y,V)41gCE DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1^AQLOiRE1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
yu#m6K 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E.C=VfBW 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
1&h\\&ic 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Uvk: 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
"wVisL2+. 下面是修改过的unary_op
)[99SM
Z2;~{$&M+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
FS7D class unary_op
ZHRMW'Ne {
3Q&@l49q Left l;
z>W?\[E<2 #Hy9 ;Q public :
f/
3'lPK^ h 1'm[Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6ZjUC1 XcbEh template < typename T >
9n5uO[D struct result_1
:S`12*_g" {
{_>XsB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p>U= Jg } ;
>xRUw5jN "SuG6!k3 template < typename T1, typename T2 >
#m{F*(% struct result_2
U*EBH {
4tkb7D
q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2*W|s7cc } ;
uKY1AC__ L{ej<0 yr template < typename T1, typename T2 >
IM,d6lN6s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W T @XHwt {
4U$M0 = return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a U<+ ` }
h5vetci/ 9qq6P! template < typename T >
0W
1bZPM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,-n_(U {
=q[+e(,3 return OpClass::execute(lt(t));
[IyC}lSW^- }
aYtW!+# K=4|GZ~p}` } ;
B%x?VOdBE [pt U} 2L.6!THG 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
y`z?lmV)xM 好啦,现在才真正完美了。
X~*/ ~f 现在在picker里面就可以这么添加了:
iDCQqj` !(S.7#-r template < typename Right >
oh:.iL}j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Nbf>Y {
v/7^v}[< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f DXTedrG/ }
e ?Jgk$" 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。
d_[zt) sVlQ5M oo( #|V)>") U$=Z`^< fn5!Nr , 十. bind
SJ,];mC0 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
R-k~\vCW 先来分析一下一段例子
vgn,ZcX z+c8G "?_af int foo( int x, int y) { return x - y;}
ASSe;+yp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X=jD^"- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;wHyX)&X$ 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。
ey:%Zy
[~ 我们来写个简单的。
##"
Hui 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h5n@SE>G 对于函数对象类的版本:
_GoFwVO T0o0_R template < typename Func >
r0<zy_d' struct functor_trait
LCSJIt {
QqC-ztz typedef typename Func::result_type result_type;
R2Q1Rk# } ;
=QwT)KRB% 对于无参数函数的版本:
+}g6X6m Rx@0EPV template < typename Ret >
FZ FPzH struct functor_trait < Ret ( * )() >
7 $dibTER {
qnU`Q{ typedef Ret result_type;
!Ks<%;
rb } ;
(2
P&@!| 对于单参数函数的版本:
QNZ#SG8 bz`rSp8h template < typename Ret, typename V1 >
(s51GRC struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:c:}_t{% {
bIuOB| typedef Ret result_type;
b-J6{=k^ } ;
5^{2g^jH6 对于双参数函数的版本:
Sq`Zuu9t .;dI&0Z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/i"1e:cK struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
OP``+z> {
Pp;OkI``[ typedef Ret result_type;
MdnapxuS } ;
FW4#/H 等等。。。
rj29$d?Y9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Gl4f:` ~kI$8oAry template < typename Func >
K;R!>p}t struct func_return
YCG$GD {
cU "uKR template < typename T >
0|mCk struct result_1
BtF7P}:MGf {
`nd$6i^#W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CSzu$Hnq } ;
j9f Q V "i%=QON` template < typename T1, typename T2 >
HC$}KoZkC struct result_2
A4)TJY
3g {
Z>.(' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/vLW{ % } ;
DH])Q5 } ;
.aC/ g?U 7Y
4! 7\i> > 最后一个单参数binder就很容易写出来了
DNRWE1P2bg `cFNO: template < typename Func, typename aPicker >
g9F?j class binder_1
iG{xDj{CKv {
#a 4X*X.8c Func fn;
FD8d-G aPicker pk;
gS!zaD7Nr public :
QRdh2YH` MVDy|i4 template < typename T >
X(;WY^i! struct result_1
<@>l9_=R {
}4q1"iMlO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N3\vd_D( } ;
T=[/x= nz/cs n template < typename T1, typename T2 >
nR,QqIFFw struct result_2
}Rq{9j,% {
/kqa|=-`q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xH>j } ;
b%xG^jUXsX }u;`k'J@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&Y2Dft_K "BC;zH: template < typename T >
55zy]|F" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]4,eCT {
z7HM/<WY return fn(pk(t));
ugs9>`fF& }
~Vf
A template < typename T1, typename T2 >
wu0q.] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rouaT {
$v1_M1 return fn(pk(t1, t2));
H
;)B5C }
0\wW%3C } ;
ZtX
CPA! xC 4L`\ m(^nG_eX 一目了然不是么?
2I_~]X53[ 最后实现bind
3yLJWHO%W ka*#O"}L8 FlT5R*m template < typename Func, typename aPicker >
WIw*//nw picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5p~hUP]tT {
%0%Tp return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[G"Va_A8 }
5I/lF oy7 fN6n2*wr( 2个以上参数的bind可以同理实现。
"Ve9\$_s 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
aqv'c
j> [=^Wj`; 十一. phoenix
Yb%#\.M/y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vU9:`@beu L fZF for_each(v.begin(), v.end(),
U,Fyi6{~ (
^`bMFsP do_
c-ql [
D"&Sd@a{ cout << _1 << " , "
6>z,7 [ ]
*$@u`nM .while_( -- _1),
A}(o1wuw cout << var( " \n " )
FzG>iC} )
%RzCJxT );
H4<Q}([w V+t's*9o3 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:
l\ VrD2j8 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
$t0JfDd6Ky operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r'MA$PiS' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_Sl3) &mm!UJ QSOG(}w template < typename Cond, typename Actor >
9A *gW j class do_while
;?%_jB$P {
4B)%I` Cond cd;
[OR"9W& Actor act;
Yh;A)Np public :
R1(3c*0f template < typename T >
E@4/<;eKK struct result_1
.sD=k3d {
~nApRC)0 typedef int result_type;
$CZ'[`+ } ;
\r"gqv)^ TQ=HFs
~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0B:
v0R w^NQLV S template < typename T >
~7m+N)5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"Cs36k {
-,2CMS#N do
-_XTy!I {
Rx?ze( act(t);
my#\(E+ }
R[@}Lg7+v while (cd(t));
ilAhw4A return 0 ;
d0;?GQYn: }
V)P8w#, } ;
<,\U,jU_ ^9kx3Pw?8 4eJR=h1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L$,yEMCe 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}b/P\1#z 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Nnq1&j"m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
iUk#hLLC 下面就是产生这个functor的类:
zE~Xxp
Z58{YC Y PbsxjP template < typename Actor >
n]i#&[*A( class do_while_actor
mi[8O$^iJ {
l]OzE-*$b Actor act;
c=X+uO- public :
mhB2l/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Xt
+9z ILqBa:J template < typename Cond >
?wFL\C picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2f620 } ;
bF5"ab0 /aIGq/;Y+a
]sJC%/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bkS"]q)> 最后,是那个do_
\`E^>6!]q Ov^##E gtePo[ZH.P class do_while_invoker
B9Hib1<8 {
hCS} public :
3#Bb4\_v template < typename Actor >
9zY6hh** do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
vrcIwCa {
*"OUwEl a return do_while_actor < Actor > (act);
w 5?D]u }
b` va\'&3 } do_;
~]q>}/&YLo e['<.Yf+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}1W@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[c;#>UQMf 最后来说说怎么处理break和continue
is~2{: 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。
x0WinLQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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