一. 什么是Lambda
k4F"UG-` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Ce5w0&VlS 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,
x\J;ZiWwW 60aKT:KLC_ "?eH=! lKV\1(` class filler
X=p3KzzX {
0ve` public :
+r-dr>&H@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
TI[UX16Tz1 } ;
4Ay`rG EAD0<I<>
7edPH3 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:
\>Ga-gv6/ Hw?2XDv j [<Os~bfOv %0NkIQ`C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{7=WU4$ '6o`^u> p]h*6nH>~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
z#{0;t gv#c~cX] -3G 4vRIo ~&DB!6* 二. 战前分析
9|N"@0<B 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。
-Wlp=#9 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
:WK"-v b46[fa $(@o$%d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MegE--h /* --------------------------------------------- */
#+K
Kvk vector < int *> vp( 10 );
>bfYy=/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%@lV-(5q /* --------------------------------------------- */
=My}{n[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
axK6sIxx /* --------------------------------------------- */
9;0V
/y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
t."g\; /* --------------------------------------------- */
9Z,*h-o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+Lm3vj_N /* --------------------------------------------- */
R^J.?>0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=tr1*s{ ~L %Pz0Gg ]d@^i)2LF qQfqlD< 看了之后,我们可以思考一些问题:
q2x|%HRF 1._1, _2是什么?
nG"tO'J6 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。
)7&42>t 2._1 = 1是在做什么?
:/C ?FHs9 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。
RAIVdQ}.Z 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。
\Fj5v$J- vkd[:CC |@ikx{W 三. 动工
4. 1rJa 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j/)"QiS*? Ts|--, ;i<$7MR.e i 8l./Yt/ template < typename T >
L|&'jH) class assignment
3/X-Cr+d {
SArfczoB T value;
aSc{Ft/O public :
;wJ~ha C assignment( const T & v) : value(v) {}
Ne3R.g9;Z template < typename T2 >
^vJ"-{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`AWy!}8 } ;
a%Uw;6|{ ;W]D ~X& B\\6# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|#{- .r6Y] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/-h6`@[ 9]"S:{KSCn b9!.-^<8y $tI]rU class holder
j5PL{6 {
bF*NWm$Lf public :
vu=me?m?( template < typename T >
C)NC&fV assignment < T > operator = ( const T & t) const
?a
S% {
wMGk!N return assignment < T > (t);
CdY8#+"
}
rah,dVE] } ;
!lAD
q|$ }^9]jSq5 2K;#Evn'j 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:
0o;O`/x F!JJ6d53y static holder _1;
"< v\M85& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PocYFhWQ` ?>af'o: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2R]&v;A 而不用手动写一个函数对象。
p~K9
B-D vv6?V#{ Ir5WN_EaS ibJHU@l 四. 问题分析
Ow3P-UzU3 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。
LOr|k8tL% 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。
%a]; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i(*I@ku 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I^D0<lHl~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Bn?:w\%Ue %K(0 W8& 五. 问题1:一致性
9GgA 6# 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?|
H6&7\Wbk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
lv]quloT (DDyK[t+VX struct holder
B<7/,d' {
][d,l\gu+s //
*#y;8 template < typename T >
M"{uX T & operator ()( const T & r) const
*f5l=lDOB {
w%dL8k return (T & )r;
jTb-;4N' }
p_{("zQ } ;
[I l~K MgJ36zM 这样的话assignment也必须相应改动:
N
j4IQ<OV FB:<zmwR template < typename Left, typename Right >
?m0IehI class assignment
7\XE,;4> {
&<5+!cV= Left l;
pI;NL
[ Right r;
\*0yaSQF public :
U7iuY~L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
la
<npX template < typename T2 >
06*rWu9P3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}LP!)|E } ;
ZH ,4oF 2+o|A 同时,holder的operator=也需要改动:
KCuGu} 1l8Etp&< template < typename T >
l4y{m#/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
28andfl {
al&(-#1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
v4Ga0]VN$8 }
}(XdB:C8 ($nrqAv4 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。
^Q+i=y{W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!xIm2+:( m-/j1GZ* return l(rhs) = r;
5 BtX63 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。
F^k.is
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o*g|m.SjL 8Q{9>^ template < typename Tp >
8}e,%{q class constant_t
w$Ot{i|$( {
V DS23Bo const Tp t;
76cG90!Z public :
Rli:x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f:B>zp;N template < typename T >
Mg,:UC: const Tp & operator ()( const T & r) const
LPYbHo3fq {
+>~?m*$ return t;
in`aGFQO }
mo{MR:>) } ;
6 15s5ZA CzCQFqXI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Sn4[3JV $l 下面就可以修改holder的operator=了
hw N?/5 r7]zQIE template < typename T >
3@Z#.FV~C[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1?* {
K$K^=>I"o return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@+F4YJmB?l }
m!z|h9Ed z@Q@^
&0Mr 同时也要修改assignment的operator()
p[lNy{u~M BBG3OAyg_ template < typename T2 >
OA/WtQ5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
<<](XgR( 现在代码看起来就很一致了。
jcNT<}k
C :c9U>1`g& 六. 问题2:链式操作
n+lOb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
I1oje0$ 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。
Uw,2}yR 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。
a22Mufl 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。
T,xPSN2A* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{~|OE-X][ /!^&;$A' template < typename T >
J_Ltuso struct result_1
Le<wR {
)o-Q!<*1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%AOja+ } ;
Y]]}*8 `qd+f{Q 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
JpsPNa OpM(j& template < typename T >
n,$IfC" struct ref
iyj+:t/ {
bAKiq}xG%i typedef T & reference;
&Ysosy* } ;
/Q~gU< template < typename T >
7jnIv];i struct ref < T &>
=+t^ f {
btdb%Q* typedef T & reference;
"D?z } ;
3~nnCR[R GA7}K:LP'k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ag F,aZU G$ _yy: template < typename T >
hstbz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)M__
t5L {
vjjSKP6B return l(t) = r(t);
Sz H" }
K&8dA0i2u2 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。
@6l%,N<fou 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NPFpq,P> p~*UpU8u 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
QWMdn _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pp7$J2s+j _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tv!_e$CR +5 调用divide的对象返回一个add对象。
H\XP\4#u 最后的布局是:
|&Ym@Jyj Add
S[7WW$lF / \
L#vI=GpL,r Divide 5
O(+phRwJ / \
Ur*6Gi6 _1 3
i;!H!-sM 似乎一切都解决了?不。
EvOJ~'2 Y% 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。
SJIOI@\b 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。
R'S0 zp6 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:
sg+uBCGB (PfqRk1Y template < typename Right >
-WYAN:s assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
,_"AT!r Right & rt) const
5Kkdo!z {
c+2FC@q{l return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V{<xff }
hGiz)v~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%'[&U# - 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。
=2@B& 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。
?wO-cnl 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。
1&e} ms 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。
tO0!5#-VR 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?
"_`F\DGAZu 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:
gB<3-J1R 4._(| template < class Action >
?:w1je7 class picker : public Action
7U"[Gf {
L(U"U#QZ public :
U*3uq7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
yrR1[aT // all the operator overloaded
|O"lNUW } ;
1bH;!J w+N> h;j 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。
A\#iXOd 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:
&8z[`JW,T +).0cs0k5 template < typename Right >
Qci4J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
V
=-WYu {
rta:f800z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Mb]rY>B4 }
u?+Kkkk kV38`s>+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KG=h& 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。
&-mX , . Z%{'CC template < typename T > struct picker_maker
5Lf{8UxI {
0lv%`, typedef picker < constant_t < T > > result;
L@gWzC~?Q } ;
A]DTUdL template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3JVK {
39=1f6I1 typedef picker < T > result;
N"3b{Qio } ;
mL4] l(U ]Oif|k`{ 下面总的结构就有了:
D#o}cC. 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。
0D&t!$Ibf 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。
PpgP&;z4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h}xeChw] 至此链式操作完美实现。
3.qTLga|} 4!LCR}K u07pq4Ly 七. 问题3
O/<K!;(@? 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。
R[;zX(y -k"^o!p template < typename T1, typename T2 >
ka3u&3" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8:/e
GM {
VL*ovD%- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
smry2*g }
$t6e2=7 f4PIoZ e 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:
4Z/Q=Mq2 oDU ;E template < typename T1, typename T2 >
48*Do}l] struct result_2
EeF'&zE- {
t>[KVVg
W typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q
!(pE& } ;
,Bal 7Ddaf> 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?
0JJS2oY/ 这个差事就留给了holder自己。
m2v'WY5u T"0,r$3: KFFSv{m[ template < int Order >
Y14W?|KOB class holder;
6%VV,$p template <>
:"!9_p(,, class holder < 1 >
LK@lpkX {
Ed
,D8ND public :
:G<E^<M\)^ template < typename T >
PK4iuU`vh struct result_1
Vl2XDkhq {
q|LDo~H typedef T & result;
P'O#I}Dmw< } ;
Uv4`6>Ix
template < typename T1, typename T2 >
,-OCc!7K struct result_2
rQaxr! {
P:N1#|g typedef T1 & result;
$]rj73p^tH } ;
X B_B4X1R template < typename T >
<!pvqNApg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"^1L'4'S {
PtTH PAKj return (T & )r;
VV9_`myN7 }
I'@Ydt2 template < typename T1, typename T2 >
uy}%0vLo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B.L]Rk\4 {
*tAg*$ return (T1 & )r1;
(~J^3O]Fo }
? mhs$g> } ;
UAyC.$! EKzAd template <>
i}~SDY class holder < 2 >
Y9`5G% {
?PyG/W public :
!S_^94 b@ template < typename T >
3ux0Jr2yT struct result_1
"$}vP<SM {
0pSmj2/,. typedef T & result;
yZWoN& } ;
{b@KYR9K template < typename T1, typename T2 >
2 6>ZW4Z struct result_2
# (- Qx {
z-c}NdW typedef T2 & result;
?Q72 ;/$ } ;
8Y#\xzod template < typename T >
hbcuK& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zR32PG>9 {
>G 'SbQ8 return (T & )r;
_H^^y$+1 }
H&yD*@ template < typename T1, typename T2 >
A%2:E^k(s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+GAf O0 {
nA~E
"* return (T2 & )r2;
d|iy#hy"_ }
.uE Pnzi } ;
OK{xuX8u ILic.@st n\ Hs@. 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> >。
8#D:H/`' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$.:mai 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3.)b4T =-o'gL return l(i, j) = r(i, j);
\-*eL;qP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3or\: &,.Y9;
b return ( int & )i;
9V.u-^o& return ( int & )j;
q-Qxbg[>e 最后执行i = j;
:h1pBEiH 可见,参数被正确的选择了。
k;5P om j.:h5Y^N dr<<! q / ph2$oO
6, %5*@l vy 八. 中期总结
=KT7nl 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:
tW;:- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pDhse2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
LZ~"VV^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
qSx(X!YS 7zTqNnPnf .O0O-VD+a vOgC>_x7 .4l/_4,s_ 9,]5v+ 九. 简化
Yif*"oO 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。
=?X$Yaw* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/b;K 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
0L^u2HZYL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{k(eNr, +-*/&|^等
i5F:r| 2. 返回引用。
^S#t|rN
=,各种复合赋值等
26n^Dy>} 3. 返回固定类型。
yGpz,X4x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.C]cK%OO
N 4. 原样返回。
t_ur&.^SB operator,
*V k ^f+5 5. 返回解引用的类型。
OJ4SbI operator*(单目)
+1 eCvt:, 6. 返回地址。
_;RVe"tR# operator&(单目)
n+1y 7. 下表访问返回类型。
iGXBqUQ: operator[]
Brd,Eg 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
W0cgI9=9 operator<<和operator>>
insY(.N [t0rfl{. OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
DW(~Qdk 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<EO<x D=: UF__O.l__ template < typename Left >
{w^uWR4f struct value_return
kD.pzxEM {
rSVgWr8 template < typename T >
3,aN8F1;C struct result_1
R,@g7p {
l)+:4N?iVv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!#? kWAU } ;
s* jfMY bb=uF1 template < typename T1, typename T2 >
{b!7
.Cd= struct result_2
gmSQcN) {
uL?vG6% ^1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~0-g%C?R } ;
g.Hio.fVd } ;
%kU'hzLg ;8B.;%qkL CP`
XUpX`& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(%<' A p/]s)uYp$ 下面我们来剥离functor中的operator()
0-2"FdeQU 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]7qiUdxt: Yr&Ka: return l(t) op r(t)
F;D1F+S return l(t1, t2) op r(t1, t2)
H}b\`N[nr return op l(t)
=3ADT$YHd return op l(t1, t2)
h{]#ag5` return l(t) op
hG Apuy return l(t1, t2) op
>#N[GrJAE return l(t)[r(t)]
C}CKnkMMD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.RRlUWu ^@.G,u 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
m@oUvxcd 单目: return f(l(t), r(t));
8sw,k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M#0 @X 双目: return f(l(t));
y(8d?]4:_ return f(l(t1, t2));
n,KA&)/s 下面就是f的实现,以operator/为例
*W^=XbG ~b8a^6:R" struct meta_divide
%2yAvGa1 {
4MX7=!E template < typename T1, typename T2 >
v["3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T"W9YpZ {
F";FG 0 return t1 / t2;
J E)J<9gf }
!Z/$}xxj } ;
,h!X k ~n]NyVFP 这个工作可以让宏来做:
rl|Q)A{ QGPR.<D)B #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FaWl,} ] template < typename T1, typename T2 > \
o>!JrH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~V$ f#X 以后可以直接用
[.U^Wrd DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
X>/K/M 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
X,Zd= (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。。。)
9Dq.lr^ @ta?&Qf) MOLO3?H( 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
I Tn;m X2P``YFV{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M c@GH class unary_op : public Rettype
h,hL?imD {
`
@>ZGL: Left l;
,TJ/3_ lH public :
xPvRQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ux&:Rw\ sU*3\ template < typename T >
LJ
l1v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1 mHk =J~ {
U IQ 6SvM return FuncType::execute(l(t));
/Tcb\:`9 }
q]+)c2M 9,KVBO template < typename T1, typename T2 >
Zx9.p Fc" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.h!9wGi` {
?N2X)Y@yi return FuncType::execute(l(t1, t2));
LK
%K0o }
NlMQHma } ;
+/}_%Cf8 &*ZC0V3 uc\.oG;~q 同样还可以申明一个binary_op
FSVS4mtiX\ -sx-7LKi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QglYU class binary_op : public Rettype
ny~W]1 {
F\Y,JUn[G Left l;
9Yd-m Right r;
S8vx[ < public :
;h~?ko binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rQ
&S< jPj2 template < typename T >
^xmZ|f- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L[1d&d!p {
fls#LcI9>6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
C*$|#.l }
|O%:P}6c ujow?$& template < typename T1, typename T2 >
F"Uh/EO< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mo~ki"9. {
[Yn;G7cK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
::0aY;D2 }
xa'
nJ"f; } ;
9armirfV'P VVgsLQd 6xyY+ 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
4Fh&V{`W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5Zzr5WM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hyM'x* 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。
Q
+R3H, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S3b|wUf 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。。。
OuMco+C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
10/x'#( 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)
IU7$%6<Y 下面是修改过的unary_op
QCVsVG!sN poTl|y @ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
te4F"SEf class unary_op
Nvi Fq {
!T)T_P[ Left l;
sg+ZQDF{x
{VS''Lv public :
Cc@=? =U=e?AOG2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
83\o( U? {'n#n 5 template < typename T >
pk;ff q@ struct result_1
UY1JB^J$ {
-J-3_9I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)>-77\ } ;
A*G
)CG
e$ThSh\+( template < typename T1, typename T2 >
$o/0A struct result_2
<WZ1- {
YgO aZqN typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SPfD2%jjC } ;
\Oi5=, x>U1t!' template < typename T1, typename T2 >
=Jsg{vI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%'RI3gy {
C/{nr-V3u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l*F!~J3 }
'LJ %.DJ MV
Hz$hyB template < typename T >
7JxE|G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L4\SBO {
S^3g]5YX return OpClass::execute(lt(t));
kHt!S9r }
%E4$ZPSW p2pTs&}S } ;
v< 65(I> I>A^5nk V-?sek{; 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
wJapGc! 好啦,现在才真正完美了。
XD_P\z 现在在picker里面就可以这么添加了:
g\
8#:@at Q\&AlV template < typename Right >
aX>4Tw picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
c,6<7 {
F'V+2,. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
XA&tTpfJE }
M!xm1-,[ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
m NUN6qVP~ iFAoAw( u\Nw:Uu i yDCooX0 ?=/}Ft 十. bind
qB+:#Yrx/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
q;1VF;<"vH 先来分析一下一段例子
+XU$GSw3( 902!M65[rG TS\A`{^T int foo( int x, int y) { return x - y;}
/tI d#/Y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
FT|/WZR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>.!5M L\ 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。
b6LC$"t0 我们来写个简单的。
N=O+X~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gTmUK{y' 对于函数对象类的版本:
4%',scn [#STR=_f template < typename Func >
:=iM$_tp' struct functor_trait
V'HlAQr {
;y?D1o^r8W typedef typename Func::result_type result_type;
Ovaj":L } ;
4'}_qAT 对于无参数函数的版本:
}\`-G+i{W 1OiZNuI:E template < typename Ret >
/VhE<}OtH struct functor_trait < Ret ( * )() >
r2E>sHw {
Up/eV}C typedef Ret result_type;
:o.x=c B } ;
PO1:9 对于单参数函数的版本:
>'2w\Uk~: }<}`Q^Mlk template < typename Ret, typename V1 >
~kSnXJv struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Sob $j {
pb/{ss+ typedef Ret result_type;
+}`O^#<qLX } ;
| `)V^e_ 对于双参数函数的版本:
ard3yNQt !F7EAQn{( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\ ]kb&Qw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:ET3&J
L {
! 6p)t[s typedef Ret result_type;
z`xz~9a< } ;
li3PR$W V 等等。。。
Ch \ed|u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
oQ-|\?{;A 08K.\3 template < typename Func >
+EiUAs~H struct func_return
*w,C5 f {
H$44,8,m template < typename T >
SpJIEw struct result_1
)0UXTyw^ {
(Rs052m1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;'i>^zX` } ;
+rN&@}Jt. bg/a5$t
template < typename T1, typename T2 >
qS?uMms7w struct result_2
cD JeYduK {
IDn$w^" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Sece#K2J| } ;
3Q:Hzq G } ;
>HL$=J_K? ]X\p\n'@j Y:#nk.}> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R^k)^!/$f S!6 ? b5 template < typename Func, typename aPicker >
,qu7XFYrY class binder_1
:N#8|;J1Fl {
GJj} |+| Func fn;
HD!2|b~@ aPicker pk;
$az9Fmta public :
}-N4D"d4o 5lrjM^E| template < typename T >
cP2n,>: struct result_1
vlVHoF;& {
.8]buM5_G typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F XG,DJ: } ;
6^NL>|? PfjD!=yS=h template < typename T1, typename T2 >
sDl@ struct result_2
##5e:<c&[ {
32z2c:G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-jWXE } ;
BK)3b6L=% awU&{<,=g binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
HyYol* Vu5Djx' template < typename T >
RXw }Tb/D8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4L<;z' {
4WXr~?Vq9 return fn(pk(t));
ZfVw33z }
J*D3=5& template < typename T1, typename T2 >
/WMJ#IE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UFGUP]J> {
r*f:%epB% return fn(pk(t1, t2));
on.m
'-s }
:V~
AjV } ;
AsO)BeUD XM~eocn gQ$0 |0O 一目了然不是么?
ffG1QvC|M 最后实现bind
Fd/Ra]@\Y 3B5 `Y icN#8\E template < typename Func, typename aPicker >
}WnoI2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2[I[I*"_d {
f"Kl?IN8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gr \vC }
4XNkto 8I<LZ{a10 2个以上参数的bind可以同理实现。
oH1]-Nl$ 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。
~}g)N s)}EMDY 十一. phoenix
l
9bg Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4%*`'o$_ "O<TNSbrC for_each(v.begin(), v.end(),
S4D~`"4$/ (
yX1OJg[s, do_
)NnkoCNeE [
9d8U@= cout << _1 << " , "
(|sqN8SbA ]
r<pt_Cd .while_( -- _1),
Y0g6zHk7 cout << var( " \n " )
k(dNHT )
b X4]/4% );
Am=O-;
b'8 w"AO~LF 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:
B+lnxr0t 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
lFD/hz7lc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#Kt5+"+7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5Eu`1f? <^"0A s=1w6ZLD template < typename Cond, typename Actor >
M[6WcH0/T class do_while
PY[!H<tt {
e89IT* Cond cd;
z6'l" D'h Actor act;
YiC_,8A~ public :
A2"$B\j1 template < typename T >
rQ&F Gb struct result_1
5mg] su {
.2/W.z2 typedef int result_type;
@.l?V6g9T } ;
,e+S7YX V?4G~~F do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?Bsc;:KF A~#w gLGn template < typename T >
qQe23,x@5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bu#\W {
L%fJH_$_s do
+6\1
d5 {
nj7\vIR7 act(t);
zwdi$rM5 }
-4t!k
Aw` while (cd(t));
?o_D#gG* return 0 ;
])mYE
}g }
,dSP%?vV } ;
z+X DN: 5db9C}0 FWuk@t[<O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
SAN/fnM 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
v9l|MI15V 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
CO"Nv 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
_A=Pr_kN 下面就是产生这个functor的类:
);*#s~R
BYXMbx _2nNCu ( template < typename Actor >
S01Bc class do_while_actor
L=<{tzTc {
H+Se Actor act;
"yc@_+"\+ public :
[:bYd}J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
lwp(Pq 75RQ\_zDu template < typename Cond >
p$zj2W+sN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
KU)~p"0[6] } ;
y<*/\]t9L[ c_)lTI4
F!~o J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
T`SpIdzB. 最后,是那个do_
i2m+s; -aF\
u[b [E4#|w class do_while_invoker
VXIB9
/*i {
?;?$\b= public :
'I1^70bB template < typename Actor >
9zD^4j7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7W `gN[* {
t+m
ug return do_while_actor < Actor > (act);
ahqsbNu1 }
3Fl!pq] } do_;
Q:sw*7"F }
2P,Z 6L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9ld'SB:# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P xiJ R[a 最后来说说怎么处理break和continue
}='1<~0 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。
tP]-u3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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