一. 什么是Lambda
~48Uch\LG: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qmv%N 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,
%0$$tS + q<D'"7#. ![{> f6{J ()= class filler
q%8,@xg {
r;I3N+ public :
QJ-6aB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
jrZM } ;
IbF[nQ `=vL?w^QS 50Pz+: 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:
QV4{=1A \ C~Y %Nzg~ZPbmT FF)F%o+:w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!T#~.QP4 D CcM~ AQQeLdTq 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4}gqtw: q.g<g u] :,]V 03 E,>/6AU 二. 战前分析
t+|c)"\5h 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。
(/-2bO 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
zdlysr# sFT-aLpL@V :1PT`:Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$NWXn,Y' /* --------------------------------------------- */
N3!x7J7A vector < int *> vp( 10 );
7D@O:yO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>Ke4lO" /* --------------------------------------------- */
F)z]QJOw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?MHVkGD /* --------------------------------------------- */
`p|{(g' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-WWa`,: /* --------------------------------------------- */
<=W;z=$!Bb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
T&H[JQ/h /* --------------------------------------------- */
WSz#g2a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4nN%5c~= 2,{m>fF +ng8!k D'$ki[{, 看了之后,我们可以思考一些问题:
se:]F/ 1._1, _2是什么?
/bjyV]N 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。
NldeD2~H 2._1 = 1是在做什么?
=6y4* f 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。
$-Lk,}s.* 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。
zWb>y n,!PyJ O-[ lL"T 三. 动工
K?+iu|$& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*yN+Xm8o jjN]*{s lfba D(yU:^L template < typename T >
*e&OpVn class assignment
56Z 1jN^U {
5(W`{{AW T value;
]vo&NE public :
.bE+dA6:v assignment( const T & v) : value(v) {}
>`R}ulz) template < typename T2 >
2Dgulx5kGZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;m`k#J? } ;
!ba /]A/ H`odQkZ! *p0n{F9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
l*V]54|ON3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"#anL8 D/[(}o( Nj4= E&ou(Q={ class holder
@0H}U$l {
1AiqB Rs public :
8@pY:AY template < typename T >
Eh/B[u7T[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
/Z`("X?_Kf {
jYE<d&Cq return assignment < T > (t);
mux_S2x9m\ }
g$$i WC!S< } ;
M#ED49Dh> D_mdX9-~ ,v(K|P@ 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:
Awy-kou[C 3<">1] /, static holder _1;
_nW{Q-nh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{BB#Bh[ O_-Lm4g?4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ixc~DV+@[ 而不用手动写一个函数对象。
G- nS0Kn: %A_h!3f& )lB 3U
Ne>yFl"u 四. 问题分析
!Q(x A,p 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。
j8gw]V/B: 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。
+$_.${uwV 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}e[;~g\& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)> >Tj7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?VUW.- pgNyLgN 五. 问题1:一致性
_OR@S%$ 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?|
pYXusS7S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^&^~LKl~ >|[ l?` struct holder
W:5,zFW {
woI.1e5 //
[3KP@'52k template < typename T >
Z]VmTB T & operator ()( const T & r) const
+bO]9*g] {
NW$_w return (T & )r;
UqsJ44QEZ }
MLVrL r t } ;
1dsMmD[O z#DgoA 这样的话assignment也必须相应改动:
uKOsYN%D Q:rQ;/b0/ template < typename Left, typename Right >
Tw`n 3y? class assignment
Cf&.hod {
{c|{okQ;Q Left l;
'#Yqs/V Right r;
_'OXrT#Q public :
p0r:U<& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kx3?'=0;5 template < typename T2 >
:U>[*zE4& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
St`3Z/|h } ;
M9*#8> q-tm`t*7 同时,holder的operator=也需要改动:
Ng=_#< 0 rge]w.X template < typename T >
Qg^Ga0Lf6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<4{Jm8zJ {
aFfd!a"n return assignment < holder, T > ( * this , t);
] x12_+ }
!t.*xT4W ]?1n-w.}r 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
V$OZC;4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%]U' z&R
#j return l(rhs) = r;
4ju=5D]; 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。
K*"Wq:T;B 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TAE@KSPvo }I )%G w template < typename Tp >
cT&!_g#g class constant_t
:_0"t- {
'c6t,% const Tp t;
f$2DV:wuC public :
-G|?Kl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
GE S_|[Q template < typename T >
W08rGY const Tp & operator ()( const T & r) const
RkMs!M {
;]c:0W' return t;
zxD~W"R:s }
X"sc'#G T } ;
gt>k]0 awC:{5R8v 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/%F}vW(! 下面就可以修改holder的operator=了
g]mR;T3 kMJA#{< template < typename T >
8hZYZ /T assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7A=*3 {
D\@)*" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X?B\+dq }
]iq2_{q 9!>Ks8'.d 同时也要修改assignment的operator()
WBd$#V3 uH.1'bR?a template < typename T2 >
?LAiSg=eq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6o
cTQ}= 现在代码看起来就很一致了。
.Xm?tC< {^jRV@ 六. 问题2:链式操作
3!*qB-d 现在让我们来看看如何处理链式操作。
j7>a^W 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。
CTP!{<ii 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。
*U}cj A:ZN 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。
"?n;dXYSi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
tso\bxiU }fqy vI template < typename T >
tupAU$h?! struct result_1
C&/_mm5 {
W>'KE:!sp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
K @h94Ni6 } ;
.`TDpi9OB esk~\!d 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
yBYZ? gc _7bQR7s template < typename T >
bQ`|G(g-d struct ref
K2@],E?e%| {
\jCN ]A< typedef T & reference;
)/FEjo } ;
d&owS+B{48 template < typename T >
&^hLFd7j/ struct ref < T &>
#!>QXiyR {
HbZFL*2x3 typedef T & reference;
y8Oz4| } ;
T$&vk#qr KfkU_0R+~v 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vo!QJ {;^GKb+ template < typename T >
1> 'xmp+# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wN2D{Jj {
zS/1v+ return l(t) = r(t);
A2p]BW& }
?C`&*+ 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。
~LU$ n o^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nqC@dHP 1F]jy
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
"59"HVV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
j|DjO?._' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ltg\x8w?c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\]Y=*+{ 最后的布局是:
Dk#4^`qp1 Add
%uQOAe55 / \
(4Ha'uqz Divide 5
.:9XpKbt / \
*Q!I^]CR _1 3
iL8:I)z 似乎一切都解决了?不。
n h&[e 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。
CSVL,(Uw 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。
| h%0)_ 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:
|576) mBON>Z[4. template < typename Right >
8\BYm|%aa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=j^wa') Right & rt) const
YtFH@M {
B"3uuk8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P ,*yuF|bk }
4#&w-W 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
N D1'XCN 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。
z:W|GDD1 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。
,#8H9<O9t 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。
['DYP-1J 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。
fIii 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?
N/8_0]Gf 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:
txFcV aFd87'^ template < class Action >
FKU)# Eo class picker : public Action
ueu=$.^;g {
q?=_{oH9 public :
fK;I0J picker( const Action & act) : Action(act) {}
<qjolMO` // all the operator overloaded
#|^yWw^ } ;
~=/.ZUQNX W&p f%? Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!+Zso& 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
mt]50}eK ?(E?oJ)( template < typename Right >
EE,C@d!*k7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i/aj;t {
o!sHK9hvJ) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TSKR~3D# }
4mwLlYZ 5@yBUwMSj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>e^8fpgSo 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
sZ%wQqy~k fk'DJf[M template < typename T > struct picker_maker
P.'$L\ {
naiy] oY" typedef picker < constant_t < T > > result;
aB)G!Rm& } ;
z18<rj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sV-UY!
{
!WNO!S0/j typedef picker < T > result;
_GsHT\ } ;
=aCd,4B} G4QsR7 下面总的结构就有了:
'tMS5d)4: 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。
1)!?,O\ey 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。
n$E'+kox picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
17S<6j#H5 至此链式操作完美实现。
?X3uPj9if (F'?c1 6;p"xC- 七. 问题3
*#c^.4$' 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。
M(#]NTr ~4 YnW,6U['{g template < typename T1, typename T2 >
eDL0Vw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g#r,u5<*? {
~vstuRRST return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
41^
$ }
VCc57Bo wY_! s Qo 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:
}080=E *(j-jbA template < typename T1, typename T2 >
"J*LR struct result_2
7YQ689"J6B {
8rM1kOCf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@h)X3X } ;
j\TS:F^z 3TF'[(K= 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?
KK41I8Mw 这个差事就留给了holder自己。
L]QBh\ -14~f)%NQ* mmBZ}V+&= template < int Order >
w02t9vz class holder;
c2Up<#t template <>
U'Fc\M5l/l class holder < 1 >
&OP =O*B {
HVaKy+RU public :
6d%)MEM template < typename T >
WkSv@Y, struct result_1
eN-lz_..7 {
S\W&{+3 typedef T & result;
c*Q6k<SKR } ;
apd"p{ template < typename T1, typename T2 >
=(Wl'iG struct result_2
_{48s8V {
m"tke'a typedef T1 & result;
L0>w|LpRc } ;
nWsR;~pK template < typename T >
Vho^a:Z9}W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:my@Oxx4@ {
ZY-mUg return (T & )r;
[eZ'h8 }
q\T}jF\t template < typename T1, typename T2 >
, \R,O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
15wwu} X {
xqLIs:* return (T1 & )r1;
uoe>T: }
T[]kun } ;
&E$:^a4d p^i]{"sjbU template <>
*kKdL class holder < 2 >
jWJ/gv~ $ {
u,),kj< public :
e3x;(@j template < typename T >
73tWeZ8rvx struct result_1
NK|m7( {
*tL1t\jY typedef T & result;
Nj|~3
*KO } ;
z+F:_ template < typename T1, typename T2 >
O:Ob{k struct result_2
IXt cHAgX {
UCS`09KNJ typedef T2 & result;
DY!mq91
} ;
qwDoYyyu template < typename T >
A3mS Sc6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~.f[K{h8 {
k
ks
?S', return (T & )r;
:j(D&?ao }
Z=CY6Zu7 template < typename T1, typename T2 >
C;.+ kE typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S[L2vM) {
ts~$'^K[- return (T2 & )r2;
iMXK_O% }
SM8m\c } ;
TCS^nBEE +)QA!g$ |,OTGZgc 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> >。
uq_h8JH$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|4u?Q+k%% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`8N],X <|_b: return l(i, j) = r(i, j);
:z} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M}W};~V2ng tx{tIw^2; return ( int & )i;
?jRyw(Q return ( int & )j;
?UV^6 最后执行i = j;
J t,7S4JL 可见,参数被正确的选择了。
rCFTch" x:WxEw>R +jpC%o}C ,Jh('r7 HRZ3}8Qj 八. 中期总结
I\peO/w 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:
|?
l6S 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n*U+jc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_I}rQfPJ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'hw_ew Il9pL~u jt8%
L[ *,=WaODO % MX#MDA-4 Z`lCS
o; 九. 简化
*^5..0du 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。
%Jc>joU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x#s=eeP1 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:
ViG4tb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lj o^ 2 +-*/&|^等
MOEB{~v`; 2. 返回引用。
$6]7>:8mz =,各种复合赋值等
wc5OK0| 3. 返回固定类型。
%<Q?|} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Bz#K_S 4. 原样返回。
63?fn~0\ operator,
MJ:>ZRXCE 5. 返回解引用的类型。
1@Zjv>jy[ operator*(单目)
wh<s#q` 6. 返回地址。
]
x_WO_ operator&(单目)
Aa;s.:? 7. 下表访问返回类型。
d.3O1TXK operator[]
6hs2B5)+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Ck0R%| operator<<和operator>>
Z 7M%}V% $&|*v1rH 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。
{!C ';^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
boR&'yX tT;=l[7% template < typename Left >
= ?hx+-' struct value_return
]8X Y"2b {
vQ}'4i8( template < typename T >
fYzOT,c struct result_1
yEfV8aY'* {
|,ZmRW^2K typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{m/\AG)1I } ;
hL,+wJ+A D~xUr)E template < typename T1, typename T2 >
*QF3l0& struct result_2
<k^P>Irb3t {
$MmCh&V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[[P UK{P0 } ;
Eqg(U0k0 } ;
@: ~O f*g>~! t?0D* !D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rwlV\BU X]Emz" 下面我们来剥离functor中的operator()
nJ|8#U7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.wD>0Ig #(53YoV_8 return l(t) op r(t)
"kKIVlC return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6SMGXy*]^ return op l(t)
e_wz8]K)n return op l(t1, t2)
=Po!\[SBU return l(t) op
IA|V^Wmt; return l(t1, t2) op
1a)NM# return l(t)[r(t)]
kQ$Q}3f return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
JqO#W1h~R| TIV1?S 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
%3i/PIN 单目: return f(l(t), r(t));
j:0VtJo~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9Osjh G 双目: return f(l(t));
%T UljX K} return f(l(t1, t2));
! G%LYHx 下面就是f的实现,以operator/为例
8Us5Oi z+1#p.F$@ struct meta_divide
'A,&9E{%1 {
R.R(|!w> template < typename T1, typename T2 >
fz
W%(.tc\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2FO.!m {
_1c'~; return t1 / t2;
u!%]?MSc }
I'o9.B8%# } ;
X9nt;A2TU+ <GShm~XD2 这个工作可以让宏来做:
O xqbHe :YB:)wV,P #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ML0o:8Bd\ template < typename T1, typename T2 > \
e:V(kzAY; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#Xri%&~ 以后可以直接用
ke~O+] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_y)#N< 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
J[UL
f7: (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。。。)
0gVylQ "JSg/optc 7g5sJj 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
`-4c}T i6r%;ueLb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$.(>Sj1 class unary_op : public Rettype
O@3EJkv {
9c806>]U^ Left l;
Nora< public :
BpCzmU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A5Yfm.Jy 2"nd(+QH template < typename T >
SPL72+S`, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N40.GL0s {
q:-8W[_ return FuncType::execute(l(t));
T"t3e=xA }
=4yME )KR9al f3 template < typename T1, typename T2 >
:n>m">4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>i]r,j8! {
!:`QX\Ux return FuncType::execute(l(t1, t2));
B{QY-F~ }
E/LR(d_ } ;
1bd(JL ro6peUL*2` uKh),@JV 同样还可以申明一个binary_op
]BCH9%zLj gOO\` # template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aD3'gc,l class binary_op : public Rettype
S8<O$^L^ {
R{@WlkG} Left l;
hti)<#f Right r;
"VkraB.i public :
$t-HJ<! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.BlGV 2@^# T\b
e(@r template < typename T >
+|Xx=1_?BK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%`HAg MgP {
}9>W41 return FuncType::execute(l(t), r(t));
9pStArF?F0 }
=4/lJm`` I9ubV cV8 template < typename T1, typename T2 >
2@1A, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(2QFwBW] {
$PstThM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#+QwRmJdT! }
jRXByi=9 } ;
d~O\zLQ; #=5/D@ \Q?r+VZ 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
&BCl>^wn} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c&AA< 6pkv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O|#^ &d 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。
)fpZrpLXE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
D^I%tn=F 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。。。
Gu|}ax" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p-y,OG 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)
nod?v2% 下面是修改过的unary_op
-O\!IXG^ a*NcL(OC template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6N :fq class unary_op
`K~300-hOb {
;->(hFJt Left l;
jw5Bbyk zy8W8h(? public :
nv*q
N\i' fZ]Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t@>Uc`% !CTchk<{( template < typename T >
*rK}Ai struct result_1
; GRSe {
#)tt}GX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bwqla43gX } ;
!GURn1vcAe xYRN~nr template < typename T1, typename T2 >
yK_$6EtNKj struct result_2
Nqk*3Q"f {
-k|r#^(G2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k!>MZ } ;
),mKEpf +tkDT@ ` template < typename T1, typename T2 >
,sn
?V~) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BEx?
bf@|] {
dG'aJQw return OpClass::execute(lt(t1, t2));
s}uOht}
o }
CQW#o_\ {l%Of template < typename T >
,H2[["1DH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[: {
i!LEA/"V return OpClass::execute(lt(t));
Z[RE|l{ }
ZC@ 33Q( (2[tQ`~ } ;
1CU-^j r;g[<6`!S `6)GjZh^ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
0+}42g|_ Z 好啦,现在才真正完美了。
.EM0R\q 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q.>@w<[!L <[@AMd S template < typename Right >
#;)Oi9{9; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(y[+s?;WyB {
4`yCvPu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MxD,xpf }
@Z&El:]3> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
7;jwKA;k Kp'_lKW)]q lRF04 X9K@mX T
]hVO'z 十. bind
/X~l%Xm 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
{~_X-g5|] 先来分析一下一段例子
>k"Z'9l U$&G_&*0a 0/S|h"-L int foo( int x, int y) { return x - y;}
;!q _+P bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}A\s`Hm bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q0K2md_%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。
N_rz~$|@9 我们来写个简单的。
?n)d: )Ud" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~1]4 J(+ 对于函数对象类的版本:
ijEMS1$=7 _CO?HX5ek template < typename Func >
hCV e05
struct functor_trait
% 4|* {
gHpA@jdC* typedef typename Func::result_type result_type;
0}C> e`<' } ;
0+L:+S 对于无参数函数的版本:
5ltEnvN dQT A^m template < typename Ret >
M{cF14cQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
k&wCa<Rs~R {
Z0uo.
H@.N typedef Ret result_type;
}^U7NZn<" } ;
@iwVU]j 对于单参数函数的版本:
YRa{6*M g X75zso template < typename Ret, typename V1 >
@M-i$
q[4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
xl8=y {
I
.jB^ typedef Ret result_type;
W=:4I[a6Q } ;
)c!7V)z 对于双参数函数的版本:
_;L%? -2c `2-6Qv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+z}O*,M"q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*(wkgn {
> Dy<@e typedef Ret result_type;
W^#HR } ;
{9:[nqX 等等。。。
B3|h$aKC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
O{b<UP'85 sA$x2[*O template < typename Func >
6a6;]lsG struct func_return
Bn:"qN~ {
J<hqF4z template < typename T >
:/UO3 c( struct result_1
ko<u0SjF)u {
}MQNzaXY^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ere h! } ;
a,mG5bQ!
r& template < typename T1, typename T2 >
.TZ0FxW struct result_2
qaJ$0,]H+ {
O&BNhuW2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
" kp+1sG8 } ;
}
DQ<YF+ } ;
dpG l >=Bl/0YH lw+Y_; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cxX/ b, ^u2unZ9BK! template < typename Func, typename aPicker >
pRR1k? class binder_1
m8M2ka {
= VIU
Func fn;
stGk*\>U' aPicker pk;
?R-4uG[( public :
bd|ZhRsL ox:m;-Ml?_ template < typename T >
pHKcKqB*13 struct result_1
a(.q=W {
P"*#mH[W| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cft/;Au{ } ;
'O>p@BEK
55O_b)$ template < typename T1, typename T2 >
<MK4#I1I struct result_2
Ln-UN$2~F {
M2Q*#U>6r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L#h uTKX} } ;
JG^fu*K wFbw3>'a9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`-_kOxe3 PFR64HK2 template < typename T >
OVq(ulwi+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d23;c )'
{
\B/!}Tn; return fn(pk(t));
zX]4DLl, }
9}-;OJe template < typename T1, typename T2 >
( JMk0H3u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w-{a>ZU0 {
%"[`
return fn(pk(t1, t2));
|)KOy~" }
V2B@Lq"9` } ;
kB#;s %*bGW'Cw r..&6-%:N 一目了然不是么?
m!Y4+KTwD` 最后实现bind
3A&:
c/ xg(*j[ff3 op8[8pt% template < typename Func, typename aPicker >
.gQYN2#zb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aU\R!Y$/" {
"udA-;!@& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.@KI,_X6, }
oaac.7.fV Jb;@'o6 2个以上参数的bind可以同理实现。
6uS;H]nd< 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。
,vDSY N6 /Fj*sS8 十一. phoenix
8*x/NaH
/\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\Gl>$5np `8 Ann~Z|k for_each(v.begin(), v.end(),
E$"`|Df (
Sdzl[K/} do_
0{^ 0>H0 [
qtR/K=^i cout << _1 << " , "
)U|0vr8: ]
~o8 .while_( -- _1),
`g}po%k cout << var( " \n " )
@|2sF )
<`)vp0 );
2#81oz&K ~J:qG9|]} 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:
zhZ!!b^6< 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@@W-]SR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`g+Kv&546 那么我们就照着这个思路来实现吧:
mXwDB)O{) 'w"hG$". Xk>YiV",? template < typename Cond, typename Actor >
BAIR! class do_while
Bo+Yu(|cL {
Je*hyi7 Cond cd;
}PUY~
u Actor act;
a7U`/* public :
'z9}I
# template < typename T >
dKpUw9C#/ struct result_1
d-{1>\-_ {
s&d!+-\6_ typedef int result_type;
wbQs>pc } ;
_aP2gH ~ugyUpY" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aY8QYK ;?^ 0'Uo3jAB template < typename T >
[;Y*f,UG_- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ruU &.mZ {
$tqr+1P do
_T.T[%-&= {
frRO? act(t);
HVz|*?&6 }
O77^.B while (cd(t));
K+<F,
P return 0 ;
i%GNmD }
yPoa04!{= } ;
WRqpQEY N{&Hq4^c fq?MnWc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bH}?DMq]O 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
w6 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
dZkj|Ua~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
,1
^IFBJ 下面就是产生这个functor的类:
K3^2;j1F Q LEd@""h _ SJFuv/ template < typename Actor >
G-[.BWQ class do_while_actor
:>-&
{
7-Mm+4O9 Actor act;
}B`T%(11= public :
!B/5@P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
MLvd6tIv, AhU template < typename Cond >
CHckmCgf4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
AOM@~qyc
} ;
3S"kw ,lFhLj7 H;N6X y*~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
y:YJv x6&4 最后,是那个do_
q0*d*j F0u F;8Uvj .23Yqr'zT class do_while_invoker
S0WKEv@Hn {
m](q,65 2 public :
u>*d^[zS template < typename Actor >
%9OVw#P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ay|K>8z {
]$)U~)T
iW return do_while_actor < Actor > (act);
>Yx,%a@~R }
!bBx' } do_;
mvu$ y4%[^g~- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,56objaE 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:~Ppv5W. 最后来说说怎么处理break和continue
i#%!J:_= 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。
'3]M1EP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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