一. 什么是Lambda
$:T<IU[E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
dxk;@Tz 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,
cH+h=E= .G7]&5s "``W6W-( [u,hc/PL class filler
Q:'qw#P/C {
^=aml public :
Tz+HIUIxF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
uEc0/a :. } ;
cfrvy^>, ~| 4U@ p} t{8j> 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:
V=G b>_d pil0,r
$D r\4*\ OL,/-;z6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!C9ps]6 $]Q*E4(kV9 .rt8]% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!:]s M-cCt >!:$@!6L 2GHXn:V !$%/
rQ9 二. 战前分析
[q0_7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
u|]mcZ,ZW 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
]
P:NnKgK [=]+lei 7,) 67G; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)*psDjZ7* /* --------------------------------------------- */
P5yJO97 vector < int *> vp( 10 );
Bt|9%o06l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4GMa5]Ft /* --------------------------------------------- */
0A#9C09 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
tdMP,0u /* --------------------------------------------- */
,yB?~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"ZA$"^ /* --------------------------------------------- */
B,BOzpb( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9 AQ96 /* --------------------------------------------- */
E|F!S(.:,M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N'lGA;}i kR`6s WI*^+E&=* c%xED%X9 看了之后,我们可以思考一些问题:
F]URf&U 1._1, _2是什么?
t z
+ 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。
J_y<0zF** 2._1 = 1是在做什么?
(`q6G d 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。
uMiD*6,$< Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
!0!P.Q8>& i/C
-{+}U zR3lX}g 三. 动工
PMz{8
F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[]6ShcqJ[v r?Zy-yQ C{d8~6 `g4Ekp'Rp[ template < typename T >
pQ[o3p!&9 class assignment
!_^{udB} {
v;N1' T value;
@&i#S}%/ public :
+7U
A%q assignment( const T & v) : value(v) {}
'NG^HLD/ template < typename T2 >
( 7rz: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`[C v- } ;
Q*mMF@-: A|`Joxr ~_f
|".T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+7lRP)1R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Xj})?{FP X1
0"G~0 )$lSG}WD &dwI8@& class holder
~q'w),bE"Q {
do?S,'(g public :
(:j+[3Ht template < typename T >
+_-)0[+p assignment < T > operator = ( const T & t) const
BW;=i. {
f<s'prF return assignment < T > (t);
iaaH9X
% }
UL@5*uiX } ;
VAF:Z R.T?ZF ki*79d"$ 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:
QvK]<HEr DS[l,x static holder _1;
)=,9`+Zta Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,,wyydG N#-kk3!Z; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$&n240( 而不用手动写一个函数对象。
c^dl+-{Mc =A6u= w|n?m _>_ y@-b 四. 问题分析
0N3tsIm> 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
KOAz-h@6 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
J 4'! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
k?|zIu 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LfjS[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KH@) +Rj l;][Q]Z@V 五. 问题1:一致性
n/-p;#R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
:+gCO!9Y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q*<J$PI MSYLkQ}_b struct holder
eqUn8<<s {
0-&sJ //
5Ky9P z template < typename T >
e G*s1uQl T & operator ()( const T & r) const
EDa08+Y {
H/v37%p7 return (T & )r;
|V~(mS747: }
6!Tf'#TV~! } ;
Lct+cKKU 6_`eTL=G 这样的话assignment也必须相应改动:
\.{pZMM ?+} E template < typename Left, typename Right >
9>$%F;JP44 class assignment
|qudJucV {
w4<u@L Left l;
qdkTg: QJ, Right r;
6!}m$Dvt~ public :
ETH#IM8J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
sJYKt template < typename T2 >
BGh8 \2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
WX[dM
}L } ;
1WA""yb HNHhMi`w 同时,holder的operator=也需要改动:
EJ
&ZZg i]^*J1a template < typename T >
in;+d~? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`v/tf|v6 {
eQ)ioY return assignment < holder, T > ( * this , t);
i7w}`vs }
3bI|X!j k9VQ6A 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。
0wE8GmG 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?'$.
-z: N(({2'Rr return l(rhs) = r;
r{:la56Xd 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。
I}Gl*@K&O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)*L?PT $GfxMt template < typename Tp >
B& f~.UH class constant_t
zKAyfn.A {
=B{$U~} const Tp t;
DrCfC[A~] public :
{D2d({7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$,@ rKRY template < typename T >
CPCB!8-5 const Tp & operator ()( const T & r) const
^&w'`-ra {
TXk"[>,:H return t;
qpEC!~y }
NN pa69U } ;
G?/8&%8 1.OXkgh 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Y<$"]@w 下面就可以修改holder的operator=了
zZ"')+7q&% wCE fR!i template < typename T >
+VI0 oo {Z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FVLA^$5c {
x?k |i}Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
bA9dbe }
c$Nl-?W 8w@jUGsc 同时也要修改assignment的operator()
l=OC?d*m >a]
s template < typename T2 >
H-y-7PW*~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oO9iB:w 现在代码看起来就很一致了。
Q ]koj!mMl U?m?8vhR6( 六. 问题2:链式操作
_@3O` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}j<_JI 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。
#(}_2x5 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。
%RF 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。
[zt&8g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
D
`3yv
R &(U=O?r7 template < typename T >
Ita!07 struct result_1
M(f*hOG{Y {
ha'm`LiX
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tp3N5I } ;
|`9zE] Tf]VcEF 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:
I)4|?tb? z&G3&?Z template < typename T >
bX1! fa struct ref
#[rFep {
u6&Ixi/s' typedef T & reference;
@[N~;> } ;
si4=C template < typename T >
w0>)y- struct ref < T &>
9 u89P {
k5\
zGsol typedef T & reference;
Iz=E8R g } ;
B'~i Z65 :z5Ibas: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=:}DD0o* +[nYu)puP template < typename T >
CZno2$8@e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O*"wQ50Ou {
o~N-x* return l(t) = r(t);
\A"a>e }
9jFDBy+ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
L.&Vi"M <@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Gi_X+os ~x#-#nuh" 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ep1Ajz.l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jS)-COk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gM]/Y6*$b +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\FX3=WW 最后的布局是:
xg!\C@$ Add
VH*(>^OfF / \
9K_HcLO%y Divide 5
b<MMli / \
,=yIfbFQ _1 3
<1K:
G/! 似乎一切都解决了?不。
C3Z(k} 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。
{-Oc8XI/ 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。
Eu_0n6J 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:
C/#/F#C 4h@of' template < typename Right >
BU .G~0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qoq<dCt3 Right & rt) const
R5~m"bE {
1KEPD@0oxx return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[_GR'x'0x }
n m$G4Q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6/C XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
J)~=b_'< 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
g4932_tC 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
N^>g=Ub 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
JIkmtZv 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
:zZM&r> 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
z>q_]U0 F=lj$?4{ template < class Action >
5Ww\h class picker : public Action
7}?z=LHb3 {
s7gf7E#Y public :
6H9]]Unju picker( const Action & act) : Action(act) {}
[IW7]Fv<F // all the operator overloaded
dv>zK#! } ;
iTyApLV 1&WFs6 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~t7I{` 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:
\%*y+I0> ucO]&'hu: template < typename Right >
Kqjeqr@) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nP
/$uj {
(6aZQ`H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uSbg*OA }
}gt~{9?c |1x,_uyQ% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@T T[H*, 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
jV8><5C iSax-Mc template < typename T > struct picker_maker
b(,[g>xH {
q3:'
69 typedef picker < constant_t < T > > result;
9dv~WtH>5 } ;
247>+:7z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
mI18A#[ 3 {
8gdOQ=a typedef picker < T > result;
)HHzvGsL) } ;
S]{Z_|h*j :@L5=2Z+ 下面总的结构就有了:
Gj?q+-d!(5 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]].21 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
O2B$c\pw picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
l{yPO@ut`F 至此链式操作完美实现。
[J#(k`@ p*,mwKN: NoIdO/vy" 七. 问题3
M?`06jQD. 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。
n40Z Plv+ mb template < typename T1, typename T2 >
w9BH>56/" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h)8_sC {
.42OSV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C?J%^?v }
hkxZ=l %(6Wr E5F6 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:
_X/`4 G z@j&vW template < typename T1, typename T2 >
}8e%s;C struct result_2
:
Dlk`? {
'{~ej: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v|z1nD!?] } ;
u,q#-d0g; ZvJx01F{ 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?
jTIn@Q 这个差事就留给了holder自己。
H9?~#GPb cR} =3|t pcG q template < int Order >
l+,rc*-j0 class holder;
X35hLp8 M template <>
h:wD
&Fh8 class holder < 1 >
cPSpPx {
M`F L&Ac public :
G Kr
L template < typename T >
4RNzh``u struct result_1
}"v"^5 {
>XN&QVE typedef T & result;
hGLBFe#3 } ;
dX*PR3I-3 template < typename T1, typename T2 >
+{Ttv7l_2 struct result_2
*np|PyLP: {
'u~use" typedef T1 & result;
ty
?y&~axk } ;
;8UHPDnst template < typename T >
jw)t"S/E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>?tpGEZ\ {
inPGWG K] return (T & )r;
UF
tTt`N2 }
XR(kR{yo template < typename T1, typename T2 >
t1S\M%? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[LK
9^/V {
3yDvr*8-@ return (T1 & )r1;
j<u`W|vl }
;pJ7k23( } ;
xb\lbS{ f r=;k[*;{ template <>
M*Xzr .6 class holder < 2 >
BH^q.p_#>X {
VPuzu| public :
\}5\^&}_ template < typename T >
{^F_b% a4z struct result_1
VlH9ap {
a,.9eHf typedef T & result;
y)2]:nD`B } ;
9j/B3CjW template < typename T1, typename T2 >
Fa8>+ struct result_2
|dO1w.x/ {
G9jtL$}E< typedef T2 & result;
]4PG[9J@ } ;
0T*jv! q> template < typename T >
/$E1!9J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g"xZ{k_3 {
ev`p!p return (T & )r;
Y (Q8P{@( }
d{Z template < typename T1, typename T2 >
3JwmLGj} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mT;z `* {
:gmVX} return (T2 & )r2;
y9 "!ys }
zPn8>J<.0Q } ;
zT@vji%Y mYZH]oo U<t Qj` 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> >。
0>vm&W<?) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
iVA_a8} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k~R_Pq
S JP#m}W return l(i, j) = r(i, j);
-<.>jX 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x~
I cSt RSy1 wp4W return ( int & )i;
1'h?qv^( return ( int & )j;
)<+Z,6 最后执行i = j;
X@B+{IFC 可见,参数被正确的选择了。
&}WSfZ0{ gxF3gM 'n\ZmG{ qzq>C"z\Y$ u >x2 八. 中期总结
R]dc(D 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
U7O2. y+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
A\:M}D-( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
LGK}oL' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xZ .:H&0G zk?lNs sD
M!Uv2n &iTsuA/7 rkVZP!7! JAYom%A" 九. 简化
+K&ze:-Z 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。
hsi#J^n{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=fm/l-P@ 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:
Mv_4*xVc 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0&<{o!>k +-*/&|^等
O\xUv 2. 返回引用。
3?C$Tl2G8 =,各种复合赋值等
>LLFe~9`g 3. 返回固定类型。
qr:[y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
s:M:Ff 4. 原样返回。
VXC_Y operator,
*<J**FhcMu 5. 返回解引用的类型。
?k/Uw'J4u/ operator*(单目)
\;4RD$J 6. 返回地址。
o|*,<5t operator&(单目)
${e{# 7. 下表访问返回类型。
?;\YiOTda operator[]
P'zA=Rd&~> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Dp>/lkk. operator<<和operator>>
U<Ag=vsZE +3VY0J 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。
j
$L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%h^; "|Z ugOcK Gf template < typename Left >
Ta~Ei=d^ struct value_return
bjbm"~ {
w}+jfO9 template < typename T >
5'6Oan7dL: struct result_1
+YXyfTa {
*PD7H9m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
; R}:2 } ;
znD0&CS9q lBl`R|Gt template < typename T1, typename T2 >
eR?`o !@y struct result_2
+hi!=^b] {
hCM+=]z" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J-b
Z`)[Q } ;
%G>*Pez% } ;
$33wK wTqgH@rGtR x]w%?BlS 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G$WMW@fy VP5_Y1e7 下面我们来剥离functor中的operator()
zoA]7pG- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1Z|q0-Dw0 h
~v8Q_6 return l(t) op r(t)
L -<!,CASW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`N;JM3 ck return op l(t)
1InG%=jLo return op l(t1, t2)
Ea 0
j} return l(t) op
o#CNr5/ return l(t1, t2) op
1#6c
sZW5 return l(t)[r(t)]
:D;BA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
EQ\/I(
=l =56O-l7T*w 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:
n}0[EE! 单目: return f(l(t), r(t));
y@e/G3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w_PnEJa9 双目: return f(l(t));
^_n(>$
EK return f(l(t1, t2));
>E6w,Ab 下面就是f的实现,以operator/为例
vT)FLhH6* K<6)SL4 struct meta_divide
0.qnbDw_ {
ZDMS:w.'T template < typename T1, typename T2 >
;5MI8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i1}Y;mj {
274F+X return t1 / t2;
?31#:Mg6g+ }
7
wH9w } ;
/c6:B5G ^|gD;OED7O 这个工作可以让宏来做:
Sjv_% C$ M*$#j| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\$$DM"+:;H template < typename T1, typename T2 > \
) 7w%\i{M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v*U OD'tk 以后可以直接用
A63=$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,Y ./9F 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
[2ez" 4e (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。。。)
Ia
%> c "w7wd5h C/_Z9LL?F 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
?)X0l wF[%+n (* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Qv~lH&jG class unary_op : public Rettype
e#BxlC {
EIug)S~ Left l;
K!g!tA$ public :
Cj'XL} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zsOOx%
+ b*Sw")# template < typename T >
n%X5TJE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.Yg7V'R1 {
WCRGqSr4
return FuncType::execute(l(t));
+`=rzL"0I7 }
~+
[T{{ 1L3+KD~ template < typename T1, typename T2 >
>sGIpER7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@|N{EI {
2Kwr=t return FuncType::execute(l(t1, t2));
@` 5P^H7 }
Q!.JV.( } ;
^Q,-4\ec V96:+r [`(W(0U% 同样还可以申明一个binary_op
3'2>3Y/7Bb >=O5=\` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1#}}: class binary_op : public Rettype
xe`SnJgA {
>W>3w Left l;
o 4P>t2' Right r;
&uP,w# public :
eU(cn8/} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zpgRK4p,I" xaI)d/ template < typename T >
.:r
l<. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uSQRI9/ir2 {
@;;3B return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ndmki
7A }
CT{mzC8 gUGMoXSTI| template < typename T1, typename T2 >
f9$8$O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o*_arzhA {
?
R!Pf: t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y?OK#,j }
*{x8@|K8 } ;
#V9do>Cu% $&Lw 2 c0 <]Btx;} 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
B}fd#dr 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Fzmc#? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'/2)I8 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。
/`s{!t#Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
aO&!Y\=@ 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。。。
yByxy-~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Mh"iyDGA 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)
<H,E1kGw9 下面是修改过的unary_op
bUU\bc br;~}GR_h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}y>/#]X class unary_op
yU|=)p5 {
fL(_V/p^ Left l;
Q3<ctd\]Y l3N '@GO public :
dt5`UBvUg UX24*0`\~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d~qZ;uw \)M
EM=U template < typename T >
6DVHJ+WTV struct result_1
y?'Z' {
blx"WVqo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B,b^_4XX$ } ;
c8h71Cr BN1,R] *; template < typename T1, typename T2 >
kF-7OX0) struct result_2
o%E-K=a {
E>c*A40=.n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pnpf/T{xpM } ;
R+# g_"1@p +!/pzoWpE template < typename T1, typename T2 >
BD2Gv)?g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d1}cXSQ1T {
@Zzg^1Ilpu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"Wg5eML0 }
-&h<t/U /lLG|aAe template < typename T >
&SMM<^P. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$Zn>W@\ {
:Qu.CvYF return OpClass::execute(lt(t));
oM!zeJNA }
Bo4iX,zu /u~L3Cp( } ;
RDxvN:v ?$@E}t8g\ |Hv8GT 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
;"2(e7ir 好啦,现在才真正完美了。
)1/J5DI @8 现在在picker里面就可以这么添加了:
xf3;:soC jwp?eL!7 template < typename Right >
Bq~?!~\?. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
CqLAtS X7 {
8Xa{.y" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\7WZFh%: }
lm8<0*;, 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。
({<qs}H" | MXRNA~ UYH&x:WEd o4H' ._p^0UxT 十. bind
9gFfbvd 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。
chur(@Af
先来分析一下一段例子
R:y u Q"k #eEA _|>bOI int foo( int x, int y) { return x - y;}
vMYEP_lhK, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
NKYHJf2?x bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]t-B-(D 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。
08z?i 我们来写个简单的。
`08}y*E 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_]M: 对于函数对象类的版本:
k&= iye( qf*e2"~v template < typename Func >
]#\/1!W struct functor_trait
3J[ 5^ {
Uc0Sb typedef typename Func::result_type result_type;
&ER,;^H`6 } ;
o(YF`;OhvS 对于无参数函数的版本:
Lf+3nN 6oLZH6fG template < typename Ret >
Bg}(Sy struct functor_trait < Ret ( * )() >
x8Nij:K# {
i}kMo@ typedef Ret result_type;
{^@qfkZz^ } ;
G3D!ifho.# 对于单参数函数的版本:
qb PC5v <-xu*Fc template < typename Ret, typename V1 >
+ooQ-Gh struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L8cPNgZ
{
+IM6 GeH typedef Ret result_type;
6AKT-r. } ;
iI@(Bl] 对于双参数函数的版本:
TnLblkX 0E`6g6xMS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
GD<pqm`vVY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*h~(LH"tN {
{\5-b:#_ typedef Ret result_type;
3&Fqd } ;
Dl_SEf6b 等等。。。
|dqvv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1A{iUddR QW>(LG G= template < typename Func >
h<FEe~ struct func_return
[zhcb+^5l {
E akS(Q? template < typename T >
;Rd\yAG struct result_1
6gD|QC~; {
l`vr({A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k6??+b:rE } ;
y:dwx *Q9I 0zqTX< A template < typename T1, typename T2 >
Cz#3W8jV struct result_2
M5l*D'GE] {
!gG\jC~n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G2hBJTW } ;
~f[91m!+ } ;
jIL$hqo uH8`ipX Bk8 '*O/) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;/ao3Q 1a;&&!X template < typename Func, typename aPicker >
zNQ|G1o class binder_1
Wg5i#6y8w {
o/p'eY:) Func fn;
Lz;E/a}s aPicker pk;
g<PdiVp+ public :
Z.mnD+{ *,oZ]! template < typename T >
;@I}eZ,f$ struct result_1
Mta;6< {
]@7]mu:oL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
eZ
+uW0 } ;
K7$Vl"l !FR1yO'd> template < typename T1, typename T2 >
P7p'j struct result_2
Nx"v|" {
JulxFjC typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_Rnq5y } ;
Abf=b<bu a3oSSkT binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m&Lc." kn|z template < typename T >
rFR2c?j8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=Pgu?WU@ {
{T[/B"QZG return fn(pk(t));
rCO:39L- }
Y&_1U/}h template < typename T1, typename T2 >
bNO/CD4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hDs.4MZC` {
@OPyT return fn(pk(t1, t2));
)SYZ*=ezl. }
;j/-ndd&& } ;
jZ>'q/ )04lf*ti ';?b99 一目了然不是么?
/A) v$Bv= 最后实现bind
O[fgn;@| ]]Da/^K=Z +kTa>U<? template < typename Func, typename aPicker >
}qOC*k: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$0K%H {
o$r]Z1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1f1J'du }
<U$A_]*w ,/g\;#:{@] 2个以上参数的bind可以同理实现。
nNff~u)I 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_"`U.!3* v#`Wf}G 十一. phoenix
{1
94u%' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x 1"ikp} {G%!M+n< for_each(v.begin(), v.end(),
')w*c (
Y">;2Pt; do_
l@om2|B [
&p$SFH?s cout << _1 << " , "
t9()?6H\ ]
Xsc5@O! .while_( -- _1),
-zVa[& cout << var( " \n " )
[\&Mo]"0 )
0|:Ic, );
_r|$H_# (UV+/[, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
uOrvmb 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
W+~ w operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.SdEhW15) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wQ,RZO3 "ppT<8Qi' VPTT*a` template < typename Cond, typename Actor >
)Cz^Xp)# class do_while
=#<hT
s {
'gojP Cond cd;
_ QM Actor act;
Al`[Iu& public :
}x1mpPND template < typename T >
%zyMWC struct result_1
Mf&W<n^j {
<8At= U typedef int result_type;
sHrpBm&O4 } ;
(;a
O% J7.bFW' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>M^
1m( [lA[wCw template < typename T >
8P!dk5,,O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sh]x`3 ). {
fwRlqfi do
@:xO5L}Io {
D.<CkDB act(t);
&hba{!`y }
WL}6YSC while (cd(t));
5e,Dk0d return 0 ;
N)h>Ie }
@X/S
h: } ;
l#o43xr
G6eC.vU]j xM;gF2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
asW1GZO 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
FV$= l
% 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。
S_:(I^ 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。
@6$r|:]G- 下面就是产生这个functor的类:
$#@4i4TN-
9MLvHrB; ),\>'{~5& template < typename Actor >
`z)!!y class do_while_actor
}]zmp/;a {
GGF;T&DWad Actor act;
^;s`[f|w public :
{7eKv+30 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n/8Kb.Vf Xx|&%b{{r template < typename Cond >
X{#@ :z$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^^?DYC
} ;
2ZtqZ64i 9zO3KT2 Lx?bO`=qg7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L238l 最后,是那个do_
,0 &lag
|k/; . ]QT0sGl class do_while_invoker
#4//2N {
-t6d`p;dR public :
/"CKVQ template < typename Actor >
4Ro(r
sO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
BQS9q'u_ {
.4!N#' return do_while_actor < Actor > (act);
N`Bt|#R }
a
LmVOL{ } do_;
Lf 0Hz") y-n\;d>[( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}aNiO85 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}7=a,1T 最后来说说怎么处理break和continue
D hZtiqL#_ 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。
j|`{
1`' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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