一. 什么是Lambda
BQE|8g'&T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b.JuI 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,
VK\X&Y3l jKAEm DZ'P@f)] {0Yf]FQb-a class filler
r;.y z I {
*SbMqASv4G public :
Z*]9E^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
vAF
"n } ;
,F8 Yn5h Db}j?ik/ ;40/yl3r3[ 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:
Fx_z 6a sk<3`x+ 0y'H~( lHY+}v0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8`B3;Zmm wY{-BuXv B:yGS*.tu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;s = l52 L2[($l Q2w_X8 -n~1C{< 二. 战前分析
5,lEx1{_ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
hP%M?MKC 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
y{B=-\O] e\`&p T9E+\D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Tj`,Z5vy /* --------------------------------------------- */
"yy5F>0Wt vector < int *> vp( 10 );
>-RQ]?^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~OYiq}g /* --------------------------------------------- */
x*\Y)9Vgy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'A=^Se`= /* --------------------------------------------- */
t:x\kp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
b;B%q$sntC /* --------------------------------------------- */
wtLO!=B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
PFlNo` iO /* --------------------------------------------- */
\$~|ZwV{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$t'MSlF !7O+ogL T@H^BGs vFzRg5lH 看了之后,我们可以思考一些问题:
^qvZXb 1._1, _2是什么?
7dTkp!'X- 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
p}z<Fdu0 2._1 = 1是在做什么?
hn7#
L 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
~f&E7su-6+ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
+/4A L^/5ux e9Wa<i8 三. 动工
hE'-is@7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4$HhP,gL= )
yi
E@
X <Uk}o8E P-9)38`5 template < typename T >
kr^P6}' class assignment
z>1Pz( {
T$)^gHS T value;
r..iko]T public :
L:$ ,v^2 assignment( const T & v) : value(v) {}
U*rcd-@ template < typename T2 >
DD+7V@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:DK {Vg6 } ;
8?B!2 z}77Eh< .FP$m? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
q<x/Hat) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[NjXO`5#] k{R> 60^`JVGWH p;`>e>$ class holder
{K~ 'K+TPu {
nY[WRt w public :
6IN
e@ template < typename T >
hIYNhZv assignment < T > operator = ( const T & t) const
+[6G5cH {
/wGM#sFH return assignment < T > (t);
'|6]_ }
@(EAq<5{ } ;
TNT4<5Ol6 F/,NDZN wyH[x!QX 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:
9R!atPz9 H`XUJh static holder _1;
7y'RFD9@{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NR$3%0 nC6 W 8<&gh+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kP=eW_0D 而不用手动写一个函数对象。
H5/6TX72N OR P\b @o].He@L<j CImWd.W9~ 四. 问题分析
`P@< 3] 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。
Y,qI@n< 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。
hk;5w{t}} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
v4a8}G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+qN>.y!Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;}I:\P '0;l]/i. 五. 问题1:一致性
)NW)R*m~D 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?|
c8 )DuJ#U 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+)AG* aL\PGdgO struct holder
~gJwW+ {
LRxZcxmy //
udK%> template < typename T >
X;+sUj8 T & operator ()( const T & r) const
%_H<:uGO% {
>%_ \;svZG return (T & )r;
GhAlx/K }
N@4w!
HpJ } ;
B&M%I:i SBu"3ym 这样的话assignment也必须相应改动:
$j%'{)gK YsC>i`n9 template < typename Left, typename Right >
,C\i^>= class assignment
(!u~CZ; {
DaQ?\uq Left l;
u= *FI Right r;
c1(RuP:S public :
.|KyNBn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)N{Pw$l_ template < typename T2 >
G{~J|{t\yz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(Bb5?fw } ;
5X:AbF 6D;Sgc5" 同时,holder的operator=也需要改动:
oi7@s0@ fivw~z|[@ template < typename T >
nt;m+by assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3)wN))VBX {
b<[Or^X
] return assignment < holder, T > ( * this , t);
*uRBzO} }
=`oCLsz= )bL'[h 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。
0@0w+&*"@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dmtr*pM_ =osk+uzzG return l(rhs) = r;
tPWLg), 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。
&GO}|W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)2KF}{ S&5&];Ag template < typename Tp >
H\" sgoJ class constant_t
[o#oak{U {
qCC.^8 const Tp t;
h]&GLb&<? public :
wD}l$& + constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#6aW9GO template < typename T >
#<"~~2? const Tp & operator ()( const T & r) const
JPI3[.o {
BQHVQs return t;
mkk6`,ov }
sRR(`0Zp } ;
G^|:N[>B .[KrlfI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m]0;"jeL 下面就可以修改holder的operator=了
A/$QaB,x J$DE"|- template < typename T >
;W
)Y
OT assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ij`w} V {
MTh<|$
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A0s ZOCky }
2eS~/Pq5=i =!A_^;NQf 同时也要修改assignment的operator()
%g$o/A$ ^$jb7HMObI template < typename T2 >
{%5eMyF# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?3`UbN: 现在代码看起来就很一致了。
@l5"nBs<_: (UD@q>c 六. 问题2:链式操作
k/_ 59@) 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dh iuI|?@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
E?f-wQF 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;%9 |kU 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9!\B6=r y4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!X#OOqPr= OX7M8cmc+ template < typename T >
Yx%Hs5}8 struct result_1
a$OE0zn` {
X=&ET)8-Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
e2TiBTbQaF } ;
9d659iC Xza(k 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:
&-6Gc;f8 2 c{34: template < typename T >
9ULQrq$? struct ref
S!CC
}3zw {
CAWNDl4 typedef T & reference;
qS$Ox?Bw#u } ;
(NU
NHxi5B template < typename T >
R4cM%l_#W struct ref < T &>
nPl?K:( {
`i*E~'
typedef T & reference;
w+|L+h3L7 } ;
*u [BP@vE '[:D$q; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~rKrpb]ow 0RLg:SV template < typename T >
{rw|# Z>A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:U%W% {
;bib/ return l(t) = r(t);
.@U@xRu7| }
^"2J]&x`G 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Om\vMd@! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*Kgks 4 LckK\`mh 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Hg izW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
zu{P#~21 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,!y$qVg'\f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
PiIpnoM 最后的布局是:
b=NxUd O Add
xsbE TP? / \
WPMSm<[ Divide 5
)9`qG:b' / \
l<LI7Z]A _1 3
AJ`h9%B 似乎一切都解决了?不。
BM
.~ 5\ 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。
JIOR4' 9 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。
$ @`V 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:
?M9=yA ChPmX+.i_ template < typename Right >
v MH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:q%M_ Right & rt) const
#rfiD%c {
UECK:61Me return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f+,qNvBY/ }
[!#L6&:a8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
w-MCZwCr) 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。
q"8ea/ 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。
K=h9Ce 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。
/]Md~=yNp 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。
h2]P]@nW;W 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?
c9 _rmz8 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:
agDM~= #F *H2r@)Y[~ template < class Action >
k9 I%PH class picker : public Action
k)=s>&hl {
jcf7n`L public :
F_{Yo?_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
f+)L#>Gl? // all the operator overloaded
C1n>M}b } ;
04P}-L, ,j_i?Ff 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。
,m|h<faZL 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:
h]}wp;Z #gs`#6 ,' template < typename Right >
29] G^f> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e 2oa($9 {
oY3;.;'bk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fxHH;hRfv }
aSQ#k;T[ /%1ON9o> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2-v%`fA 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。
!PQ<04jA! y/7\?qfTk template < typename T > struct picker_maker
xdt-
;w| {
%XQ(fj> typedef picker < constant_t < T > > result;
-zeG1gr3 } ;
Jk
n>S#SZ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wE`]7mA {
16( QR- typedef picker < T > result;
AH7}/Rc } ;
7.j?U *P=VFP 下面总的结构就有了:
E4/Dr}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。
xOmi\VbM 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。
mNTzUoZF'@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;'@9[N9 至此链式操作完美实现。
0=1T.4+= m&,(Jla ^k">A:E2 七. 问题3
:OT0yA=U 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。
Y]2A&0 qfm|@v|De5 template < typename T1, typename T2 >
n 0L^e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/7F:T[ {
})Vi return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YPk fx }
_A9AEi'. z46~@y%k 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:
d{3QP5 CkQ3#L <2 template < typename T1, typename T2 >
>0TxUc_va struct result_2
fr6fj {
{hrX'2:ClT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lX4
x* } ;
"@0]G<H
+iRh 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?
f6>b|k~ 这个差事就留给了holder自己。
JL{VD
/f A$0fKko qu{&xjTH8 template < int Order >
;85>xHK class holder;
FWgpnI\X|{ template <>
+a{1)nCXe class holder < 1 >
#.)0xfGW)n {
RMu~l@ public :
<R=Zs[9M1 template < typename T >
>_ T-u<E struct result_1
s9DYi~/, {
g*C7
' typedef T & result;
tl^9WG } ;
}Oq5tC@$G template < typename T1, typename T2 >
}00BllJ struct result_2
n9ej7oj {
Z,Dl` w typedef T1 & result;
^8N}9a } ;
hT+_(>hT template < typename T >
VTY 5]|; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.Vvx,>>D {
S3Xl return (T & )r;
'e'cb>GnA }
@<EO`L)Z template < typename T1, typename T2 >
{fT6O&br typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z o(rTCZX {
z5*'{t) return (T1 & )r1;
H8}oIA"b }
@Qt{jI! } ;
$}<e|3_ Si;H0uP O template <>
MeZf*'
J class holder < 2 >
5MJS
~( {
#BH*Z( public :
`1IgzKL9 template < typename T >
R`E ~ZWC4V struct result_1
$c(nF01 {
-;WGS o typedef T & result;
B>P{A7Q } ;
)R1<N template < typename T1, typename T2 >
^RIl struct result_2
0[W:d=C`a {
U26}gT) typedef T2 & result;
5vnrA'BhBU } ;
~6LN6}~|. template < typename T >
@*KZ}i@._ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5#E`=C% {
&`2)V;t return (T & )r;
8$Y9ORs4 }
$X,D( template < typename T1, typename T2 >
(V2fRv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8XE7]&)]; {
iSs:oH3l return (T2 & )r2;
~q25Yx9W@ }
/R wjCUf } ;
l}K37f mrtb*7`$ 4ID5q~ 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> >。
+A?U{q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
mxdr,Idx 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O)r4?<Q WOL:IZX% return l(i, j) = r(i, j);
L$M9w 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
cTT L1SW {kR#p %E] return ( int & )i;
> /caXvS return ( int & )j;
)bscBj@ 最后执行i = j;
][Rh28?I{ 可见,参数被正确的选择了。
R~q]JSIC@ |Ds1 -m~#Bq PALc;"]O :,6\"y- 八. 中期总结
aO4?m+ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
{;6`_-As% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&6nWzF 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~oY^;/ j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\z(gqkc 6 ?^\|-Gr oW6XF-yM ^s"R$?;h Y`a3tO=Pd {F.[&/A 九. 简化
nZYBE030 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。
/f;~X"! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*b\t#meS& 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:
I9ep`X6Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&gx%b*;`L0 +-*/&|^等
Qq|57X)P* 2. 返回引用。
['iPl/v0 =,各种复合赋值等
Q hO!Ma] 3. 返回固定类型。
YT(AUS5n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
BLD gt~h# 4. 原样返回。
V1M.JU operator,
+@wD qc 5. 返回解引用的类型。
*(DV\. l` operator*(单目)
vUM4S26"NT 6. 返回地址。
P+/e2Y operator&(单目)
zIAD9mQex 7. 下表访问返回类型。
l2Rb\4 operator[]
y?4BqgB 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A2Gevj?F$ operator<<和operator>>
s!$7(Q86R XZd,&YiaG 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。
f._ua>v,f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^k9I(f^c-_ {3aua:q template < typename Left >
-ZLJeY L struct value_return
#KZBsa@p {
{R6ZKB template < typename T >
$6SW;d+>n struct result_1
s?nR 4 {
(<C3Vts)) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
U # qK. } ;
pFjK}JOF @~a%/GQ#n* template < typename T1, typename T2 >
TarY|P7_ struct result_2
1iF1GkLEq {
pYf-S?Y/V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Qzw;i8n{ } ;
/mzlH } ;
P~X2^bw EXqE~afm2 }0Ed] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
CzrC%x y l,5+@i`5i 下面我们来剥离functor中的operator()
t*w/{|yO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7-fb.V9 }@d @3 return l(t) op r(t)
\,0oX!<YY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2<}%kQ` return op l(t)
L~N460 return op l(t1, t2)
h<<v^+m return l(t) op
IW] rb/H return l(t1, t2) op
ysY*k` 5 return l(t)[r(t)]
lL0APT; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IJcsmNWm 6.yu-xm 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:
x7 ,5 单目: return f(l(t), r(t));
|P?*5xPB return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`r 3 双目: return f(l(t));
.(k|wX[Fu~ return f(l(t1, t2));
{ 2f-8Z&> 下面就是f的实现,以operator/为例
S3Jo>jXS " (TT}6j struct meta_divide
\ @2R9,9E {
+ami?#Sz*; template < typename T1, typename T2 >
"E4a=YH_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[ub e6 {
KF:78C return t1 / t2;
\Yr Ue1 }
,r_Gf5c } ;
bW(0Ng 4;2uW#dG" 这个工作可以让宏来做:
FGBbO\</ Yrq~5)% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PLBrP template < typename T1, typename T2 > \
O*P.]d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5*u+q2\F 以后可以直接用
=>~:<X., DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
E|shs=I 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
8P\Zo8}v (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。。。)
`C'H.g\>2Q j8:\%| J\=*#*rJ1 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
kvu)y` &s>Jb?_5Mx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S)"Jf? class unary_op : public Rettype
YKK*ER0 {
aV0"~5 Left l;
]\HvK CN} public :
b4Ekqas unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s_p!43\J
6(R<{{ template < typename T >
[AJJSd/: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nQ3A~ () {
:e+jU5;]3 return FuncType::execute(l(t));
<<O$ G7c }
*wjrR1#81x -M#Wt`6A template < typename T1, typename T2 >
k$:|-_(w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C\hM =% {
i SQu#p@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
B&"Q\'c }
{R{=+2K!|k } ;
_Y m2/3! XW92gI<O w5 Li&m 同样还可以申明一个binary_op
X1_5KH Bk{]g=DO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vtJJ#8a]
class binary_op : public Rettype
DzRFMYBR {
pT6$DB# Left l;
=($xG#g` Right r;
,|/f`Pl public :
cPQiUU~W@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&mM0AA'\?H ti,d&c_7 template < typename T >
Q\0'lQJdy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E' uZA {
*/S_Icf return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ab;.5O$y }
NvX[zqNP_R E _|<jy$` template < typename T1, typename T2 >
)D%~`,#pQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@IZnFHN {
~pky@O#b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)fAUum }
j![\& z } ;
ql~J8G9 %J-GKpo/S e&>2
n 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
F_P~x(X 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3o/[t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
:[d9tm 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
/G`]=@~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZWm6eD 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
xN'I/@ kb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
a?oI>8* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
&uVnZ@o42 下面是修改过的unary_op
RT8 ?7xFc 5#z1bu template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZYNsHcTY class unary_op
M
D#jj3y {
AQ^u Left l;
a$fnh3j[ #T"4RrR public :
:Llb< MY2 )Q JUUn# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(**oRwr% |k9
C/ template < typename T >
B`sAk
% struct result_1
?gXp*>Kg[ {
1{.9uw"2S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X5w$4Kj&4l } ;
QTnP'5y ksm~<;td template < typename T1, typename T2 >
,`sv1xwd struct result_2
iN.n8MN=I {
$<OD31T typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tQ601H>o } ;
yIE!j%u z0Z%m@ template < typename T1, typename T2 >
!dT4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5~S5F3 {
.jK4?}] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
tT._VK]o&R }
Ew$C
;&9 *yGGBqd template < typename T >
5`_SN74o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qcRs$-J {
f?)-}\[IR{ return OpClass::execute(lt(t));
@E8+C8' }
HE\K@3- [_:nHZb } ;
)YI(/*+] A?0Nm{O;3v -ze J#B)C 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
O&hTNIfi 好啦,现在才真正完美了。
e~(5%CO>#j 现在在picker里面就可以这么添加了:
-7|H}!DFT 4b`=>X;W template < typename Right >
.eC1qWZJpd picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
UL9n-M= {
[.}oyz;}N return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;O#>Y }
T6kdS]4- 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。
]K%!@O! $`'/+x"% M'l ;: OB}Ib] yF/j Fn 十. bind
Z #m+ObHK1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.o}v#W+st 先来分析一下一段例子
wS3'?PRX a09<!0Rp y~HP>~Oh int foo( int x, int y) { return x - y;}
W(/h Vt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HLi%%"' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
XB5DPx 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\.}c9*) 我们来写个简单的。
9MqGIOQ${j 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
hFBe,'3M 对于函数对象类的版本:
]}X Vf1^4t template < typename Func >
'4<1 1(U struct functor_trait
P1f[%1 {
-D~%|).' typedef typename Func::result_type result_type;
|vzl. ^"- } ;
K~EmD9 对于无参数函数的版本:
lk80#( :Z e@YK@?^#N template < typename Ret >
r,2g^K)6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
rQ snhv {
'}#9)}x! typedef Ret result_type;
Ef{Vp;] } ;
~7Ux@Sx; 对于单参数函数的版本:
;xn0;V'= J4U1t2@)9 template < typename Ret, typename V1 >
FXU8[j0P_G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ku
M$UYTTX {
0Wp|1)ljA typedef Ret result_type;
@9|hMo } ;
PeEj&4k 对于双参数函数的版本:
U,1-A=Og{o 6D_D' ;o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|
VDV<g5h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
IO:G1;[/2L {
FML(4BY, typedef Ret result_type;
Wh{tZ~c } ;
( &x['IR 等等。。。
bi;1s'Y<D 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
g<
.qUBPKX vY`s'%WV template < typename Func >
Ny)X+2Ae struct func_return
C+&l<
fM& {
Eu04e N template < typename T >
BING{ew struct result_1
El"Q'(:/U {
zT-_5uZQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lU8Hd|@- } ;
ENY+^7 BTrn0 template < typename T1, typename T2 >
;i+#fQO7Q struct result_2
8DaL,bi*. {
^sWT:BDh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o2\8OxcA } ;
\xoP)Ub> } ;
0#^v{DC <1M-Ro?5k ;t`&n['N> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@7n"yp*" 0_t!T'jr7 template < typename Func, typename aPicker >
b>JDH1) class binder_1
qJUK_6|3 {
y:l\$pGC% Func fn;
;,e2egC' aPicker pk;
BIL Lq8) public :
jWfa;&Ra u\JNr}bL template < typename T >
3sZ\0P} struct result_1
,s;UfF {
5l*&>C[(i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G,w(d@ } ;
Thit jo@J}`\Zt template < typename T1, typename T2 >
wq `Bd struct result_2
}RqK84K {
uu687|Pm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H$4:lH&( } ;
h 9W^[6 /&94 eC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,zY$8y] 'uEl~> l7 template < typename T >
W5MTD]J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AYx{U?0p {
)K return fn(pk(t));
pyvSwD5t }
%84rL?S template < typename T1, typename T2 >
h.t-`k7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u;c?d!E {
\)|hogI|f return fn(pk(t1, t2));
!C:$?oU }
|$b}L7_ } ;
+K4}Dmg #;nYg?d= [cp+i^f 一目了然不是么?
XpJ7o=?W3 最后实现bind
n?Nt6U 92KRb;c }`~+]9< template < typename Func, typename aPicker >
^J;bso` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}pu27F)& {
LFtt gY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%bfQ$a: }
<UQbt N-B\ '."ed%=MC 2个以上参数的bind可以同理实现。
3$9W%3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
HA>OkA/ n7-6-
# 十一. phoenix
<e</m)j Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B`J~^+`[* {{p7 3
'u for_each(v.begin(), v.end(),
CizX<Cr} (
3/n5#&c\4 do_
Jz e:[MYS [
JFk
lUgg cout << _1 << " , "
)P|),S,;Z ]
"LTad`]<Ro .while_( -- _1),
s!7y cout << var( " \n " )
BR yl4 )
}U"&8%PZr );
W:L
AP
R WI-1)1t 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
'1s0D] 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:Fvrs(
x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u:_,GQ )\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;;N9>M?b OpYY{f I9hK }D template < typename Cond, typename Actor >
kpN)zxfk class do_while
|8tilOqI {
`RL"AH:+ Cond cd;
j#q-^h3H Actor act;
N[
Og43Y public :
A2jUmK.& template < typename T >
q5)O%l ! struct result_1
ut7zVp<" {
PxDh7{ typedef int result_type;
]3.;PWa: } ;
x+@rg];m N5b!.B x-w do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ej8^Zg iqQD{SRt{ template < typename T >
v #j$; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&FN.:_E {
ckE-",G do
2a Q[zK {
8c^TT& act(t);
rCdu0 gYT }
b2&0Hx while (cd(t));
vnZC,J ` return 0 ;
U|Ta4W`k\ }
ZX./P0 } ;
`&c kZiq ]|PiF+ .jWC$SVR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zue~ce73J 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
^ sLdAC 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Cd}<a?m, 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
VQ9/Gxdeo 下面就是产生这个functor的类:
)
ahA[ nk's_a*Z sN01rtB(UT template < typename Actor >
6zuTQ^pz class do_while_actor
fHd#u%63K {
K^<BW(s Actor act;
Q:d]imw!O public :
0[?Xxk}s0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?QdWrE_
aQ\$A`? template < typename Cond >
57 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[~c|mOk } ;
a'yK~;+_9 ML56k~"BL dk4CpN 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x\G'kEd 最后,是那个do_
o9yJf#-En dn$!& z/2//mM class do_while_invoker
A0 C,tVd {
3eAX.z`D public :
}Sh?S]]` template < typename Actor >
mLLDE;7|} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]:k/Y$O2 {
C7ScS"~ return do_while_actor < Actor > (act);
84zSK)=Y }
B!L{ } do_;
rlSeu5X6 ~
=2PU$u 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
x@;m8z0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4yr'W8X_ 最后来说说怎么处理break和continue
ywmo#qYe 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。
6HWE~`ok6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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