一. 什么是Lambda
3tI=?E# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<Hhl=6op 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,
B?-RzWB\3 dv-yZRU: (?xGlV`n MQE=8\
class filler
,T"pUe VJ {
]P$8# HiX public :
'Z'X`_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#})Oz| c } ;
TW).j6@f g}IdU;X$NT 8+
eZU<\B( 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:
i9k7rEW^ $ZYEH %0INtq 0m)["g4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<1&kCfE& ~X5yHf3 +,7dj:0S 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rui}a=rs [e3|yE6 9:A>a3KOH '*!R
gbj; 二. 战前分析
*jGB/ y 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[6 wI22 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
KpC)A5u6 \^;Gv%E ,oIZ5u{#, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_baqN!N /* --------------------------------------------- */
'LFHZ&- vector < int *> vp( 10 );
%9[GP7? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s8}:8 /* --------------------------------------------- */
M
^ZoBsZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Y_>z"T /* --------------------------------------------- */
BzF.KCScs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
51.F,uY /* --------------------------------------------- */
a\vf{2
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CB_(9T72H /* --------------------------------------------- */
+^gh3Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t2p/NIn ]~8bh*,= >?'q P ] g}Hk4+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
tzi+A;>c(v 1._1, _2是什么?
Jl Q%+$ 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。
yr&oJYM 2._1 = 1是在做什么?
vKAHf;1 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。
_|DP 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。
%%c0UaV Cd'P I.R3?+tZ
三. 动工
10}oaL S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=G}_PRn =/6.4;8 |{PQ0DS E2(;R!ML# template < typename T >
-c<<A.X class assignment
@M#2T {
<Ml,H%F T value;
T_Z@uZom. public :
_I~TpH^1K assignment( const T & v) : value(v) {}
;07!^#:L=Q template < typename T2 >
Q[J,j+f< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M42Zpb]. } ;
P:lvZ kSU5
} -/x +M-X# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H4l:L(!D 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bw%1*;n) )FWF T:P~ Cb=r 8C zIF &ZYP class holder
[w=x 0J& {
(n" ) public :
P7egT,Z template < typename T >
n,PHfydqX assignment < T > operator = ( const T & t) const
]~?k%Mpw {
wrqdQ}@( return assignment < T > (t);
E>4#j
PK }
~pzaX8! } ;
W:(:hT6`j9 MF 5w.@62X v^@L?{"}8 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:
y{u6t 3 yl 0?Y static holder _1;
{6 #3` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O b8[P= 3;>(W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m*i~Vjxj-m 而不用手动写一个函数对象。
L%B+V;<h3 =v:_N.Fh-c 07(E/A] ++&F5'?g 四. 问题分析
X'kw5P!sq 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。
]2h[.qa 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。
~%#?;hJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n:wn(BC3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
T"QY@#E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
I,YGm
"b1_vA]03 五. 问题1:一致性
I.KYWs 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?|
YvYav d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
//J:p,AF 5@0c@Q struct holder
uFok'3!g7% {
HhqqJEp0 //
DVB:8"Bu template < typename T >
ZM|>Va/X T & operator ()( const T & r) const
aNqVs|H {
RLKO0 # return (T & )r;
J&3;6I
& }
SbGp } ;
V>['~| qWanr7n]@ 这样的话assignment也必须相应改动:
?5(L.XFm Fn[~5/ template < typename Left, typename Right >
qb" ! class assignment
`Mjm/9+18 {
SQ.4IWT(hR Left l;
0I#<-9&d- Right r;
0(i`~g5 public :
[;?^DAnK2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I7uYsjh@u template < typename T2 >
}s)Z:6;(,q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4U6{E# } ;
RtIc:ym D>|:f-Z6Z 同时,holder的operator=也需要改动:
AGv;8'` .s!:p pwl template < typename T >
v,M2|x\r} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"q(&<+D@ {
;m5M:Z" return assignment < holder, T > ( * this , t);
-"cN9RF }
WEsH@
[ |hdh4P$+| 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
:w];N|48s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
QqwXFk !3b%Q</M H return l(rhs) = r;
Wt`D 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
3%P?1s 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"(xS[i 'sA&Pm template < typename Tp >
djSN{>S class constant_t
<pE G8_{} {
o?b%L const Tp t;
;T_9;RU<'b public :
AH7k|6ku<* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fg1y@Dj/& template < typename T >
)ld7^G const Tp & operator ()( const T & r) const
%/^d]# {
#>,cc?H- return t;
g@U#Y#b@" }
o}%fs
* } ;
<N*>9S,} asF-mf;D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<G&v 下面就可以修改holder的operator=了
aQG#bh [
jPs+i template < typename T >
B@=Yj_s assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O<E0L&4-& {
yp4G"\hN9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0GR9opZtA }
+/X'QB$R =QC^7T 同时也要修改assignment的operator()
e"2QV vB c[YjGx template < typename T2 >
zm"\D
vN) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U=t'>;(g 现在代码看起来就很一致了。
VsmL#@E +sI.GWQ_: 六. 问题2:链式操作
a(7ryl~c= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xC{NIOYn' 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。
J)G3Kq5>:b 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。
y8 N b8m 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。
L!p|RKz9X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"a
g_ '
EDi6 template < typename T >
Jt)~h,68 struct result_1
<2Q@^ {
Y/^<t'o& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
n>4S P_[E7 } ;
S?{5DxilO ep?0@5D}] 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:
xHGoCFB s/^k;qw template < typename T >
kmoJ`W} N struct ref
Z])_E6. {
n,F00YR typedef T & reference;
Chua>p!$g } ;
O)Qz$ template < typename T >
@(
t:E`8 struct ref < T &>
z(WpOD {
e?YbG.(E9 typedef T & reference;
y#0w\/< } ;
A!D:Kc3
9PJDT] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Z C93C7lJ cOb%SC[A{ template < typename T >
9X%Klm 5w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@5wg' mM {
W~tOH=9> return l(t) = r(t);
`@M4THt }
Wa(S20yF 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。
]'Yw#YB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
R
u5&xIQ X{
=[q|P 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
Ic}ofBK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
J$Epj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#H`y1zm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]KeNC)R 最后的布局是:
3~Ln:4[6ID Add
w#T,g9 / \
s]c$]&IGG Divide 5
&[RU.Q!_H / \
nrIL_ _1 3
!cb#fl 似乎一切都解决了?不。
uE j6A 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。
J7GsNFL 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。
fYy.>m+P1 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:
ra>`J_ )0mDN. template < typename Right >
JNaW>X$K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
d*$<%J Right & rt) const
<gLtX[v!CL {
l*Ei7 |Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<&:&qngg }
8>q%1]X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
P@YL.'KU) 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。
+
nS/jW 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。
v{ n}%akc 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。
=-LX)|x} 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。
>8fH5 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?
1omvE9
%zM 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:
>UY_:cW4%m 9M]"%E!s template < class Action >
|"qB2.[ class picker : public Action
~C'nBV {
FH8mK) public :
#<Nvy9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
NCnId}BT // all the operator overloaded
hxVM]e[ } ;
bU ]N^og^ ==1/N{{R 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。
K9Xd?
]a 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:
DA)v3Nd oxQID template < typename Right >
%:KV2GP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vQmackY {
!`[I>:Ex return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8 QF?W{NK }
5jV97x)BGx w"agn}CK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nFnF_ 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。
`l2< %K'*P56 template < typename T > struct picker_maker
noNF;zT {
N5s|a5 typedef picker < constant_t < T > > result;
/Jf`x>eiH } ;
v7FRTrqjj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|vN@2h(|" {
8UT%:DlxQ typedef picker < T > result;
F[D0x26^ } ;
XYHCggy M
|?p3% 下面总的结构就有了:
>Y-TwDaE 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。
V/}>>4 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。
qzt2j\v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0j!ke1C&C 至此链式操作完美实现。
8V|jL?a~ &rztC]jF R P:F<`DB| 七. 问题3
]Wd`GI 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。
.(7C)P{.0 ;%7XU~<a template < typename T1, typename T2 >
bq3fiT9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e*2&s5 #RT {
(Ef2
w[' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f:[d]J| }
w}W@M,.^ &O6;nJEI 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:
.aismc`= y|;8 :b32 template < typename T1, typename T2 >
?FV7|)f struct result_2
dD^_^'i {
R_>TEYZ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hG~]~ ) } ;
cxD}t'T Stw+Dm\! 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?
u@bOEcxK 这个差事就留给了holder自己。
=F%wlzF: hGA!1a4 c < [S1_2b.t template < int Order >
5G'&9{oB class holder;
tC?Aso template <>
1( ?CNW[ class holder < 1 >
}^pQbFku {
_7=pw5[ public :
iVKbGgA template < typename T >
QypiF*fSU struct result_1
"6E1W,|{ {
loeLj4"" typedef T & result;
_)#=>$k\ } ;
O,=Q1*c,& template < typename T1, typename T2 >
(I7&8$Zl struct result_2
DO1 JPeIi {
xMSNrOc typedef T1 & result;
yL;o{
G } ;
hINnb7o template < typename T >
Q.9Ph
~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jTd4 H) {
;WvYzd9 return (T & )r;
MJ>Qq[0 }
uXQ7eXX template < typename T1, typename T2 >
I|F~HUzA" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Jcalf{W6 {
/OhaERv return (T1 & )r1;
]Z.<c$ }
m]0^ } ;
iM?I
/\ 2H?I'<NoC template <>
Bbl)3$`, class holder < 2 >
'YZI>V* {
vbRrk($` public :
Sv~YFS :oy template < typename T >
@ate49W struct result_1
<+?
Y
{
u=@h`5-fp typedef T & result;
j8[`~pb } ;
{t844La" template < typename T1, typename T2 >
bmj8WZ struct result_2
/<(*/P,> {
6(N.T+;] typedef T2 & result;
Gd30Be2gd } ;
#1QX!dK+ template < typename T >
sR"zRn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%aj7-K6:t {
=2RhPD return (T & )r;
<qbZG}u }
).0V%}> template < typename T1, typename T2 >
* ?
K4!q' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/S7+B] {
]z-']R; return (T2 & )r2;
l zfD)TWb }
g.[+yzuE6 } ;
r#_7]_3 *[d~Nk%Y$ u<l#xud 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> >。
IF&g.R 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
O`wYMng) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qDby!^ryc xa87xX=a return l(i, j) = r(i, j);
OW+ e_im} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
v}7@CP]nV P]pmt1a return ( int & )i;
O"
%Hprx return ( int & )j;
E$]a?uA: 最后执行i = j;
m>]>$=% 可见,参数被正确的选择了。
eaV3)uP cT/3yf gB(9vhj$ Ey r5jXt%; -Bo86t)F 八. 中期总结
*'Z-OY<V 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:
wrH7 pd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
jZXVsd 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-M"IVyy@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t{_!Z(Rt5) "DVt3E 25x cD1* wn
&$C0 HA$Y1} r#LnDseW 九. 简化
HzP.aw4 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。
Px'R`1^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"Jb3&qdU 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:
LWD. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^[ET&" +-*/&|^等
J1.qhy> 2. 返回引用。
*Y8XP8u/ =,各种复合赋值等
jMK3T 3. 返回固定类型。
%/P=m-K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@(Z( /P;: 4. 原样返回。
M[A-1]' operator,
D~Z=0yD 5. 返回解引用的类型。
[!^cd%l operator*(单目)
ows^W8-w 6. 返回地址。
6H0W`S0a operator&(单目)
R"NGJu9 7. 下表访问返回类型。
>OT\~C operator[]
LRWOBD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5!<o-{J[(= operator<<和operator>>
mRCHrw?WG llNXQlP\B 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。
/^J2B8y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?p(kh^ z =KV@&Y^x4 template < typename Left >
i#k-)N _$ struct value_return
H \ 3M {
_HwpPRVP/ template < typename T >
]22C)< struct result_1
(/'h4KS@ {
KZ]r8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.%_)*NUZ } ;
F@9Y\. , pqJ)G;%9 template < typename T1, typename T2 >
5)mVy?Z struct result_2
\[cH/{nt {
n<E.Em1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
pL~=Z?(B } ;
VO9XkA7 } ;
[KMS<4t' *MI)]S vEF=e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
SWT:frki` r]9 e^ 下面我们来剥离functor中的operator()
h77IWo6% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9[kX/#~W* e|VJ9|;3 return l(t) op r(t)
:.DI_XN` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ovz# return op l(t)
+I&J7ICV0 return op l(t1, t2)
r]0(qg return l(t) op
`0?^[;[u[ return l(t1, t2) op
9<v}LeX return l(t)[r(t)]
!Vb,zQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C,.-Q"juH HM):" 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:
_e_4Q)z-a 单目: return f(l(t), r(t));
x:qr \Rz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H-Pq!9[DB 双目: return f(l(t));
AQe!Sqg' return f(l(t1, t2));
9Fk4|+OJ 下面就是f的实现,以operator/为例
u%xDsTDP U%q:^S%#eG struct meta_divide
LP ,9<&"< {
bK<}0Ja[ template < typename T1, typename T2 >
v~}5u
5$O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
uWTN2jr {
'6X%=f'^b return t1 / t2;
<Pio Q>~ }
Q3,=~}ZNK } ;
8[M*
x3 `dO}L 这个工作可以让宏来做:
".E5t@ }?m n26>>N #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;b1wk^,Hw~ template < typename T1, typename T2 > \
gH'_ymT=
3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{ V0>iN:~S 以后可以直接用
7
5|pp DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*0~M 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n$YE !D' (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。。。)
~0ooRUWU7 ]H+{eJB7O jN6b*-2
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
U@?6*,b(. 6JH56 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]~8v^A7u class unary_op : public Rettype
U*qNix {
sMm/4AY] Left l;
7@IFp~6<qK public :
-w ~(3( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q&PB]D{ MRs,l' template < typename T >
$/paEn" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_88QgThb {
Y\p$SN return FuncType::execute(l(t));
FsY(02 }
,1
P[ 5B{k\H; template < typename T1, typename T2 >
l4 "\) ]; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/EU; ?O {
.=XD)>$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
7)J6/(' }
% $TEDr! } ;
#Qd'+M k"
YHsn DbtF~`3, . 同样还可以申明一个binary_op
5V @&o`!=h s}ADk-7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e\9g->DUs class binary_op : public Rettype
_!!}'fMC {
M6Pw/S! Left l;
9cfR)*Q Right r;
[@3SfQ public :
"OL~ul5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}lP 5GT2 /C$
xH@bb template < typename T >
`?9T~, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZPyM>XK$4 {
=VSkl;(O return FuncType::execute(l(t), r(t));
7F(5)Utt }
6Y7H|>g) <GF @L template < typename T1, typename T2 >
#*2Rp8n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~;unpym' {
62kb2C return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`c(\i$1JY) }
8Z# 21X> } ;
AIh*1>2Xn _faJ B@a_ 1,`H:%z% 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\A<v=VM| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k)":v3^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U-EhPAB@ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"K?Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?z=\Ye5x 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
U=cWmH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QU/3X 1W 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
AmcC:5 下面是修改过的unary_op
Q\9K2=4 c!Dc8=nE0m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xU}M;4kH~ class unary_op
O>V(cmqE` {
-@M3Dwsi3 Left l;
3.vgukkk5 GaBTj_3 public :
zhI#f0c {Rq1HH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(6p]ZY ~tFqb<n template < typename T >
J
T#d(Y struct result_1
&hIRd,1# {
[k$*4u> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CI:^\-z } ;
c?2MBtnu J<gJc*Q template < typename T1, typename T2 >
69y;`15 struct result_2
S{Hx]\ {
gy:%l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p{)5k } ;
_96~rel_P \vfBrN template < typename T1, typename T2 >
nwt C:*} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1_'? JfY- {
j VgFZ, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X6+qpp }
,B<l nz1'? _5 template < typename T >
)+")Sz3zx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y<"7x#AB! {
^I
mP`*X return OpClass::execute(lt(t));
Z BUArIC }
RE$`YCs5 ]&~]#vB# } ;
{4aWR>< \qvaE+ u}bf-;R 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ow=UtA-^O 好啦,现在才真正完美了。
Si9Z>MR 现在在picker里面就可以这么添加了:
88"Sai 3=Ec" template < typename Right >
<mMTD8Sx] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
tGdf/aTjy {
j;_c+w!P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q zZ;Ob]' }
Z4$cyL'$P 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[
=x s4= Rv,JU6>i I
V%VU j/T>2|dA& (}r|yE 十. bind
mV73
\P6K 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
I]"96'|N 先来分析一下一段例子
p,pR!qC> @4(k( gG%V 9eOQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
'1fNBH2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}0`nvAf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
wfvU0]wk} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
lDC$F N 我们来写个简单的。
R`";Z$~{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)Dp/('Z2 对于函数对象类的版本:
LLWB AB Xl template < typename Func >
x6afI<dm struct functor_trait
UX<Qcjm$e {
+bK.NcS typedef typename Func::result_type result_type;
^ 5VK> } ;
GhY1k"; 对于无参数函数的版本:
kL7#W9 dUgrKDNyA template < typename Ret >
Uq_j\A;c struct functor_trait < Ret ( * )() >
'/Bidb? {
UmnE@H"t$\ typedef Ret result_type;
e6X[vc|Y} } ;
-"Y{$/B 对于单参数函数的版本:
D9mz9
2-zT$`[]J template < typename Ret, typename V1 >
V]c;^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
KD1=Y80P {
=ItkFjhBc typedef Ret result_type;
z)XRx:YU;$ } ;
b5IA"w 对于双参数函数的版本:
=&0wr6 Bx"7%[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]nQt>R p_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)5JU:jNy {
p2J|Hl| typedef Ret result_type;
UY2X } ;
6+V\t+aug 等等。。。
N$Y " c* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P+t#4J V>64/ template < typename Func >
]%uZ\Q;9p struct func_return
:0K8h {
p5O",3,A4 template < typename T >
bsxTqJ struct result_1
#>Y'sd5'A {
vhvdKD
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vQF
vtwd } ;
cH<q:OYi gef6pfV template < typename T1, typename T2 >
`G1&Z]z struct result_2
!|2VWI} {
.t&R>9cZ^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Mfk2mIy } ;
T,fI BD: } ;
Tj~IaU 1[*UYcD *'"T$ib 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H4OhIxK ky>wOaTmN6 template < typename Func, typename aPicker >
NVIK>cT6 class binder_1
o ]Jv;Iy@? {
s{ V*1$e~ Func fn;
Q "oI])r aPicker pk;
UgB'[@McS public :
2>}xhQJ E6Rz@"^XV template < typename T >
n/QF2&X7) struct result_1
RWgDD;&_[a {
*xf ._~E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6b8;}],| } ;
EzW)'Zzw~ dk
QaM@ template < typename T1, typename T2 >
!KKT[28v struct result_2
ULc`~] {
J68j=`Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I"AYWo? } ;
Ub0/r$]DK $(s\{(Wn binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
J" j.'. c8)/:xxl template < typename T >
JB</euyV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4fh^[\ {
0s#vwK13 return fn(pk(t));
}MR1^ }
7;.xc{ template < typename T1, typename T2 >
[w
-{r+[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oMcK`%ydm {
gADmN8G= return fn(pk(t1, t2));
H@X oqgI }
_!xD8Di# } ;
gB\T[RV 2)?(R;$, 71#I5*8 一目了然不是么?
Z'pQ^MO 最后实现bind
)oo~m\` 3qH QX?a h9$ Fx template < typename Func, typename aPicker >
"SN4* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
oq-<ob {
d;tkJ2@NO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2y0J`!/) }
E< 4l#Z< tg4Y i|5 2个以上参数的bind可以同理实现。
zWw2V}U! 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。
w)E@*h<Z VS#wl|b8 十一. phoenix
6Dws,_UAZ4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0YH+B {"*VU3%q for_each(v.begin(), v.end(),
"`}~~.q (
p6EDQwlf do_
+c:3o* [
4A{|[}! cout << _1 << " , "
nU+tM~C%a ]
g}&hl"j .while_( -- _1),
k.h`Cji@ cout << var( " \n " )
W-RqN!snJ8 )
8pLBt: );
@J[6,$UVu I3u{zHVwI 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
M|T4~Q U& 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
"_L?2ta operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ci,+Bjc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fkfZ>D^1 ?wMHS4 K*K1(_x= template < typename Cond, typename Actor >
5_K5?N class do_while
F}Mhs17!| {
G
DSfT{kK\ Cond cd;
;S$Ll*f>D Actor act;
5yh/0i5 | public :
\^+ILYO:$ template < typename T >
`|1MlRM9 struct result_1
ocwG7J\W {
N5|Rmfo1 typedef int result_type;
y;"
n9 } ;
7>o.0 s*M@%_A? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;y?);!g ;N+$2w template < typename T >
dYFzye typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@$Qof1j'% {
mOll5O7VW do
fbrp#G71y {
1Wg-x0R act(t);
:(3|HTz }
lw8"'0 while (cd(t));
(J$\-a7<f return 0 ;
5FvOznK^e }
<dA8
'7^ } ;
{!ZyCi19 1F[L"W;r h>S[^
-, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7&}P{<}o^ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
iY[+Ywh 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:L?_Y/K 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
B,$l4m4 下面就是产生这个functor的类:
&znH!AQ0 HgBJf~q~U n[xkSF^) template < typename Actor >
$BN15x0/:~ class do_while_actor
+\`vq"e {
W@L3+4 Actor act;
[um&X=1V8 public :
}m]q}r do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
33l>{(y 2H#N{>7 template < typename Cond >
H(+<)qH picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
l'4AF|
p } ;
D _X8- &!.HuRiuC iMP 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-=$2p0"R 最后,是那个do_
dLh6:Gh8_I 'aJgLws*w Lrz3 class do_while_invoker
~m=EM; {
I\P Bu$Ww public :
2F_
R/{D template < typename Actor >
W+>wu%[L do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E,G<_40 {
;#?M)o:q return do_while_actor < Actor > (act);
cH`^D?#se }
qV1O-^&[f= } do_;
O_@2;iD^^ T(X:Yw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
GrEs1M1]* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kka"C]! 最后来说说怎么处理break和continue
<zfe}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。
R zR?&J 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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