一. 什么是Lambda
v.v3HB8p 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u6jJf@!ws 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?koU l^ Af0E_ 0tB9X9 :, sa+:c{ class filler
rsP-?oD8) {
$b$r,mc public :
4DfTVO"h void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&H5
6mL{ } ;
> KH4X: j&m<=-q xyz-T1ib 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:
EGGy0 ly XW]|Mv[M /IV:JVT x)vYc36H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{Rw~G&vQ 8gBqur{ +I\bs.84 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?67j+) |_[mb(<| w6Tb<ja iJrscy- 二. 战前分析
OR"n i 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。
+bf%]
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
|klL KX& pdnL~sv rzaEVXbz1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
web&M!- /* --------------------------------------------- */
l/rhA6kEU vector < int *> vp( 10 );
gYzKUX@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
R?|_`@@A /* --------------------------------------------- */
N}FG%a sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$X*$,CCIB /* --------------------------------------------- */
//Tr=!TQu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Bdbw!zRR$ /* --------------------------------------------- */
JBUJc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"
31C8 /* --------------------------------------------- */
<O\z`aA'q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FT(EH *%)L?* vlj|[joXw NKd@Kp`, 看了之后,我们可以思考一些问题:
7 cIVK}& 1._1, _2是什么?
={L:q8v) 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。
`8'T*KU 2._1 = 1是在做什么?
Ha
C?, 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。
&*)tqQeQf 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。
BTd'bD~EA LK:|~UV? 6gR=e+ 三. 动工
[[s k 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Y?%6af+ @MB;Ez
v U5H o? `< !^"hYp` template < typename T >
Ugdm" class assignment
~C!vfPC {
B|GJboQ T value;
:Dr&
{3> public :
HZK0Ldf assignment( const T & v) : value(v) {}
]-PF? 8 template < typename T2 >
h0^V!.-5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
caj) } ;
G0]n4"~+? 10}Zoq|)n hCxL4LrF 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g:o\ r
( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nev*TYY?A }lxvXVc{I
@$nI\n?* Rthu8NKn class holder
;D^)^~7dh {
'Ux_X:,:; public :
|y:DLsom?i template < typename T >
3mm`8!R assignment < T > operator = ( const T & t) const
IYQYW.`ly {
Dh9-~}sW' return assignment < T > (t);
wyc,Ir }
~AE034_N } ;
%MjPQ yh0|f94m %*19S.=l 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:
}zobIfIF pKH4?F static holder _1;
\
qs6% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W#lvH=y hr{%'DAS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-91l"sI 而不用手动写一个函数对象。
{X =\ l.34h .e"jnP~ U|Jo[4A 四. 问题分析
)>Lsj1qk 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@/NK2 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。
V.-?aXQ * 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<m6Xh^Ko; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~<Lf@yu-{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?\O+#U%W 9=kTTF s 五. 问题1:一致性
bL&]3n9Rwu 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?|
)Xh_q3= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9e1 6 g AngECkF- struct holder
v :HgpZo+ {
mhVoz0%1X //
R Nv<kw template < typename T >
{//F>5~[ T & operator ()( const T & r) const
8uGPyH {
6szkE{-/? return (T & )r;
LNN:GD)> }
oOL3O@)w> } ;
Z~,.l
)R +o8C 这样的话assignment也必须相应改动:
$3[cBX.= #y*=UV|h template < typename Left, typename Right >
K?;p: class assignment
'0O[ dN {
eB\r/B] Left l;
]8_h9ziz Right r;
H3c=B /+ public :
w7Pe<vT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x@Y2jM template < typename T2 >
jF3!}*7, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8x9kF]= } ;
)>Q 2G/@ dq8 /^1P 同时,holder的operator=也需要改动:
b"Mq7&cf #VOjnc/rW template < typename T >
(wlsn6h assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_eQP0N {
vW{cBy return assignment < holder, T > ( * this , t);
wqwJpWIe }
t@u\ 4bv L~oFW'
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
y{{EC# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pNqf2CnnT ft'iv return l(rhs) = r;
,SyUr/D 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!U#++Zig% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x7@WWFF> r~}}o o4K template < typename Tp >
)*A,L% class constant_t
'<0q"juXE {
q%k+x) const Tp t;
)a^Yor)o" public :
bSr 'ji constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6oP{P_Pxi template < typename T >
{IMzR'PN const Tp & operator ()( const T & r) const
0lRH
Yu {
Z8&C-yCC return t;
sv;zvEn;-L }
[Kj:~~`T } ;
0v@/I< AIm$in`P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
jOb[h=B" 下面就可以修改holder的operator=了
nP3GI:mjL |w JZU template < typename T >
@:7gHRJ! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<nvWC/LU {
?fmt@@]T? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
z/YMl3$l~ }
eCp| QSXE >$mSFJz5S 同时也要修改assignment的operator()
$&8h=e~]- GVEWd/:X( template < typename T2 >
Su"_1~/2S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x}.d`= 现在代码看起来就很一致了。
CJ?gjV6 m"G N^V7 六. 问题2:链式操作
PEBFN 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q~J
oGTv 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
z}1xy+ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
}o^A^ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
g&4~nEp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
z/KZ[qH\ j#e.rNG template < typename T >
#eC;3Kq#- struct result_1
;:c%l.Y2 {
BZ?W>'B%$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
aEDN]O95? } ;
zcB2[eaV C|f7L>qe 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:
"rGOw'!q> y<`?@(0$ template < typename T >
q.MVF] struct ref
xD {
nuQ6X5>.= typedef T & reference;
$G_Q`w=jM } ;
M%{?\)s template < typename T >
g`OOVaB struct ref < T &>
-(w~LT$ " {
zw:C*sY typedef T & reference;
*>'2$me= } ;
cHL]y0> DAnb.0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8}, <e>q T;4`wB8@ template < typename T >
kz0=GKic typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}{8Fo4/ {
HB7( return l(t) = r(t);
-k&{nD| }
YvruK:I 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
`OP>(bU0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lB!vF ~A& 6B''9V:s 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
X
B*}P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m*!f%}T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^$IZLM?E~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
14D7U/zer 最后的布局是:
*w/WHQ`xI Add
_;:rkC fj / \
8rwYNb.P Divide 5
lKEX"KQ! / \
~pevU`}Uqc _1 3
^5]uBOv 似乎一切都解决了?不。
N\q)LM !M 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。
iS"8X#[]N 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。
XY{:tR_al 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:
Vd+Q:L <'[Ku;m template < typename Right >
S9p?* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=dM.7$6) R Right & rt) const
m1-\qt-yy {
-+}5ma return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T;!ukGoFP }
\E@s_fQ] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7':f_] XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
h}|6VJ@. 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
|qlS6Aln 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
8lOI\- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
w,Z"W;| 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
kT^*>=1 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
)4ilCS& k(EMp1[:nN template < class Action >
ALd]1a& class picker : public Action
]jc_=I6) {
Xlv#=@;O] public :
-\kXH"% picker( const Action & act) : Action(act) {}
e40udLH~x // all the operator overloaded
@Y
UY9+D& } ;
,;.B4 EqnpMHF Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
't(}Rq@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
'Y!pY]Z A XBkJ'jd template < typename Right >
7]|zkjgI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l(%k6 {
> BNw return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CE#\Roi x) }
cJ(BiL-uF ]U,CKJF%/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fxDj+Q1p 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
8xF)_UV qL|
5-(P template < typename T > struct picker_maker
B6bOEPQ {
aDL)|>"Q typedef picker < constant_t < T > > result;
[$l"-*s4 } ;
%bP~wl~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`c"4PU^ {
Yb[n{.%/g typedef picker < T > result;
d/{Q
t } ;
\=!H 2M 5`{vE4A]q 下面总的结构就有了:
p jKt:R} 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。
mG)8U{L 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。
M$Fth*q{GD picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
MO[kr2T 至此链式操作完美实现。
$!G` D= 9Ct_$.Q. W+gpr|R2 七. 问题3
4xm&pQo{V6 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。
'>3`rsu x;]x_fz template < typename T1, typename T2 >
&%^K,Q" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k-"<{V {
]9jZndgC return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^m*3&x8 }
E4+b-?PB~ 6Rcua<;2P 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:
~TDzq -U) ;XG]Q<S\ template < typename T1, typename T2 >
BhKO_wQ?:J struct result_2
%}C9 {
&1wpGJqm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rA,CQypo } ;
&hayR_F9 cd!|Ne>fe 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?
.nEs:yn 这个差事就留给了holder自己。
|olNA*4 0p-#f|ET FV
A
UR template < int Order >
~m=$VDWm class holder;
Z>8eD|m%2 template <>
.Y1bY := class holder < 1 >
2FGx _Y {
$uCiXDKCq public :
ga-{!$b* template < typename T >
tBseqS3< struct result_1
\c{R <Hh {
uPkb, :6~Z typedef T & result;
dK.R[aQ } ;
6xarYh( template < typename T1, typename T2 >
iJ)0Y~ struct result_2
&<Mt=(qY1 {
R4b-M0H typedef T1 & result;
%M9;I } ;
iK!dr1:wSw template < typename T >
KmQ^?Ad-C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9?
2 {
lUv =7"
[ return (T & )r;
xW>ySEf }
lkA^\+Ct template < typename T1, typename T2 >
\~>e_; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ExCM<$, {
?Ko|dmX return (T1 & )r1;
vZ@g@zB4o0 }
|3;(~a)% } ;
p<KIF>rf| Ky kSFB template <>
/b#q*x-b class holder < 2 >
zDDK {
d&jjWlHgEN public :
BwxnDe G) template < typename T >
_A 2Lv]vfV struct result_1
jWvtv ng {
B'}"AC" typedef T & result;
B3mS] } ;
\D?:J3H*] template < typename T1, typename T2 >
~*}$>@f{[X struct result_2
FXahZW~Ol {
Uoji@ typedef T2 & result;
s<vs:jna } ;
t`5j4bdG template < typename T >
zAs&%OjG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A59gIp*> {
9t K>gwb return (T & )r;
KE.Dt }
A
WHU' template < typename T1, typename T2 >
?x3Jv<G0* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:.uk$jx {
J02^i5l return (T2 & )r2;
Es.nHN^]%K }
gn ?YF` } ;
J}TfRrf y+U83a[L* J8<J8x4 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
_D,eyP9P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+xp]:h| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
| o0RP|l *C6 D3y return l(i, j) = r(i, j);
:#u}.G 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r_U>VT^E: uS<_4A;sD, return ( int & )i;
pu4,0bw return ( int & )j;
xWE8Wm 最后执行i = j;
CzVmNy)kl 可见,参数被正确的选择了。
KX3KM!* &yIGr`; |P~;C6sf 2f{T6=SK *(QH{!-$s 八. 中期总结
a1c1k} 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:
#NN ewzC<* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NfzF.{nh 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=o^|b ih 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WeMAe
w/d R7?29?$7 *:hyY!x mfom=-q3k Dl C@fZD riCV&0"n 九. 简化
XOy2lJ/ 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。
(\,BxvhG= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
osHCg 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:
]@
M5_%p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Yr+23Ro +-*/&|^等
7G93,dJ 2. 返回引用。
j9R6ta3\l =,各种复合赋值等
#sB,1" 3. 返回固定类型。
bRo|uJ:d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%Mn.e a 4. 原样返回。
1n=_y o operator,
Ne6}oQy(S` 5. 返回解引用的类型。
60}! LmL operator*(单目)
9$1)k;ChP/ 6. 返回地址。
9em*r9- operator&(单目)
{1-V]h.<J 7. 下表访问返回类型。
iwF9[wAft operator[]
:c.JhE3D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D'_Bz8H!p operator<<和operator>>
h|;qG)f^ {i [y9 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
OB-Q /?0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
q]% T:A= /rc%O*R template < typename Left >
1(#;&:$`i struct value_return
d8o53a] {
9X}I> template < typename T >
G"dS+,Q struct result_1
J
CGC {
BiwieF4x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
K^[#]+nQ } ;
{+.r5py ,!#ccv+Vm% template < typename T1, typename T2 >
Q<(YP.k struct result_2
`#mK*Buem} {
oG oK, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Shr,#wwM`B } ;
FnFb[I@eu } ;
K^l:MxO-X Ms^dRe) mpw~hW0- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wBSQ:f]g 9N8I
ip]w 下面我们来剥离functor中的operator()
M8&}j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
MCTsi:V>+ \nqkA{;B{ return l(t) op r(t)
p0:kz l4$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m#!=3P7T return op l(t)
YB( Gk;] return op l(t1, t2)
Qdk6Qubi! return l(t) op
v`PY>c6~ return l(t1, t2) op
*Zk>2<^R return l(t)[r(t)]
&a0r%L()X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g"VMeW^ dl-l"9~; 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:
b7`D|7D 单目: return f(l(t), r(t));
u{<"NR h return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|*5 =_vF 双目: return f(l(t));
OhZgcUqQ8 return f(l(t1, t2));
u+m,b76 下面就是f的实现,以operator/为例
NpP')m!`} <UP
m=Hb struct meta_divide
`fNpY#QsN {
xw5d|20b template < typename T1, typename T2 >
X2sH E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
g|X ;ahTT {
friWW^ return t1 / t2;
1c4/}3* }
DOS0;^f } ;
0|4%4Mt hwYQGtjF 这个工作可以让宏来做:
H6*^Ga H`hnEOyLp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ex amD">T template < typename T1, typename T2 > \
Uu
s. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/^SAC%PD 以后可以直接用
!|hoYU>@2L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LkruL_E> 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
&)wiKh"$ (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。。。)
I=)hWC/ 2&mGT&HAVA 6RO(]5wX 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
C$h<Wt=< HAz By\M{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|077Sf| class unary_op : public Rettype
3rW|kkn {
'NjzgZ~]P Left l;
pIV-kI:w public :
olB)p$aH# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&F:IIo7 "Mw[P [w* template < typename T >
7"F*u : typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#AkV/1Y {
!3n)|~r;K return FuncType::execute(l(t));
5@IB39 }
1J=.N|(@Q GG064zPq7 template < typename T1, typename T2 >
wcSyw2D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}0#U;_;D {
r`y ezbG return FuncType::execute(l(t1, t2));
u-Ddq~;| }
>2$5eI } ;
v,-{Z1N%m G'2#9<c* O4\Z!R60g 同样还可以申明一个binary_op
U@ ?LP ;h6v@)#GX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{^mNJ class binary_op : public Rettype
z?/1Kj}xG {
{e[%;W%c& Left l;
=!O*/6rz Right r;
/tV/85r public :
Y?CCD4"qn binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b5$JfjI [ylsz? template < typename T >
nkxzk$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WG*t::NN {
>^q7c8]~g return FuncType::execute(l(t), r(t));
XZ&KR.C, }
+d+@u)6 gTgMqvt template < typename T1, typename T2 >
F>tQn4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h5%<+D< {
(Fq5IGs return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O ,rwP }
C*U'~qRK } ;
;k"Bse!/ iLP7!j 9CA^B2u 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.aSKQD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q{s(.Uq$& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0q>P~]Ow 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
i|w8.}0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Wcb7
;~K 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
j?y LDLj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5>3}_ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
d(vsE%/! 下面是修改过的unary_op
5w %_$x =U8a ?0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{Q+gZcu class unary_op
swA+f {
Hsih[f Left l;
/? r?it >AoK/(yL. public :
L;gO;vO Cm$.<CV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l"\~yNgk ]k9)G* template < typename T >
j4?@(u9;j struct result_1
q@b|F- {
\V9Z#> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-.g|l\ } ;
"UEv&mQ 9lB]~,z template < typename T1, typename T2 >
T\Uek-( struct result_2
d(g^M1m {
F+ E|r6'i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*f,DhT/P } ;
J]m{b09F u6`=x$& template < typename T1, typename T2 >
xs\!$*R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K;LZ- {
$P1O>x>LIL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.(pN5JI* }
Q{k
At% 8G5Da|\ template < typename T >
;'81jbh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f|y:vpd% {
J=pztASt return OpClass::execute(lt(t));
i)#s.6.D> }
LL|7rS|o jV(6>BAI_ } ;
C3G)'\yL {R/C0-Q^^ ix#epuN 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Vi4~`;|&b+ 好啦,现在才真正完美了。
5{n*"88 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ed9Z9 P"<U6zM\sP template < typename Right >
Ou{v/'9z, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
##Z_QB(; {
b;)~wU= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%0? M?Jf }
e</$ s 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。
,gL9?Wz oI^4pwn h VCtH%v#S;. PjN =k; -s9P8W 十. bind
7}*6#KRG 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。
6U^\{<h_c 先来分析一下一段例子
9;?UvOI; 54rkC/B> 97K[(KE int foo( int x, int y) { return x - y;}
ljKrj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a>mm+L8y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
C&++VRnm 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。
7LO%#No", 我们来写个简单的。
C/(M"j M 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z>w`ZD}XY 对于函数对象类的版本:
c1%H4j4/ CRbdAqofV template < typename Func >
fX
jG5Tv struct functor_trait
l2;CQ7 {
E~LTb)
! typedef typename Func::result_type result_type;
9b?SHzAa } ;
nenU)*o 对于无参数函数的版本:
Mwgu93? lo'W1p template < typename Ret >
\,J/ r! struct functor_trait < Ret ( * )() >
= waA`Id {
~tOAT;g}q typedef Ret result_type;
iD= p\ } ;
>Z1q j> 对于单参数函数的版本:
&qS[%K ) w`l{LHrR template < typename Ret, typename V1 >
y>*xVK{D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
S$2b>#@UJ {
K(XN-D/c typedef Ret result_type;
8u!"#S#>a } ;
*m2=/Sh 对于双参数函数的版本:
*Z_C4Tj iMfngIs | template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
U35AX9/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\;rYo.+ {
3=W!4 typedef Ret result_type;
9o>8o } ;
5wUUx# 等等。。。
?8W("W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
g#]wLm# .(Qx{r$ template < typename Func >
,RN:^5 p struct func_return
"QvmqI> {
QMEcQV> template < typename T >
>AJSqgHQ, struct result_1
S~]mWxgZ {
WW~+?g5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G|\^{5 } ;
=V"(AuCVE t'm;:J1 template < typename T1, typename T2 >
Gn;@{x6 struct result_2
1".v6caW {
jq08= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mqq;H} } ;
Qv-@Zt!8 } ;
97)/"i e :W@#) 1= Kt0(gQOr0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?'"X"@r5 9;xM% template < typename Func, typename aPicker >
y,pZTlE class binder_1
N?X~ w < {
|pa$*/!NT Func fn;
uytE^ aPicker pk;
@(C1_ public :
GElvz'S~ UU8pz{/ template < typename T >
HK+/:'Pu struct result_1
I7^zU3]Ul {
pu,?<@0YK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0EJ(.8hwm } ;
5JhdVnT_ 67y Tvr@a template < typename T1, typename T2 >
US struct result_2
hQNe;R5 {
.G o{1[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<_(/X,kBK } ;
id?h >g >hH0Q5aL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,ZS6jZ !a$ D4(`v template < typename T >
mXUYQ82 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?uMQP NYs {
0kDK~iT return fn(pk(t));
#Km:}= }
{647|j;e template < typename T1, typename T2 >
&F}"Z(B<wK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t tXjn {
9Ct` return fn(pk(t1, t2));
ud fe }
2YuN~- } ;
%&
_V0R\k eiJ2NwR\w 0j(M*
sl 一目了然不是么?
!`bio cA 最后实现bind
,7XtH>2s _ pO ` H'F6$ypoS template < typename Func, typename aPicker >
[31p&FxM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PQ|69*2G {
s_.]4bl.8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s( <uo{ }
D#S\!>m OGiV{9U 2个以上参数的bind可以同理实现。
8P:
Rg%0) 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%P;Q|v6/|
Quf_' 十一. phoenix
0q\7C[R_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_7DkS}NJs CQ;]J=|<_ for_each(v.begin(), v.end(),
~ d^<_R (
;6
+}z~ do_
6n1rL [
n}xhW'3hU= cout << _1 << " , "
fIF<g@s ]
r}yG0c, .while_( -- _1),
%r)avI cout << var( " \n " )
^KB~*'DN~s )
q %A?V_ );
)5fQ$<(Z \Ep0J $ #o 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:
#}^-C&~ 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
#E0t?:t5bk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b%f[p/no 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2k6 X, OdI\B Hx$c
N template < typename Cond, typename Actor >
htY=w}> class do_while
C6_@\&OA {
.k4W_9 Cond cd;
MzIq"3 Actor act;
e4OeoQ@ > public :
juBw5U< template < typename T >
ZDL']*)' struct result_1
U}Hwto`R {
Da$r ` typedef int result_type;
g/UaYCjM } ;
I|$
RJkD }B7K@Wu# do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|_u8mV \8OO)98' template < typename T >
fQ>4MKLw=d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]aCk_*U {
l!E7AKk8 do
.ut{,(5 {
j<%])
act(t);
2fIRlrA$ }
(eCFWmO while (cd(t));
HmK*b Z return 0 ;
%=j3jj[ }
C}IbxKl } ;
n3MWs);5 ZWV|# c<G 8
6QE/M 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@+U,Nzd 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。
H(0q6~| 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。
UkCnqNvx 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。
N^VD=<#T 下面就是产生这个functor的类:
/RLq>#:h** `nR %Cav,U g=}v>[k E template < typename Actor >
J` {6l class do_while_actor
[=*E+Oc {
Bqws!RM'&@ Actor act;
rg(lCL&:S public :
wxLXh6|6%_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6`\]derSon y%]8'q$ template < typename Cond >
a=GM[{og picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
bt+,0\Vg5 } ;
>95TvJ Hg}I]!B +w|9x.&W 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V's:>; 最后,是那个do_
4"\yf =j0x.fSe q&'Lbxc>c class do_while_invoker
/.5;in {
k6IG+:s public :
V[pvJ( template < typename Actor >
C-P06Q] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2=PBxDs; {
ghk5rl$ return do_while_actor < Actor > (act);
e`{0d{Nd }
@D`zKYwX1 } do_;
i`%. ;)DzCc/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!Q-wdzsp? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V9x8R 最后来说说怎么处理break和continue
e1
*__' 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。
,$r2gr!_G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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