一. 什么是Lambda
QXL .4r% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
J]S30&? 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,
{r|RH"|?Z( y\-iGKz{0 /Ix5`Q) F|.tn`j]U class filler
60A!Gob {
4t/ ?b public :
r%X
M`;bQX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W7_m,{q } ;
VnB HQ.C ;XjXv' B^GMncZO 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:
~Jw84U{$ 3K/tB1 |F<iu2\ S'ms>ZENC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
HUCJA-OZGL >py[g0J d^!3&y& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
RIO?rt; Y= =5\;- VGxab;#,:3 .j|uf[?h 二. 战前分析
/Qef[$!( 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。
.Z"`:4O 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
/4;A.r`; I2SH
j6- o&z [d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DS7L}] /* --------------------------------------------- */
em )%U vector < int *> vp( 10 );
l;R8"L:,p\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U,6sR /* --------------------------------------------- */
,`YBTU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\QF0(*!! /* --------------------------------------------- */
D Y4!RjJ47 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Gx}`_[- /* --------------------------------------------- */
r#&JfAo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&V+KM"Ow /* --------------------------------------------- */
X%(NI(+x, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ej6ho 0_ qP##C&+#q J65:MaS m8R=wb
: 看了之后,我们可以思考一些问题:
"zQ<)Q]U 1._1, _2是什么?
S-~)|7d. 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。
z\8s |! 2._1 = 1是在做什么?
o:3(J} 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。
vx' ] ; 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。
wqV"fZA\] `VUJW]wGu 2 @T~VRy 三. 动工
#G`K<%{?f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5VQ-D`kE+ H8dS]N~[Y =2NrmwWZs W+U0Y,N6 template < typename T >
JZ5 ";*, class assignment
birc&< {
-U
A &Zt T value;
JXq!v:w6 public :
|s(Ih_Zn assignment( const T & v) : value(v) {}
+S-60EN*A template < typename T2 >
fR {_P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7ZyP } ;
r7R.dD/. KfZb=v;-l 3RvDX p 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
r@vt.t0# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
XOI"BLd )rAJ>; .j^BWr T{m) = (q class holder
.oT'(6# {
nTwJR public :
*mJ#|3I< template < typename T >
= _N[mR^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
qnWM %k {
V rx,'/IS8 return assignment < T > (t);
(y&sUc9 }
SDE$ymPx } ;
GRkN0|ovfj f_xvX f: 9Oq(` 4 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
"p|.[d UA2KY}pz5 static holder _1;
{ gs$pBu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
f8N*[by "M /Cl|z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p8)R#QWz9 而不用手动写一个函数对象。
JN` $Fq+ HQ7g0:-^a> K*b* ]hf{ l:JVt`A4? 四. 问题分析
;fW~Gb?" 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
yTK3eK 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
cqJXZ.XC 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Aaq%'07ihW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hwL`9.w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z2})n
- [XDV-6KCE. 五. 问题1:一致性
">3t+A 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
1i~q~O, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z}>F
V~4
_(8# struct holder
!5?_) {
_Z9d.- //
.s,04xW\ template < typename T >
gt(p%~ T & operator ()( const T & r) const
Do\j _ {
.Tq8Qdl return (T & )r;
MusUgBQy }
A/UO cl+N } ;
dhnX\/ !y/e
Fx 这样的话assignment也必须相应改动:
+PADy8 %Y=r5'6l template < typename Left, typename Right >
\ ~+b& class assignment
8OV=;aM?{ {
vWM&4|Q1~ Left l;
0,0Z!-Y Right r;
,Zb public :
A[7H-1- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TlkhI template < typename T2 >
kp<Au)u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2YY4 XHQS } ;
&S66M2 aQ\SV0PI 同时,holder的operator=也需要改动:
+>*=~R oQmXKV+[v template < typename T >
4K7ved) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g}R Cjl4 {
T8|?mVv s return assignment < holder, T > ( * this , t);
-=gI_wLbM }
%W7%] Z@j fKr_u<| 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
v^s?=9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0|j44e} G"-V6CA[ return l(rhs) = r;
MD<x{7O12> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
n w`rH* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
YsVKdh e Ru5/y~ template < typename Tp >
quaRVD>s + class constant_t
'<<@@.(f {
{^N,$,Ab. const Tp t;
O#18a,o@ public :
DeNWh2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=P9rOK= template < typename T >
J(/J;PW const Tp & operator ()( const T & r) const
q. Jx|x {
Ij.mLO] return t;
u t4:LHF }
K39I j_3 } ;
/.!&d^ L xIKH
G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F02TM#Zi 下面就可以修改holder的operator=了
- ry Yu_
eCq5/ template < typename T >
4~$U#$u_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~J+
qIZge {
e],(d7 Jo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
CALD7qMK }
U_gkO;s% *!BQ1] G 同时也要修改assignment的operator()
=1R
2`H\ F}meKc?a template < typename T2 >
hrzxc4,W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>yT1oD0+x 现在代码看起来就很一致了。
^q/^.Gf ,P`G IGvkA 六. 问题2:链式操作
OGJrwl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+MaEet 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。
GeB&S!F 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。
.-&
=\}^2l 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。
Et-|[ eL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jCNR63/ zZRLFfz<9 template < typename T >
tB`"gC~ struct result_1
Viw,YkC {
<b_K*]Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sg}<() } ;
,%xat`d3,3 4f8XO"k7t= 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:
@g;DA)!( %++:
K template < typename T >
}93FWo. struct ref
PZZPx<?N {
Rc4=zimr+ typedef T & reference;
pxedj } ;
Ph.RWy") template < typename T >
,98 F struct ref < T &>
o_Y?s+~i[/ {
VZ`YbY typedef T & reference;
t!J>853 } ;
I/A%3i=H mdrqX<x'~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
uTrzC+\aU ~-lUS0duh template < typename T >
)c9Xp: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>Jn` RsuV {
6}c!>n[' return l(t) = r(t);
o(l%k},a }
)AdwA+-x 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。
Yqo @
g2g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
r<srTHGLo rZ-< Ryg 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
9lGa*f) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
tlvZy+Blv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E2cZk6~m{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ZK'WKC 最后的布局是:
3y2L!&'z Add
[`tNa Vg / \
CA&VnO{r Divide 5
`<<9A\Y-f / \
>>C
S8 _1 3
zlQBBm;fE 似乎一切都解决了?不。
3%o}3.P,:@ 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。
Lp|n)29+du 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。
y,n.(?!* 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:
xpuTh"ED eA?|X| template < typename Right >
..'"kX:5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
eA
Fp<2g Right & rt) const
x]%,?Vd? {
k6z]"[yu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\k=%G_W }
-}oH],C 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]qq2VO<b 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。
.Sa=VC?EZ 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。
0Db=/sJ> 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。
R! 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。
gCkR$.-E 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
&%/T4$'+Y+ 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:
O6b+eS FrLv%tK| template < class Action >
kqo4
v;r class picker : public Action
:2vuc!Pu {
j8^#698X public :
t*Z5{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
E|_8#xvb // all the operator overloaded
c`lL&*] } ;
z}$.A9yn [GI2%uA0 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!4^zqp 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:
{dE(.Z?]!# PGYx]r template < typename Right >
pTTM(Hrx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$X\2h+ Os {
:h3U^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{o*$|4q4 }
>MRuoJ `}$bJCSF.n Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Jx`7W1%T 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
+eLL)uk L
9cXgd template < typename T > struct picker_maker
mC0Dj O {
i=P}i8,^= typedef picker < constant_t < T > > result;
TMsCl6dB } ;
tBl(E template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^x^(Rk}| {
l)jP!k typedef picker < T > result;
f$dIPt( } ;
#a
tL2(wJ )_o^d>$da 下面总的结构就有了:
4N7|LxNNl_ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
akCCpnX_d picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
swJQwY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Y;g\ @j 至此链式操作完美实现。
=kK%,Mr _E6N*ORV zq ?xY`E 七. 问题3
8$X3 J[_j 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。
/?TR_> ;AL:VU template < typename T1, typename T2 >
@g" vuaG} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{/aHZ<I&^h {
Vr%ef:uVV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1B~Z1w }
cb{"1z I};*O6D` 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:
QJjk#*?,| TK~KM template < typename T1, typename T2 >
@" umY-1f struct result_2
,69547#o {
Q+QD, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@*UV|$~(Q } ;
4)'U!jSb itc\wn 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?
%S$$*|_G 这个差事就留给了holder自己。
pNmWBp|ER Xi\c>eALO =WZ@{z9J template < int Order >
?FR-aXx class holder;
+.|RH template <>
S9%,{y class holder < 1 >
pDvznpQ {
AA=eWg public :
Y"m(hs$ template < typename T >
91q struct result_1
HGd.meQ {
0plX"NU typedef T & result;
F>X<=YO0 } ;
kh#fUAt template < typename T1, typename T2 >
fl2XI=[v4 struct result_2
Y
ZuA"l Y {
N|Xm{@C typedef T1 & result;
H5:f&m } ;
V s=o@ template < typename T >
?Drq!?3PDc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ve)BF1YG {
z%lJWvaA7 return (T & )r;
2\T\p<_20 }
9zIqSjos" template < typename T1, typename T2 >
)1HWD]>4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WNQ<XBqAw {
?`O^;f return (T1 & )r1;
S QGYH }
Un
T\6u } ;
r=54@`O! SR?(z template <>
.|s,':hA class holder < 2 >
n%4/@M {
(-&d0a9N public :
hv\Dz*XTs0 template < typename T >
Y|
ch ; struct result_1
jcBZ#|B7; {
Nv6"c<(L= typedef T & result;
uxh>r2Xr= } ;
Vry_X2 template < typename T1, typename T2 >
M:iH7K struct result_2
g0B%3v {
,_,*I/o>B typedef T2 & result;
~oT*@ } ;
1)zXv template < typename T >
4i+%~X@p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0'YP9-C3 {
8?YeaMIBB return (T & )r;
oDi+\0 }
jiLJiYMg template < typename T1, typename T2 >
f#w
u~*c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&oy')\H {
PB8g4-?p6 return (T2 & )r2;
ylQj2B,CB }
10OkrNQ } ;
`+>K)5hrR & 0WQF -V[x
q 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> >。
Pt/]Z<VL 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+{I" e,Nk 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
h8(>$A- x-%RRm<V return l(i, j) = r(i, j);
>!a- " 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FU>KiBV# iemp%~UZ return ( int & )i;
?2dI8bG return ( int & )j;
^m&P0 最后执行i = j;
iR88L&U> 可见,参数被正确的选择了。
c%gL3kOT Qr4 D bcpsjUiy# 5I^;v;F `M 'tuQ
M 八. 中期总结
~ A=Gra 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:
5r~jo7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`8RKpZv& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
U,;796h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4nh=Dq[ fFr9] k{N!}%*2 NX.5u8Pf ZILJXX4 "* F`,I3 九. 简化
~QxW^DGa7] 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。
B%MdJD> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pq&[cA_w 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:
K%x]:|,>M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IM/xBP +-*/&|^等
x-X~'p'f 2. 返回引用。
BI %XF
9{ =,各种复合赋值等
#u8#<
,w 3. 返回固定类型。
9q_{_%G% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=W:=}ODD 4. 原样返回。
?6`B;_m operator,
kROIVO1|` 5. 返回解引用的类型。
mTxqcQc:7 operator*(单目)
<r t$~} 6. 返回地址。
+qC[X~\ operator&(单目)
]S[?tn 7. 下表访问返回类型。
0F/[GZ<k operator[]
3]mprX' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T]-MrnO operator<<和operator>>
]7Sf) 8(L2w|+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。
NjOUe?BQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R]&Csr#~ e(|Z<6 template < typename Left >
-bHlFNRm struct value_return
/(51\RYkir {
PS+~JwD Uc template < typename T >
KU9FHN struct result_1
.O5V;&, {
m:[I$b6AY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?{^_z_, } ;
-mG`* 0 p$'S\W| template < typename T1, typename T2 >
vJ^~J2#5 struct result_2
'g,h {
^4^N} 7>5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
BOG.[?yx } ;
_avf%OS } ;
|.0~' _OuNX.yrG M.- {-> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&s vg<UZ bHv"! 下面我们来剥离functor中的operator()
?{B5gaU9F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p8%qU>~+4 n-" (~ return l(t) op r(t)
ka\{?:r,8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W3/bM>1 return op l(t)
3J
&Ros return op l(t1, t2)
dVEs^ZtI return l(t) op
eDZ8F^0 return l(t1, t2) op
\?T9v return l(t)[r(t)]
zHX\h[0f return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Jl`^`Yv =zK4jiM1 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:
4hwb]
Yz 单目: return f(l(t), r(t));
J#F5by%8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*0!p_Hco 双目: return f(l(t));
Hf]:mhH return f(l(t1, t2));
'A7!@hVy 下面就是f的实现,以operator/为例
8lYA6A wPjq
B{!Q struct meta_divide
ZxwrlaA {
%N<5ST>( template < typename T1, typename T2 >
hDJG.,r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bkDVW {
:QGo
-,6- return t1 / t2;
{&IB[Y6 }
;98b SR/ } ;
o&E8<e eb\S pdM6 这个工作可以让宏来做:
S7f.^8 e>Z&0lV: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nWIZ0Nde' template < typename T1, typename T2 > \
rtJER?A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}]o8}$&( 以后可以直接用
Nbd4>M< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y&,|+h 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
'lA}E (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。。。)
oR2?$KF .s*N1
U?h F8?2+w@P 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
'@.6Rd 8 /x ?@Mn> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VGeTX 4h class unary_op : public Rettype
nwKp8mfP {
(6ga*5< Left l;
1 #,4P1" public :
rx gSQ+G_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$lf/Mg_H t2(X template < typename T >
.))jR:{3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3&^hf^yg {
j*?8w(! return FuncType::execute(l(t));
Jq&Hz$L| }
,Zn6T"[$ H%vfRl3rB template < typename T1, typename T2 >
>S7t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0NU%z.(%s {
HfVHjF) return FuncType::execute(l(t1, t2));
?uSoJM`wa! }
FAdTm#tgW] } ;
. fja;aG e+lun
- agx8 *x 同样还可以申明一个binary_op
3)EJws! ]{6/6jl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u>fMO9X}2 class binary_op : public Rettype
wkx9@?2* {
%@Gy<t, Left l;
\s*UUODWK Right r;
B.r^'>jQ public :
UXBWCo;- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1,+<|c)T? vYV!8o.I template < typename T >
B<SE|~\2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e^O:I {
`&D#P% return FuncType::execute(l(t), r(t));
RBrb7D{ }
=Q(J!f 940:NOgm template < typename T1, typename T2 >
DH?n~qKpC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_gqqPny4$ {
(Ut8pa+yX return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p*Q-o }
(a_bU5) } ;
D0jV}oz u?`{s88_mF LsWD^JE. 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
ruGJZAhIA^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yk8b>.Y\A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ev;&n@k_I 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。
)\Q(=: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Pb'(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。。。
x;7l>uR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Qf( A 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)
T5u71C_wmt 下面是修改过的unary_op
Q^f{H. 4}m9, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$~b6H]"9 class unary_op
i`gM> q& {
<4Gy~? Left l;
Nf )YG! [ *Dj:A)V^ public :
C~pas~ %cSx`^`6j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~Q_7HJ=^$ $.Tn\4z& template < typename T >
5K1cPU~o_b struct result_1
O"'xAPQW {
v'S]g^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&K0b3AWc } ;
`CVkjLiy &'>m;W template < typename T1, typename T2 >
<8b1OdA struct result_2
(U& {
-SM_JR3< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$$m0mK } ;
pZ>yBY?R8> [o<hQ`& template < typename T1, typename T2 >
v>wN
O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q|<B9Jk {
}8 z:L< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$!*>5".A }
/3aW 0/^o @KL&vm(F$ template < typename T >
F^gTID typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BjfVNF;hk: {
I/njyV)H return OpClass::execute(lt(t));
E\!X$ }
"M5 9PKXQp } ;
%FYhq:j 5\pS8<RJ; Xeq9Vs zg 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
T$lV+[7 好啦,现在才真正完美了。
.+1I>L 现在在picker里面就可以这么添加了:
#s c!H4 !*:g??[T template < typename Right >
{ze69 h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E'aOHSAg {
hP+4{F*}- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|s!
_;6 }
^Q`5+ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
aPelt` gw"cXny Cy?]o?_? !s-A`}
s+ tG$O[f@U6 十. bind
[gBf1,bK 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。
2%WeB/)9 先来分析一下一段例子
|,,#DSe gttsxOgktH h,Hr0^? int foo( int x, int y) { return x - y;}
:o!Kz`J bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X0
|U?Ib? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Acw`ytV 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。
u9@B& 我们来写个简单的。
g,\kLTg 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-]0:FKW 对于函数对象类的版本:
FXBmatBck "v:k5a( template < typename Func >
(O J/u)W^ struct functor_trait
O6Py {
nKGQU,C typedef typename Func::result_type result_type;
@
3=pFYW) } ;
F[}#7}xjA 对于无参数函数的版本:
`$f`55e "]=OR> template < typename Ret >
uNn1qV struct functor_trait < Ret ( * )() >
v,}C~L3 {
n0 l|7:Mk typedef Ret result_type;
?sQg{1"Zr } ;
nZB~l= 对于单参数函数的版本:
Ij(<(y{?Q1 1TTS@\ template < typename Ret, typename V1 >
+1T>Ob;hk struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
g*b`o87PI {
-
2L(])t6 typedef Ret result_type;
(@}^ 3jpT } ;
z~h?"' 对于双参数函数的版本:
5Lc@=,/0 nqH[
y0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Oz%6y
ri struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;t +p2i {
legWY)4D; typedef Ret result_type;
b~&cYk' } ;
.fzyA5@l 等等。。。
7Y@]o=DIc 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FL \pgbI [l^XqD D4 template < typename Func >
{ 8 K struct func_return
Z~SAlhT {
#Q=73~
template < typename T >
OT\D;Z"__I struct result_1
ynA_Z^j {
75;RAKGi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Xd:{.AXW } ;
}T.>p#z $Zyuhji^ template < typename T1, typename T2 >
}'Ap@4 struct result_2
B`QF;,3S {
OF<:BaRs/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d"n>Q Tn\ } ;
PV,Z@qm@^ } ;
PFpFqJ)Cs" dsw^$R} E&J<qTH9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
G)~>d/ wm#(\dj template < typename Func, typename aPicker >
6xx.Z3v class binder_1
g"sb0d9 {
4-[U[JJc Func fn;
5P<"I[" aPicker pk;
&]a(5 public :
8US35t:M Gs"lmX-{$j template < typename T >
|rJN struct result_1
\
R}I4' {
$DH/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sRT5i9TQ } ;
WY|~E%k CX/[L)|Ru template < typename T1, typename T2 >
mIf)=RW struct result_2
BsXF'x<U* {
P4"BX*x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ij]~n } ;
9HR1m3 b [HnhAI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
x=>dmi3 O=U,x-Wl template < typename T >
/
P@P1l|I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mm8_EjMp {
0* x?rO? return fn(pk(t));
pqs!kSJV }
0UpRSh)# template < typename T1, typename T2 >
+>1Yp"> ? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x3'ANw6E {
2Ax(q&`9 return fn(pk(t1, t2));
dKPXs-5 }
"8a
V~]~Dj } ;
R{brf6, hFoeVM[h }6LcimQyK 一目了然不是么?
ZWyf.VJ 最后实现bind
]gHrqi% A*qR<cp[ wIRU!lIF9 template < typename Func, typename aPicker >
dW/(#KP/+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?_{{iil {
xM)P=y_!M+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@&HLm^j2O }
zfUj%N |C./gdq 2个以上参数的bind可以同理实现。
7h/Mkim$5 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
|LIcq0Z um PN=0u6 十一. phoenix
nUq@`G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1 h(n}u ;(E]mbV'= for_each(v.begin(), v.end(),
De$Ic"Z9L (
MIr[_ do_
Xl$r720ZJr [
E\4ZUGy0 cout << _1 << " , "
~]%re9jGW ]
rr1,Ijh{D .while_( -- _1),
F'<XB~&o cout << var( " \n " )
7zQGuGo( )
D@w&[IF );
/FTP8XHwL) (Ms #)E 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
?aaYka] 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]S(nA!] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MYJDfI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
hHEn \o,et9zDJ3 R90chl template < typename Cond, typename Actor >
CU\r
I class do_while
!x-9A {
@(/$;I, Cond cd;
\HoVS Actor act;
N}z]OvnZH public :
N^`S'FVA template < typename T >
9@h-q(-
struct result_1
V?MaI.gj {
+A
6kw%" typedef int result_type;
"5,Cy3 } ;
,
Z1 &MuV 0a?[@ -Sz do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
IH=%%AS Ka{QjW!%d< template < typename T >
suX^"Io%! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jxw8jo06: {
*W}nw$tnBX do
JDpW7OrDc {
F%ukT6xp act(t);
#)DDQ?D }
A9HgABhax while (cd(t));
(ia+N/$u return 0 ;
eZpi+BRS6 }
e oFM } ;
7m(9|Y:Q. l>Zp#+I- @MH/efW. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XX1Iw {o9: 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。
;M#D*<ucI: 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。
noWwX 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。
gU@.IOg 下面就是产生这个functor的类:
8(6mH'^y n?^X/R.22 vO;:~ template < typename Actor >
rt! lc-g%/ class do_while_actor
zW95qxXg {
65c#he[_Y Actor act;
f xD|_ public :
vf<Tq do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AIQ]lQ(
TY#pj template < typename Cond >
qy!pD
R; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)Vy}oFT\ } ;
6:bvq?5a5 xtS0D^ Zg;Ht 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bu\D*- 最后,是那个do_
Wf
*b"# wqn}t] `t#Ie* class do_while_invoker
4y9n,~Qgw {
l0wvWv*k public :
f;W>:`' template < typename Actor >
;cZ]^kof do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
bJ.68643 {
ps]s
Tw return do_while_actor < Actor > (act);
J}&xS< }
8+~|!)a } do_;
0K^G>)l WB|SXto%4D 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pdR&2fp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
( /_Z^m9 最后来说说怎么处理break和continue
X?] 1/6rV 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。
8:UV; 5@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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