一. 什么是Lambda
w`.T/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0V>ESyae5 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,
~`~%(DA= C)J_lI{^ <*A|pns yBPt%EF class filler
%0+h {
Y0Hq+7x public :
+(=0CA0GE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
?ae[dif } ;
B8cBQ v B@"SOX h V|v6 _ 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:
"}'8`k+d KdOh'OrT9.
o273|* VjA wn}eO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2Y E;m& .0nn0)" l)tTg+: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1a($8> lgkl? 0! ;mf4U85 &Q-[; 二. 战前分析
@9}),hl` 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。
TIcd
_>TW 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
a)3O? Y 1A7 %0/K-] Fb<n0[m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rao</jN.9 /* --------------------------------------------- */
P &;y]
,)E vector < int *> vp( 10 );
Zdv.PGn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9">zdFC' /* --------------------------------------------- */
UJee&4C-y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:V&N\>Wo /* --------------------------------------------- */
0Y2\n-`z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{Oy9RESqc /* --------------------------------------------- */
nc3sty1` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cZNi~ /* --------------------------------------------- */
$x?NNS_ "J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6B7< j2RRSz&9 [8,PO jrIA]K6 看了之后,我们可以思考一些问题:
cU7rq j_ 1._1, _2是什么?
OJ v}kwV 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
iLF^%!:X% 2._1 = 1是在做什么?
`d75@0: 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Gs+\D0o! Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:=rA Yc3] T#\p%w9d k1wCa^*gc 三. 动工
.qSBh
hH\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M6J/mOVx5 z)5S^{( 1s Br.+p A:kkCG!~Nf template < typename T >
\M7I&~V class assignment
GtF2@\ {
UQ5BH%EPb T value;
W@l+ciZ_ public :
3AK(dC[ri assignment( const T & v) : value(v) {}
zu52 p4 template < typename T2 >
BEln6zj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3=Z<wD s } ;
Am=wEu[b K>kLUcC7Z +L0J_.5%^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Yj)
e$f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hL0]R,t;' YZibi eK9TAW _().t5< class holder
k_!+V`Ro# {
i|%5 public :
Y&s2C%jT template < typename T >
yIOLs}!SF assignment < T > operator = ( const T & t) const
z!:'V] {
&eIGF1ws return assignment < T > (t);
@&5 A&( }
9RxO7K } ;
4YLs^1'TG0 AliRpxxd >\ZR*CS 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:
a\pi(9R ('t kZt%8 static holder _1;
JvkL37^n: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t^.'>RwW| A:eG5K} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
snYr9O[E6 而不用手动写一个函数对象。
Wt J{ o 7G> y#Y (;}tf~~r /BpxKh2p 四. 问题分析
m"Qq{p|' 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。
jJ~Y]dQi 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。
G;TsMq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
U<47WfcW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.^[_V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
nJJs%@y $b>}C= gt 五. 问题1:一致性
7yI`e*EOD 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?|
iq6a|XGi 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
We}lx{E z856 nl struct holder
s-k_d< {
$
[7 Vgs //
5)'P'kVi7. template < typename T >
n|i"S` T & operator ()( const T & r) const
^7aN2o3{ {
(ZP87Gz return (T & )r;
"&lN\&: }
6:?rlh } ;
}"zC
>eX& '<@=vGsye 这样的话assignment也必须相应改动:
M3pjXc<O T&xt`| template < typename Left, typename Right >
6;oe=Q:Q class assignment
GK{{ 7B {
:Q@)*kQH Left l;
tNnyue{p Right r;
IfV
3fJ7 public :
1;&;5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[VSU"AJY template < typename T2 >
otr>3a*' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0a2@b"l } ;
LJQJ\bT? 5j^NV&/_ 同时,holder的operator=也需要改动:
E\{< ;S ]gEhE template < typename T >
;(6P6@+o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;sPzOS9 {
bJ3(ckhq return assignment < holder, T > ( * this , t);
~kKrDLW+ }
%<Q*Jf o6}n8U}bk 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。
D>sYPrf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mBk5+KyT AQ{zx1^2>K return l(rhs) = r;
nr2r8u9r 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。
@Doyt{|T 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+S~.c;EK Lz4ehWntO template < typename Tp >
<@,$hso7: class constant_t
eN-au/kN {
68t}w^= const Tp t;
z?ucIsbR public :
5/I_w0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uS5o?fg\e template < typename T >
IcF@F>> const Tp & operator ()( const T & r) const
$v27]"] {
TbhH&kG)1 return t;
svhrf;3: }
wu~hqd } ;
O`W%Tr z,f=}t[.Y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
uV]ULm#,i 下面就可以修改holder的operator=了
%3=J*wj>D SUdm 0y template < typename T >
A7-r<s assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~+n,1]W_ {
%c/^_. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Un@\kAY }
3h=8"lRc Z<z;L<tJ 9 同时也要修改assignment的operator()
d'HOpJE KL3<Iz] template < typename T2 >
dcq#TBo8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+m$5a
YX 现在代码看起来就很一致了。
x:z0EYL iI?{"}BZ 六. 问题2:链式操作
[aW = 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2qj{n+ 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。
a/:XXy | 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。
}E&NPp> 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。
\cySWP[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\2!!L=&4G k DsIp= template < typename T >
!,&yyx. struct result_1
|!*Xl)
] {
mh`|=M]8E typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hU {-a` } ;
KS<Jv; zICI_*~ 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:
{BV4h%P]: Fvl`2W94; template < typename T >
}STYG` struct ref
i^2IW&+}e} {
T1
MY X typedef T & reference;
?b:_AO& } ;
#@//7Bf% template < typename T >
]H[8Z|i"" struct ref < T &>
>S#ul? {
]T<^{jG typedef T & reference;
>)#c\{c
} ;
N}Vn;29 VXKT\9g3A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:)c80`-E t1i(;|8| template < typename T >
W|R-J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+x1/-J8_sg {
i/qTFQst
_ return l(t) = r(t);
"yh Pm }
?]!vRmZ; 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。
^R_e 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?0vNEz[ 5K.+CO< 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
bhg}-dto _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|nxdB&1n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ME+em1ZH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[]p"3i 最后的布局是:
:pZ}*?\ Add
l4T:d^Eb / \
la,
h Divide 5
?2`$3[ET- / \
\{v,6JC _1 3
&Ocu#Cb 似乎一切都解决了?不。
I:;+n^N? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
ecFi(eMD 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
bZ5n,KQA5 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
6
=>G# tOg=zXm template < typename Right >
n0fR u`SNV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
d"&3Q_2CD Right & rt) const
nQLs<]h1 {
rc{o?U'^- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3M
N }
>t#\&|9I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
a%J/0'(d XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
LDQ
e^ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
kL;t8{n 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
c@OP5L>{ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
K51fC4'{ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
!0jq6[& 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
>q9{ v5 Y)al@ template < class Action >
L82NP)St class picker : public Action
4#2 ,Y! {
5
,ZRP'oI public :
^5x4 q picker( const Action & act) : Action(act) {}
Qp+lJAY // all the operator overloaded
X;]3$\F } ;
wAz,vq=x b|wWHNEdb, 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。
e"_"vbk 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:
3-
)kwy6L gA+YtU{z template < typename Right >
.v
l="< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
bZ1 0v; {
|"\lL9CT return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$4h04_" }
2Q
3/-R mxhW|}_-j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_z%\'(l+ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
G>j"cj i*A$SJ:} template < typename T > struct picker_maker
b,vL8* {
c#x7N9;"! typedef picker < constant_t < T > > result;
[Ekgft& } ;
]>*I) H)
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u2om5e: {
%Fm`Y.l typedef picker < T > result;
|{!Ns +' } ;
WiwwCKjSa )#mW7m9M# 下面总的结构就有了:
'%$-]~ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
J ZNyC!u picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
^EUQ449<p picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s9kTuhoK 至此链式操作完美实现。
EK.c+Or, yOM
-;h Qvs(Rt3?y 七. 问题3
yT 2vO_rH 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
E.Pje@d Xe> ~H4I9 template < typename T1, typename T2 >
ZS|Z98 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B1HQz@^ {
iiQ||P}5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=b|)Wnt2f }
Q0_M-^~WT v3!by N^ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
X%*brl$D fCs\Q template < typename T1, typename T2 >
YD dLDE struct result_2
FC~|& {
=/M$
<+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Zu)i+GeG } ;
pC55Ec< ?BXP}] 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?
R,fMZHAG 这个差事就留给了holder自己。
@m }rQT Z={UM/6w P]{B^,E template < int Order >
zS,%msT^A class holder;
B6^w{eXN template <>
K7n;Zb:BR class holder < 1 >
/5a$@% {
g%Th_= qy public :
Cj`pw2. template < typename T >
1"*Nb5s struct result_1
)^V5*#69D {
,dGFX]P typedef T & result;
}39M_4a& } ;
uKaf{=* template < typename T1, typename T2 >
6kgCS{MZ struct result_2
9Ba|J"?Y k {
]QjXh> typedef T1 & result;
tr#)iZ\ } ;
?w c3+?\J template < typename T >
#khyy-B= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R.^Bxi-UG: {
x`/m>~_ return (T & )r;
ROlzs} }
WzNG<rG template < typename T1, typename T2 >
N6-2*ES typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q&:92f\y {
;[;S_|vZ=) return (T1 & )r1;
#8WR{ }
2-
|j } ;
^ mQ;CMV Yg]FF`{p= template <>
uv_P{%TK class holder < 2 >
noB}p4 {
&B{Jxc`VA public :
#I*ht0++ template < typename T >
7J)a "d^e struct result_1
10QNV=yK7s {
4)c"@Zf typedef T & result;
eO"\UDBV } ;
?U2g8D nFY template < typename T1, typename T2 >
m+G0<E% struct result_2
&].1[&M] {
8B% O%*5` typedef T2 & result;
}I'>r(K } ;
BLYk
<m template < typename T >
AS/\IHZ\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
joSr,'x {
^LQ lfd return (T & )r;
A16- }
Y/Gswcz template < typename T1, typename T2 >
p-i]l.mT5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SE7 (+r {
Z<m'he return (T2 & )r2;
>GF(.:7 }
D%";!7u } ;
!WVabdt SieV%T0t1 ]jT[dX|? 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> >。
";!1(xZr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
VIlQzM;%^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B?zS_Ue crOtQ return l(i, j) = r(i, j);
dpOL1rrE 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9zGKQ |X) 7n3x19T return ( int & )i;
5)zj){wL return ( int & )j;
oqU#I~ - 最后执行i = j;
C&#KdvN/r 可见,参数被正确的选择了。
vpr@ g he=mQ- W0 ,"V'C o dQ&0d H_nOE(i<z 八. 中期总结
JqV<A3i 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:
j9
&AMg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
K d|l\k! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
sMpC4E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fw~%^* /JY ph^3][ @42lpreT o9SfWErZ 'H-YFB$l #mFAl|O 九. 简化
j*lWi0Z- 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。
ng)yCa_Ny 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
WOTu"Yj 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:
/01(9( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
dZ81\jdYv +-*/&|^等
b(rBha| 2. 返回引用。
n7YWc5:CaL =,各种复合赋值等
x?&xz; 3. 返回固定类型。
ykl=KR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'C4Ll2 4. 原样返回。
|N3CoB operator,
4]Nr$FY 5. 返回解引用的类型。
,OFr]74\ operator*(单目)
J_br%AG<p 6. 返回地址。
H
{Wpf9_
K operator&(单目)
\}Kp=8@nE 7. 下表访问返回类型。
5oy MR_yl operator[]
@V
CQ4X7T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>" 8j{s operator<<和operator>>
e:D9;`C hl~F1"q) OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nU#q@p)Xg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
bM_(`]&* u:kY4T+Z template < typename Left >
lNPbU ~k struct value_return
.
zMM86 c {
rKO*A7vE template < typename T >
ee?ZkU#@ struct result_1
s3%8W==rBW {
fmN)~-DV9` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&_^<B7aC'k } ;
=_:L
wmI r1?FH2Ns template < typename T1, typename T2 >
51'SA
B09 struct result_2
!`U<RlK7 {
DfFPGFv typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?pY!sG } ;
p&27|1pZm } ;
UAO#$o( zQ_[wM- AWNd(B2o 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$yK!Q)e: UL"3skV 下面我们来剥离functor中的operator()
1"6k5wrIA 首先operator里面的代码全是下面的形式:
n(1"6 1uQf} return l(t) op r(t)
'Mqa2o'M return l(t1, t2) op r(t1, t2)
j( :A return op l(t)
?d)|vX3Uf return op l(t1, t2)
.e+UgCwi return l(t) op
wpI4P: return l(t1, t2) op
kl9z;(6p return l(t)[r(t)]
0-HE, lv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{ "c,P:S] _4]dPk#^ 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:
hj1jY 单目: return f(l(t), r(t));
#^V"=RbD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z`KmH.l! 双目: return f(l(t));
d(Ou\7 return f(l(t1, t2));
1ouTZ'c? 下面就是f的实现,以operator/为例
QD~`UJe> =SnR9In struct meta_divide
+rY0/T_0, {
0xcqX!( template < typename T1, typename T2 >
_F EF+I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$)~]4n= {
6u}NI!he return t1 / t2;
?Gfe? }
B)dynGF8i } ;
7 '/&mX> <|iU+.j\ 这个工作可以让宏来做:
O=/Tx2i; ,Pm/ci(s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
OHo0W)XUU template < typename T1, typename T2 > \
5ntP{p%> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
) b8*>k 以后可以直接用
TbuR?# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zOw]P6Gk 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
f7s.\ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
(" %yV_R D>Z_N?iR ~^*tIIOX 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
WXL.D_=+ RT>3\qhZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ijB,Q>TgO class unary_op : public Rettype
`h'^S,'* {
C*!_. <b Left l;
DI7trR` public :
zU%aobZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3a0C<hW oSoG&4 template < typename T >
W8^gPW*c5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L%"Mp(gZ {
"=;&{N~8U return FuncType::execute(l(t));
ES> 3Cf }
!QovpO">z lI 8"o>-~ template < typename T1, typename T2 >
^9nM)[/C? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pK`rm"6G {
S;g~xo return FuncType::execute(l(t1, t2));
/%7eo?@, }
A@]
n" } ;
'9)@ U+yfQ u@HP@>V w <ID< 同样还可以申明一个binary_op
u+'=EGl }bVyvH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L0Cf@~k class binary_op : public Rettype
{e^llfj$# {
9(_/jU4mc Left l;
SXL6)pX Right r;
OL>/FOH:Fx public :
7qk61YBLz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e.T5F`Du rtpjx% template < typename T >
O6pjuhMx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M3V[p9> {
=pNkS1ey return FuncType::execute(l(t), r(t));
<3qbgn>}b }
.^uu*S_ F
;D_zo? template < typename T1, typename T2 >
m^7pbJ\| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t*x;{{jL#( {
6$f,DU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iY2bRXA }
<L-L}\-I" } ;
)Mok$ _i
8oWy1 |'.SOm9)* 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
A1C@'9R*
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
";~#epPkX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4-m%[D
|W 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。
y.nw6.`MR 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0,c
z&8 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。。。
ZoUfQ!2* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5&>(|Y~I 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)
ofSOy1
下面是修改过的unary_op
pv T!6+
m$^7sFD$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|qr[*c 3$1 class unary_op
__9673y {
p)oW'#@a Left l;
Q>r Q/V U +]ab public :
L?P8/]DGp YGHWO#!Gp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`DwlS!0 V>nY? template < typename T >
)#Id2b~ struct result_1
LP\ Qwj{ {
[bcqaT typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#RSxo
4 } ;
fSTEZH Qknd ^% template < typename T1, typename T2 >
j7W_%Yk|E struct result_2
/L~*FQQK> {
`A'*x]l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4?&=H
*H: } ;
w &-r `i{ :mio template < typename T1, typename T2 >
brFOQU? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?SpI^Wn)[ {
*rbayH return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X bg7mj9c }
qEpBzQ&gX6 jm?mO9p~ template < typename T >
%>bwpN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
] *Hz' {
$?A]!Y; return OpClass::execute(lt(t));
J]N}8 0 }
*qqFIp^ #B?7{#.1 } ;
HP8pEo0Y OY)x
Kca _#+9)*A 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
k.0C*3' 好啦,现在才真正完美了。
0uvL,hF 现在在picker里面就可以这么添加了:
lojn8uL tEeMl =u template < typename Right >
UWnH2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"~
`-Jkm {
iaC$K@a{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l>]M^=,&7 }
_&M>f? l 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。
.3!4@l\9C :JS}(
u>eu47"n! h;lnc|Hw ooAZ,l=8 十. bind
ALv\"uUNu+ 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。
'71btd1 先来分析一下一段例子
bc ZonS X*~YCF[_ 9D<HJ( int foo( int x, int y) { return x - y;}
]]7T5'. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;CW$/^QNr5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
IF}r%%'Y$ 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。
XVfQscZe 我们来写个简单的。
NplSkv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
' 4"L;){:L 对于函数对象类的版本:
u|ZO"t RoTT%c P_ template < typename Func >
Wama>dy% struct functor_trait
Ef!F;D e)A {
%F~
dmA#: typedef typename Func::result_type result_type;
"duJl- } ;
Ojs\2('u 对于无参数函数的版本:
e=_hfOUC ".\(A f2 template < typename Ret >
8M|Q^VeT,1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
D.!4i.)8} {
hqBRh+[ typedef Ret result_type;
~I<y^]2{ } ;
RBXoU'. 对于单参数函数的版本:
%c0;Bb- -%.V0=G(Z template < typename Ret, typename V1 >
<'-me09C* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*l//r
V?l {
!xI![N^ typedef Ret result_type;
,zFN3NLtA } ;
ry0 =N^ 对于双参数函数的版本:
g6V*wjC zvD5i,I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<Va>5R_d< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
To`?<]8 {
hd~rC*I typedef Ret result_type;
c'2ra/?k } ;
zMKL: Um" 等等。。。
i1
&'Zh 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9o`3g@6z ZTZE_[ template < typename Func >
qZh~Ay6I struct func_return
RHbwq] {
C)w*aU,( template < typename T >
;"Y6&YP< struct result_1
L nGSYrx1 {
k:Q<Uanc[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H[
q{R } ;
8H?AL
RG c29Z1Zs2) template < typename T1, typename T2 >
DF2&j! struct result_2
$nn5;11@gY {
G.8b\E~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=*jcO119L } ;
LS'=>s" } ;
U@nwSfp:G aehMLl9cl sA}R! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@XC97kGWp N &=2 / template < typename Func, typename aPicker >
ISew]R2 class binder_1
VKz<7K\/ {
c ?XUb[ Func fn;
(+dRD]|T aPicker pk;
J-F_XKqH public :
Hw&M2a L0tKIpk template < typename T >
\DK*>
k struct result_1
(p=GR# {
(14kR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&tCtCk%{j } ;
0!`7kZrN /}_c7+// template < typename T1, typename T2 >
G6{A[O[ struct result_2
E2'e}RQ {
[oLQd-+
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/
LM } ;
)Cvzj<Q0 a] =\h'S binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@H0%N53nE z/k~+-6O template < typename T >
z.&%>%TPP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O'|P| {
G D{fXhgk return fn(pk(t));
w*%$
lhp! }
h^kNM8 template < typename T1, typename T2 >
#UCQiQfP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OKP_3Ns {
9w;J7jgOT! return fn(pk(t1, t2));
ZHECcPhz }
p]z54 ~ } ;
$1zeY6O ^.kAZSgO wx%nTf/Oa 一目了然不是么?
}9udo,RWu 最后实现bind
vLFaZ^( .L5*E(<K0 2vdQ&H4 template < typename Func, typename aPicker >
-s%-*K+,W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#IhLpO {
e$+f~~K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:8Ts'OGwI }
roj04| DT"Zq 2个以上参数的bind可以同理实现。
dF11Rj,~ 8 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。
vs])%l%t q\'P1~ 十一. phoenix
Y:!/4GF Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+ }XL>=-5 @23RjoK for_each(v.begin(), v.end(),
M|5]#2J_2 (
@S"pJeP/f do_
'Rkvsch [
Z:lB:U'o cout << _1 << " , "
5Jhbf2- ]
YUVc9PV)Ws .while_( -- _1),
N~S[xS? cout << var( " \n " )
t>6x)2,TC )
yEpN,A );
mj~N]cxB %V <F< 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:
3aE[F f[ 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
jQxPOl$- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MX`Wg 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*0&4mi8 *pb:9JKi 3:~l2KIP4 template < typename Cond, typename Actor >
-_EY$?4 class do_while
A
eGG {
PJK]t7vp Cond cd;
UR/qVO? Actor act;
*qO]v9 j public :
@!":(@3[ template < typename T >
$d2kHT struct result_1
Wd^lt7(j {
_z<Y#mik typedef int result_type;
cZaF
f?]k } ;
B-\,2rCC Z 9Q C"Od9H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!c4)pMd oN[Fz a> template < typename T >
Z:UgozdC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|{7e#ww] {
)BF \!sTn do
Mt[Bq6}ZD {
q,;".3VQ act(t);
^o $W }
:kME while (cd(t));
/FP ~jV!z return 0 ;
9feD!0A }
?JXBWB4 } ;
rV8(ia *Nvy+V qa
6=W
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
j<l#qho{h 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
0)A=+zSS1 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
<CNE>@-f 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
x1 ;rb8 下面就是产生这个functor的类:
A+0T"2 Yw~;g:= tk`: CT
* template < typename Actor >
y\F`B0#$ class do_while_actor
:k WZSN8.D {
X+`ddX Actor act;
^H5w41 public :
+Fk4{p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9"WRI Ht'c ,pDp>-vI% template < typename Cond >
" 2ZI oa!^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
wD<vg3e[H } ;
X!U]`Qh DapQ}2'_ *4|9&PNLE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
J*}VV9H 最后,是那个do_
MS{Hz,I, W:`5nj]H9 -`-ACWeNV class do_while_invoker
tegOT]| {
P7}t lHX public :
$|Q".dD template < typename Actor >
Ezi' 2Sc do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VKT@2HjNT` {
OF-E6b c return do_while_actor < Actor > (act);
GMEw }
jz
%;4e~t } do_;
jVX._bEGX NU|qX {- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
40 Au9o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JR/W9i 最后来说说怎么处理break和continue
=ZG<BG_ 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。
cE^kpnVq|< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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