一. 什么是Lambda
,r5<v_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
..FUg"sSO 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,
IZ')1 "b%hAdR 2a.NWJS wlqV1.K class filler
u#p1W|\4 {
M)Rp+uQ public :
,2JqX>On>Y void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~m!>e])P?X } ;
qq-&z6;$ =D5@PHpv( p@i U}SUaE 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:
X2@mQ&n w GZ(bKyO =\4w" /Y {N5g52MN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7~\Dzcfk"P NOyLZa' zq!2);, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$Fz/&;KX! !Go(8`> VK`_Qc#B :EgdV 二. 战前分析
CW\o>yh 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
/p\Ymq 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
yD1*^~ loJ 2DQ'h}BI u-UUF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?^BsR /* --------------------------------------------- */
1@)]+* F*z vector < int *> vp( 10 );
{DN c7G transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
SNvK8,"g /* --------------------------------------------- */
*(?YgV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O#O~A| /* --------------------------------------------- */
#a#~YSnG int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Aog3d\1$ /* --------------------------------------------- */
0nx
<f>n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
C,2IET /* --------------------------------------------- */
h83ho for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5[l3]HOO 1+eC'&@Xjt 'IfM~9'D WY 2b 看了之后,我们可以思考一些问题:
4L!{U@' 1._1, _2是什么?
h>mQ; L 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。
A!^K:S:@ 2._1 = 1是在做什么?
hN\E8"To 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。
w41#?VC/ 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。
hph 3kfR 2gt08\
-HoPECe 三. 动工
J=zZGd% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
GQF7]j/ (59<Zo yv3myaS |lJXI:GG template < typename T >
/2l4'Q= class assignment
r}hj,Sq' {
-8 &f=J) T value;
G Q8I |E public :
][G<CO`k assignment( const T & v) : value(v) {}
ZLL0 6p template < typename T2 >
Nq*\{rb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0w+hf3K+: } ;
c"O\fX L7D'wf g"T~)SQP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?Fi-,4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@Wx_4LOhf dDpe$N N#,4BU k(^zhET class holder
HwU \[f {
*39sh[*} public :
3N]pN<3@ template < typename T >
_&F6As
!{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
/o|@]SAe. {
#mllVQ return assignment < T > (t);
vjXvjv{t }
ir]u FOj } ;
R4IFl
z
xY!]eLZ)& 3I"&Qp%2 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:
K]
Eq"3 sS-5W-&P{T static holder _1;
c&0IJ7fZG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Pi8U}lG; gpw(j0/Fs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/u #9M { 而不用手动写一个函数对象。
tY[y? DJ *\joaw l,v:[N Qy6Avw/$ 四. 问题分析
,%KB\;1mn' 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。
(j-(fS 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。
>Mvt;'c 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^2mXXAQf7^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gcv,]v8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
N}dJ)<(2~ *:&fw'vd, 五. 问题1:一致性
@#T?SNIL5 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?|
p O:
EJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5T ?L'k2J struct holder
S>"dUM {
,#c-"xY //
^
1J;SO| template < typename T >
n:#ji|wM T & operator ()( const T & r) const
Xp{gh@#dr {
JGO>X|T
return (T & )r;
$~:hv7% }
Vm6^'1CY } ;
u*9C(je }XXE
hOO 这样的话assignment也必须相应改动:
k"sL.}$ QY^ y(I49 template < typename Left, typename Right >
EI_J7J+ class assignment
IsRsjhg8x {
@ym7hk. Left l;
Yb?#vp I Right r;
o&CvjE
public :
~Snw': assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`nizGg~1 template < typename T2 >
mYy3KqYu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R 7{r Y } ;
:ZzG5[o3 O!j@8~=' 同时,holder的operator=也需要改动:
sP+S86
u BFEo:!'F template < typename T >
NKB!_R+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]Ny]Ox< {
I9u=RIs return assignment < holder, T > ( * this , t);
Jz|(B_U }
_n_i*p
'2 F_21`Hj 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。
6Edqg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
QU#/(N(U#T '8Gw{&& return l(rhs) = r;
R-h7c!ko 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。
H~$|y9>qI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#`W8-w XG[%oL template < typename Tp >
~}M{[6! class constant_t
keWgbj {
"Km`B1f` const Tp t;
CjST*(,b public :
<y'ttxeS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Fj&vWj`* template < typename T >
3{c&%F~! const Tp & operator ()( const T & r) const
*FAg^G&1 {
;{ezK8FJ}@ return t;
HwGtLeB" }
jxoEOEA } ;
_E"[% ?Z!KV= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I3L1|! 下面就可以修改holder的operator=了
x[?_F wXZ-%,R-D template < typename T >
::5-UxGL<2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P#0_ {
FE5R
^W#u- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
J\{)qJ*jp }
$_ NaxV P9'5=e@jB 同时也要修改assignment的operator()
>Y,7>ahyt *PI3L/* template < typename T2 >
^Uf`w7"iY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
O7K))w 现在代码看起来就很一致了。
h!Q>h7 _AO0:& 六. 问题2:链式操作
lu{}j4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=DCQ!02 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
/#
eBDo 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Ltj}>.+ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Mfz5:' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F?dTCa 980+Y template < typename T >
YM;^c%
_7 struct result_1
Oh^X^*I$@ {
~ 52 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
dqe_&C@*O } ;
^g0 Ig2' -@73" w/ 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:
cn#a/Hx yO($KL+ template < typename T >
Z5U~g? struct ref
V|D;7 {
nJ? C 4\#3 typedef T & reference;
>YW>=5_ } ;
oO|^ [b# template < typename T >
lAGxE-B^a" struct ref < T &>
^w HMKC {
.SsIU\[) typedef T & reference;
f^]AyU;F: } ;
kj8zWG4KH `SG70/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5FzRusNiA 9@j~1G%^ template < typename T >
<V,?!}V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J8%|Gd0#4 {
<hea%6 return l(t) = r(t);
CxRp$;rk }
Q?>#sN, 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。
wiVQMgi` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?1{`~)" d.+vjMI 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
XX F9oy8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YOY+z\Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U%4g:s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V":BAn 最后的布局是:
izKk@{Md Add
5A)w.i&V / \
GBQb({ Divide 5
`%=Jsi0.Nq / \
d;=,/a _1 3
9j 8t<5s 似乎一切都解决了?不。
OBl8kH(b> 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。
TM}F9!*je 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。
D6vn3*,& 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:
7^; OjO@8 d#*5U9\z template < typename Right >
Z^|C~lp;n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
bXfOZFzq) Right & rt) const
"VeUOdNA> {
d5%*^nMpY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Fv: %"P^ }
h<M7[p= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
98]t"ny [ 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。
)k1,oUx 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。
\XN5)) 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。
@b/2' 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。
KH7]`CU 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?
sHuz10 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:
V588Leb? b[k 1)R" template < class Action >
GlZ9k-ZRF class picker : public Action
g5Vr2 {
2%8Y-o? public :
3oKGeB;Ja picker( const Action & act) : Action(act) {}
[0LqZ<\5 // all the operator overloaded
Rf^cw}jU } ;
nsp K.*? 8.^U6xA 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。
zJ:r0Bt 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:
&>jkfG C{Ug ?hVP template < typename Right >
>(rB[ZJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{Y"r]:5i {
-FR ;: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VB\6SG }
9c^EoYpy- ) T1oDk Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$.1'Ym 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。
HH#i.s2 ."X~?Nk template < typename T > struct picker_maker
Yel(}Ny {
2P
?Iu& typedef picker < constant_t < T > > result;
>>cd3)b } ;
h6e$$-_ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
rsv!mY,Em {
r8%,xA& typedef picker < T > result;
qlJOb}$ I } ;
DxgT]F% cQ41NX@I 下面总的结构就有了:
Uq.~3V+u 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。
N]}+F w\5 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。
j*u9+. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0_
\ g 至此链式操作完美实现。
h /QP=Zd ug,|'<G+ D:E_h 七. 问题3
?v8k& q^q 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。
/&d`c=nH sri#L+I template < typename T1, typename T2 >
#6jwCEo=V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CD1=2 {
_0["J:s9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/A.i5=k }
PL$F;d j2 ^T:q[ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
l&Ghs@>Kl dO;vcgvb template < typename T1, typename T2 >
t)Q@sKT6 struct result_2
('-}"3 {
X9A[
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
SQU%N } ;
]~Vu-@
/} AdW2o|Uap 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
rOHW 这个差事就留给了holder自己。
qetP93N_* %Dls36F 2 `h!:0 template < int Order >
B;]5,`#! class holder;
<lmJa# template <>
So*Wk " class holder < 1 >
@1&;R {
0o$HC86w public :
wv.Ulrpx. template < typename T >
:2)1vQH0L struct result_1
6a?$=y {
Gi2ad+QH- typedef T & result;
H\+c'$ } ;
5%+bWI{w template < typename T1, typename T2 >
T5jG IIa struct result_2
*t M7> {
Ru^ ONw" typedef T1 & result;
I/V )z9 } ;
zO5u{ template < typename T >
L sDzV) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)g:,_ 1s)| {
EhPVK6@ return (T & )r;
,V]A63J }
t-m9n*\j1 template < typename T1, typename T2 >
sMS9!{A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Wj j2J8B {
sp
Q4m return (T1 & )r1;
"gvw0) }
h @,e`Z } ;
zt[4_;2Y nN`Z0? template <>
'<&EPUO class holder < 2 >
#}!>iFBcH {
y{`(|,[ public :
@> Ghfh>~D template < typename T >
&:;;u\ struct result_1
f;Bfh3 {
.eabtGO, typedef T & result;
R=amKLD? } ;
4-+ozC{ template < typename T1, typename T2 >
#A/]Vs$ struct result_2
t&9as} {
[%84L@:h typedef T2 & result;
%g0z)J } ;
#x5 N{8 template < typename T >
w38c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NB3Syl8g {
XiRT|%j return (T & )r;
C9mzg }
;o)=XEh8P template < typename T1, typename T2 >
sUbz)BS#. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:PD`PgQ {
`\ef0 return (T2 & )r2;
}(+=/$C"# }
uZo`IK J } ;
c{,y{2c]LT up&N CX -4vHK!l 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
YBtq0c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"y~muE:. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"$W|/vD+ q:
TT4MUj< return l(i, j) = r(i, j);
b=K6IX; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9iGE`1N%E Ld\LKwo return ( int & )i;
5 dfe@$ return ( int & )j;
N[,VSO& 最后执行i = j;
:kb1}Wu 可见,参数被正确的选择了。
1 ;\]D9i ']ITuP8 KUp T/GgF&i3 U0h)pdo 八. 中期总结
T2:oWjC3$ 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:
8tLT'2+H# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{=bg5I0|a 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]&C:> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
FDF3zzP0 <.r ]dCf qe5tcv}u stg30>< >'} Y1_S5 U|Bsa(?nx 九. 简化
)IFl
0<d
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。
;wJ7oj< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nDHHYp 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:
7P/?wv9+n* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[$( sUc(% +-*/&|^等
4_Qa=T8 2. 返回引用。
vzY'+9q1. =,各种复合赋值等
"UQr :/ 3. 返回固定类型。
@<D'-mMt 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tt6.
jo 4. 原样返回。
yhcNE8mkQ/ operator,
c*x J=Gz6d 5. 返回解引用的类型。
QKp+;$SE' operator*(单目)
+cz"`T`X 2 6. 返回地址。
.cg= operator&(单目)
r5MxjuOB1 7. 下表访问返回类型。
E-UB -"6 operator[]
xm<v">< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
zmrQf/y{R
operator<<和operator>>
Js\-['` 9J~:m$. OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
xwTijSj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`z9)YH 2d-TU_JqX template < typename Left >
T@;! yz}Pf struct value_return
Gw
~{V {
>I$B= template < typename T >
#4vV%S struct result_1
DMF?5GX {
J[e} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S~+O`y^ } ;
U9 1 &| Uc_jQ4e_ template < typename T1, typename T2 >
B#FHf
Z struct result_2
9#v-2QY {
F>(qOH.I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Err4
%- } ;
YV5Yx-+3w$ } ;
l6iw=b[? 8)L'rW{q# EzR%w*F>Q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
R[x7QlA; jCU=+b= 下面我们来剥离functor中的operator()
\Dn&"YG7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
z%OuI 8"' R=!kbBK>\ return l(t) op r(t)
&MCy.(jN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
L +L9Y} return op l(t)
;tJWOm return op l(t1, t2)
:lUX5j3 return l(t) op
nN>J*02( return l(t1, t2) op
%b=Y
<v return l(t)[r(t)]
`_|aeoK_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L
;6b+I 30D:ZmlY 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:
!n|#|.0m 单目: return f(l(t), r(t));
EJ1Bq>u7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ARP KzF`Wq 双目: return f(l(t));
8EOh0gk7 return f(l(t1, t2));
Z;#%t. 下面就是f的实现,以operator/为例
"[k1D_PZ FC6x Fg^ struct meta_divide
x
Sv-;!y {
WrNLGkt template < typename T1, typename T2 >
NwguP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KacR?Al {
Do|]eD return t1 / t2;
y<TOqn }
<3b'm*
} ;
X:>$8 ^gS `)T&~2n 这个工作可以让宏来做:
>QXzMN}o _IWxYp
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AIb>pL{ template < typename T1, typename T2 > \
tE@FvZC'= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
l';pP^.q 以后可以直接用
<j;]!qFR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
',GV6kt_k 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
o7.e'1@ (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。。。)
$*k)|4 u#1%P5r&X e9&+vsRmA 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
]bm=LA "f4<B-9<$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>-M ]:=L class unary_op : public Rettype
#b'N}2'p#V {
%,/lqc Fo Left l;
N>0LQ
MI public :
b(l0js unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C6|(ktt uVGa(4u} template < typename T >
[& ^RP,N~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/be=u@KV {
n#4Gv|{XMD return FuncType::execute(l(t));
I.1D*!tz }
w]nX?S8 Z&Ue|Z4Qt template < typename T1, typename T2 >
+c--&tBo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iwU[6A {
=Q-k'= 6\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
);Z]SGd }
Ry?4h\UX5 } ;
;\qXbL7 P>(P2~$Y" *:g_'K"+ 同样还可以申明一个binary_op
gyev5txn Fi4UaJ3K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rFey4zzz class binary_op : public Rettype
=LI:S|[4 {
|f\D>Y%) Left l;
_1aGtX|W Right r;
<J&7]6Z public :
D^+?|Y@N binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<*<U!J-i hd2'AlB template < typename T >
)u*^@Wo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^/toz).Q {
:_xh(W+2< return FuncType::execute(l(t), r(t));
&$=! dA }
jZd}OC< 2/B)O)#ls template < typename T1, typename T2 >
1oty*c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xzm@
v( {
e\F}q)_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
G>w+#{( }
"$| Zr } ;
BtsdeLj| hi|! c7K!cfO:{N 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
E"qFXA> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;JT(3yK4>p DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7&U&E| 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
6S1m<aH6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8]bz(P# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
bMm3F%FFq& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'c %S!$P 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)
F PR`tE 下面是修改过的unary_op
D."=k{r. %d2!\x%bG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
BI/&dKM class unary_op
I4=Xb^Ux {
0fArF* Left l;
&;c>O Y3Oz'%B public :
X%}nFgqQ ^zr^ N?a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`VT>M@i/ |^a;77nE_^ template < typename T >
_mJG5(| struct result_1
]*N1t>fb {
Udgqkl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}^%xvmQ\] } ;
taWqSq! 5l{Ts04k% template < typename T1, typename T2 >
Kct@87z struct result_2
!wE}(0BTx {
Z7a945Jd typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ldqLM } ;
4_^[=p/R nh.32q] template < typename T1, typename T2 >
=qu(~]2( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
56}X/u {
h8{(KRa 6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
B&0;4 }
[}z,J"Un #7G*GbKY template < typename T >
nw6pV% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=9wy/c$ {
5B4Ssrs5W~ return OpClass::execute(lt(t));
p3(2?UO! }
R2<s0l w@-M{?R } ;
j;0vAf l'[A?%L%{ pG3k 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
Cu;5RSr2Z 好啦,现在才真正完美了。
78 f$6J q 现在在picker里面就可以这么添加了:
kz}R[7
GVGlVAo|@ template < typename Right >
V3Z]DA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g}LAks {
0#_'o , return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
u=x+J=AH }
d+eZub94U 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}UwO<# 0RFRbi@n( nh+l78 Z4b|| }<a^</s 十. bind
Smw QET<H 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
p4!:]0c 先来分析一下一段例子
p'_%aVm7 +]Zva:$#` (V:E2WR int foo( int x, int y) { return x - y;}
V!_71x\-Q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b aV>N[F& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
W/$Zvl 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。
QS[L~97m2M 我们来写个简单的。
$'rG-g!f\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
w"Y` ]2 对于函数对象类的版本:
RE2&mYt ').}N z template < typename Func >
MGS-4>Q# struct functor_trait
Qn@Pd* DR {
'a6<ixgo0 typedef typename Func::result_type result_type;
I#F!N6; } ;
w8S!%abl1 对于无参数函数的版本:
k <iTjI*N n{*D_kM(H template < typename Ret >
"*1f;+\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
{^a36i {
'xY@ x-o typedef Ret result_type;
!E8X~DJ } ;
w'MGA 对于单参数函数的版本:
V"\0Y0 *iBTI+"] template < typename Ret, typename V1 >
a8k; (/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~}EMk 3 {
^zzP. typedef Ret result_type;
%ts^Z*3u } ;
P262Q&.}d 对于双参数函数的版本:
S8[=S Dl(3wgA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K_)eWf0a struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
i':ydDOOHA {
ajR%c2G; typedef Ret result_type;
IJYL s
} ;
!G^L/?z3 等等。。。
c#-U%qZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
. o7m! `nM/l@ template < typename Func >
o8/;;* struct func_return
4;n6I)&.( {
,YTIC8qKr template < typename T >
U$]|~41# struct result_1
9{k97D/ {
^k5ll=} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)'17r82a } ;
lO&3{dOYE ]D[DU]K template < typename T1, typename T2 >
gb
^?l~SS struct result_2
M FTkqbc {
J;_}lF9d@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m8'C_U^89 } ;
];'v8)Y } ;
*f&EoUk}F {!6/x9> |8mhp.7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
t@u7RL*n:< w(kf template < typename Func, typename aPicker >
pyLRgD0
g class binder_1
kB?al#` {
{ eCC$&" Func fn;
Y<1QY?1sd aPicker pk;
?]D"k4 public :
zi`b2h
.ObZ\.I template < typename T >
u6>?AW1~ struct result_1
G!K]W:m {
?\C"YG69T typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,'[<bP'%_ } ;
B<j'm0a>B ono4U.C9 template < typename T1, typename T2 >
PH"n{lW.T struct result_2
5>BK%` {
>2bKSh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XGP6L 0j } ;
'cY` w Y3Vlp/"rB" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$)3%U?AP O@p]KSfk template < typename T >
(`y*V;o4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!rqF}d {
FQ
g~l4WX return fn(pk(t));
O_Oj|'bBC }
Cvn#=6V3 template < typename T1, typename T2 >
()~pY!)1/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7S?4XyU/o {
\[Z?& return fn(pk(t1, t2));
.e_cgad : }
^]{R.(#z } ;
ByCnD `jwa<N4e@ LX^u_Iu 一目了然不是么?
u_ABt?' 最后实现bind
H54R8O$ ]('D^Ro ,3@#F/c3i~ template < typename Func, typename aPicker >
In`mtn q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mEG#>Gg$ {
zbq@pj)Qu return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6R=W}q4 }
Q+YRf3$ =JJL[}a| 2个以上参数的bind可以同理实现。
liXdNk8 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。
wE~V]bmtW ;qrB\j" 十一. phoenix
Dk?\)lD` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4'0Dr++ qK)73eNSR for_each(v.begin(), v.end(),
DZi!aJ (
o865(<p do_
5}`_x+$%(` [
M)U{7c$c7 cout << _1 << " , "
dPhQ :sd> ]
]\!?qsT3} .while_( -- _1),
jYe'V#5S# cout << var( " \n " )
}Hn/I,/ )
k{'0[,mx# );
Yb E-6|cz
EW3(cQbK 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:
k1QpKn* 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
fl\ly`_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u9N 1pZ~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>Z1sb n xD6@Qk Rz.? i+ template < typename Cond, typename Actor >
() j=5KDu class do_while
J>\B`E {
92EWIHEWZ Cond cd;
Z?\2F% Actor act;
}mAa}{_ public :
rb|U;)C template < typename T >
[i]Ub0Dh7 struct result_1
SLh(9%S; {
/kfgx{jZ typedef int result_type;
['T:ea6B } ;
;aw=MV _'(, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uuQ(& o93`|yWl template < typename T >
0zi~p>*nJC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NUp<e%zB {
/oriW;OF do
;72T|e {
gXjV?"^kUl act(t);
<kCU@SK }
3? HhG while (cd(t));
UXdUO@ return 0 ;
h@[R6G| }
R00eisd } ;
)BwjZMJ.N +t?3T-@Ks Xwhui4'w 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z-l=\ekJ 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。
8|" XSN 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。
;A*`e$ 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。
sJDas,7> 下面就是产生这个functor的类:
v-PXZ'7~ {|'E ZSG9t2qlv template < typename Actor >
9<>wIl*T` class do_while_actor
*FM Mjz {
|6$p;Aar Actor act;
0:T|S>FsAm public :
}nL7T'$> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&sU?Ok6 N|6MP
e template < typename Cond >
8@tPm$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
](s'L8(x } ;
6*3.SGUY bLwAXW2K+ iB498t 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3J5!oF{H 最后,是那个do_
4 XAQVq5 sashzVwJ-= NB8/g0:=n& class do_while_invoker
(,8$V\ {
[Lzw#XE public :
oomT)gO 6* template < typename Actor >
4B^ZnFJ%m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
u4/kR {
{o>j6RS\ return do_while_actor < Actor > (act);
nYX@J6! }
Ipf=ZD } do_;
XR;eY:89 eb =D/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#':fkIYe' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{62n7'U{ 最后来说说怎么处理break和continue
z&fwE$Nm 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。
yp({>{u7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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