一. 什么是Lambda
(uV7N7 <1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s9[v_(W 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,
dqKTF_+VhA & vLX KP<J~+_ik O&w$ class filler
0|^x[dh {
swLgdk{8n public :
q75F^AvH void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
VJR'B={h } ;
ap6Vmp dU&.gFw1 ReK@~#hLY 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:
'Ux_X:,:; VhW;=y>} g3Xz- +tV(8h4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/e7'5#v &%*S &J~S $ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
H|TzD"2N VUnEI oKM pz$$K? =6W:O 二. 战前分析
f<}!A$wd 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
V.-?aXQ * 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
j qdI=!H =)zq%d?i; / P:Hfq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CMg83 /* --------------------------------------------- */
U1"t|KW8 vector < int *> vp( 10 );
zgRP!q<9tt transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
kK1qFe?] /* --------------------------------------------- */
LNN:GD)> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@LE?XlhD /* --------------------------------------------- */
n47=eKd70 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!:n),sFv45 /* --------------------------------------------- */
bK].qN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\Zh)oUHd /* --------------------------------------------- */
w7Pe<vT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Gzir>'d2'V /SUV'J) dq8 /^1P b$
x"&& 看了之后,我们可以思考一些问题:
:1lE98= 1._1, _2是什么?
V-cuG. 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。
@\DD|o67 2._1 = 1是在做什么?
J@GfO\
o 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。
YT5>pM-% 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。
*QG3 Jz r~}}o o4K osd^SnL1/5 三. 动工
C^%zV>o 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N#u8{\ |8] da2[
pq[mM!;#v =_'cG:=) template < typename T >
AIm$in`P class assignment
nP3GI:mjL {
H< ;Fb;b T value;
f^)uK+:. public :
N4To#Q1w assignment( const T & v) : value(v) {}
$&8h=e~]- template < typename T2 >
UPKi/)C; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MA+-2pMc|7 } ;
r}\h\ { \B2d(=~4 >'6GcnEb4. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z9ShP&^4[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
j/9QV -L9R&r#_e aEDN]O95? x~;EH6$5'/ class holder
@E}X-r.^f {
AD@PNM public :
,Us2UEWNv template < typename T >
Zva assignment < T > operator = ( const T & t) const
tin|,jA = {
cHL]y0> return assignment < T > (t);
?Y{^un }
Iv(Qa6( } ;
(a} 5$oewjLO (s"iC:D6U 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:
Blbq3y+Sq #jZ@l3 static holder _1;
^$IZLM?E~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`x UG| ?Hi}nsw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~*!u 而不用手动写一个函数对象。
iS"8X#[]N D;zWksq HmExfW
fYhR#FVI 四. 问题分析
G*\abL 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
xHB/]Vd- 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h}|6VJ@. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
x=5P+_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0)AM-/" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(`6%og#8 1n'$Ji7 五. 问题1:一致性
uuSR%KK]| 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?|
!7*(!as 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,;.B4 $_C+4[R? struct holder
&$qF4B* {
BWUt{,?KU //
o\ngR\> template < typename T >
8/3u/ T & operator ()( const T & r) const
S
Pn8\2Cj {
F aFp_P? return (T & )r;
'y9*uT~ }
j z~[5m}J } ;
53
@oP p jKt:R} 这样的话assignment也必须相应改动:
M8';%=@ e?V,fzg template < typename Left, typename Right >
ImIqD&a-h class assignment
HG2GZ}~^1 {
&%^K,Q" Left l;
+UxI{,L Right r;
4\M8BRuE public :
vsKl#R B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]cIu|bRO template < typename T2 >
{6'*Phw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Xv0F:1 } ;
eC ~jgB {j?7d; 'j 同时,holder的operator=也需要改动:
8xgJSk T2wv0sHlt template < typename T >
Z>8eD|m%2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bM"fk& {
c/
_yMN return assignment < holder, T > ( * this , t);
R2w`Y5#` }
u_.HPA ASW4,% cl 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。
cC%j!8! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e*:}$u8a f&ytK return l(rhs) = r;
h*s`^W3 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。
UfR~%p>K 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MiJ6 n[iv ?E<c[*F05 template < typename Tp >
*69c-`o class constant_t
EMlIxpCn: {
M)JADX const Tp t;
*|YU]b;W public :
!
_{d)J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;,XyN+2H template < typename T >
3]/.\(2 const Tp & operator ()( const T & r) const
FXahZW~Ol {
=g~W%}) return t;
-[DWM2C$K4 }
SfW}"#L>5 } ;
NZk&JND 0xCz'mJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%d;<2b0 下面就可以修改holder的operator=了
I@\+l6&#; #`ls)-`7 template < typename T >
+xp]:h| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+=eR%|!@ {
lb~E0U`\E` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8IGt4UF&? }
bik*ZC?E rh%m;i<b 同时也要修改assignment的operator()
s-rfS7; ? \m3~6y template < typename T2 >
+e P.s_t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2YOKM#N] 现在代码看起来就很一致了。
v`DI<Lt qZk:mlYd 六. 问题2:链式操作
@r;wobt 现在让我们来看看如何处理链式操作。
S8vV!xO 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。
WE6\dhJ< 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。
(\,BxvhG= 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。
O#eZ<hNV 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6f)2 F<
7 L}%dCe template < typename T >
^G|98yc!' struct result_1
OqUr9?+ {
UMMB0(0D typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~i0R^qfr } ;
^,8R,S\}$ $uh z 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:
D'_Bz8H!p r&3pM2Da} template < typename T >
8g~EL{' struct ref
.Y*f2A.v {
v?:: |{ typedef T & reference;
?KE$r~dn } ;
LT@OWH template < typename T >
Pm{*.AW1 struct ref < T &>
{+.r5py {
CE%_A[a typedef T & reference;
<skajQQ } ;
&1|?BZv "3CJUr:Q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
PWr(*ZP>hI 39i9wrP template < typename T >
/+]s.V. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tY|8s]{2 {
#qBr/+b return l(t) = r(t);
q2aYEuu, }
K=::)/{P 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。
hqvE!Of 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9!',b>C6 #-VMg+14 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
:mppv8bh _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fV>CZ^=G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=uHnRY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g|X ;ahTT 最后的布局是:
=T?}Nt Add
-fI`3# / \
rqPo)AL Divide 5
2F{hg% / \
_gj&$zP _1 3
M9\#Aq&\i 似乎一切都解决了?不。
796\jf$ 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。
nQX+pkJ 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。
z4%uN|V 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:
yOU(2"8p
zG }? template < typename Right >
`:8J46or assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
} p
FQRSOZ Right & rt) const
7w:ef0S {
Z%zj";C
G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!3n)|~r;K }
b
\KL;H/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-H^oXeN 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。
{R<Ea
@LV+ 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。
i$G;f^Z!Y
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。
zLs|tJOVp 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。
,j;m!V 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?
EF7+ *Q9 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:
z?/1Kj}xG &X@Bs- template < class Action >
?_x
q- class picker : public Action
sQ6}\ {
;__9TN public :
)[H{yQ picker( const Action & act) : Action(act) {}
;AR{@Fu. // all the operator overloaded
WV3|?,y]qm } ;
>EL)X
#e m }a|FS 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。
|b-9b& 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:
0q>P~]Ow !CXt*/~ template < typename Right >
_Jwq`]Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
S6}@I ,Q {
~$'\L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Um1[sMc{au }
7g
R@$(1Z /9o!*K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a+hd(JX0~ 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。
^w ] / vN2u34 template < typename T > struct picker_maker
[
W2fd\4 {
KD/V aN typedef picker < constant_t < T > > result;
R[49(>7H4 } ;
"ZTTg>r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*x)Ozfe {
GUF"<k typedef picker < T > result;
h~C.VJWl } ;
IbcZ@'RSw ,J`'Y+7W 下面总的结构就有了:
d
Le-nF functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
V([~r, 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。
]skkoM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5K|"\ 至此链式操作完美实现。
c/_+o;Bc o)OUWGjb/K DGevE~ 七. 问题3
]xguBh ] 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。
qc#)! w.&1%X(k template < typename T1, typename T2 >
"5eNLqt^q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qF 9NQ; {
97K[(KE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Y?ez9o:/# }
R\XKMF3mN3 +za8=`2o 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:
S1/`th 0flg=U9 template < typename T1, typename T2 >
RT>{*E<I struct result_2
%lg=YGLQB {
kD bhu^~B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:>itXD! } ;
Q[+ac*F=Y &qS[%K ) 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?
;Jd3u
- 这个差事就留给了holder自己。
Fq9Q+RNMZL (%O@r!{ #z1H8CFL" template < int Order >
1xv8gC:6 class holder;
!~Q2|r template <>
yjJ5P`j] class holder < 1 >
n ]dL?BJ {
Tr^nkD{ public :
e)E$}4 template < typename T >
8( btZt struct result_1
c$wsH25KH8 {
.Vq)zi1< typedef T & result;
1".v6caW } ;
OM{WI27 template < typename T1, typename T2 >
'_b.\_s-d struct result_2
uIU5.\"s {
w>b-} t typedef T1 & result;
gNG r!3*)w } ;
\p%3vRwS%p template < typename T >
<w\:<5e ' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
UU8pz{/ {
I7^zU3]Ul return (T & )r;
Hi]cxD*` }
g:0#u;j^7 template < typename T1, typename T2 >
-|rLs$V1r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`-3o+ID\ {
<_(/X,kBK return (T1 & )r1;
\
u_ui }
)!tK[K?5 } ;
F ]O$(7* %7g:}O$ template <>
[=%TnT+^9 class holder < 2 >
vy,&N^P {
;60.l! public :
Y
wkyq>Rv template < typename T >
bqQq=SO struct result_1
;L&TxO>#J {
]59i> typedef T & result;
wM_c48|d } ;
<)*2LBF@] template < typename T1, typename T2 >
H'F6$ypoS struct result_2
b3YO!cJ {
7w;O}axI typedef T2 & result;
5<L_|d)0" } ;
6!^[];%xN template < typename T >
jPnM>= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)bx_;9Y{ {
m`6Yc:@E return (T & )r;
oUQ07z\C }
a^5^gId5l! template < typename T1, typename T2 >
>u%]6_[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PM":Vd/ {
3?E8\^N\n return (T2 & )r2;
V#ev-\k}@ }
>!6i3E^ } ;
VDB;%U*D sS
TPMh 8vk..!7n} 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> >。
w<9>Q1( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
w#i[_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z'p:gv] 27ckdyQx return l(i, j) = r(i, j);
KNgH|5Pb 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G1 o70 *=Z26 return ( int & )i;
hl&-\ dc+ return ( int & )j;
e$c?}3E!z 最后执行i = j;
)x#5Il
H 可见,参数被正确的选择了。
Pag63njg? _B2V "p t]1ubt2W f^e6<5gdf Q
'(ihUq*k 八. 中期总结
!A8^Xmz" 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:
=\ )IaZ
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
b4Y8N"hL% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6) \dBOz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}2)DPP:ic ngulc v ,G^[o,hS 3-40'$lE m8+(%>+7 (\puf+ 九. 简化
5=?i;P 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。
>zY \Llv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f7}"lG]q 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:
,gnQa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|P6EO22p +-*/&|^等
;)DzCc/ 2. 返回引用。
V9x8R =,各种复合赋值等
zvv:dC/p< 3. 返回固定类型。
NnxM3* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
V'Y{v 4. 原样返回。
aI#4H+/ operator,
QL"gWr`R 5. 返回解引用的类型。
d&:H&o)T! operator*(单目)
#`GbHxd 6. 返回地址。
<l\N|+7R operator&(单目)
1TqF6`;+ 7. 下表访问返回类型。
B{,
Bno operator[]
h\,5/ )Y 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2]jPv0u operator<<和operator>>
L9IGK< ||TtNH 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。
!awh*Xj6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-oBI+v& rb_Z5T template < typename Left >
+h[e0J|v{ struct value_return
cV$lobqO {
vrcE]5(:s template < typename T >
|uha 38~ struct result_1
Md(JIlh3 {
2tr
:xi@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m^$5K's& } ;
^E@@YV {*=E?oF@ template < typename T1, typename T2 >
*8!w&ME+. struct result_2
Gj6. Iv {
NM L|"R; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
OAok } ;
4]6 Qr } ;
{;RF ]t/f<jKN^ _'JRo%{xGX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?iln<%G )1_(>|@oi 下面我们来剥离functor中的operator()
)Xno|$b5Eo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
k}BDA|\s Kfjryo9 return l(t) op r(t)
E/"SU*Co return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;QidDi_s> return op l(t)
wW()Zy0) return op l(t1, t2)
:Y.e[@!1x return l(t) op
F"BL#g66 return l(t1, t2) op
;f(n.i return l(t)[r(t)]
56ZrCr return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
V Cf|`V~ G J9a $AU* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
e`ex]py<C 单目: return f(l(t), r(t));
P!>g7X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
$NCm;0\B| 双目: return f(l(t));
7sguGwg) _ return f(l(t1, t2));
@Z=wE3T@ 下面就是f的实现,以operator/为例
wiBuEaUkW \>;%Ji struct meta_divide
S~|tfJpL {
OequU'j template < typename T1, typename T2 >
'8={ sMy static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"s;ci~$ {
R25-/6_V> return t1 / t2;
+WdL }
i]@c.QiFN } ;
wKLN:aRF2 ebD{ pc`& 这个工作可以让宏来做:
gQ,4xTX 5IO3 % p? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
U-ULQ| 6U template < typename T1, typename T2 > \
\aB&{`iG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-rRz@Cr 以后可以直接用
$WJy?_c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
U#$:\fT 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
gvK"*aIj (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。。。)
JQr36U Y& m<lnB ~"\P~cg0J 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
wV?[3bEhM Yr:>icz| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nT)~w
s class unary_op : public Rettype
@}Pw0vC {
7~L|;^( Left l;
75PS^5T, public :
z^"?sd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y.%i jw/wcP template < typename T >
T<_+3kw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^75pV%<% {
C?bXrG\ return FuncType::execute(l(t));
))$ CEh"X }
*-+C<2" wX@H
&)<s template < typename T1, typename T2 >
T$f:[ye]Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`AB~YX%( {
{P,>Q4N return FuncType::execute(l(t1, t2));
V#+126 }
elNB7%Y/ } ;
ik8|9m4/ o$*bm6o Au~+Zz|mQ 同样还可以申明一个binary_op
dVij <! Lu /vMQF+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PV5-^Y"v class binary_op : public Rettype
j0Id!o {
A&xab Left l;
]:[)KZ~ Right r;
v#{G8'+% public :
mrw]yu;2<n binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nD^{Q[E6= $K5ni {M; template < typename T >
m
T>b; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3U :YA&K( {
//ne']L return FuncType::execute(l(t), r(t));
UwvGr h }
V,99N'o~x ]b5%?^Z# template < typename T1, typename T2 >
-6.i\
B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7-g]A2N {
g6x/f<2x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
TyxU6<>4J4 }
&;SwLDF"1 } ;
hg<"Yg= [a#?}(( G.A=hGw 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
nsM>% +o 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Fjb4BdZP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[XA&&EcU 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。
FF~on06! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Gd]5xl
HRU 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。。。
yoq\9* ?u^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%RfY`n 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)
:8\*)"^E 下面是修改过的unary_op
,6y-.m7> kx;xO>dC template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:V5!C$QV class unary_op
/h}wM6pg {
)D6'k{6 M Left l;
\S|VkPv
t?Njw7 public :
14@q $}sf ArEH%e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x`j$9XN5 6I5[^fv45G template < typename T >
9}'l=b:Jms struct result_1
FEm1^X#] {
?-(w][MT\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M;S-ESQ } ;
C[J`x>-K fmZzBZ_ template < typename T1, typename T2 >
5sA>O2Rt> struct result_2
`0n 7Cyed {
SzgY2+Qq typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@'NaA SB } ;
Bcd0 VQG /g\ template < typename T1, typename T2 >
LzEE]i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mXN1b! {
yoQ?lh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#IL~0t }
o}AqNw60v J~yd]L> template < typename T >
Vqv2F @. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8en#PH } {
;>QK}#' return OpClass::execute(lt(t));
ui#1 +p3G }
|]]pHC_/W Y"]e H{ } ;
=-1^K gp|7{}Q{ ~:RDw<PWp 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
v,x%^gv 0 好啦,现在才真正完美了。
>a anLLO 现在在picker里面就可以这么添加了:
w]+BBGYQKb l.NkS template < typename Right >
%&Q7;? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E*!zJ,@8 {
Y[8co<p return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
C_khd" }
5KPPZmO 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。
DGuUI}|) 'y@ 2,9v !+26a*P }zfLm`vJ Jv{"R!e"P 十. bind
TAXkfj 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。
(9[C0e S 先来分析一下一段例子
z1KC$~{O Z-sN4fr a kKk |@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
/dvnQW4}8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h'q0eqYeu) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[@?.}! 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。
h*X%:UbW 我们来写个简单的。
KL\=:iWA 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^)P5(fJ 对于函数对象类的版本:
K}*p(1$u T+`GOFx template < typename Func >
r
L|BkN struct functor_trait
`r0
qn'* {
DBrzw+;e3 typedef typename Func::result_type result_type;
]~x/8%e76 } ;
%|6Q7'@p 对于无参数函数的版本:
~Wd8>a{w n_NG~/x template < typename Ret >
n)7$xYuH struct functor_trait < Ret ( * )() >
+O:pZz {
;%.k}R%O@ typedef Ret result_type;
u2m{Yx| } ;
.?)oiPW# 对于单参数函数的版本:
qf&{O:,Z <yaw9k+P template < typename Ret, typename V1 >
<y/AEY1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}@0. {
lSv;wwEg typedef Ret result_type;
cx%9UK*c } ;
mztq7[&- 对于双参数函数的版本:
HQj4h]O# t-m,~Io W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
bH]!~[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(j
Q6~1 {
s|`)' typedef Ret result_type;
/'^>-!8_1 } ;
~g|0uO}. 等等。。。
H LGy"P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^u&Khc~
y tdK^X1 template < typename Func >
jJC((1| struct func_return
m|gd9m$,? {
RLX^'g+P template < typename T >
JU+'UK630 struct result_1
>x0lSL0y {
zgTi Az typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m*,[1oeG& } ;
wA&)y>n- `;GGuJb \ template < typename T1, typename T2 >
S*@0%|Q4r struct result_2
=xP{f<` {
>&z+ih typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J, >PLQAa } ;
rmJ847%y` } ;
>7Q7H#~w ?MB nnyo6 ~]+
jn 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'mR+W{r bUL9*{>G template < typename Func, typename aPicker >
iP_Xr~w class binder_1
zjE4v-H:l {
yt,;^o^ Func fn;
c17==S aPicker pk;
F\72^,0 public :
pSUp"wch " V2$g template < typename T >
:E*U*#h/ struct result_1
4tWI)}+ak {
!%9I%Ak^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Gjr2]t;E } ;
(P8oXb+% v:;cTX=x`# template < typename T1, typename T2 >
net9KX4\ struct result_2
i*j+<R@ {
b*fflJ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KYN{iaj } ;
ObzlZP
r@ Df^S77&c! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
p60D{UzU #CmBgxg+M template < typename T >
iSHl_/I< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ymom 0g+f {
Zlo,#q return fn(pk(t));
Hc9pWr"N }
4uA^/]ygo template < typename T1, typename T2 >
R3A^VE;qP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RkzBn {
67?5Cv return fn(pk(t1, t2));
KHtY
+93 }
I"4B1g } ;
=d}3>YHS 6Y^o8R ig{5]wZ( 一目了然不是么?
}__+[- 最后实现bind
_L":Wux D2bUSRrb jL SZ#H template < typename Func, typename aPicker >
pyKag;ZtP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Df (6DuW {
5mU_S\)4:z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hh9{md\ }
gZ3!2T> 1oPT8)[U 2个以上参数的bind可以同理实现。
L@XeAEIq 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。
Cmj)CJ- "|if<hx+ 十一. phoenix
$$a"A(Y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(&(f`c@I zlfm})+G for_each(v.begin(), v.end(),
_Gu ;U@ (
/!hW6u5 do_
;QYK {3R? [
Y~R wsx cout << _1 << " , "
|{
kB` ]
V~;YV]1Y .while_( -- _1),
(]:G"W8f cout << var( " \n " )
}1V&(#H2 )
XebCl{HHp );
o0 Ae*Y0 C1=[\c~jw 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:
cnR>)9sX 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
ze-iDd_y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DxlX- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:|a[6Uwl\V F<$&G'% H zy|hf<V template < typename Cond, typename Actor >
Z]tz<YSkG class do_while
x-1[2K1"[ {
oW6.c]Vo Cond cd;
9g7T~|P Actor act;
M0|z^2 public :
%X3T<3< template < typename T >
O%Mh
g\#B struct result_1
Z1Wra-g {
O'k"6sBb typedef int result_type;
IoC,\$s, } ;
vQ;Z 0_ t?\osPL do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m*1=-"P [Y[|:_+5 template < typename T >
BsJClKp/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W|:WAxJ*d {
C-8@elZ1 do
avQwbAh[ {
'`S,d[~ act(t);
, vWcWT }
@ Fu|et while (cd(t));
jN'zNOV~ return 0 ;
j*GYYEY }
1'ZBtX~A } ;
dI`b AP;\ hUqIjc uL4 'Ag?#vB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-0Ps.B 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
oYW:ptJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:p89J\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
>y5~:L 下面就是产生这个functor的类:
YM-,L-HMA q%nWBmPZ~y [5H#ay template < typename Actor >
%5'6^bT class do_while_actor
WmeV[iI {
d-X<+&VZ Actor act;
@I9A"4Im public :
Zv-#v do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ol-U%J J%{>I template < typename Cond >
`2G 0B@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@u?m4v{ } ;
X-=49) G@s
rQum( ^tI
,eZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S/V%<<[>p] 最后,是那个do_
RGsgT ^ vr"O9L
w )1N~-VuT class do_while_invoker
7*.nd {
^?}-x public :
3%P<F>6
J template < typename Actor >
c~SR@ZU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;0FfP {
EV/DJ$C } return do_while_actor < Actor > (act);
?L x*MJZ }
&.F]-1RN[ } do_;
h/k00hD60 ]lqLC 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]Q$S ei5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E6XDn`: 最后来说说怎么处理break和continue
IK1'" S| 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。
Ym% XCl 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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