一. 什么是Lambda
eUA]OF@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2F:qaz 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,
u;_h%z5K >9&31wA_ u[b |QR=5 p@^G)x class filler
\sAaVdZJH( {
wsWFD xR public :
{=ox1+d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W7qh1}_% } ;
oZvG Kf 4`5yrCd )R JEOl1 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:
."$t&[;s ~(^P( 2IJK0w@ H{*Dc_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:25LQf^nz 7Bp7d/R- H#SQ>vyAV 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@(,1}3s !{lH* XDemdMy$ Z10Vx2B 二. 战前分析
e3p|g] 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。
|"gL{De 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
y@3p5o9lv- t%lat./yT rm[C{Pn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>$4#G)s /* --------------------------------------------- */
$d?W1D<A vector < int *> vp( 10 );
G\@pg;0|y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ljKIxSvCFp /* --------------------------------------------- */
+X=*>^G(- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Y,}_LS$f /* --------------------------------------------- */
R*[sO*h\k int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=fcg4h5( /* --------------------------------------------- */
KxkBP/`3Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yq%5h[M /* --------------------------------------------- */
u.GnXuax for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1r;zA<<%R *&NP?-E w 9dkJo N[e,){v 看了之后,我们可以思考一些问题:
`6U!\D 1._1, _2是什么?
` =>}*GS 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。
M13HD/~O 2._1 = 1是在做什么?
VzP az\e 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。
-'&/7e6>y 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。
G4)~p!TSQ MR#*/Iw~ za_b jE 三. 动工
;+9OzF ; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sK}AS;: Fv$tl)p* gQn%RPMh N''QQBUD template < typename T >
yKc-:IBb{u class assignment
u R0UfKK {
b[74$W{ T value;
T`&zQQ6F' public :
rW{!8FhI assignment( const T & v) : value(v) {}
0pZvW template < typename T2 >
VXeO}>2S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
EgjJywNhd2 } ;
\2\{c1df y)G-6sZ/ -> cL) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>P/36' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k#].nQG
QZzamT)" _ \D% w*qj0:i5as class holder
g>lZs {
]S6Gz/4aV+ public :
?KC(WaGJQ template < typename T >
x)PW4{3qR assignment < T > operator = ( const T & t) const
\9?[|m
z {
5n@YNaoIb return assignment < T > (t);
8dczC }
]\(8d[4 } ;
s4|\cY`b- 7r:h_r- '~[8>Q> 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:
7L!JP:v T c WCr static holder _1;
b($hp%+yJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|+#Zuq I?e5h@uE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xRh 22z 而不用手动写一个函数对象。
(S[z d][
Wm oZ'a}kF N^L@MR- 四. 问题分析
8x{Owj:Q 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
.biq)Le 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
9K+>;` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]VI^ hhf 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ATs_d_Sz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K`4lL5oH {r^_ g(.q 五. 问题1:一致性
:Jd7q. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
4V+bE$Wu 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1h,iWHC /5@YZ?|#2 struct holder
&.)=>2 {
|2(q9j //
;ArwEzo( template < typename T >
CFtQPTw T & operator ()( const T & r) const
}%wd1`l7 {
3lP;=*m. return (T & )r;
'a~@q~! }
~ ld.I4 } ;
t>j_C{X1( f}:C~L! 这样的话assignment也必须相应改动:
a'J0}j! +-izC%G template < typename Left, typename Right >
`[/#,*\ class assignment
<L}@p8Lq {
>*-%:ub Left l;
GP}; ~ Right r;
&jqaW2 public :
)x.%PUA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iU)I"#\l'k template < typename T2 >
T ,lM(2S[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}3Es&p$9 } ;
Z\!,f.>g D!j/a!MaKk 同时,holder的operator=也需要改动:
xl}rdnf} S=@+qcI template < typename T >
}k^uup*{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
p Cz6[*kC {
]J7qsMw return assignment < holder, T > ( * this , t);
=KE7NXu]- }
SuE~Wb5& :qzg?\( 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。
$WA wMS, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
v">?`8V 1T^WMn:U return l(rhs) = r;
-U|c~Cqc 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-]N2V'QB 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%>|FJ +H-=`+, template < typename Tp >
Eb3 ZM# class constant_t
o_:v?Y>0 {
)%(ZFn} const Tp t;
u6|C3,!z" public :
,KY;NbL-Jp constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8_Oeui(i template < typename T >
"j>X^vn const Tp & operator ()( const T & r) const
{R1]tGOf {
rOJ>lPs return t;
Y=S0|!u }
5KCQvv\ } ;
s*uA3}j i<uU_g'M 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q;{(o2g 下面就可以修改holder的operator=了
)_#V>cvNG 4_#$k{ template < typename T >
v?8WQNy assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ob0sB@ {
M.}9)ho return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=G-OIu+H!U }
.:S/x{~ "K{_?M`;e 同时也要修改assignment的operator()
85<k'>~L -#\ T template < typename T2 >
1/dL-"*0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o}N@Q-i gq 现在代码看起来就很一致了。
4n,&,R r# K?.~}82c 六. 问题2:链式操作
\u[x<-\/6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bZowc {!\ 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。
*xnZTj: 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。
N[{rsUBd 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。
iI GK"} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*|rdR2R! .UK0bxoa template < typename T >
O& Y;/$w struct result_1
%ZVYgtk;* {
WjVBz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
JVAyiNIH>M } ;
:H}iL* (KQLh,h7 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
bT:u|/I >8Oa(9 n template < typename T >
S_lGrk\j struct ref
Fa("Gok[ {
*yZ6" typedef T & reference;
Ww<Y]H$xZ< } ;
4D65VgVDM template < typename T >
!HTOE@ struct ref < T &>
}7.A~h {
[$dVs16K typedef T & reference;
<\229 } ;
)%C.IZ_s2 4$-R|@,|_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I;4quFBlMu gawY{Jr8I template < typename T >
!j!w$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Y9.3`VX {
2Zu9?
L ,I return l(t) = r(t);
7D'\z
IW }
BMp'.9Qgm 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。
6[m~xegG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
H/a gt eMGJx "a 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
z}vT8qoX _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6wlLE5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&h:4TaD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Bii'^^I;? 最后的布局是:
!vz'zy)7 Add
hFV,FBsAO / \
r S@/@jKZE Divide 5
[6VB& / \
ay8]"sa _1 3
/^=1]+_! 似乎一切都解决了?不。
k*1Lr\1 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。
-2.7Z`*( 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。
jKUEs75] 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:
=~:IiK/# {B+}LL! template < typename Right >
[ycX)iM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|/,SNE Right & rt) const
"uH>S+%|b {
0i~U(qoI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l7QxngWw }
~,lt^@a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
')jItje| XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
'|H+5# 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。
h&4s%:_4 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。
LL<xygd 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。
>a8iY|QY 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?
[8QK @5[ 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:
;Gr
{ 1I%u)[;> template < class Action >
.fWy\r0 class picker : public Action
) .KA0- {
5]O{tSj public :
gWj-@o\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
O:?3B!wF // all the operator overloaded
;yNc7Vl } ;
$PJ==N .IW`?9O$E 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。
J[}H^FR 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:
'!m6^*m|c xpdpD template < typename Right >
ZthT('"a picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JBY.er`6C {
Nh\vWAz9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'rhgM/I }
Lu#q o^ ,z&S;f.f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<rzP 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。
dN2JOyS NK|UeL7ght template < typename T > struct picker_maker
GxdAOiq; {
&nEL}GM)E typedef picker < constant_t < T > > result;
|k.'w<6mb9 } ;
]p! { template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+bumWOQ' {
53t_#Yte typedef picker < T > result;
7)2K6<q } ;
)Do 0 Pb&tWv\ql 下面总的结构就有了:
@^| [J
_4 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。
iil<zEic 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。
&%OY"Y~bI! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
UA<Fxt 至此链式操作完美实现。
cC~RW71
r!R-3LO0s REW[`MBQ 七. 问题3
2U)n^ 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。
!q\8`ss d:)#-x*h7 template < typename T1, typename T2 >
fJS:46 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=x<N+vjXY {
dlYpbw}W&< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K6DN>0sY }
=|oi0 ]BO:*&O 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:
G)amng/ sS-dHa template < typename T1, typename T2 >
9q"kM struct result_2
4l 67B]o {
x9YQd69 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$toTMah
w } ;
qFm w9\Fn R'Jrbe| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
S;4:`?s=i 这个差事就留给了holder自己。
^_]ZZin +d3|Up8= {SV/AN template < int Order >
Z"8lW+r* class holder;
{lf{0c$X. template <>
#RlZxtx.O class holder < 1 >
Q^b& {
"D'e public :
Yw|v5/> template < typename T >
!v}TRGX struct result_1
8^>qor.]M {
/2p*uv}IP typedef T & result;
&N^j
}^ Z } ;
w<(ubR %$ template < typename T1, typename T2 >
uSfHlN4l struct result_2
!1l~UB_ {
n3iiW\ typedef T1 & result;
`*s:[k5k } ;
\0)jWCK template < typename T >
vhBW1/w&F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G^.N$wcv {
IR-n:z return (T & )r;
JLu$1A@ ' }
rqjq}L ) template < typename T1, typename T2 >
g<Z :`00| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X.b8qbnq[ {
=v:?rY} return (T1 & )r1;
gkr9+ }
p#$/{;yy } ;
syw1Z*WK b6-N2F1Fs template <>
VM$n|[C~ class holder < 2 >
$yx\2 {
6ld4'oM public :
">[#Ops-;$ template < typename T >
|^Iox0A struct result_1
O=jLZ2os {
zM0}(5$m typedef T & result;
sT?{ } ;
e"hfeNphz template < typename T1, typename T2 >
RBQ8+^ struct result_2
+(*HDa| {
8 W typedef T2 & result;
gKh*q. } ;
NsB]f{7>8+ template < typename T >
19$A!kH\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!+SL=xy!{ {
70qEqNoC return (T & )r;
72, m c }
fOi
Rstci template < typename T1, typename T2 >
]?}>D?5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VlV
X {
h%EeU
3 return (T2 & )r2;
S70#_{ }
YdhV
a!Y } ;
<@Q27oEuA h`6 (Oo| 8"&!3_ 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> >。
d27q,2f! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
nI3p`N8j* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<D|&)/# mz0{eO return l(i, j) = r(i, j);
f\
P0% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k{2Gq1S{ 33~MP; return ( int & )i;
>` s"C return ( int & )j;
0z/*JVka 最后执行i = j;
TnQ>v{Rx 可见,参数被正确的选择了。
P&Keslk Ll|-CY $ .?u<|4jE6 iYr)Ao5X >
'R{,1# U 八. 中期总结
7n5gXiI" 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:
9G[
DuYJI 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
h~#iGs 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#&.Znk:@.f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
toA}0MI(: y_9\07va< Z=&|__+d [KA^+n sTd@/>S?p t~L4wr{B 九. 简化
J_7w_T/ 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。
Q^ W,)% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%V=%ARP| 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:
DzR,ou 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!
yJ0Am> +-*/&|^等
,8384' 2. 返回引用。
RL` jaS?V =,各种复合赋值等
{YiMd
oMhg 3. 返回固定类型。
jj`#;Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N}5 4. 原样返回。
)5@P|{FF operator,
ykC3Z<pI. 5. 返回解引用的类型。
E+Bc>xl@m operator*(单目)
~R;/u")@e 6. 返回地址。
)1
-<v); operator&(单目)
XHA|v^ 7. 下表访问返回类型。
I7_lKr3 operator[]
48 -j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;Ci:d* operator<<和operator>>
76D$Nm L"jA#ULg 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。
k<1i.rh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2{j$1EdI@- L]MWdD template < typename Left >
K^!#;,0 struct value_return
$]LS!@ Rm {
e[iv"|+
template < typename T >
y^H5iB[SPL struct result_1
;?{^LiD+F {
+2{ f>KZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
rfonM~3?' } ;
H@-q NjM +=/j+S` template < typename T1, typename T2 >
wnC-~&+6 struct result_2
U nDCC_ud {
p*PzfSLN typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N~]qQoj, } ;
+Kgl/Wg% } ;
V%4P.y WdOxwsq" (RI)<zaK
; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3u
j|jwL Osz=OO{ 下面我们来剥离functor中的operator()
>\K=)/W2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x=H{Rv 5:r
AWq return l(t) op r(t)
U LS>v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B!mHO*g return op l(t)
j)/Vtf return op l(t1, t2)
jvQ^Vh!mC return l(t) op
|]<#![!h# return l(t1, t2) op
b#@xg L*D return l(t)[r(t)]
G$a@}9V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Y*@7/2, gE #|eiu 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:
#r9\.NA! 单目: return f(l(t), r(t));
mW]dhY 3X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9iT9ZfaW 双目: return f(l(t));
A o*IshVh return f(l(t1, t2));
/{l_tiE7 下面就是f的实现,以operator/为例
;R6f9tu2 W!HjO; struct meta_divide
(ORbhjl {
EPW4
h/I template < typename T1, typename T2 >
hRXnig{;3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@N '_qu {
Z4G%Ve[ return t1 / t2;
@MibKj>o }
_v#puFy } ;
egs P\ ' &PXT$x[i 这个工作可以让宏来做:
{*bx8*y1 T[OI/WuK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-Y+pLvG* template < typename T1, typename T2 > \
*i*\dl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^nZ=B>Yn2 以后可以直接用
nY MtK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]a.e;c- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
TNh&g. (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
V^tD@N k-&<_ghT \ 0(d!w*RpG 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
)-X8RRw' _886>^b@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>3g`6d class unary_op : public Rettype
hAUP#y@:H: {
W\j'8^kI9 Left l;
Q^<amM! public :
N'{Yhx u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZzK^bNx)0 RUr ~u template < typename T >
zU[o_[+7^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dlyGgaV*X {
d>#',C#; return FuncType::execute(l(t));
fwUvFK1G }
.]exY
i kj|Oj+& template < typename T1, typename T2 >
v1i-O' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bX[ZVE(L {
;^s|n)F#c return FuncType::execute(l(t1, t2));
\x$`/ }
mKTF@DED } ;
;fV"5H)U\ b`%u}^B { <- sr& 同样还可以申明一个binary_op
Zl%)#=kO h7ZH/g$) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kReZch} class binary_op : public Rettype
1d!s8um; {
FLJ&ZU=s Left l;
_LgP Right r;
v@G&";| public :
gjD|f2*x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(8~mf$ zx, V* JqC template < typename T >
#5y+gdN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8=bn
TJf {
({Yfsf, return FuncType::execute(l(t), r(t));
OS%[SHs }
5fs,UH vD2(M1Q template < typename T1, typename T2 >
MYV3</Xj* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1
39T*0C {
k ]gPMhe return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U`N?<zm<oO }
Ax|'uvVAPT } ;
I`xC0ZUKj [x?9<#T UazK0{t<f 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
RJ3uu NK7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8|=
c3Z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=KO]w9+\ 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。
KiMlbF.~V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*eD[[HbKX 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。。。
l %zbx"%x 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iiuT:r 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)
sBWyUD 下面是修改过的unary_op
HQF@@ oFyB-vpYQV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"Cvr("'O class unary_op
;L",K?6# {
|j/Y#.k;{0 Left l;
{B#w9>'b =MJRQV67 public :
k5%) S_*Gv O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rpEIDhHv 2T%sHp~qt template < typename T >
e6J>qwD? struct result_1
(-1{W^( {
Z;u3G4XlF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w?3ww7yf` } ;
5m@'( ]j ?~sNu k template < typename T1, typename T2 >
+MYrNR.p struct result_2
xIc||o$ {
DHjfd+E=s typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ORqqzy + } ;
( +S- Qa2p34Z/ template < typename T1, typename T2 >
,6^Xn=o # typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{]|<|vc;GI {
V]]!0ugvk( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
-#<{3BJTrz }
B<myt79F_[ P1L+Vnfu template < typename T >
EAr; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S,|ZCl>+ {
J7dHD(R8 return OpClass::execute(lt(t));
8t< X }
,[N(XstI npytb*[|c } ;
zSMM?g^T &&jQ4@m}j 'lEIwJV$ 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
1Xh@x 好啦,现在才真正完美了。
st.{AEv@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
r.u\qPT& 2u0B=0x template < typename Right >
ETX>wZ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2ZbSdaM= {
:%28*fl return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[".94(qs }
XdzC/{G 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。
;X+.Ag V\n!?1{kdF uARkf' $t6t 6<M) SY.koW 十. bind
g@t..xJ, 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
B4zuWCE@ 先来分析一下一段例子
5KTFf6Uq #5^OO ou| fQ.S ,lMe int foo( int x, int y) { return x - y;}
7N5M=f.DS( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2cS94h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TZn5s~t 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
2t0VbAO1{ 我们来写个简单的。
EKw)\T1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aWvC-vZk 对于函数对象类的版本:
zLxuxf~4@ [P6A$HC< template < typename Func >
BTOl`U struct functor_trait
.R4,fCN {
]f`UflMO8 typedef typename Func::result_type result_type;
QYj 4D } ;
sVnq|[ / 对于无参数函数的版本:
W<O/LHKHdn <Vh5`-J template < typename Ret >
<Nloh+n= struct functor_trait < Ret ( * )() >
vy7?]}MvV {
wsR\qq typedef Ret result_type;
-4L27C } ;
,DCUBD u& 对于单参数函数的版本:
vUL@i'0&o S@
y! 0, template < typename Ret, typename V1 >
wpNb/U struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(KvN#d 1\ {
%Zfh6Bl\X typedef Ret result_type;
&P*r66 } ;
2>J;P C[; 对于双参数函数的版本:
XfEp_.~JM y+7+({w< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R+U*]5~R struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U(~Nmo' {
,Cy&tRjR B typedef Ret result_type;
m<;MOS } ;
ulEtZ#O{_ 等等。。。
3+C;zDKa 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
VVuNU"- f*m^x7 template < typename Func >
I;<__ struct func_return
*uxKI:rB: {
}`2+`w%uZ template < typename T >
az}zoFl struct result_1
?<OyJ|;V {
%X\Rfn0J" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A-^B?E } ;
hsK(09:J ZXbq5p_ template < typename T1, typename T2 >
b+dmJ]c struct result_2
HR {
dry%aT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v9gaRqi8 } ;
f7%g=0.F } ;
^Y8G}Z| )"00fZL QdD@[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
a6d|Ps.\! f?@M"p@T template < typename Func, typename aPicker >
p-z!i +
class binder_1
(f*r {
Vrp]YRL` Func fn;
D [v22 5 aPicker pk;
mndEB!b public :
,yfJjV*I JmBMc}54 template < typename T >
c[C(3c|n struct result_1
?]}=4 {
D{+D.4\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1P BnGQYM } ;
F=UW[zy/[ COH.`Tv{* template < typename T1, typename T2 >
#S|On[Q! struct result_2
SS;'g4h\6 {
+~;#!I@Di typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!_&;#j]( } ;
1@+&6UC mm
|* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
])zpx- Xs2B:`,hh template < typename T >
X(]J\?n' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\qJ^n % {
&';@CeK return fn(pk(t));
Ds8x9v)^ }
%VrMlG4hx template < typename T1, typename T2 >
2T"[$iH!7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S2=x,c$ {
<1U *{y return fn(pk(t1, t2));
Hxj8cXUF| }
/\pUA!G)BD } ;
MR* %lZpB oTpoh]|[ !U1V('
一目了然不是么?
J =#9eW 最后实现bind
^$8WV&5q> tkHUX!Ow; 52*KRq
o template < typename Func, typename aPicker >
r"lh\C| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sgB|2cj;j {
l-'\E6grdH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?&b"/sRS }
z)*\njYe 1| xKb(_l 2个以上参数的bind可以同理实现。
OJLyqncw 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(8GA;:G7G d5=yAn-+= 十一. phoenix
6 c-9[-Px Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*x. gPG v;"
pc)i for_each(v.begin(), v.end(),
D._7)$d (
fydQaxCND do_
j)jt&Gg' [
x=Ez hq]X cout << _1 << " , "
TyaK_XW ]
j<vU[J+gx~ .while_( -- _1),
5=.mg6: cout << var( " \n " )
@N\
Ht'f )
Uetna!ABB );
Sr6?^>A@t bB.Yq3KI 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:
DJH,#re> 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
leJ3-w{ 2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/<IXCM. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Mwd.S 71HrpTl1fw ]=%u\~AvL template < typename Cond, typename Actor >
i,$n4 class do_while
xT8!X5; {
zvbz3 a Cond cd;
EJTa~ Actor act;
6IL-S%EGK1 public :
Now2ad& template < typename T >
mP ^*nB@, struct result_1
`)1qq @ {
Dzw>[
typedef int result_type;
V5]\|?= } ;
rK
cr1VFy zm^5WH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
z%/<|`
7 Dl=vv9 template < typename T >
h&IF?h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O u{|o0 {
j(Tk6S do
?h ym~, {
+D#.u^ act(t);
koT: r }
;0E[ ;
L! while (cd(t));
yTU'voE.| return 0 ;
SQf.R%cg$ }
a~`,zQ -@ } ;
%A;s3]V ?B:],aztf 4yR X{Bl| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
S >\\n^SbT 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。
D?9EO= 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。
@|Hx>|p 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。
8BM[c;-{g` 下面就是产生这个functor的类:
o%73M!- <+;
cgF!+ 78u=J z6 template < typename Actor >
*(Us:*$W. class do_while_actor
U,^jN|v {
'J#uD|9) Actor act;
|>=\
VX17 public :
_zFJ]7Ym.) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
OMN|ea.O >qynd'eToR template < typename Cond >
' ui`EL % picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&ETPYf%# } ;
8'mm<BV;sT
;5}y7#4C Kl+4A}Uo 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dY]iAJ 最后,是那个do_
b]5S9^=LI '5SO3/{b uWerC?da class do_while_invoker
,koG*sn {
l`RFi)u~& public :
*XqS~G template < typename Actor >
%Wb$qpa do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/ ,
.rUn1 {
)]m_ L$9 return do_while_actor < Actor > (act);
15`,kJSK }
}zV#?;} } do_;
3})0p 1
,4V8gp 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&pLCN[a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Xw9"wAj 最后来说说怎么处理break和continue
@NJJ 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。
` oXL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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