一. 什么是Lambda
,L^ag&!4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
d0N/!; 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,
j+NpQ}t: !9. `zW"40 ;2iDa ]d50J@W
c class filler
(,2U?p {
_}:#T8h public :
e^Glgaf void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Ky6 d{|H } ;
t%]b`ad F=~LVaF/_ g9:V00^< 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:
c"^g*i2&0
Yjp*T:6 k= oCpXq^ s,;L6nX" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WEk3
4crk ;q%V)4 PgwNE wG 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gL6.,4q+1 rJ fO/WK (j884bu Qe1WT T]:I 二. 战前分析
s f<NC>- 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。
Cc!LJ 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
%pr}Xs(-f C+Pw lsRW.h, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S]}W+BF3 /* --------------------------------------------- */
2U`g[1 vector < int *> vp( 10 );
H0Ck%5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^ lM.lS>) /* --------------------------------------------- */
wb/@g=`d sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
eAbp5}B /* --------------------------------------------- */
m15> ^i^W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wGAeOD /* --------------------------------------------- */
m$bDWxm#e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)>8 k8E /* --------------------------------------------- */
s.j cD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
m0+'BC{$u tY6QhhuS: 5u&hp Cw]bhaG
g 看了之后,我们可以思考一些问题:
ThJ`-Ro 1._1, _2是什么?
^<QF*! 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。
QDJe:\n 2._1 = 1是在做什么?
.[>UkM0 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。
>'2=3L^Q 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。
7DCu#Y[ WS1$cAD2N x$/:%"E 三. 动工
k{w 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
C9"yu&l &(,-:"{pNR E8PlGQ~z{d xzOM\Nq?O template < typename T >
g%T` 6dvT class assignment
c-bTf$6} {
so@wUxF T value;
/H<tv5mXJ public :
F@Cxjz assignment( const T & v) : value(v) {}
"IKbb7x template < typename T2 >
C#D8
E.W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&1,{.:@e } ;
WiCJhVF3 Q'K[?W|C
o
C#W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_Q6` Wp6m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b<"LUM*; <-Q0s%mNj, [gxH,=Pb b{hdEb class holder
NJ$c0CNy {
hxx`f-#= public :
n`2LGc[rP template < typename T >
`]4bH,%~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
7Hzv-s {
7=[/J*-m return assignment < T > (t);
L(w?.)E }
=>,X)+O } ;
px=r~8M9} %6HJM| {H k9 NPC" 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:
V{yk Tl`HFZQ1 static holder _1;
u[?M{E/HU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mZ}C)&,m2 i+eDBg6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4'BZ +A,p 而不用手动写一个函数对象。
MgUjB~)Y "?#O*x G>w+J'7 p| o?nI 四. 问题分析
L#9g ~>~ 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。
Vf] ;hm 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。
`CF.-Vl3J# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;;lOu~-*$p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;J&9l
> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<A@qN95m .YxcXe3# 五. 问题1:一致性
'(!U5j 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?|
;iTZzmB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
);oE^3]f +N:=|u.g struct holder
Y!w {,\3 {
^.~m4t`U //
;P!x/Ct template < typename T >
%:/?eZ T & operator ()( const T & r) const
1@{qPmf^ {
ewORb return (T & )r;
4+'d">+| }
jRYW3a_7 } ;
.rs\%M|X (YKkJ 这样的话assignment也必须相应改动:
' WDq~mi template < typename Left, typename Right >
=Xh*w class assignment
$61j_;WF` {
6P U]I+ Left l;
m.2=,,r<Fq Right r;
%Tm8sQ)1 public :
JPGEE1!B{b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1_0\_| template < typename T2 >
kH }HFl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rugR>&mea } ;
^b@&O-&s (7J (.EG2e 同时,holder的operator=也需要改动:
G*\U'w4w|* '7(oCab"_ template < typename T >
*nc9u" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$KMxq= {
8lfKlXR78 return assignment < holder, T > ( * this , t);
2(iv+<t }
8xQjJ K6M_b?XekA 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
a<d$P*I(cH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-G@:uxB mdy+ >e< return l(rhs) = r;
0$\
j 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
I4\
c+f9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Qa-~x8 ] b5.L== > template < typename Tp >
nHTb~t5Ke class constant_t
0o&B 7N {
\>nY%* const Tp t;
yi@mf$A| public :
TDR2){I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(Q~(t template < typename T >
yOr5kWqX const Tp & operator ()( const T & r) const
>a$b4
pvh {
,J ZM%f return t;
h(MS>= }
MR-cO Pn } ;
=VOl
* c?XqSK`',Z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
T,SCK^ 下面就可以修改holder的operator=了
PuoN<9 # ZKco template < typename T >
A!.* eIV| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
DX#_0-o {
G;Thz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!:|[?M.` }
):pFI/iC V07? sc< 同时也要修改assignment的operator()
#;~dA &RbT& template < typename T2 >
|?Bb{Es T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
aT`. e 现在代码看起来就很一致了。
QLum=YB n9x&Ws; 六. 问题2:链式操作
PHHX)xK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
r,-9]?i 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
gt{$G|bi 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。
'W]oQLD^R 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。
N_qKIc_R
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@!:_r5R~N o; Ns-= template < typename T >
&7m)K>E27 struct result_1
6kM'f}t[C {
;gmfWHB< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Y%A
KN } ;
c3G&)gU4q ?2$0aq 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
j~VHU89 `.F+T)G template < typename T >
PML+$ struct ref
Z5%T pAu[ {
sksop4gu5 typedef T & reference;
k<cv80lhK } ;
aB+B1YdY" template < typename T >
2B=''W struct ref < T &>
<rAk"R^ {
jFThW N typedef T & reference;
iz pFl@WS } ;
j~:N8(= lM'yj}:~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
RFzMah?Q=j @E5}v template < typename T >
1ps_zn( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x.-d>8-!]c {
|nTZ/MXbw return l(t) = r(t);
E+|r
h-M 7 }
vspub^;5\ 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。
8
y+N l&"V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}j /r Q($aN- 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
2lm{: tS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*N|s+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Gaxa~?ek +5 调用divide的对象返回一个add对象。
a{%]X('; 最后的布局是:
Y^P'slY{% Add
b/g"ws_ / \
l5bd);Ltq Divide 5
#v QyECf / \
,H+LE$= _1 3
Z6XP .. 似乎一切都解决了?不。
^&-H"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。
ZFsJeF'" 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。
\r+8}8 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:
G
oJ\6&" bu|ecv template < typename Right >
{f
}4l assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ap[}[:U Right & rt) const
qmJ^@dxs {
5{uK;Vxse return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
' y9yx[P }
A"8"e* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b!ea(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。
6bW:&IPQ; 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。
:$ "L;" 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。
dfoFs&CSKh 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。
SWGD(]}uz 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?
rtM!|apr 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:
Oor&1 =z$XqT.' template < class Action >
wWNHZv& class picker : public Action
l[J'FR: {
z
nc' public :
w
9mi2= picker( const Action & act) : Action(act) {}
'9#O#I&J // all the operator overloaded
3_]<H<w } ;
k)a-odNrb L--(Y+vmf 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。
\%! ~pfM I 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:
\dz@hJl: AqzPwO^ template < typename Right >
pwvcH3l/r picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'~ {x n {
Lz9t9AoB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q< q&a8~ }
"x*5g*k 5z>kz/uxW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
k'K&GF1B 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。
'`*{ig Pkbx/\ template < typename T > struct picker_maker
oe:@7stG {
@!:~gQ typedef picker < constant_t < T > > result;
l`vb } ;
ByK!r~>Z1Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?(^HjRUY {
j5EZJ` typedef picker < T > result;
~$8t/c } ;
hF!t{ Lf3 =k1 ,jn+ 下面总的结构就有了:
p(F}[bP functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
lo*)%fy picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
1px8af] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s=+,F<;x.U 至此链式操作完美实现。
K;u<-?En R{5xb YYz,sR'%|} 七. 问题3
'xUyGj: 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
9;^ r lKd+,< template < typename T1, typename T2 >
\P;%fN ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aF9p%HPDw {
?_L)|:WL return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5UQz6DK }
[`~E)B1Y >h0iq 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
R`wL%I!?f 6_m5%c~;+r template < typename T1, typename T2 >
\tj7Jy struct result_2
"Z&-:1tP{9 {
o
26R] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0Jh^((i* } ;
1XAXokxj Gyak?.@R 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
:K ^T@F5n 这个差事就留给了holder自己。
mZ^z%+Ca| \G?GX 7|IOn5 template < int Order >
E*ug.nxy class holder;
K 9ytot template <>
'E{n1[b class holder < 1 >
@?$x {
<6]TazW?S public :
^T[8j/9o^ template < typename T >
9y(75Bn9 struct result_1
R&cOhUj22J {
37hs/=x typedef T & result;
R#ABda9 } ;
GHaOFLY template < typename T1, typename T2 >
BitP?6KX struct result_2
B&~#.<23: {
R\%&Q| typedef T1 & result;
2nW:|*:/p6 } ;
3[g%T2&[ template < typename T >
S <C'#vj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p&SxR}h {
j~(s3pSCo return (T & )r;
d%:B,bck }
2NHkK_B1P template < typename T1, typename T2 >
M^c`j#NQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TBN0u k {
hjVct
r return (T1 & )r1;
GJ:65)KU }
@ 5!Mr5; } ;
y9cDPwi:b }fps~R template <>
CbmT aEaP class holder < 2 >
?v4-<ewD {
qB57w:J public :
raL!} template < typename T >
,m| :U struct result_1
zo,`Vibx< {
WoVPp*zlX typedef T & result;
M ABrf`<b } ;
eI8rnp(Ia template < typename T1, typename T2 >
DQ'=$z struct result_2
'->%b {
>h^CC*&'pw typedef T2 & result;
u^DfRd&P0 } ;
!_Z\K$Ns template < typename T >
S]E1+,-* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S V2DvrIR {
J<g$hk return (T & )r;
!^{0vFWE }
D00I!D16 template < typename T1, typename T2 >
B?BB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m0}Pq{g {
B$R"Ntp return (T2 & )r2;
{E6M_qZ }
xbbQ)sH&m } ;
f)`_su
U \LYB% K} 4e6x1`Y{xB 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> >。
C-i9F%.. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
KxyD{W1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
oy8L{8? S$ u`)BG): return l(i, j) = r(i, j);
Wpgp YcPS 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[$PW {d8| N03)G2 return ( int & )i;
Y?ADM(j return ( int & )j;
+#%#QL 最后执行i = j;
5*M3sN 可见,参数被正确的选择了。
>?-etl x$:>W3?T=^ C`qo #&fi[|%X$ uw!w}1Y]}2 八. 中期总结
J7Z`wjX1 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:
L5(7; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
RO>3U2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
uY{zZ4iw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<SK%W= 5)tDgm mGss9eZa ]!@z3Hv3
rG#o*oA )uj:k*`) 九. 简化
7Cx*Ts $ 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。
DGR[2C)@N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8>U{>]WG 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:
g+g0iS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D8Ntzsr6 +-*/&|^等
Ll"
Kxg 2. 返回引用。
>XTDN =,各种复合赋值等
$KSdNFtM)A 3. 返回固定类型。
GyirE` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
MHl ffj 4. 原样返回。
U
+c?x2\ operator,
u'Od~x^z 5. 返回解引用的类型。
|6]2X W operator*(单目)
bl8zcpdL 6. 返回地址。
+JyD W%a:L operator&(单目)
OoW,mmthj> 7. 下表访问返回类型。
XH^X4W operator[]
\fX0&l;T9\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K1S:P( S operator<<和operator>>
ss{y=O%9" xIOYwVC 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。
%Aqt0e
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b-)m'B}` Q9Tt3h2ga template < typename Left >
= aO1uC|6C struct value_return
kn$2_I9 {
.|$:%"O&X template < typename T >
Fe
r&X struct result_1
=1k E2u {
}u3Q*oAGl typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
; 9n} P@ } ;
6]%SSq& 5|nT5oS template < typename T1, typename T2 >
4q9+a7@ struct result_2
%-lilo {
c0I;8z`b typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%S`ygc}| } ;
hg2a,EU\Z } ;
U z*7J MNuBZnO `_MRf[Z} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3I"xuKxc k?!CJ@5$ 下面我们来剥离functor中的operator()
?*{Vn5aX{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x=S8UKUx 0A,u!"4[ return l(t) op r(t)
+69[06F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`G@(Z:]f,t return op l(t)
4](jV}Hg return op l(t1, t2)
pr=f6~Z-y return l(t) op
;7:_:o[. return l(t1, t2) op
j7(S= return l(t)[r(t)]
EPd9'9S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
rtjUHhF s%bm1$} 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
k<Y}BvAYB 单目: return f(l(t), r(t));
_?}[7K!~d return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R!+_mPb=Q* 双目: return f(l(t));
-XJXl}M. return f(l(t1, t2));
a<E\9DL 下面就是f的实现,以operator/为例
M~?2g.o'D jqzG=/0~{ struct meta_divide
6"o,)e/z {
De<kkR{4 template < typename T1, typename T2 >
d`w3I`P1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'K!u}py {
gN/kNck return t1 / t2;
IYG,nt! }
mXSs:FqE! } ;
L*(!P4S%} 1B0+dxN` 这个工作可以让宏来做:
%2I >0 v1R t$[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<rKfL`8p template < typename T1, typename T2 > \
FjU
-t/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
a>o]garB+ 以后可以直接用
WC7ltw2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ML!>tCT 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
6)]zt (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。。。)
t/vw%|AS %ij,xN sZDxTP+ 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
VF bso3q<j 2(i@\dZCb< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*SmR|Qy class unary_op : public Rettype
XU*4MU^' {
eZ
G#op Left l;
[uLpm*7 public :
i)1013b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zk+c9, q `9`T,uJe template < typename T >
qS!U1R?s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fG,)`[eD!_ {
m\.(- return FuncType::execute(l(t));
l+r3|b }
;CtTdr KW@][*\uC template < typename T1, typename T2 >
4/N{~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J=?P`\h {
7L4~yazmK return FuncType::execute(l(t1, t2));
F&_b[xso7 }
jU}iQM } ;
L!LhH K})w -Q MO*PY 同样还可以申明一个binary_op
GlOSCJZ KBg5_+l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QFg{.F?3q> class binary_op : public Rettype
<HfmNhI85( {
<- (n48 Left l;
oXgi#(y Right r;
([ODmZHv public :
h|{DIG3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CeINODcT o:c:hSV template < typename T >
MC~<jJ, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\"|7o8 {
~vscATQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
{%BPP{OFk }
Yl`)%6'5| (&!x2M template < typename T1, typename T2 >
(7A- cC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d",VOhW7)S {
O gtrp)x9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j2`%sBo }
.L8g(F(=: } ;
L#`Vr$ r!&}4lHYi uwc@~=; 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
[;pL15-}4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
I\~sE Jwj DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~[Z,:=z 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。
mO0}Go8 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.YlhK=d4 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。。。
_W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$g!iy'4n* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
]T; 下面是修改过的unary_op
#By~gcN D}OhmOu3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
VJSkQ\KD class unary_op
<T`&NA@%~$ {
jL0=a.; Left l;
.OZ\s%h; c+ukVn`r public :
7_~_$I~g* x-s\0l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'Gqo{wl }q=tg9 template < typename T >
$QnsP#ePN struct result_1
6 2LLfD {
Vtv1{/@+c typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OjurfVw } ;
jk{m8YP)E C#@-uo2 template < typename T1, typename T2 >
B)BR
y% struct result_2
|e91KmiqJ {
Ge ?Q)N typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+ctJV> } ;
w,-4A
o2x Sr>5V template < typename T1, typename T2 >
U"535<mR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>9,LN;Ic {
,0aRHy_^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/pL'G` }
w3FEX$`_ R,`3 SW() template < typename T >
ltlnXjRUv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OWZ;X}x {
.RpWE.C return OpClass::execute(lt(t));
#F#M<d3-2
}
i>
dLp 3/Dis)
v8 } ;
F- {hXM D22A)0+_ NEt_UcC 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
W?yGV{#V(= 好啦,现在才真正完美了。
AWDy_11Nm 现在在picker里面就可以这么添加了:
?nwg.&P qT^0
%O: template < typename Right >
BeFXC5-qat picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\t]_UNGyW {
,VZ<r5NT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+@dgHDJ }
wg^'oy 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。
= ,c!V -/R?D1kOq "DSRy D0M XnB-1{a1 %FJB9?9=| 十. bind
LJOJ2x 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。
VgO.in^q 先来分析一下一段例子
#]J"j]L s1J(-O I^m9(L4% int foo( int x, int y) { return x - y;}
z}-8pDD' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
p/gf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&R3#? 1, 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。
IZ@M
K 我们来写个简单的。
sOm&7A? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{j%7/T{ 对于函数对象类的版本:
G|j8iV O %[OZ;q& X template < typename Func >
8u"HW~~= struct functor_trait
$s,(-C {
}'4aW_ta typedef typename Func::result_type result_type;
.q'{3 } ;
WfYC`e7q 对于无参数函数的版本:
)D"2Q: v[~Q template < typename Ret >
?I7%ueFY struct functor_trait < Ret ( * )() >
B<jVo%og {
R) J/z typedef Ret result_type;
Xz"xp8Hc(6 } ;
;O {"\H6 对于单参数函数的版本:
Nuaq{cl vAzSpiv- template < typename Ret, typename V1 >
Z`>m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@DK`#, {
`%$+rbo~ typedef Ret result_type;
sV`p3L8pl } ;
Rw|P$dbu 对于双参数函数的版本:
+0M0g_sk qcoTt~\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;rC< C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$spk.j {
_CG
ED{b@ typedef Ret result_type;
w~>tpkUB } ;
c"pu"t@/Z 等等。。。
gb/<(I ) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_*n
4W^8 c Qq78Lo template < typename Func >
#NWS)^&1b struct func_return
qsdgG1< {
|)%;B% template < typename T >
V(0V$&qipc struct result_1
g1&q6wCg| {
> mEB, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vvF]g., } ;
lMe+.P| {GG;/Ns{f- template < typename T1, typename T2 >
]\*_} struct result_2
SzyaVBD3 {
VJgYXPE
` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?D=C8[NEX } ;
]l6niYVB2 } ;
@k\npFKQm U&gI_z[ d8&T62Dnd4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^AC2 zC ,YF1*69 template < typename Func, typename aPicker >
KdC'#$ class binder_1
mJ+mTA5bW {
=}2k+v-B Func fn;
@j=rSS aPicker pk;
/.Jq]" public :
f}7/UGd 9S8V`aC template < typename T >
TnJNs struct result_1
C;']FmK] {
;8yEhar typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
FMz>p1s|dK } ;
'EG/)0t` #1Iev7w template < typename T1, typename T2 >
Gq{ );fq struct result_2
r\$`e7d}! {
0D&-BAzi typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hSG1f` } ;
+Os9}uKf H.&"~eH
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6)_h'v<|M NB3ar&.$S template < typename T >
]4]AcJj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bd)Sb? {
FA1h!Vit return fn(pk(t));
9ZI^R/*Kc }
2j=HxE template < typename T1, typename T2 >
@Wa, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8p PQ {
h=dFSK?*D return fn(pk(t1, t2));
? s[!JeUA }
rbI 7
3' } ;
(BIg -?vVV@W-O^ wLy:S .r 一目了然不是么?
];\XA;aOl} 最后实现bind
r;GAQH}j_ #&ayWef pV/5w<_x? template < typename Func, typename aPicker >
`IJTO_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6yd?xeD {
=,Z5F`d4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EXti }
Ys8D|HIk ;:'A Bfs 2个以上参数的bind可以同理实现。
a"phwCc"% 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
0](V@F"~ JdX!#\O 十一. phoenix
t!o=-k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K9) |b`E= .7> g8 for_each(v.begin(), v.end(),
bZu2.?{ (
tkW7wP; do_
9!s)52qt [
|l:,EA_v| cout << _1 << " , "
fHXz{,?/w ]
A\|:hzu+ .while_( -- _1),
LrdX^_,nt cout << var( " \n " )
5Vlm?mPU )
(8Te{K h' );
zin'&G>l lKV7IoJ&; 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
fhmBKeFdV
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
'}E"Mdb operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s"x(i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
AA[?a
K[i&!Z&
iJr(;Bq template < typename Cond, typename Actor >
oo]g=C$n class do_while
HjZf3VwI {
j<}y( ~ Cond cd;
8?h&FbmB Actor act;
I36ClOG public :
#=#bv` template < typename T >
60r0O5=|Fl struct result_1
`Db%:l^e {
8" (j_~; typedef int result_type;
Wx8n) } ;
]Ryg}DOQ n1rJ^q-G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U[6
~ad
a Su*Pd; template < typename T >
G4G<Ow)` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L6J.^tpO {
9eEA80i7 do
2D4c|R@+ {
!}=#h8fv act(t);
;upYam" }
)zu m.6pT while (cd(t));
\:E=B1 return 0 ;
(} Y|^uM, }
,<U } ;
U[NQ" __[bKd. p)s*Cw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DS0:^TLI 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。
9a]h;r8,9z 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。
O[z-K K< 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。
dl+:u}9M$ 下面就是产生这个functor的类:
6nW]Q^N} a6hDw'8! B0,C!??5
template < typename Actor >
%[BOe4[
class do_while_actor
/m h #o {
?y,z Actor act;
{r:5\ public :
A4Tjfc,rx9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O@-(fyG \hZye20 template < typename Cond >
E|x t\* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)No> Q :t } ;
7|X.E dI~{0)s +lw1v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=qS\+ 最后,是那个do_
,AyQCUz{*? ;:8SN&). HA~BXxa/ class do_while_invoker
~--F?KUnL {
`9Q O'^) public :
~Q+J1S]Fs template < typename Actor >
@%I-15Jz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
j0A9;AP;;C {
CMU\DO return do_while_actor < Actor > (act);
j "e]Ui }
JF(&+\i<p } do_;
#=czqZw -"d&Ow7o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-x+K#T0Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d ZxrIWx 最后来说说怎么处理break和continue
MR.c?P?0Q 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
8-FW'bA 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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