一. 什么是Lambda
2wO8;wiA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
QN;5+p[N 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,
pGU.+[|( *# <%04f 3VU4E|s> $-^&AKc class filler
w!*ZS~v/r {
EyR/ public :
V%[t'uh void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_fgsHx>l7 } ;
\="U|LzG prM)t8SE M&=SvM.f 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
vC]r1q.( [ {"x{; |63uoRr uN?Lz1W\; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vD2(M1Q N
(\n$bpTt 'N6oXE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
q%k&O9C2] ((AK7hb =ZoNkj/^, [e\IHakj 二. 战前分析
`tO t+>YWn 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。
$#%R_G] 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>mCH!ey (e_p8[x 8d1qRCIz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^Rl?)_)1HE /* --------------------------------------------- */
{B#w9>'b vector < int *> vp( 10 );
<:(;#&< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V@RdvQy /* --------------------------------------------- */
2T%sHp~qt sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|0p@'X1 /* --------------------------------------------- */
z+M{zr int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vnf2Z,f% /* --------------------------------------------- */
,d!@5d&Zi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5s%e9x|kP /* --------------------------------------------- */
lZkJ<*z# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
sJQ~:p0e ,6^Xn=o # 3GL?&(eU; -#<{3BJTrz 看了之后,我们可以思考一些问题:
g>7i2 1._1, _2是什么?
V"gKk$j7 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。
1W.oRD&8j/ 2._1 = 1是在做什么?
~T9QpL1OJ 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。
ZJFF4($qN Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Q|VBH5}1O o3GZcH? 'lEIwJV$ 三. 动工
GM8>u O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%#EzZD |
h "$ ',|OoxhbK '9qyf<MlY template < typename T >
jpXbFWgN
class assignment
iBWEZw) {
f]sR4mhO T value;
v9TIEmZ public :
M/xm6 assignment( const T & v) : value(v) {}
AfZGI'%4[a template < typename T2 >
V2;Nv\J\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W7.RA> } ;
+|<bb8% #PC*l\
) yI!W658$6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
cJSwA&
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Mx# P
>. +?Q HSIQo "-5FUKI- Gw6Odj class holder
vy7?]}MvV {
1n*"C!q public :
1Qjc*+JzO. template < typename T >
Aj O{c=d assignment < T > operator = ( const T & t) const
?!c7Zx,( {
YOfYa return assignment < T > (t);
U3M;{_g }
9Ns%<FRO@ } ;
gtY7N>e fI.X5c>WK m<;MOS 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
HFYe@ 2r LR4W static holder _1;
V.+a}J=Cw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
iHdX jrm^n_6}; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)5x$J01S 而不用手动写一个函数对象。
b
ts*qx&) zQGj,EAM} 8H3O6ro q}E'x/s2m 四. 问题分析
96gaun J 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。
f7%g=0.F 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。
,&@FToR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i4SWFa`` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
G 8tK"LC 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?f5||^7 '1G0YfG}n 五. 问题1:一致性
OaByfo<S 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?|
}$@K 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Pi%-bD/w :X 1Y struct holder
:19s=0 {
N B8Yn\{B //
lZ,$lZg9Z template < typename T >
f\:I1y T & operator ()( const T & r) const
Lk)TK/JM) {
{PL,3EBG return (T & )r;
K$$%j "s }
)_l(WF. } ;
a=[|"J<M (+TL
]9P 这样的话assignment也必须相应改动:
6fT^t!<i fKs3H?| template < typename Left, typename Right >
%VrMlG4hx class assignment
q}&+{dN\1 {
H
.sfM Left l;
s%N6^}N Right r;
]\J( public :
@|Hx>|p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X0%BE! template < typename T2 >
U{-[lpd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_."X# }W } ;
LwEc*79 >4AwjS}H 同时,holder的operator=也需要改动:
.h;X5q1 vjXCArS template < typename T >
F}_Zh9/$( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R~XNF/QMl {
4fdO Ow return assignment < holder, T > ( * this , t);
q|R$A8)L. }
ZZ F\; ^NOy:> 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。
BjbpRQ, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<x1H:8A x\6 i (k- return l(rhs) = r;
{]:B80I;2 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。
O6r.q&U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=`BPGfCb eqWb>$ template < typename Tp >
Qx !!
Ttd{ class constant_t
:vy./83W {
2/FH9T;e". const Tp t;
?anKSGfj public :
jTq@@y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Nx4X1j?-n template < typename T >
{_*$X const Tp & operator ()( const T & r) const
.(8eWc YK {
`_H^k!^ return t;
g4>1> .s }
DYvg ^b } ;
AA0zt N ]$96#}7N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
834dsl+U 下面就可以修改holder的operator=了
H!ISQ8{V .TWX,# template < typename T >
@](\cT64i3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/2PsC*y {
HxH=~B1"P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(-rw]=Qu }
PyfOBse}r i#y3QCNqf^ 同时也要修改assignment的operator()
)Y+?)=~ )IP{yL8c template < typename T2 >
cxQ8/0^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/!Kl 现在代码看起来就很一致了。
5&*B2ZBzH tqo!WuZAj 六. 问题2:链式操作
x2gP, p- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
pu*vFwZ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
nob^
I5? 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
j?n:"@!G/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5U/1Z{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r'ydjy ]xIfgSq template < typename T >
Tse
Pdkk struct result_1
UPkD^D, {
gZr/Dfy typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;hLne0|)} } ;
/8` S}g+ -f-2!1&<3h 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
a/wkc*}}/ O$=) template < typename T >
q:1_D> struct ref
sm>Hkci% {
R]Q4+ typedef T & reference;
d>Z{TFY } ;
q(yw,]h]{ template < typename T >
\ns#l@B struct ref < T &>
\k|ZbCWg {
a,U =irBA typedef T & reference;
^Q?I8,4} } ;
q_N8JQg h,V#V1>Hu 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^m
),-4\!7 template < typename T >
$[Fh|%\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}>:x {
^J>jU`)CJ return l(t) = r(t);
w%1B_PyDg }
?~aM<rcZ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
URW'*\Xjb 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tp.qh]2c 9k^;]jE 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
D(&${Mnac _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<)]B$~(a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iw(\]tMt +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>29eu^~nh 最后的布局是:
y )v'0q Add
$2^V#GWo / \
A]{8= Divide 5
V&_5q`L / \
nYuZg6K _1 3
0rT-8iJp4P 似乎一切都解决了?不。
P,O9On 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
F,e_ ` 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
XQk9 U OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
q5[%B K ~R) Km`t template < typename Right >
1C=}4^Pu assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cJm!3X Right & rt) const
CPGXwM= {
{ >Y< ! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EPr{1Z }
3;j?i<kM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xGqe )M>8? XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
/wCee G,< 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
;=6++Oq 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
:f^O!^N 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
P7E}^y`e 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
slHlfWHq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@}x)>tqD S]1+tj template < class Action >
PF!Q2t5c3 class picker : public Action
C|W_j&S65 {
.Kq>/6
public :
GA6Z{U{XS picker( const Action & act) : Action(act) {}
Os8]iNvW\ // all the operator overloaded
S53 [Ja } ;
,US~p_M! *s?&)][ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
S,3e|-&$ 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:
X&M4c5Li & HphE2 h template < typename Right >
rem&F'x0V picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"a`0s_F,^ {
&N*S
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jL%-G }
ED"5y .rG Rdb Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[4Glt>Nj> 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。
V uJth
tJ.LPgfZ template < typename T > struct picker_maker
u;&`_=p {
x7Ly, typedef picker < constant_t < T > > result;
;b
cy(Fp,\ } ;
U`<EpO{j| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u/y`M]17 {
U`:#+8h-} typedef picker < T > result;
'/;#{(" } ;
A0O$B7ylQ qg:1 下面总的结构就有了:
s4MP!n?gB functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
vxr3|2` picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
l%fnGe` _ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kZ`60X%wE 至此链式操作完美实现。
_h@7>+vl~ gl.P#7X bU2)pD!N 七. 问题3
Gk799SDL 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&E {/s mN3%;$ND7 template < typename T1, typename T2 >
%Dsa
~{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gu*;z% b2 {
&}:Hp9n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]4uIb+(S }
i0p"q p }6C&N8f 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:
?h
K+h .{ \+Qx}bS{ template < typename T1, typename T2 >
OYG8%L struct result_2
Ha)w*1&w" {
S:rW}r J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kc~Z1 } ;
`U(A 5 <&l3bL 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?
D9#e2ex] 这个差事就留给了holder自己。
f} }Bb8 KQ3)^J_Z 8"8sI template < int Order >
2',t@< U class holder;
kwGj7' template <>
vhWj_\m class holder < 1 >
us`hR!_ {
(X>r_4W$ public :
_i}6zxqw template < typename T >
bhe|q`1,E struct result_1
)_xM)mH {
Sm+Ek@Ax typedef T & result;
3gv>AgG } ;
Q9%N>h9 template < typename T1, typename T2 >
m]7yc>uDy struct result_2
xOTm-Cm9L {
G_j`6v) typedef T1 & result;
=B<g_9d4 } ;
bG.aV#$FIg template < typename T >
C@]Z&H; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VCbnS191* {
gyI5;il~ return (T & )r;
apGf@b }
& r\z9! template < typename T1, typename T2 >
%0:
('' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5"XcVH4g {
g%4|vA8
return (T1 & )r1;
;zSh9H }
1!vR
8. } ;
_4%+TN6z
]MUuz'< template <>
Bsz kQ>#6 class holder < 2 >
H~||]_q| {
jw(v08u > public :
_5.7HEw>/ template < typename T >
!n)2HDYhx, struct result_1
hz\7Z+ $L_ {
ajkRL|^ typedef T & result;
~2rZL } ;
lv$tp,+ template < typename T1, typename T2 >
T:na\y/{j struct result_2
HlI*an {
bhuA,} typedef T2 & result;
9O@eJ$ } ;
sEhdkN}6 template < typename T >
QabF(}61
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-] J V {
%G\rL.H| return (T & )r;
1{nXmtvr }
j>?c]h{- template < typename T1, typename T2 >
NsWyxcty typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Qy@chN{eP {
x\x>_1oP return (T2 & )r2;
roW8 4x }
u4#BD!W } ;
Cd6^aFoK! Q> @0'y=s g-Z>1V 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> >。
MlS<txFPS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*PZN Z{|m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
FS`{3d2K + mjS)*@F return l(i, j) = r(i, j);
=$Xdn' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mv<z%y?Oj ho fZpM return ( int & )i;
AP/5,M< return ( int & )j;
\f@PEiARG7 最后执行i = j;
3x'BMAA+ 可见,参数被正确的选择了。
).-B@&Eu% ,$W7Q k gWF@"_ r-&4<=C/N }MXZ 八. 中期总结
65s|gfu/ 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:
y\r8_rBo 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{gK
i15t 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
. (Q;EF`_U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ihf5`mk/$ ykX}T6T p4HX83y{ [S-NGip 8Ay#6o 3V LwMF? 九. 简化
rK}*Uwut 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。
_%z)Y=Q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_@jl9<t=_ 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:
ZDcv-6C)B 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$*L@ym +-*/&|^等
>Y)jt*vQ 2. 返回引用。
B.Ic8' =,各种复合赋值等
)bw^!w) 3. 返回固定类型。
w*$nG$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
552c4h/T 4. 原样返回。
)5Gzk&| operator,
2syKYHV 5. 返回解引用的类型。
$PHKI B( operator*(单目)
Lt|k}p@] 6. 返回地址。
{C|#<}1 operator&(单目)
zrD$loaW.' 7. 下表访问返回类型。
BLuILE:$ operator[]
Qh%7RGh_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
uTBls8 operator<<和operator>>
:$dGcX} 6>SP5|GG OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Y-gjX$qGo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<y(>z*T; >bEH&7+@_' template < typename Left >
h,rGa\X~0 struct value_return
|Tf}8e {
`c(,_oa{ template < typename T >
n"(n*Hf7b struct result_1
&}YB!6k h^ {
X./8
PK?& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Uk6Y6mU V } ;
@X\Sh>H S-Ryt>G template < typename T1, typename T2 >
`-qSvjX struct result_2
,BOB &u {
M)Vz9, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
it D%sKo } ;
(
y'i{:B } ;
/vD5C =@G#c5H* +2|X 7wA 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rV[#4,} PF
yL_-w/a 下面我们来剥离functor中的operator()
&5O 首先operator里面的代码全是下面的形式:
s7D_fv4e M5: f^ return l(t) op r(t)
t A\N$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9kH~+ return op l(t)
;!Ojb return op l(t1, t2)
vXq=f:y4 return l(t) op
Xi4!7IOmo return l(t1, t2) op
Haaungb" return l(t)[r(t)]
R^f~aLl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j<R,}nmD3\ %0Ulh6g;Dt 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:
b+[9)B)a? 单目: return f(l(t), r(t));
.hSacd return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
jf$6{zO6j 双目: return f(l(t));
xQk]a1 return f(l(t1, t2));
!5?#^q 下面就是f的实现,以operator/为例
jF Bq> agM.-MK struct meta_divide
jtS+y)2 {
(+>+@G~o template < typename T1, typename T2 >
67<zBw2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\-#~)LB]M {
$io-<Z#Q return t1 / t2;
(=QaAn,,R }
{iYu
x;( } ;
b+OLmd gK-: t 这个工作可以让宏来做:
wkdd&Nw; 9RE{,mos2v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!_?<-f( template < typename T1, typename T2 > \
p<Ah50!B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/A9M v%zjk 以后可以直接用
d?v#gW DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l^uP?l" 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
HsR#dp+s~ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
prlB9,3|C k]qZOO} SR*%-JbA 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
9x;/q7 zv@'x
nY] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^n@iCr9 class unary_op : public Rettype
Zv7@ {
R`76Ae`R8 Left l;
q[M7)- public :
[9BlP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\S=!la_T@m IywovN Tr template < typename T >
>u*woNw(XM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hX`WVVoF {
\#LKsQa return FuncType::execute(l(t));
Kp~k!6x }
D8m?`^Zz
#7lkj:j4 template < typename T1, typename T2 >
qt^%jIv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
66p_d'U {
Q,#M
0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Qc[[@=S% }
}td+F&l($V } ;
2O<Sig= 2mu~hJ Mky$#SI11 同样还可以申明一个binary_op
Wn0r[h5t F|xXMpC.f
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)tFFa*Z' class binary_op : public Rettype
oxO}m7ULH {
&U4]hawbOU Left l;
g?`D8 Right r;
j@GMZz< public :
'3+S5p8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B
susXW$ 3C_g)5
_: template < typename T >
VZAdc*X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]3d&S5zU {
(g7nMrE$j return FuncType::execute(l(t), r(t));
hXz"}X n }
1 _5[5K^ Wv=L_E_
template < typename T1, typename T2 >
7MoO2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}Q\yem {
Y] P}7GZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g:[&]o} :9 }
HS(<wI } ;
JiI(?I xZ;';}&pj e% 5! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*
+OAc`8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.*Hv^_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
tCc}}2bC& 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
V{d"cs>9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
dcHkb,HsO 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
]nfS vPb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6@l:(-(j2A 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
V8n}" 下面是修改过的unary_op
c$e~O-OVD? b]|7{yMV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jU4Ir{f class unary_op
kQ'G+Kw~F {
}DZkCzK Left l;
D(h|r^5 %'g/4I public :
w~Y#[GW 2ZE4^j| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
JBoo7a1 IloHU6h' template < typename T >
u[dI81` struct result_1
q5HHMHB {
0hNc#x6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2l\Oufer" } ;
>Zr/U!W*? VFYJXR{ template < typename T1, typename T2 >
0f-gQD struct result_2
,%,}[q?]d {
C}00S{nAZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~&yaIuW< } ;
Eydk645:3 ol:_2G2xQ template < typename T1, typename T2 >
nZ%<2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WrG)&&d {
MT&i5!Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
q g%<>B&" }
Zmp ^!|=X! RKBtwZx>f template < typename T >
lq%s/l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^T<<F}@q {
54'z"S:W return OpClass::execute(lt(t));
FvvF4
,e5 }
;XTP^W!6f Z#Zk) } ;
1= <Qnmw rsc8lSjH c3Mql+@ 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
e{?~m6 好啦,现在才真正完美了。
].Et&v 现在在picker里面就可以这么添加了:
M"V?fn' IB?5y~+h template < typename Right >
_y8)jD" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"0]i4d1l {
R_Z
H+@O return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2?m'Dy'JE }
zx\?cF 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。
>Vg<J~[g bx5X8D #PFf`7b,z \Hy~~Zh2 eR;cl$ 十. bind
yTmoEy. q 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。
Dpof~o,f 先来分析一下一段例子
.ipYZg'V km8[azB o lJ}lO,g int foo( int x, int y) { return x - y;}
SFh6'v'1N@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7
bpV= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ymzlRs1^Ct 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。
tTP"*Bb 我们来写个简单的。
}t]CDa_n 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**a\[~$ 对于函数对象类的版本:
^S[Mg6J :;]6\/ky template < typename Func >
b~cN#w
# struct functor_trait
(u RAK {
p5Y"W(5_ typedef typename Func::result_type result_type;
sH#UM(N } ;
]3C7guWz 对于无参数函数的版本:
+]Ydf^rF 1'Kn:I template < typename Ret >
^TnBtIU-B struct functor_trait < Ret ( * )() >
Joe k4t&0< {
dRt]9gIsx typedef Ret result_type;
Eiwo==M } ;
HP&+ 8 对于单参数函数的版本:
j@Z4(XL 41,Mt template < typename Ret, typename V1 >
] S]F&B
M| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n|3ENN {
@
Al\: typedef Ret result_type;
!SEg4z } ;
2et7Vw 对于双参数函数的版本:
:SziQQ L)J0TSh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{_l@ws struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a\aJw[d{ {
\h?C
G_|] typedef Ret result_type;
KR%DpQ&{' } ;
-AJe\ J 2 等等。。。
5c!~WckbJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9UZKL@KC pjWqI6, template < typename Func >
n<uF9N< struct func_return
!z$.Jcr1 {
CsJw;]dYI template < typename T >
b_:]Y<{> f struct result_1
C/\)-^ {
Bc`jkO.q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tc.R(F96 } ;
w:#yu V*2uW2\} template < typename T1, typename T2 >
.B+R+2uY3 struct result_2
n0:'h}^ {
B{PI&a9~s% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:]v%6i. } ;
B#N(PvtE } ;
@~qlSU& T'"aStt6 Q
&<:W4N* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
yF0\$%H>$ b*\K I template < typename Func, typename aPicker >
s=h class binder_1
k^:)|Z {
6*J`2U9Q Func fn;
?suNA aPicker pk;
:GBWQXb G public :
<,$(,RX n*D-01vYP template < typename T >
u^8:/~8K struct result_1
KuL2X@)} {
n,q+EZd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.DiH)
} ;
4C\>JGZvq 1JMEniB+9 template < typename T1, typename T2 >
a{v1[i\ struct result_2
rXPq'k'h#- {
4|9M8ocR typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[p^N].K$ } ;
DK;p6_tT mtu/kd'( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]r8t^bqe ~8L*N>Y template < typename T >
rf^Q%ds typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3z';Zwz &X {
v10p]=HmO return fn(pk(t));
Y /$`vgqs }
KE! aa&g template < typename T1, typename T2 >
e=ZwhRP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QWz5iM {
$fES06% return fn(pk(t1, t2));
=oQw?,eY
}
INtt0Cm9" } ;
?0
93'lA ~b;l08 < =
}0M^F 一目了然不是么?
8s(?zK\ 最后实现bind
feU]a5%XZ RP 'VEJ XHU&ix{Od template < typename Func, typename aPicker >
-;9pZ'r picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
kzU;24"K {
'?7th>pC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
DID&fj9m }
>fHg1d2- 3yg22y&l 2个以上参数的bind可以同理实现。
;sJUTp5\h 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。
]AkHNgW >`L)E,=/ 十一. phoenix
#vh1QV!Ho Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%{qJkjG uis;S)+ for_each(v.begin(), v.end(),
Xb +)@Y4h (
4bXAA9" do_
DwM4/m [
oEPO0O cout << _1 << " , "
vQf'lEFk ]
bU'{U0lM .while_( -- _1),
u=^0n2ez cout << var( " \n " )
wXw pKm )
KY'"Mg^! );
gNkx]bm $mFsf)1]]? 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
dv3+x\`9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
L-ans2? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5<Mht6"H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
lOp/kGmn+ [P#^nyOh( 2y;
|6` template < typename Cond, typename Actor >
8\c=Un class do_while
N}{CL(xi {
^pz3L'4n Cond cd;
u*_I7.}9 Actor act;
x" 21 Jh public :
bm1+|gssn template < typename T >
L8- struct result_1
]:TX> X! {
pAg;Rib
typedef int result_type;
i(.c<e{v~ } ;
.&2p Z m(JFlO do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xo{f"8}^ rhFa rm4a template < typename T >
U!m-{7s$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p'{ `Uvr {
$t5
0<1
do
G3QB Rh{ {
Q"c!%`\ act(t);
-eAo3 }
L^PZ\OC while (cd(t));
q|m8G return 0 ;
9R.IYnq }
(?-5p; } ;
wqo2iRql ?QO)b9 Re?sopg0r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
20 gPx; 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.K^'Q|? 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
@ [_I| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Db({k,P'Y 下面就是产生这个functor的类:
GEP YSp 'N,3]Soi 2L.UEAt template < typename Actor >
Q6?+# } class do_while_actor
g#FqjE|mx {
uF5d
]{Qt Actor act;
2^Gl;3 public :
G[u_Uu=> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
nut;ohIh {(G@YG? template < typename Cond >
%o<&O(Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(_]{[dFr% } ;
IBl}.o&]B# l/OG79qq >j?5MIm03 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
E*Vx^k$ 最后,是那个do_
YlOYgr^ 4@#1G*OO k1>%wR class do_while_invoker
Y5LESZWo {
l1`Zp9I public :
OB3AZH$ template < typename Actor >
L.(T"`-i do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
aq"E@fb {
rBs7,h return do_while_actor < Actor > (act);
y5?T`ts,# }
Cq1t[a } do_;
t&SJ!>7_c uR)itmc? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'xZxX3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
# l~d 最后来说说怎么处理break和continue
_5M!ec 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。
)?'sw5C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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