一. 什么是Lambda
& Kmy}q
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1fFj:p./l_ 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,
.!RavEg+ `~h4D(n` k_aW _KN/@(+F class filler
{.CMD9F[ {
40#9]=;} public :
SEM8`lnu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C\Vg{&' } ;
Izo! rC %NajFjBI bik*ZC?E 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:
>(3\kiYS cp6WMHLj U
O<:.6" g97]Y1g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r:&|vP xAhxD|4_ sJZ!sznn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8TWTbQ p[v#EyoC 9(, @aZ Y3'," 二. 战前分析
qZk:mlYd 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。
rmd;\)#*` 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
P)6lu8zQ t6lE#<xZV; n~g LPHY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
idc4Cf+4 /* --------------------------------------------- */
A\QJLWBv^$ vector < int *> vp( 10 );
7:Ztuc] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?=Db@97 /* --------------------------------------------- */
O#eZ<hNV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9V
0}d2d /* --------------------------------------------- */
N|:'XwL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H?` g!cX /* --------------------------------------------- */
k< j"~S1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
x,8<tSW)Z /* --------------------------------------------- */
+?m0Q;%b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]lBGyUJn g(hOg~S\E '#\1uXM1U? 'g)n1 { 看了之后,我们可以思考一些问题:
U|@V
74 1._1, _2是什么?
_yH`t[ 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。
T!2=*~A 2._1 = 1是在做什么?
jqnCA<G~B- 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。
}< 5F 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。
C~4PE>YtTv %.HJK zsXpA0~3s 三. 动工
..W-76{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s9)8b$t] LM)`CELsYc f{&bOF v Di5(9]o2 template < typename T >
[A2`]CE<@ class assignment
(Ddp|a"b {
.12aUXo( T value;
T*[
VY1 public :
w:i:~f . assignment( const T & v) : value(v) {}
,!#ccv+Vm% template < typename T2 >
Q<(YP.k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JXqr3Np1 } ;
c64v,Hj9 ,'fxIO )_7>nuQ6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u1^wDc*xg 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Ms^dRe) mpw~hW0- ZWUP^V 3gZ8.8q3 class holder
3_$w|ET {
*OjKcs public :
An`3Ex[
template < typename T >
IE2"rQ T assignment < T > operator = ( const T & t) const
.)tSg {
XMIbUbUk- return assignment < T > (t);
~B i_7 Q }
XGrue6ya } ;
23\RJpKb 0&+k.Vg 9xI GV! 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:
zYER b7`D|7D static holder _1;
,:2'YB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u+m,b76 :mppv8bh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-Z-f1.Dm5 而不用手动写一个函数对象。
)u%je~Vw "SxLN
8.: K>Fqf
+_ bUwn}_7b 四. 问题分析
2}6%qgnT- 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。
l |2D/K5 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。
V9yl4q-bL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/1UOT\8U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\Q?ip&R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
rqPo)AL ]}="m2S3 五. 问题1:一致性
`r"+644 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?|
gV;H6" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
e}Vw!w /^SAC%PD struct holder
!|hoYU>@2L {
LkruL_E> //
,_.I\EY[ template < typename T >
}Db[ 4 T & operator ()( const T & r) const
3g'S\G@ {
s8"8y`u return (T & )r;
{P%9 }
yF}OfK?0f } ;
))kF<A_MK
zG }? 这样的话assignment也必须相应改动:
;ea]$9 z;f2*F template < typename Left, typename Right >
8`>h}Q$ class assignment
olB)p$aH# {
&F:IIo7 Left l;
\*hrW( Right r;
PX:'/{V public :
B(a-k? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OVzt\V*+%W template < typename T2 >
H(c72]@Vg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lf{e[!ML' } ;
~)LH='|h\} E907fX[R~ 同时,holder的operator=也需要改动:
Ix@&$!'k e1(Q(3 template < typename T >
/-_=nf}w assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
x5`br.b {
|:[tNs*,O return assignment < holder, T > ( * this , t);
+CH},@j }
K;?,FlH <~ad:[ 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。
6fH@wQ"wN 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q\Q{sv_ TNCgaTJ{h return l(rhs) = r;
d<!3`qe 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。
3`d}~v{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?_x
q- s^0/"j |7 template < typename Tp >
qf@q]wtar class constant_t
H&1[nU{?> {
q5h*`7f const Tp t;
`g8E1-]l public :
f0<hE2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2]GdD* template < typename T >
1_fZm+oW! const Tp & operator ()( const T & r) const
;{i'#rn{ {
0nn okN^ return t;
YBYZ=,"d }
K8n4oz#z } ;
>EL)X
#e hT$~ygQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qPB8O1fyU 下面就可以修改holder的operator=了
tO7v4 IEKU-k7}Z template < typename T >
!TZhQiorC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:q8b;*: {
3czeTj return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UNijFGi }
=PRx?q`d S)QAXjH 同时也要修改assignment的operator()
;Op3?_ +4[^!q*
H template < typename T2 >
s2?T5oWU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q~R
~xz 现在代码看起来就很一致了。
Q9I
j\HbA" WLF0US' 六. 问题2:链式操作
8^Hn"v 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Vfv@7@q 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
56^+;^f^` 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
JdIlWJY 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
CTWn2tpW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t+5E#!y
mj|)nOd template < typename T >
j4?@(u9;j struct result_1
q@b|F- {
\V9Z#> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-.g|l\ } ;
NCxqh < RoCfJ65 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
0|R# Tb;Y ;a-$D]Db template < typename T >
+/#Ei'do struct ref
>=]'hyn]] {
f;/QJ typedef T & reference;
[V4 {c@ } ;
*),8PoT template < typename T >
OB[o2G <0 struct ref < T &>
'n<iU st {
nz9DLAt typedef T & reference;
y5Tlpi`g } ;
GUF"<k K3\#E/Ox 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gp$Ucfu' 2o>)7^9|#< template < typename T >
83;NIE; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}FzqW*4~ {
WL` 9~S return l(t) = r(t);
\*,=S52 }
}g$(+1g 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。
G^q3Z#P 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
gM [w1^lj VmzbZTup 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
5{n*"88 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5K|"\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Ed9Z9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}I@L}f5N 最后的布局是:
)DYI
. Add
YeF1C/'hy / \
GTHkY* Divide 5
(`? y2n)~W / \
oI^4pwn h _1 3
=]-j;#'& 似乎一切都解决了?不。
+7t6k7]c 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。
%,hV[[ @. 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。
qF 9NQ; 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:
>vuY+o;B _|"Y]:j_ template < typename Right >
JHf assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Me6+~"am/ Right & rt) const
y^]tahbo {
1heS*Fwn' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%*#n d }
ho>k$s? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@iEA:?9uX XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
nenU)*o 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
&-5_f*{ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
q5>v'ZSo 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
_z[#}d;k 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
iD= p\ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
T97]P-}
4mn&4e template < class Action >
1^i Pji/ class picker : public Action
o!4!"O'E {
",{ibh)g$` public :
l3nrEk picker( const Action & act) : Action(act) {}
MLFKH // all the operator overloaded
P;pl,~ } ;
jYiv'6z H5D*|42 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。
&i!vd/*WlD 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:
n ]dL?BJ waKT{5k template < typename Right >
[b:e:P 2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>AJSqgHQ, {
^!q?vo\j| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~Y.tz`2D }
]0L&v7[ xV%6k{_:G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
c*UvYzDZL 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。
qH['09/F6 `Y?87f:SP template < typename T > struct picker_maker
<, 3ROo76 {
c^`]`xiX typedef picker < constant_t < T > > result;
%7O?JI[ } ;
uIU5.\"s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ki>~H!zB {
#2iD'>bQ typedef picker < T > result;
v`1,4,;,qs } ;
|a{Q0: )/t?!T.[ 下面总的结构就有了:
C;(t/zh 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。
42L
@w 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。
eSW{Cb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$`Ix:gi 至此链式操作完美实现。
M@W[Bz _w*}\~`=^ I5h[%T 七. 问题3
[%&ZPJT%i 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
% >;#9"O4 XR!us/U`a template < typename T1, typename T2 >
n<B<93f/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/pp1~r.s?> {
j1 =`| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
cwV]!=RtO }
5[n(7;+gw gl&5l1& 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
h~wi6^{&Y 3Tq\BZ template < typename T1, typename T2 >
^9-&o struct result_2
X>?b#Eva {
n&A'C\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^T~gEv } ;
Pl-5ncb\ fh^lO ^ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
@xc',I 这个差事就留给了holder自己。
:R.&`4=X (RtueEb.~E rWh6RYd<T template < int Order >
Q?AmOo-a class holder;
N$[$;Fm: template <>
lgpW@g class holder < 1 >
_bD/D!| {
~afg)[( public :
q$G,KRy/ template < typename T >
G^"Vo x4 struct result_1
KN"S?i]X {
T;L>P[hNn typedef T & result;
hm<}p&!J } ;
lO:.OZu template < typename T1, typename T2 >
jp' K%P struct result_2
2DD:~Tbi {
7 h y&-< typedef T1 & result;
rxO2QQ%V } ;
fSDi-I template < typename T >
~:km]?lz0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SE7W F18A {
ASPy return (T & )r;
h d~$WV0# }
wv^rS^~ template < typename T1, typename T2 >
lnGq :- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%P;Q|v6/| {
Quf_' return (T1 & )r1;
)bx_;9Y{ }
RllY-JBO } ;
;WL1B 6WoAs)ZF template <>
7*DMVok: class holder < 2 >
1}ZKc=Pfu {
`pd&se'p public :
0b91y3R+ template < typename T >
(Toq^+`c struct result_1
VOsqJJ3 {
p$7#}s typedef T & result;
9z?oB&5 } ;
q %A?V_ template < typename T1, typename T2 >
)5fQ$<(Z struct result_2
-G,^1AL> {
[Pe#kzLX typedef T2 & result;
$(Ugtimdv } ;
*Ywpz^2?: template < typename T >
T!W~n
ZC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4(l?uU$ {
htY=w}> return (T & )r;
C6_@\&OA }
S]sk7 template < typename T1, typename T2 >
%7`f{|. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!QmzrX}h {
qW 1V85FG return (T2 & )r2;
G,= yc@uq }
midsnG+jnf } ;
TO,rxf `IINq{Zk FI8Oz, 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> >。
A$g+K,.l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G1 o70 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^7]"kg DA fQ>4MKLw=d return l(i, j) = r(i, j);
Ch
)dLPz@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pS 4&w8s +MK6zf return ( int & )i;
c^8o~K>w84 return ( int & )j;
+*oS((0s 最后执行i = j;
d+iR/Ssc 可见,参数被正确的选择了。
/9yaW7w S'~o,`xy <*H^(0 JFL>nH0mk. Wl^R8w#Z$ 八. 中期总结
m"c :"I6 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:
TaJB4zB 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4(?G6y) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
<b+[<@wS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h?\2_s S~$'WA :PbDU$x +5v}q.:+ #$vRJ#S}U &@"]+33 九. 简化
?B.~AUN 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。
nA>sHy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2WM\elnA 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:
u!N{y,7W) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a=GM[{og +-*/&|^等
bt+,0\Vg5 2. 返回引用。
_nT{g =,各种复合赋值等
$N$ FtpB 3. 返回固定类型。
1-I
Swd'u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*5%*|> 4. 原样返回。
D}Ilyk_uUw operator,
F="z]C;u 5. 返回解引用的类型。
AV&yoag1 operator*(单目)
jn9 ShF 6. 返回地址。
ZA#y)z8!E operator&(单目)
cd;NpN 7. 下表访问返回类型。
5TBI<K operator[]
:&'{mJW*{t 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D 7shiv|, operator<<和operator>>
J3S&3+2G Mu_i$j$vvP 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。
T#:F]= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
vd#,DU=p! LU!1s@ template < typename Left >
~!%0Z9>ap struct value_return
iZ[tHw|| {
k7_I$<YDj template < typename T >
Z#`0txCF struct result_1
SP
2 8 {
guN4-gGDr< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c)C 5KaiPG } ;
.&,[, ST1Ts5I template < typename T1, typename T2 >
J."{<& struct result_2
fUag1d {
w5]"ga>Y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
QF-)^`N } ;
w'Z!;4E0 } ;
7x.%hRk pt:;9hA !^U6Z@&/R 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{j(4m >3;^l/2c 下面我们来剥离functor中的operator()
](r
^.k,R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2xmk,&s HOYq?40.R return l(t) op r(t)
5!fSW2N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^6 /j_G return op l(t)
"2n;3ByR return op l(t1, t2)
i8V0Ty4~N return l(t) op
]S8LY.Az5 return l(t1, t2) op
CKARg8o return l(t)[r(t)]
6i@ub%qq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
` DCU>bt&R 0V11# 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
_=`x])mM 单目: return f(l(t), r(t));
o0;7b>Tv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Pw}_[[>$ 双目: return f(l(t));
[J\DB)V/ return f(l(t1, t2));
]H 2R 下面就是f的实现,以operator/为例
5S/>l_od$2 f==*"?6\ struct meta_divide
vrcE]5(:s {
fDuwgY0 template < typename T1, typename T2 >
q
G;-o)h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\v`#|lT$ {
|paP<$ return t1 / t2;
`\FI7s3b }
. A<sr } ;
|Mg }2!/L 6zYaA 这个工作可以让宏来做:
(:?&G9k
" 'tWAu I #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
SfI*bJo>V template < typename T1, typename T2 > \
9G:TW|)L[Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'XfgBJF=
以后可以直接用
Md9l+[@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CV^0. 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
]xq::a{Oy (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。。。)
ko[TDh$T5 Vq}r_#!Q G:+16XCra 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
z}5<$K_U )bW5yG! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fcAIg(vW class unary_op : public Rettype
]t/f<jKN^ {
:::>ro*R Left l;
5-p.MGso public :
iPU% /_> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}K8Lm-.= 7z<Cu< template < typename T >
,+-? Zv 2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GoeIjuELR {
k}BDA|\s return FuncType::execute(l(t));
Kfjryo9 }
="lI i$>O 8IWwjyRr template < typename T1, typename T2 >
*CUdGI& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vvh.@f {
;5M<j3_* return FuncType::execute(l(t1, t2));
b7'F|h^ }
*]!l%Uf% } ;
}J;~P
9Y iBHw[X,b t{ H1u 同样还可以申明一个binary_op
STlPT5e.} }N| \ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5Bd(>'ig_ class binary_op : public Rettype
WD;)VsP {
D Q 5W6W Left l;
6K//1U$ Right r;
Q [:<S/w public :
R9=K(pOT binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#NJ<[Gew E._hg+
(Hi template < typename T >
t&pGQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hZ o5p&b {
;Id"n7W return FuncType::execute(l(t), r(t));
I7b i@t }
6H6Law!) ^f0(aYWx template < typename T1, typename T2 >
@Z=wE3T@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QRagz,c {
wiBuEaUkW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fM9xy \. }
\>;%Ji } ;
&E]"c]i+ S~|tfJpL D2?S,9+E_ 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
iPkT*Cl8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~*kK4]lP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bZXlJa`'S 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。
h&$Py 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I9,8HtnA 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
HqRCjD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.pKN4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
0lf"w@/ 下面是修改过的unary_op
l]u7.~b +Z$a1Y@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7yUvL8p- class unary_op
fr]Hc+7 {
UhBz<>i;! Left l;
/=-h:0{M 8'%+G public :
'rh\CA/}D m>O2t- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,L~snR'w >E~~7Yal template < typename T >
aLHrl6" struct result_1
oo'iwq-\ {
y0y+%H- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qAbd xd[ } ;
-rRz@Cr e~*S4dKR template < typename T1, typename T2 >
Ss+F9J
struct result_2
iI}nW {
@M9_j{A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xT/9kM&}L } ;
0*{@E%9 H<{*ub4'L* template < typename T1, typename T2 >
@@; 1%z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6iyt2qkh {
Jb6& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
H'']J9O }
Mi;Tn;3er :g/{(#E@Z template < typename T >
>7W"giWP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2t.fD@ {
TiTYs return OpClass::execute(lt(t));
5 5a@)>h }
+
p'\(Z(
rA2qV } ;
i'9eKO fA;x{0CAMX m9uUDq#GJ 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
75PS^5T, 好啦,现在才真正完美了。
={OCa1 现在在picker里面就可以这么添加了:
KM E XT$p $/os{tzjd template < typename Right >
Mru~<:9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^=3 ^HQ'Zm {
[CsM<:C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5'),) }
@RQ+JYQi 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:E}6S &(GopWR`e i^~sn `o v)TUg0U=, e-1;dX HL 十. bind
g+VRT,r 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
t%
<pbZO 先来分析一下一段例子
5BZ+b_A>VV EwC5[bRjUp yFIl^Ck% int foo( int x, int y) { return x - y;}
JHHb | bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
O#A8t<f|M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7ucx6J]c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
.`b4h"g: 我们来写个简单的。
1fmSk$ y.9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
T %$2k> 对于函数对象类的版本:
@^BS# 2J1B$.3' template < typename Func >
`NTM%# w struct functor_trait
Z^6A_:]j {
f;&` 9s| 1 typedef typename Func::result_type result_type;
Au~+Zz|mQ } ;
9T?~$XlX 对于无参数函数的版本:
wA{*W>i LNWqgIq template < typename Ret >
{H/8#y4qp& struct functor_trait < Ret ( * )() >
I=Gr^\x= {
"tEj`eR typedef Ret result_type;
\z&03@Sw } ;
J{aQ1) 对于单参数函数的版本:
tvGg@Xs\ xn0s`I[ template < typename Ret, typename V1 >
't||F1X~J struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>|y>e{P {
F0X5dv typedef Ret result_type;
"v*oga% } ;
Cij$GYkv 对于双参数函数的版本:
>aNbp B:B0p+$I
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nD^{Q[E6= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
kq-mr {
JI28O8 typedef Ret result_type;
$1:}(nO, } ;
9[6G8;<D& 等等。。。
r _{)?B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j=`y
@~ qiF@7i template < typename Func >
V.O<|tl. struct func_return
"it`X
B. {
UwvGr h template < typename T >
*##QXyyg struct result_1
*C[4 (DmB {
ez{P-qB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GLbc/qs } ;
Gsx^j? >eYU$/80 template < typename T1, typename T2 >
U^vUdM" struct result_2
tg4LE?nv {
F5:2TEA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T)$6H}[c } ;
Z1XUYe62 } ;
R !:eYoQ OqAh4qa,$ tuL\7
(R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hg<"Yg= yf0vR%,\ template < typename Func, typename aPicker >
5i}CzA96 class binder_1
N>W;0u! {
7C,<iY Func fn;
r{;VTQ aPicker pk;
~*,Ddwr0a public :
uD0(aqAZ )&b}^1 template < typename T >
x9FLr}e struct result_1
/h.:br?M#P {
~Hp#6+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A)O_es2 } ;
Gd]5xl
HRU ^+.+IcH template < typename T1, typename T2 >
C}M0XW struct result_2
hlSB7D"d {
(r#5O9|S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
llTQ\7zP } ;
!3b|*].B \FY/eQ*07 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8gu'dG = Pl>nd)i` template < typename T >
bn<I#ZH2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T_5*iwI {
ue^?/{OuT return fn(pk(t));
|g: '')>[ }
2Q`PUXj template < typename T1, typename T2 >
.&*
({UM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8S[<[CH {
p3,(*eZ return fn(pk(t1, t2));
)n[`Z# }
7>W+Uq } ;
}QApeZd+q FEm1^X#] f//j{P[ 一目了然不是么?
$h|I7` 最后实现bind
}R(0[0NQe- ^=-*L
3f
WL]Wu.k template < typename Func, typename aPicker >
lyOrM7Gs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fed[^wW {
n41\y:CAo return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?=|)n% }
rH}Dt@ Zo}\gg3 2个以上参数的bind可以同理实现。
.LGkr@P 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
fd,}YAiX 6f5sIg 十一. phoenix
=5s~$C Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LNyL>VHkK ~NxoF for_each(v.begin(), v.end(),
@Z=y'yc'y. (
-67f33 do_
{_k!!p6 [
7Da^Jv k cout << _1 << " , "
>FEQtD~F ]
n)wpxR .while_( -- _1),
#IL~0t cout << var( " \n " )
)n3biQL_ )
o}AqNw60v );
2!~>)N Y+PvL|`O 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:
?SsRN jeL 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
S*DBY~pZy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[<3Q$*Ew 那么我们就照着这个思路来实现吧:
EiIFVP [&]YVn>kj 0F;(_2V- template < typename Cond, typename Actor >
t6,M class do_while
m;tY(kO {
|]]pHC_/W Cond cd;
At^DY!3vx Actor act;
Y"]e H{ public :
[y&h_w. template < typename T >
@gl%A&a struct result_1
MCWG*~f {
u_/OTy typedef int result_type;
'mY,>#sT } ;
{]/Jk07 Q,M/R6i- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2dV\=vd 83 ^,'Z template < typename T >
PUFW^"LV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.o,51dn+ s {
ekk&TTp# do
MkV*+LXC {
GWkJ/EX act(t);
(j"~]T!)1 }
o4I!VK(C#s while (cd(t));
fb=$<0Ocj return 0 ;
PB3!; }
VkP:%-*#v } ;
Xm:gD6;9 Iy1Xn S* C_khd" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!^"!fuoNC 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。
;(iUY/ h[h 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。
Z@aL"@2]a 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。
mLxwJ 下面就是产生这个functor的类:
r@@eC[' %[bO\, }zfLm`vJ template < typename Actor >
yOCcp+`T} class do_while_actor
4`5Qt=} {
E,yzy[gl Actor act;
=x.v*W]F` public :
([XyW{=h! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"62Ysapq+ Go+,jT- template < typename Cond >
$v}8lBCr3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
OXCml(>{ } ;
^[?+=1
k D(ntVR Bw/H'Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/dvnQW4}8 最后,是那个do_
&+r
;> `GN5QLg#}0 :>-sITeY class do_while_invoker
!m O] zn {
[F-u'h< *l public :
>p#d;wK4_ template < typename Actor >
U@t?jTMBkO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VEYKrZA {
uB&I56 return do_while_actor < Actor > (act);
cS ;=_%~ }
BHBT=,sI } do_;
lo;9sTUHT @f01xh=8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u9~V2>r\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s1b\I6&:J 最后来说说怎么处理break和continue
-N!soJ< 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。
`&Of82*w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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