一. 什么是Lambda
&{R]v/{p] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<@](uWu 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,
c %f'rj o4U[;.?c Z'<I
Is:J R'z
-#*[ class filler
ir?Y> {
=qNZ7>Qw public :
bCSgdK void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5*#3v:l/9 } ;
+lNAog "J=A(w5 X }""=
S< 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:
w vnuE<o8 CKuf'h# 37U2Tb!y' LP{@r ic for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.wPu
#* .S6u{B |bM?Q$>~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Cvgk67C=$ y88lkV4a ~USU\dni qrLE1b 1$ 二. 战前分析
oScKL#Hu 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。
tB<2mjg 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
v-MrurQ4 d^:(-2l- ?AlTQL~c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)*m#RqLQ8 /* --------------------------------------------- */
gwQk
M4 vector < int *> vp( 10 );
~]l
T>|X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
C%ZSsp
u /* --------------------------------------------- */
*S?vw'n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
abczW[\ /* --------------------------------------------- */
}|-Yd"$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
lDf:~ /* --------------------------------------------- */
Gc0/*8u/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
dFw>SYrpu /* --------------------------------------------- */
6<`tb)_2~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
VM"z6@ ^;DbIo\6H =JM !`[ s6HfN' 看了之后,我们可以思考一些问题:
WW.amv/[a 1._1, _2是什么?
>=VtL4K^ 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。
M!Wjfq
^~ 2._1 = 1是在做什么?
a(|,KWHn 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。
92pl#Igt 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。
qCUn.
mI vbMt}bM(GD rd0[(- 三. 动工
t)n}S;iD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[Fo"MeH?R sR*.i?lN w"/RI#7.
24L
=v template < typename T >
kfQi}D'a class assignment
=(\xe|
Q {
](tv`1A,Wd T value;
ecqL;_{o public :
iI@m e= assignment( const T & v) : value(v) {}
{T(z@0Xu template < typename T2 >
0%OV3` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JQdeI+ } ;
okSCM#&:[2 a?gziCmS?C jC3)^E@:" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8r-'m%l 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<}z,!w8 ,EuJ0]2 .`5BgX7W 4.o[:5' class holder
#CcWsI>+w> {
o0`|r+E\ public :
k,M%"FLQ template < typename T >
|j>fsk~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
f !D~aJ {
'du{ky return assignment < T > (t);
U%zZw) }
n>##,o|Vr# } ;
NUjo5.7 \Bg?QhA_D B 4my 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:
j ?gscQ3 Q4!6|%n8v static holder _1;
Smjg[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
48t_?2> =j$!N# L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/GDGE } 而不用手动写一个函数对象。
ET:B" !ZC0 n` +~] :oj 0oU;Cmw. 四. 问题分析
LI/;`Y= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
f6O5k8n 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
VsTa!V^~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,^d!K(xb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yG%<LP2p@f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
HaiaDY) }ki}J >j|f 五. 问题1:一致性
A\S1{JrR 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
dXvp-oi 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kIlK"= @ApX43U( struct holder
),#hBB`ZA {
)?qH#>mD6 //
tMQz'3,X template < typename T >
/`"&n1 T & operator ()( const T & r) const
I[$SVPe# {
9YjO
return (T & )r;
N-9qNLSP }
@*}?4wU^k } ;
SGUu\yS&s f:6%DT~a&C 这样的话assignment也必须相应改动:
5J 0Sc b( qO fek template < typename Left, typename Right >
(}:n#|,{M class assignment
o 2Okc><z {
Y#[>j4<T Left l;
bo%v( Right r;
Bx&F* a;5 public :
fj,]dQT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MV.$Ay template < typename T2 >
ZZJXd+Q} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n;+e( ob;; } ;
:lGH31GG 2-#:Y
同时,holder的operator=也需要改动:
,O[Maj/ch 4X^{aIlshk template < typename T >
_# mo6')j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v7kR]HU[y {
hExw} c return assignment < holder, T > ( * this , t);
P
O{1u%P }
RXDPT fvUD'sx 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。
C1YG=! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xU5+"t~ PiTe/ return l(rhs) = r;
_o-lNt+ 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。
:a#pzEK 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
u|'}a3 *w[\(d'T template < typename Tp >
i8Y$cac! class constant_t
^& R
H]q {
Ad@Odx=o*R const Tp t;
y?1<7>L5~ public :
QxjX:O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
nR()ei^X template < typename T >
/e0cx:.w const Tp & operator ()( const T & r) const
%j*i= {
)f6:{ma return t;
BL&D|e }
QlFt:?7f } ;
H^e0fm
%}*0l8y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6uAo0+-k 下面就可以修改holder的operator=了
8!c#XMHV W6>SYa template < typename T >
hDf|9}/UQd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;C+g)BW {
nHB=*Mj DV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;N FTdP }
=b* Is,R/ .M$}.v 同时也要修改assignment的operator()
1>!wm0;x v-J9N(y" template < typename T2 >
;Q0WCm\5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yQXHEB 现在代码看起来就很一致了。
VZJ[h{ 6 ^S'#)H-8C3 六. 问题2:链式操作
C;3>q*Am4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=CE(M},d 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。
/
hl:p 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。
)E2^G)J$W 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{_]'EK/w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5"]t{-PD >,JA=s template < typename T >
kZ0|wML8 struct result_1
-a}d
@& {
UW%.G typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gtBnP~zT\B } ;
8] BOq: 71h?t`N 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
#''q :^EQ rU{E} template < typename T >
bS9<LQ* struct ref
0K&\5xXM {
Viu+#J;l typedef T & reference;
v.ftfL! } ;
,;2x.We template < typename T >
=eXJZPR struct ref < T &>
( _{\tgSm {
r95l.v typedef T & reference;
2eOde(K+ } ;
Pc*+QtQ
E!eBQ[@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
73C AV0C9a/td template < typename T >
#h 4`f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
![v@+9 {
w;;.bz m return l(t) = r(t);
)cMW, }
F_Q?0 Do0' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
{iv!A=jld 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'5ZtB< WaVP+Ap 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
k]n=7vw; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+;}XWV _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<V3N!H_d +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z]I[?$y 最后的布局是:
jZm57{C#*? Add
}a(x
L'F / \
Y2DR
oQ Divide 5
2#n4t2p / \
K,>D%mJ _1 3
?5%|YsJP_ 似乎一切都解决了?不。
_%)v9}D 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。
%#.HFK 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。
4DL;/Z: 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:
T4\F=iw4 ^XV=(k;~bX template < typename Right >
P8JN
m"C assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0@9.h{s@ Right & rt) const
uM8YY[b {
*S).@j\{W return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
XeaO,P }
!,*#e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.Qpqbp 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。
HqW| 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。
:eK;:pN 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。
5N:THvh6o 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。
L`yyn/2> 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?
y7I')}SC 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:
DR`d^aBWQ HR85!S` template < class Action >
rurC! - class picker : public Action
4s<*rKm~ {
kq[*q-:"x public :
d1c_F~h< picker( const Action & act) : Action(act) {}
t(4%l4i;X // all the operator overloaded
OBF2?[V~ } ;
%bnDxCj" eZ]4,,m 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。
P5+FZzQ 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:
0Ts[IHpg&E
#'Q_eBX template < typename Right >
tQy@d_a=y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(mvAEN+y {
Azrc+ k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P`'Nv }
Nb[z+V{= 7Q<xC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3*G7H 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。
z G
{1; <;d?E%` template < typename T > struct picker_maker
&Bbs\
; {
a G^kL typedef picker < constant_t < T > > result;
54kd>)|"ag } ;
DRLX0Ml]\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$=f,z>j {
%3 ecV$ typedef picker < T > result;
8>TDrpT} } ;
&p1Et 9-DDly [)4 下面总的结构就有了:
$cri"G functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
}>cQ}6n. picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
sKhX0,s& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.(tga&] 至此链式操作完美实现。
S1pikwB 7E$
e1= !2WRxM 七. 问题3
~_P,z? 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。
7FMg6z8~ '&5A*X]d template < typename T1, typename T2 >
qb y! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N(v<*jn {
U:eahK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?d1H]f<M }
T?W`g>yM 3tMFJ ;*` 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:
@x">e][B |1G /J[E template < typename T1, typename T2 >
U}7a;4? struct result_2
}O<u {
V.kUFTCvf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
![Z'jCpy } ;
=<I 90j~) :]Jwcp 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?
6R1){,8 这个差事就留给了holder自己。
C6=7zYhR F8km8lPQl X8Px template < int Order >
=&~*r class holder;
le?hCPHkp template <>
xI}h{AF7 class holder < 1 >
n%I%O7 {
S,LW/:, public :
,~t{Q*#_h template < typename T >
fr8:L!9 struct result_1
( Kh<qAP_n {
4"fiEt,t<x typedef T & result;
D}l^ow } ;
]sJWiIe. template < typename T1, typename T2 >
;2
oR?COW struct result_2
r{.DRbn {
Wa%Zt*7 typedef T1 & result;
/i|T \ } ;
R_ojK&% template < typename T >
a_/\. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KwOn<0P {
dV<|ztv return (T & )r;
0"$Ui#r` }
bNR}Mk]? template < typename T1, typename T2 >
~WK>+T,% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4(MZ*6G]? {
,KF>PoySA return (T1 & )r1;
? &ew$% }
=CEQYk-y1 } ;
yzW9A=0A) ygr[5Tl template <>
8 ~.|^no class holder < 2 >
Y9ueE+6 {
LD5n_W public :
LUv>0G#L[ template < typename T >
#L.fGTb struct result_1
%zQME6WELz {
Tm@d;O'E1 typedef T & result;
IB:Wh;_x } ;
pb_+_(/c template < typename T1, typename T2 >
TOV531
struct result_2
{~ ZSqd {
FLJdnL typedef T2 & result;
k6-Q3W[+a } ;
vRYQ4B4o template < typename T >
Yw<K!'C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pc<")9U%/ {
WK]SHiHD return (T & )r;
>I AwNr }
l2KR=&SX/ template < typename T1, typename T2 >
a0OH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Asicf{HaX {
:BG/]7>|V return (T2 & )r2;
9VdVom|e }
"0Uh(9Fv } ;
sY!PXD0Q
@*'|8% HJ]\VP9Zb 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> >。
JX(J Z/8B^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h=umt<&D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hN$6Kx>{ Mh>H5l.1i return l(i, j) = r(i, j);
ufm`h)N 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$+)2CXQe5 ;|e {J$ return ( int & )i;
qYc]Y9fi return ( int & )j;
72@raA#y 最后执行i = j;
\k_0wt2x1 可见,参数被正确的选择了。
:<4:h.gO8 FW(y#Fmqs :Eq=wbAw S#dkJu]]# 2 628 c` 八. 中期总结
Fyoy)y* 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:
gE]) z*tqX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J:Uf}!D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
x; 89lHy@e 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o&)O&bNJ W+V#z8K Es6b~# c%w@-n` DesvnV'{`
%m1k^ 九. 简化
c%c/mata? 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。
#+p30?r0y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|BhfW
O8p 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:
9B")/Hz_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K <7#; +-*/&|^等
\]=qGMwFs 2. 返回引用。
ork/:y9*y =,各种复合赋值等
|2(z<b&y= 3. 返回固定类型。
AYHB?xOpR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
FCTz>N^p 4. 原样返回。
z.n`0`^ operator,
Oi +(` 5. 返回解引用的类型。
\dSMF,E operator*(单目)
@@K@;Jox 6. 返回地址。
`X]TIMc:Ad operator&(单目)
aG;6^$H~ 7. 下表访问返回类型。
|xyr6gY operator[]
U;o[>{L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lob{{AB,! operator<<和operator>>
).@8+}` evryk,x OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
q1a}o% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#<|5<U 6z@OGExmd# template < typename Left >
WV_y@H_ struct value_return
J;4x-R$W {
L+2!Sc,> template < typename T >
::Y struct result_1
~Fv&z'R {
9.ZhkvR4A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
HubSmbS1 } ;
C-4NiXa pisjfNT`o template < typename T1, typename T2 >
[?$ZB),L8 struct result_2
iaBy/!i {
2MwRjh_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c(Zar&z,E } ;
{bnNY } ;
bG=CIa&@ s.+2[R1HF N+)4]ir> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^~}|X%q3 WLGx=
; 下面我们来剥离functor中的operator()
px5~D(N 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9{@ #tx ;m$F~!Y return l(t) op r(t)
=t1.j=oC
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
d
(]t} return op l(t)
3)v6N_ return op l(t1, t2)
X||Z>w}v return l(t) op
]X~;?>#:p return l(t1, t2) op
E15"AO return l(t)[r(t)]
%\PnsnJ9Q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e&Z}struE <Ur(< WTV 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:
9frP`4<) 单目: return f(l(t), r(t));
2h0I1a,7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
49n.Gc 双目: return f(l(t));
V3baEy>=z return f(l(t1, t2));
(.\GI D+i 下面就是f的实现,以operator/为例
2zR*`9$ J7X-=E D struct meta_divide
1 Y_e1tgmm {
=$601r template < typename T1, typename T2 >
p%e!&:! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
RP'`\||* {
u%?u`n2' return t1 / t2;
jq(3y|6, }
CBdSgHA3> } ;
7 y}b (q= k+S+: 5 这个工作可以让宏来做:
-a(f- =1t#$JG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m)9N9Ii#) template < typename T1, typename T2 > \
rZ<0ks static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'Y3>+7bI 以后可以直接用
_.0c~\VA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3n9$qr=' 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
EJY[M (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。。。)
K;;Q*NN- "6rZn_H/|
Zzr+p. 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
w]
LN(o: _ b}\h,Ky template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hH:7 class unary_op : public Rettype
Nw $io8:d
{
vco/h Left l;
I!lzOg4~ public :
SzkF-yRd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s`Fv! lM Gz"cym template < typename T >
;`g\T u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pi::cf>3 {
Yu=4j9e_mG return FuncType::execute(l(t));
vfzGRr }
Ga~N7 Y9~;6fg template < typename T1, typename T2 >
k9UmTvX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pWH8ex+ {
M`\c'|i/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
'"QC^Joz }
{n%-^9b1{& } ;
|o~<Ti6] AWCzu5ve ^T"9ZBkb 同样还可以申明一个binary_op
uHBX}WH
t+Mr1e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XP5q4BM class binary_op : public Rettype
ncJ}h\:Sk {
AC3K*)`E Left l;
(u85$_C Right r;
K1uN(T.Ju public :
6,M>' s,N binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8h9t8? a*&P>Lwe7& template < typename T >
6"WR}S0o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A=|LMJMWR {
l;U9dO}/[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
JGt4B }
V`~$|
K[ /tA$'tZ template < typename T1, typename T2 >
M]!\X6<_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PYr#vOH {
{r.#R|
4v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mJewUc!<5 }
V S2p"0$3D } ;
,HS\(Z 1YR;dn |DfYH~@( 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
,^O**k9F 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`m<l8'g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Cca(
oV 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。
N J:]jd 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k#`.!yI, 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。。。
O]w &uim 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q@%VJPLv. 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)
AQ. Y-'\t 下面是修改过的unary_op
`d6
{Tli ~ $#DB@b template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f[ GH class unary_op
xuO5|{h {
N-jFA8n Left l;
.r SeJZzuj aGNt?)8WPZ public :
*j><a S +|aCRS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J5k\R+\H eOy{]<l3 template < typename T >
7~cN struct result_1
9cFFQM|o {
|U1X~\"" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jnt0,y A } ;
X1:| UBpYR>
<\ template < typename T1, typename T2 >
x ' 3<F struct result_2
fS-#dJC";` {
!40{1U&@a` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s!Y>\3rMW } ;
e{O mW 82Nh;5Tr template < typename T1, typename T2 >
r$;DA<<|<c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.qy._C2(
{
M]jzbJ3Q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$ePAsJ }
~6!=_" $q
DH template < typename T >
(Z) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k<"ZNQm$. {
HYLU]9aH8 return OpClass::execute(lt(t));
?F*gFW_k }
^o !K0t* f|?i6.N>f } ;
KmZUDU%R >2Al+m<w CcgCKT 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
=/.[&DG 好啦,现在才真正完美了。
LH]nJdq?) 现在在picker里面就可以这么添加了:
g-oHu8 #PoUCRRC template < typename Right >
`*9W{|~Gwx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
N-3w)23*: {
h_?D%b~5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h\C }
|=l;UqB 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。
-DX|[70 Y!i4P#4+q tAP~ QtkyKR 8iK>bp 十. bind
g[-'0d\1 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。
fbNVmjb$) 先来分析一下一段例子
93)& Da_g3z 0%k`*8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
RFDwL~-p bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;.!AX|v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?&)<h_R4p 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
;*wZgl 我们来写个简单的。
>8 t3a-/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
DB:Ia5|*i 对于函数对象类的版本:
i4'?/UPc .2!'6;K template < typename Func >
/V46:`V struct functor_trait
cc.zC3Hs3 {
m]=|%a6 typedef typename Func::result_type result_type;
vhTte
|( } ;
ocAoqjlT[ 对于无参数函数的版本:
d
'4c?vC a[xEN7L~4D template < typename Ret >
YX18!OhQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
v)d\
5#7 {
/0!6;PC< typedef Ret result_type;
50l=B]M } ;
~k+-))pf 对于单参数函数的版本:
[#)-F_S `WC~cb\ template < typename Ret, typename V1 >
6jRF[N8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
xO'1|b^& {
/=lrdp!a typedef Ret result_type;
;,JCA#
N } ;
_&.CI6 对于双参数函数的版本:
8>T
' t 4{{5U'\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i~n>dc YW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
fi:Z*- {
Z99%uI3 typedef Ret result_type;
hi*\5(uH } ;
rQ;m|@ 等等。。。
cDxjD5E 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PZf^r w \i# template < typename Func >
9@Cqg5Kx' struct func_return
FoInJ(PDH {
1}QU\N(t template < typename T >
1;4TA}'H struct result_1
D/9&pRsO {
c3`X19'%fM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ka[]pY } ;
C*/d%eHD n$axqvG template < typename T1, typename T2 >
PLw;9^<
struct result_2
p(v+j_ak {
^E{~{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w~;1R\?| } ;
%=]~5a9 } ;
Cc]t*;nU_ 55zimv&DV 7 H.2]X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0{@E=}}h Hp8)-eT template < typename Func, typename aPicker >
SE;Jl[PgcL class binder_1
lmp0Ye| {
Xi6XV3G Func fn;
)<UNiC aPicker pk;
7-'!XD! public :
b9%hzD,MR A>b o Xcr template < typename T >
UCa(3p^V_ struct result_1
3!Gnc0%c {
n*9)Y~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z'/:
} ;
ES(b#BlrP/ bs
kG!w template < typename T1, typename T2 >
-nV]%vJ$R} struct result_2
:&/'rMi<T {
3*/y<Z'H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(m|p|rL } ;
"/(J*)%{ |/Ggsfmby binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(VI4kRj * A@~!@XE4 template < typename T >
w+fsw@dK& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7s4G|N[wR\ {
?rKewdGY return fn(pk(t));
,j:`yB]4, }
0/6f9A template < typename T1, typename T2 >
yrSmI)&% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q=)$ {
fk<0~tE return fn(pk(t1, t2));
9G[!"eZ} }
U6t>UE6k } ;
rUc2'Ct (OLj E]9; J2f}{! b+I 一目了然不是么?
9f\Lon4lX 最后实现bind
_U?
|e!%6Qq3 `WboM\u template < typename Func, typename aPicker >
Rp^kD ,* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
h#dp_# {
*?zmo@- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}Y[xj{2$O }
IE+{W~y\ V`fp%7W 2个以上参数的bind可以同理实现。
}xk85*V 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
|C301ENZ 8d?r )/~ 十一. phoenix
jdiH9]&U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_D1Uc| 7?9QlUO for_each(v.begin(), v.end(),
>gRb.-{ux (
zR_ " do_
s!:'3[7+
[
8oK*NB29 cout << _1 << " , "
M+j V`J! ]
V^;2u .while_( -- _1),
2Nrb}LH cout << var( " \n " )
/H/@7> )
mEeD[dMN );
Ngi]I#Vz oJ734v [X 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Xia4I*
* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
R.@ I}> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wW
EnAW~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/'' |bIPa "4NcszEN @{P<!x <Q template < typename Cond, typename Actor >
"m,)3zND3 class do_while
f^Sl(^f {
~Ap.#VIc' Cond cd;
\5M1; Actor act;
Q=9Ce@[ public :
fUx;_GX?
template < typename T >
', ~ struct result_1
U2<8U {
2n+tc typedef int result_type;
WVyk?SBw } ;
_zt)c! o5LyBUJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
G%ytp=N ~8:q-m_h template < typename T >
dDYD6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!xcLJ5^W {
Oxsx\f_ do
_}+Aw{7!r {
0"}qND act(t);
dyWj+N5( }
`&ufdn\j while (cd(t));
uaghB,i'n return 0 ;
/M!b3bmA }
qQjd@J}^ } ;
RwKnNIp >vQ8~*xd .JCd:'- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L7\V^f%yCm 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
FxU a5n 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
9U&~H*Hf 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
42$ pvw< 下面就是产生这个functor的类:
8k +^jj Hq$&rNnq\ {$qE>ic template < typename Actor >
M/?eDW/ class do_while_actor
&~=FXe0S {
_cvA1Q" Actor act;
O]_a$U*6 public :
~'1gX`o: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&A}hx\_T B']-4X{SGa template < typename Cond >
fk&>2[^& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rj}O2~W~4 } ;
>PuQ{T I hZ_@U?^ q"(b}3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)OHGg 最后,是那个do_
#{_iNr a9 (vP<} 2$r8^}Nj? class do_while_invoker
}TQa<;Q {
|P0!dt7sQ public :
n
f.H0i; template < typename Actor >
,>+B>lbJ* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*'w?j)}A9g {
Zzn
N"Si, return do_while_actor < Actor > (act);
wxJu=#!M }
=E.!Ff4~( } do_;
MB7`'W ~Uw;6VXV1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y>^FKN/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8Sxk[`qx\K 最后来说说怎么处理break和continue
)E|{.K 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。
H2lQ(Y+H 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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