一. 什么是Lambda
2Z; !N37U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b+Q{Z* 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,
+2[0q% i 9KK^1<46c RHsVG &<j D#nH g class filler
@(R=4LL {
g0 f4>m public :
l!1_~!{y void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6AIqoX*p } ;
y[J9"k(@ 5K
Ij}VN
(N/u@ M 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:
=Ti!9_~ :ok.[q 4 95Y<x}= Q8m~L1//S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%
jDH{xSMb >{AE@@PB^ *,u{,$}2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
hy/g*> &5}YTKe}| ]ty$/{hx' UV(`. 二. 战前分析
x@X2r 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。
h<L_ =)lH 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
G
1{m" 1M CUDA<Fm [kJ;Uxncz~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\LUW?@gLa /* --------------------------------------------- */
Q7amp:JFb vector < int *> vp( 10 );
(o{Y;E@/y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V;^-EWNj /* --------------------------------------------- */
^aqQw u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l#uF%;GDX /* --------------------------------------------- */
uV|F3'jT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"=2\kZ /* --------------------------------------------- */
27}:f?2hbJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?* ~4~ZEE /* --------------------------------------------- */
p*K #s1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+wG
*qI y/@Bhzc &q&z$Gc;m f (C:J[;Z 看了之后,我们可以思考一些问题:
yR5XcPoKI 1._1, _2是什么?
}
e w{WD 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\HxF?i " 2._1 = 1是在做什么?
RZEq@q 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
zMepF]V Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
a|TUH+| |keU+De ?121 as}z 三. 动工
'7' 73 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}S"gZ6 Q>[{9bI4QP >'n[B AK
lra$ template < typename T >
-Tvnd, class assignment
|Ja5O {
em7L`, T value;
pPxgjX public :
M19O^P>[ assignment( const T & v) : value(v) {}
0aq{Y7sYU template < typename T2 >
J+CGhk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
foPM5+.G } ;
8-gl$h lB2F09` 6r^ZMW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o>*`wv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,or;8aYc# [-`s`g- ZYB5s~;eB" Gy+c/gK class holder
f2tCB1[D+ {
9~^k3!>0 public :
_R0O9sPTO template < typename T >
0rX%z$D+@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
;7[DFlS\P {
4]}d'x& return assignment < T > (t);
yC@PMyE] }
3Ch42< } ;
rhYAR r' ` *hTx|!' ZC$u8$+P 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:
dm[JDVv| {Mo[C% static holder _1;
uD{^1c3x Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
CVY-U|xFY D,$M$f1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GQ85ykky 而不用手动写一个函数对象。
Tb^1#O R,7.o4Wt T&1-gswr: 8/B8yY-O 四. 问题分析
qi^kf 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。
3f>9tUWhTy 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。
m[l&&(+J, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Lcg1X3$G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w@mCQ$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F" G+/c/L cEXd#TlY~X 五. 问题1:一致性
<`q-#-V@ 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?|
w3iX "w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
n\7>_ zWN]#W` struct holder
0LGHSDb {
X+;#^A3 //
@6[aLF]F template < typename T >
aR)UHxvX T & operator ()( const T & r) const
*?Oh%.HgF {
Mu.tq~b > return (T & )r;
8u*Q^-fpo0 }
xt@v"P2Ok } ;
e2xKo1?I )-6>!6hZ 这样的话assignment也必须相应改动:
:3se/4y} 'D[ *|Qcy template < typename Left, typename Right >
NUBzc'qb class assignment
zzC{I@b {
e*<pO@Uy Left l;
nbw8YO(= Right r;
wd,6/5=lh public :
2#R0Bd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/ H GPy template < typename T2 >
Qm[ ) [M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5OTZa>H } ;
%h_N%B$7c1 D1]?f` 同时,holder的operator=也需要改动:
.i7"qq.M ;M+~e~ template < typename T >
Q>z(!'dw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-hK^ *vJ {
)
[)1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
SQ/}K8uZ }
R{B5{~m>W@ U~|)=+%O 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
W9G jUswv! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3;//o< P=ubCS' return l(rhs) = r;
*EU1`q* 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
`y"a>gHC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3! KyO)8 Ngrj@_J template < typename Tp >
S>[&] class constant_t
7*+tG7I @ {
JFRbWQ0 const Tp t;
\ 6Y%z
public :
6m9\0)R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
meD83,L~N template < typename T >
kCZ'p const Tp & operator ()( const T & r) const
u\K`TWb% {
lo7>$`Q return t;
`j6O }
k
c L
+ } ;
V' sq'XB M\08 7k 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
w\JTMS$ 下面就可以修改holder的operator=了
&61h*s =`qEwA template < typename T >
rB =c assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pW<l9W {
EP{ji"/7[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q) e*eN }
) Cm95,Y BE!WCDg, 同时也要修改assignment的operator()
=1VpO{q Q-e(>=Gv_ template < typename T2 >
|pT[ZT|}G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Mn*v&O : 现在代码看起来就很一致了。
:Q;mgHTNz cS",Bw\ 六. 问题2:链式操作
5n=~l[O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
aO
*][;0 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。
7$kTeKiP 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|VCz 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。
qwuA[QkPi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
No'Th7=|S xy^z_` template < typename T >
1?y
QjW, struct result_1
AHplvksb {
_10I0Z0 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|Mnc0Fgvy, } ;
w!l*!G %G,d&%f 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:
1VPxCB\ *)T7DN8 template < typename T >
hIo^/_K struct ref
J)^Kls\>t {
I5E4mv0<i typedef T & reference;
E`q)vk } ;
8J0#lu template < typename T >
&*qAB)** struct ref < T &>
ou\~^ {
%PM8;] typedef T & reference;
WQNFHRfO*n } ;
)jH|j XTq+ 9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Yx"~_xA/u p v*f]Yzx template < typename T >
9,wU[=. 0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ov Wm}!r {
FQB6`
M return l(t) = r(t);
t|59/R }
97^)B4 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。
E#yG}UWe 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!h+VbZ vn.j>;E' 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
6P`!yBAu _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5eX+9niY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7;ddzxR4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
M^y5 Dep 最后的布局是:
ej]>*n Add
T:VFyby\w / \
bx3kd+J7 Divide 5
bSk)GZyH\d / \
l\&Tw[O _1 3
. L]!* 似乎一切都解决了?不。
L@~0`z:>iP 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。
B"Ttr+ 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。
m$^v/pLkM 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:
,z|g b]\ ,Y27uey{wa template < typename Right >
joJQ?lG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=R||c Right & rt) const
}b]z+4Ua( {
~=c[?: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N'M+Z=!
}
'8"$:y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6F?U:N#< XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
j7=x&)qbx 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
x|A{|oFC 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
6iJ\7 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
tQ(gB_ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
MOu= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
-h#9sl-> QR[i9'`< template < class Action >
V?-OI> class picker : public Action
-hP>;~*4 {
l'#a2Pl public :
)C#b83 picker( const Action & act) : Action(act) {}
-<@QR8: // all the operator overloaded
k`r`ZA(kQ- } ;
=o,6iJ^?$m l#!6
tw+e? Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
+Am\jsq 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:
oz?pE[[tm W< :7z template < typename Right >
4w(#`'I> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
YjwC8#$ {
[UYE.$Y#( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PG'+vl }
\t%rIr
m7.6;k. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+{H0$4y 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。
)\fLS d P~ODd( template < typename T > struct picker_maker
,(Nr_K {
//-;uEO typedef picker < constant_t < T > > result;
U<.,"`=l } ;
$g]'$PB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(b;*8 {
'mE!,KeS; typedef picker < T > result;
t(5PKD#~Dc } ;
FKk.BA957h nY 50dFA, 下面总的结构就有了:
"/$2oYNy+ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
#'oGtFCd` picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
H 5'Ke+4.e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"DU1k6XC 至此链式操作完美实现。
okQ<_1e{ 5!iBKOl#D a X:,1^ 七. 问题3
/nVGr]t_pj 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
h4k.1yH; rnS&^ template < typename T1, typename T2 >
VL| q`n ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z-rHYfa4 {
TAKvE=a; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hScC<=W }
{K42PmQL _Xzl=j9[ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
*MZa|Xy ctu`FQ template < typename T1, typename T2 >
[W*Q~Wvp struct result_2
"P@oO,. {
}\/
3B_X6N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
SH/^qDT' } ;
YuKg|<WO =p7eP 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8)51p+a 这个差事就留给了holder自己。
l"1at eM3 QK@[b3-h1 &ub0t9R template < int Order >
@w5x;uB|%G class holder;
Eao^/MKx- template <>
[7@9wa1v! class holder < 1 >
!OL[1_-4|K {
1CpIK$/ public :
kNrN72qg template < typename T >
%Ae43 struct result_1
:|PgGhW {
|%c"Avc typedef T & result;
N
Obw/9JO } ;
DRuG5| {I: template < typename T1, typename T2 >
YK6zN>M}E struct result_2
_0E KE {
}>< v7 typedef T1 & result;
qpXsQim$~ } ;
\S[I:fw#& template < typename T >
kP,^c{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P&}J(;Lbl {
mB<*we return (T & )r;
?$Jj^/luD }
qM8"* dL template < typename T1, typename T2 >
*dmS'/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{'$+?V"& {
rs+
["h return (T1 & )r1;
q>Kzl/~c.P }
n>\2_$uDI } ;
O6Mxp- o#=@!m template <>
t)4AQ class holder < 2 >
B`?}jJa9* {
}`^DO
Ar public :
"z9 p(|oZ template < typename T >
#[ ?E, struct result_1
y';"tD Fb {
$s"{C"4q typedef T & result;
} za"rU } ;
c=#V*< template < typename T1, typename T2 >
:oO
?A struct result_2
"1|\V.>>; {
['jr+gIfQ typedef T2 & result;
-0f,qNF } ;
ZYo?b"6A template < typename T >
b>x03% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R8C#DB {
M"
R=;n return (T & )r;
`Tk GI0q }
M~,N~ N1 template < typename T1, typename T2 >
&"'Z)iWm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uN+]q qCf {
"^NsbA+ return (T2 & )r2;
4I!g?Moh }
g`r4f%O } ;
w:c9Z=KX Z,1b$:+ ~>B`T%=H 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> >。
U\GuCw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S:8 WBY] M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H?cJ'Q,5 br%l>Y\" return l(i, j) = r(i, j);
x".!&5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!yo@i_1D Q%!Dk0-) return ( int & )i;
%_%BbQf return ( int & )j;
E(g$f.9 最后执行i = j;
FL E3LH 可见,参数被正确的选择了。
L6Io u $(+#$F<eo+ V[2} 4=qZ Z>[t /X;/}fk 八. 中期总结
Ld?'X=eQ 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:
yZQcxg% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PWk\#dJN& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&M{;[O{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
L%;[tu(* ;LqpX!Pi
f W[<ZI>mf 3nnoXc' s`gfz}/ <rxtdI"3 九. 简化
2;ju/9x 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。
"/nbcQ*s*E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%&j\:X~A 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:
sf"vi i,1A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r1[c+Hy +-*/&|^等
[,56oMd~ 2. 返回引用。
TyY%<NCIb =,各种复合赋值等
BlfadM; 3. 返回固定类型。
|8?e4yVd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l1vI 4. 原样返回。
6u>]-K5 operator,
K.Tob,5` 5. 返回解引用的类型。
i
?PgYk&} operator*(单目)
>!Dp'6 6. 返回地址。
q~`dxq`} operator&(单目)
<b:xyHS 7. 下表访问返回类型。
1YNw= operator[]
@Yn+ir0>O 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
V5' (op / operator<<和operator>>
nh*6`5yj ksf6O$ 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。
ZI.Czzx\= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+Jh1D_+!9 h@PE:= template < typename Left >
Ot`znJU@ struct value_return
2Q 5-.2] {
AQwai>eL template < typename T >
|k^C- struct result_1
055C1RV% {
$plqk^P typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[}!0PN?z~A } ;
JOH\K0=e u|LDN*#DW template < typename T1, typename T2 >
0Wj,=9q struct result_2
]>B4 {
8([ MR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c:aW"U } ;
0:`*xix } ;
QP/ZD|/ t1 G*_qqb{B
&Ufp8[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
nyetK 09qfnQG 下面我们来剥离functor中的operator()
[&g"Z" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,0c]/Sd*p pu5%$}dBE return l(t) op r(t)
IhRdn1& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Dt!
< return op l(t)
(eAz
nTU return op l(t1, t2)
~ #7@;C<nt return l(t) op
8@Bm2?$}g return l(t1, t2) op
&(lQgi+^! return l(t)[r(t)]
P\WFm
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<HtGp6q =R<92v 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}2Tq[rl~s 单目: return f(l(t), r(t));
z'*"iaX<c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
W1521: 双目: return f(l(t));
ut#pg+#Q return f(l(t1, t2));
5mS/,fs@ 下面就是f的实现,以operator/为例
y)"rh /; #0PZa$kM(o struct meta_divide
n
=WH=:& {
2Z5_@Y template < typename T1, typename T2 >
mfG m>U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IEfYg(c0U {
{1qr6P," return t1 / t2;
1[J|AkN }
F2Y!aR } ;
pKno~jja Np i)R) 这个工作可以让宏来做:
=?Ui(?tI Kv2S&P|jXM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
YUHiD* template < typename T1, typename T2 > \
zk"8mTg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
iCLH 以后可以直接用
TW|- 0
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vZW[y5 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
8+J>jZ (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。。。)
r6kJV4I=re J.'%=q(Sb ANNVE}, 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
9ln=f= q#@r*hl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^`B;SSV class unary_op : public Rettype
=H3tkMoi2 {
#4JLWg Left l;
z1]nC]2 public :
;rF[y7\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r<4j;"lQK Oet+$ b template < typename T >
.rITzwgB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1=7ASS9 {
UhrRB return FuncType::execute(l(t));
m"'}{3$% }
CmV &+C$V% !\$V?*p7 template < typename T1, typename T2 >
W+/_0GgQ3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_m[DieR {
o.kDOqd return FuncType::execute(l(t1, t2));
}i,r{Y]s] }
&q@brX<,= } ;
.6T0d
4,1 Q4hY\\Hi R :(-"GW' 同样还可以申明一个binary_op
L~^5Ez6U q2s0g*z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cdh0b7tjn class binary_op : public Rettype
r~2hTie {
UfPHV%Wd Left l;
El@*Fo Right r;
N'WC!K.e public :
@"MQ6u G> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[8^q3o7n hl7 z1h template < typename T >
M2N8?Ycv3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HFI0\*xn( {
hxK;f return FuncType::execute(l(t), r(t));
\xbUr`WBY }
\hZ%NLj ZZ!">AN`^ template < typename T1, typename T2 >
8I *N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
* m^\& {
vy*-"=J return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
D4,>g )B }
#CaPj:>[ } ;
PkI+z_ v&'#Gg (S?Y3l| 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
5QLK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
x(vQ%JC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(y 7X1Qc) 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。
F -,chp 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tV`=o$` 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
W.?/p~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E "}@SaB- 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
: S3+UT 下面是修改过的unary_op
|5tZ*$nGa (or"5}\6- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
R6Ov class unary_op
z-606g {
uBa<5YDF Left l;
N{S) b p/?o^_s public :
8"9&x}
tl- uT4|43<
G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F{!pii5O9 No} U[u.O template < typename T >
z__?k Y struct result_1
|Z<\k x {
n)98NSVDbT typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,`Y$}"M4 } ;
"mf$E| jt on \9 template < typename T1, typename T2 >
ESIP+ struct result_2
U`i5B;k}- {
*k}m?;esb typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xNf}f 9l } ;
NFZ(*v1U j*G: 8Lg template < typename T1, typename T2 >
robg1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\agZD+ {
T5."3i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1.F&gP)9 }
rBNVI;JZW 8ROKfPj;z template < typename T >
p8_^6wfg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]*\MIz{56' {
hj9TiH/+ return OpClass::execute(lt(t));
Td|u@l4B }
GQn:lu3j: %7)TiT4V } ;
3X`9&0:j% v}6iI}r )x7n-|y6 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
0bDc
4m 好啦,现在才真正完美了。
\X:e9~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
oT):#,s M}x%'=Pox template < typename Right >
hr
fF1
>A picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
GXVx/)H {
BsIF3sS#9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[~s+,OO9) }
A~bSB
n: ' 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。
_|#abLh% B2ln8NF#Q )}`z<)3jP 6iyl8uL0J #dWz,e3 十. bind
q`'f
/CS 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。
OuTV74 先来分析一下一段例子
M?eP1v:<+G e$Ds2%SaT j8`
B int foo( int x, int y) { return x - y;}
E+@Q
u "W
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mvEhP{w bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
j2MA['{ 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。
O8@65URKx 我们来写个简单的。
0Idek 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-[7+g 对于函数对象类的版本:
?ZlXh51 ;\mX=S|a template < typename Func >
$v;WmYTJ struct functor_trait
#c^]p/ {
)t|:_Z typedef typename Func::result_type result_type;
JX=rL6Y@:; } ;
1'E=R0`pA 对于无参数函数的版本:
kg7F8($ w*VN= template < typename Ret >
_YF>Y=D- struct functor_trait < Ret ( * )() >
i-OD"5a` {
c,~uurVi typedef Ret result_type;
!E 5FU *s } ;
4^L;]v,|7 对于单参数函数的版本:
[Km{6L& Dt:
Q$ template < typename Ret, typename V1 >
pux IJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?'MkaG0g {
T7,]^
1 typedef Ret result_type;
`MOw\Z).. } ;
XjG S.&'I 对于双参数函数的版本:
>&PM'k k<< x}= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
VhUWws3E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m^3x%ENZ {
1!v{#w{u7 typedef Ret result_type;
!/XNp QP } ;
,<Q 等等。。。
pWV_KS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d?*]/ZiR PlkZ)S7C template < typename Func >
6<];}M_{ struct func_return
H
-Mb:4 {
~XTC:6ts template < typename T >
~S8:xG+s struct result_1
/mex{+p>tO {
F06o-xH= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#DUfEZ } ;
eP-|3$ 9&Jf4lC94 template < typename T1, typename T2 >
`}Zqmfs struct result_2
xS,24{-HJ {
QRQZ{m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lmeTW0U@9( } ;
}(nT(9| } ;
EK';\} fN&\8SPE /+Z*)q+SbT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
WO qDW~ ~7PD/dre template < typename Func, typename aPicker >
#f2Ot<#- class binder_1
.4+Rac {
JsJP%'^/R Func fn;
MGR:IOTa aPicker pk;
}=-0DSLVj public :
'=_(fa, yvYMk(LSF template < typename T >
f% pT-# struct result_1
*dw.=a9 {
e|]e\Or> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XGl2rX& } ;
W+ S~__K +S4n416K template < typename T1, typename T2 >
s;VW
%e struct result_2
r2=@1=?8 {
)5}<@Ql typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V`I4"}M1 } ;
7}kJp%- ! ?g+'OM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ix!xLm9\ FzInIif template < typename T >
*fg2bz<~[B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oYqHl1cs {
ZNQx;51 return fn(pk(t));
5CY%h }
[neuwdN template < typename T1, typename T2 >
W@d&X+7e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QLd*f[n {
m!<HZvq?vf return fn(pk(t1, t2));
N'`X:7fN }
'ITq\1z } ;
)2[)11J9t _(N+z. igxO:]? 一目了然不是么?
p'R<yB)V 最后实现bind
P 45Irir xp^RAVXq` N"70P/ template < typename Func, typename aPicker >
F3|^b{'zO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,H]%4@]|o {
j,0`k return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z8SwW<{ $ }
Uy?jVPL FLi'}C 2个以上参数的bind可以同理实现。
6<lo0PQ"Z 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。
x92^0cMf y]h0c<NP 十一. phoenix
P 9?cp{* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
qf? "v; !xsfhLZK for_each(v.begin(), v.end(),
Sm'Tz&! (
CRb*sfKDL do_
mnpk9x}m [
8b/$Qp4d cout << _1 << " , "
`!]|lI!GW ]
{7M++J= .while_( -- _1),
37hdZt., cout << var( " \n " )
a-NTA )
:iE b^F} );
`ASDUgx Mq J K/{IkF 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:
:;{M0 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
Btm,'kBG operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9j2t|D4uT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@c|=onx5 rpow@@ad< xw #CwMbbi template < typename Cond, typename Actor >
1:-'euA" class do_while
H*W>v[> {
2zC4nF)>O Cond cd;
Ta?J;&<u]/ Actor act;
(?4%Xtul1 public :
2 @#yQB1 template < typename T >
(:l6R9'= struct result_1
5JzvT JMx {
n>'(d*[e& typedef int result_type;
S=qh7ML } ;
KFrsXf F-m%d@P&X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!rnjmc YmV/[{ template < typename T >
Hx.|5n,5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9X*Nk~}Y {
k|;a"56F do
JxVGzb`8 {
Vl_6nY; act(t);
0Ui.nz j }
$TUYxf0q while (cd(t));
GHv6UIe& return 0 ;
x=*Y| }
!ku}vTe } ;
Tz,-~ mc `O\>vn ;<+efYmyc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zx#Gm=H4 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{5 dVK 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
m\>gOTpA4 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
07 LyB\l~ 下面就是产生这个functor的类:
~5HkDtI) -@N-i$!;J 'va[)~! template < typename Actor >
@\by`3*Q class do_while_actor
xFu ,e {
0z=KnQx"4 Actor act;
tJ(xeb public :
owNwj do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I}8e"# @ m`C%7< template < typename Cond >
bDl:,7; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/M2in]oH } ;
K=f4<tP_ Clf$EX;~ ;$D,w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
iK}p#"si 最后,是那个do_
KsULQJ#, C*Q7@+& :C5w5
Vnj class do_while_invoker
!Rv ;~f/2 {
T~UDD3 public :
+5y^c|L0 template < typename Actor >
";/]rwHa) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}c,b]!: {
TEV DES return do_while_actor < Actor > (act);
'w:ugb9] }
lelmX } do_;
Jn hdZa cK$yr)7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
xkSX KR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@gP*z6Z 最后来说说怎么处理break和continue
alJ0gc2?
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。
kK5&?)3Y: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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