一. 什么是Lambda
^wF@6e7/& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.x!7 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,
{vT55i<mk abaQJ| DV[ Jbl:) @`;Y/', class filler
W
B*`zCM {
5Ue^>8- public :
v^],loi<V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<`xRqe:&9 } ;
aY[ 0A_ mU+FQX oiv2rOFu 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:
tM$0 >E {?f ^ 6l\UNG7 lDJd#U'V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
a^XTW7]r
#
5f|1O (C l`+ V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BY4 R@) 5'kTe= 6I cM:x A-7wkZ.H 二. 战前分析
#HM\a 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。
I4<{R 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
/s8%02S +/3
Z e}R2J`7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9O=05CQ /* --------------------------------------------- */
bmO__1 vector < int *> vp( 10 );
3KG) 6)1* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E7yf[/it /* --------------------------------------------- */
N^Hn9n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B)*#g /* --------------------------------------------- */
/SCZ& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EK8E /* --------------------------------------------- */
YZBzv2'\x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qsft*& /* --------------------------------------------- */
^EUOmVN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
LN.Bd, *K}z@a_ cPx~|,)l \L9?69B~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
_
7BF+*T 1._1, _2是什么?
nG},v% 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。
6>=-/)p} 2._1 = 1是在做什么?
$
o5V$N D 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
T^'*_*m Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I[g?Ju > AY&9JSu6 =MJ-s;raq 三. 动工
8L7Y
A)u 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V/(`Ek- TRk
?8 co<2e#p; 4aalhy<j template < typename T >
~Q_)>|R2 class assignment
P e$^Mo.q {
L,L ~
.E T value;
r;cI}' public :
0H OoKh assignment( const T & v) : value(v) {}
Ko$ $dkSE template < typename T2 >
o5=)~D{/G3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NoJnchiU } ;
&h7smZO5j ^J#?hHz 3^02fy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
FI?gT 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%Ye)8+- ;z.6'EYMG yfM>8"h@ V6@*\+:3) class holder
DMAf^.,S {
`qf\3JT\ public :
nc3ltT,R template < typename T >
DnNt@e2| assignment < T > operator = ( const T & t) const
OX)#F'Sl} {
N+\oFbE return assignment < T > (t);
@4/~~ }
zj~nnfoys } ;
io9y;S"+ !paN`Fz\a .N5hV3 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:
i"%JFj_G uQ[vgNe*m static holder _1;
,zAK3d&hj Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
i7S>RB .)iO Du for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f$1Gu 而不用手动写一个函数对象。
CN\|_y hsTFAfa' }mKGuCoH> l-<3{! 四. 问题分析
22)0zY%\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
D'7A2 f 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
yxaT7Oqh% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<X:Ud&\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E
fP>O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6WA|'|}= 1.Haf 五. 问题1:一致性
94~"U5oQ: 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
4*0:bhhhf_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
H!u nIy| vnz[w=U struct holder
TpJg-F {
|rr$U //
snXB`UC template < typename T >
5z1\#" B[ T & operator ()( const T & r) const
A#v|@sul {
q%OcLZ<, return (T & )r;
- *:p.(c }
5~@?>)TBv } ;
%/UV_@x& [3t0M5x w 这样的话assignment也必须相应改动:
Dh
hG$ lo cW_/ template < typename Left, typename Right >
0zg 2g!lh class assignment
XMt
u "K {
jMN)?6$= Left l;
u|(Ux~O
Right r;
lq:]`l,6@ public :
Sp 7u_Pq{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c:=7lI template < typename T2 >
$T"h";M)s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ap11b|v } ;
7n\ ThfH{ C1h#x'k 同时,holder的operator=也需要改动:
y\^@p=e 8<YX7e template < typename T >
#$LH2?) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rlR
!& {
9 wAA.
-" return assignment < holder, T > ( * this , t);
9.xvV|Sp }
z'7#"D <KKDu$W|T 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
|:./hdcad 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
IZO@V1-m Wu4ot0SZ return l(rhs) = r;
25aNC;J 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6XdWm 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MMMqG`Px 8V6=i'GK template < typename Tp >
rVUUH! class constant_t
0yn[L3x7 {
uc 'p]WhQ const Tp t;
Z+NF(d public :
*3;UAfHv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T
|37#*c template < typename T >
T36x=LX const Tp & operator ()( const T & r) const
8QT<M]N% {
St6aYK return t;
'9 'l=Sh }
gXLCRn!iR } ;
A'GlCp 5gSylts8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{1jpLdCbV^ 下面就可以修改holder的operator=了
vwVVBG;t yB.G=90 template < typename T >
<O.Kqk*
nq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
doBNghS {
tE[H8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4avc=Y5 }
%Ys$@dB `AR"!X 同时也要修改assignment的operator()
b 8>q; xPt*CB template < typename T2 >
md?b* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7!pLK&_ 现在代码看起来就很一致了。
(qUK7$ cQX:%Ix= 六. 问题2:链式操作
}g>kpa0c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y=E9zUF 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。
Rv,82iEKs 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。
qYK4)JP 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。
@M=$qO_$9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'f*O#&? fuMN"T 6%+ template < typename T >
TtPr)F| struct result_1
#:#Dz.$L {
Tp?-*K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kae2 73" } ;
\b$<J.3 5X0QxnnV 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Z ] '> r?pZ72q template < typename T >
1SUzzlRx struct ref
HMV)U{ {
:N2E}hxk typedef T & reference;
W .U+.hR } ;
T^]7R4Fg template < typename T >
l x e`u}[ struct ref < T &>
3htq[Ren {
m2(E>raV6 typedef T & reference;
T6uMFD4 | } ;
<4c%Q) pA.._8(t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
oSY7IIf%L -(9O6)Rs$ template < typename T >
7Lg7ei2mN7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D,Lp|V {
n?:2.S.8 return l(t) = r(t);
xIL#h@dz }
0Gsu 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。
i6Qb[\; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T#@{G,N H@D;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
(~&w-w3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=WK04\H _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e[{mVhg4E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'w.}2( 最后的布局是:
d; =u Add
!^iwQ55e2A / \
2 z7}+lH Divide 5
qfYG.~`5 / \
w{`Acu _1 3
=u=Kw R 似乎一切都解决了?不。
qnJ50 VVW 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。
Uyk,.*8" 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。
BSgTde|3y 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:
_R^y\1Qu ARF\fF|<2 template < typename Right >
b+{r!D}~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\}#@9= Right & rt) const
Z5B/|{ {
mj2Pk,,SA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Nqcp1J" }
8KMvAc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ETfF5i} 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。
<6jFKA< 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。
CZ(`|;BC* 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。
8z}^jTM 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。
AbfZ++aJ 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?
NYB "jKMk 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:
. I==-| ,h&a9:+i template < class Action >
f*m[|0qI<X class picker : public Action
E'EcP4eL {
Wp[9beI*M public :
){P^P!s$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
_ym"m,,7? // all the operator overloaded
zkexei4^< } ;
! E0!-UpY ag8`O&+ 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。
aSL6zye
, 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:
$UvPo0{ OJ1tV% E template < typename Right >
UpfZi9v?W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g_aCHEFBv {
W5SN I>|E return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vHcqEV|P/n }
`PlOwj@u0` |m;L?)F< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ER^QV(IvP8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
>o/95xk2 e |V] template < typename T > struct picker_maker
cWa)#:JOV {
+Gh7^v|" typedef picker < constant_t < T > > result;
#xT!E:W' } ;
}x :f%Z5h template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gXy-Mpzp {
Ef@,hX typedef picker < T > result;
Ck'aHe22' } ;
!SxG(*u & mt)d 下面总的结构就有了:
fS=hpL6]@ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
O{]9hm(tN picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
tFM$#JN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
57Z- 至此链式操作完美实现。
h`Tz5% n RMP9y$~3pU (9C<K< 七. 问题3
Zu/<NC
( 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
+Qj(B@i F)Oe9x\/ template < typename T1, typename T2 >
f.6~x$:)`E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rs-,0'z,7 {
73F5d/n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j0mM>X HB }
27A!\pn NM#-Af*pg 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:
nxo+?:** 9P WY52! template < typename T1, typename T2 >
gfg n68k struct result_2
L{&U V0q! {
BVpO#c~I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~*.- } ;
'@=PGpRF $`J_:H% 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#07!-)Gv 这个差事就留给了holder自己。
_[h8P9YI4 Z(GfK0vU GTl
xq%?b template < int Order >
w$ fJ4+ class holder;
!3qVB template <>
{38bv.3' class holder < 1 >
F0lOlS {
bt/ =Kq# public :
y2|R.EU\m< template < typename T >
/)L
0`:I# struct result_1
rcN 9.1 {
_NZ@4+aW typedef T & result;
`{Tk@A_yd } ;
oBQm05x" template < typename T1, typename T2 >
ZH 6\><My struct result_2
l.+yn91%> {
fV\]L4% typedef T1 & result;
DN] v_u+} } ;
"TOa=Tt{, template < typename T >
kg97S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|>
enp> {
# Su~`] return (T & )r;
v&
$k9)] }
[wnDHy6W template < typename T1, typename T2 >
r@G#[.*A> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WyhhCR=; {
f 2YLk return (T1 & )r1;
S<wj*"|.s }
PoSpkJH } ;
a;AzY'R Dt|)=a template <>
EHf\L class holder < 2 >
`'S0*kMT {
9 ;i\g= public :
Cb;WZ3HR template < typename T >
%;xOB^H^ struct result_1
~@W*r5/ {
Kg\R+i@#< typedef T & result;
F>hZ{ } ;
0Q5^C!K template < typename T1, typename T2 >
!ZXUPH struct result_2
pv)`%< {
#I*QX%(H# typedef T2 & result;
~ 5"JzT } ;
@OpNHQat9 template < typename T >
/0MDISQy9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*#
{z 3{+ {
R:aa+MX(1 return (T & )r;
z(y*hazK }
Di.3113t template < typename T1, typename T2 >
Xd
`vDgD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WYcA8X/ {
5e8AmY8; return (T2 & )r2;
nw:-J1kWR }
#'baPqdO } ;
"2ru 7Y" Ol_q{^ !^c@shLN4 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> >。
dEa<g99[? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2BXy<BM @ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~nLN`Hd bC!`@/ return l(i, j) = r(i, j);
OX]V)QHVZ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5&Ts7& . w4,Ag{t> return ( int & )i;
o`S? return ( int & )j;
OWq'[T4 最后执行i = j;
1 T<+d5[C 可见,参数被正确的选择了。
"UFs~S|e 0pb'\lA m7c*)"^ QF2q^[>w6 Cizvw'XDV 八. 中期总结
<6TT)t<h 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:
{V19Zv"j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#SVNHpx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C G\tQbum 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
CK+d!Eg K kW;-{c {=2DqkTD G.VuKsP] f_ ^1J m0w;8uF2UV 九. 简化
y;cUl, :v 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。
zdl%iop3e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
= {'pUU
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:
3\O|ii 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.jw}JJ +-*/&|^等
{]*x*aa\ 2. 返回引用。
~5
N)f
UI\ =,各种复合赋值等
-/C)l)V} 3. 返回固定类型。
O43YY2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$q?$]k|M` 4. 原样返回。
Wm~` ~P operator,
lH^^77"4Qo 5. 返回解引用的类型。
%.v{N6 operator*(单目)
DhLqhME53 6. 返回地址。
sAn0bX operator&(单目)
w>fdQ!RdP 7. 下表访问返回类型。
/PBaIoJE operator[]
~[o4a ' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Qp,DL@mp>8 operator<<和operator>>
`N//A}9 ]Y>h3T~ 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。
U6ZR->: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mbRqJT>@ !rDdd%Z template < typename Left >
D%mXA70 struct value_return
W1Lr_z6
{
+6$g!S5{ template < typename T >
8(g:HR*; struct result_1
q LL,F {
[H\:pP8t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
54;J8XT7 } ;
WL,&-*JAW rB~W Iu template < typename T1, typename T2 >
>KLtY|o) struct result_2
AUVgPXOwd {
Pz#7h*;cw. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
qSqI7ptA\ } ;
,
^F)L| } ;
LTV{{Z+ ZoB*0H- @$"J|s3M 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
mffn//QS NgCuFL(Ic 下面我们来剥离functor中的operator()
u?Tpi[
# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7'-Lp@an 9j]sD/L5q return l(t) op r(t)
HmfG$Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Xv <G-N4 return op l(t)
N..j{FE return op l(t1, t2)
/yz=Cj oz return l(t) op
UtB6V)YI return l(t1, t2) op
=(a1+.O return l(t)[r(t)]
aV o;~h~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*%w69#D U t-B^x)gl 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Z@8vL 单目: return f(l(t), r(t));
f'I z
G.R return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;=j@,
yu 双目: return f(l(t));
k:2QuG^ return f(l(t1, t2));
9odJr] 下面就是f的实现,以operator/为例
v%k9M{ lkyzNy9R struct meta_divide
`nKH"TaX {
)b<k#(i@# template < typename T1, typename T2 >
=1I#f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
50TA:7 {
~U(,TjJb return t1 / t2;
Qu=LnGo~P }
nVu&/ } ;
f)c~cJz<q cYx4~ V^ 这个工作可以让宏来做:
)%SkJ x:vu'A #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Q9d`zR] template < typename T1, typename T2 > \
MS(JR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yKXff1^M 以后可以直接用
e__@GBG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ftw;Yz 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
l$K,#P<) (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。。。)
AM"Nn
L" 4!asT;`' Q6o(']0 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
R1F5-#?'E
{7!UQrm< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/vY_Y3k# class unary_op : public Rettype
!3mA0-!+ {
I -Xlx< Left l;
6:U$w7P0
e public :
=ji1S}e~p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lPLz@Up~ _|72r}j template < typename T >
2fU$J>Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!zPG?q]3 {
"dR|[a<#g return FuncType::execute(l(t));
<APB11 }
mrm^e9*Z mcz+P | template < typename T1, typename T2 >
f:g,_|JD$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
22kp l)vbU {
K =.%$A return FuncType::execute(l(t1, t2));
w;Q;[:y }
c PgfTT } ;
=fm]D l9h* Ggh.dZI4 MYBx&]!\ 同样还可以申明一个binary_op
yCJ Fo r ]W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7nbB^2 class binary_op : public Rettype
_#$*y {
?JV|dM Left l;
6"c1;P!4 Right r;
'Dvv?>=& public :
mh<=[J,%p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
eI1GXQ% aNyvNEV3C template < typename T >
^xf<nNF:p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
axHK_1N{ {
LlBN-9p return FuncType::execute(l(t), r(t));
liR? }
:K\mN/ x O62b+%~F template < typename T1, typename T2 >
pV6d
Id typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K1V#cB
WO {
{;2vmx9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]"c+sMW }
h^
-.]Y } ;
2+Px'U\ jBaB@LO9G :'aAZegQY 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
3E
f1bhi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/-6S{hl9Ne DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qO`)F8 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。
tpy>OT$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6#j$GH * 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。。。
$3Z-)m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7PR#(ftz 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
B?$ "\;& 下面是修改过的unary_op
m/N dJMoN= 0Z|FZGRP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X(jVRr_m9 class unary_op
mDh1>>K'~ {
rF\"w0J_ Left l;
R),zl_d_ =)O,`.M.Y public :
ogFKUD*h&> x{NX8lN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z} '! eCl " P)*FT template < typename T >
2oJb)CB struct result_1
h7s;m {
|[9?ma typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&C>/L; } ;
6<0n *& ;n\= R 5. template < typename T1, typename T2 >
Y!6/[<r$~k struct result_2
$D31Q[p=+ {
N_L,]QT? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p!Eft/A( } ;
vzF5xp. rbT)=-( template < typename T1, typename T2 >
`.y}dh/+0W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d--y {
x.1-)\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!ZDzEP* }
m\/ Tj0e : S$l"wrh\ template < typename T >
50dGBF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P;PQeXKw {
iR$<$P5 return OpClass::execute(lt(t));
7u\*_mrv }
VL9-NfeqR Y^%T}yTtq } ;
bVmAtm[ ~.%K/=wK @ Oi"a:bCU 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
_=
#zc4U 好啦,现在才真正完美了。
;Ut+yuy 现在在picker里面就可以这么添加了:
$3D'4\X~? K;7f?52 template < typename Right >
o;b0m;~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Lp5U"6y {
PX|=(:(k return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
xf%4, JQ }
}FF W|f 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
C@N1ljXJT Q4t(@0e} 8 i&_Jgmr ,:+dg(\r Ld^GV 十. bind
R{,ooxH\J 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
tweY'x.{ 先来分析一下一段例子
.kTG[)F0b JO14KY*% W&h[p_0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
0iCPi)B bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
yBLK$@9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7=@jARW& 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。
)pw&c_x 我们来写个简单的。
*%Qn{x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
bbxLBD' 对于函数对象类的版本:
.I3?7 bYe;b><G template < typename Func >
Oo?,fw struct functor_trait
tgL$"chj@x {
Y+/JsOD typedef typename Func::result_type result_type;
D .vw8H3 } ;
E2GGEKrW 对于无参数函数的版本:
K!D
o8| yV)m"j template < typename Ret >
K; FW struct functor_trait < Ret ( * )() >
<lr*ZSNY {
H7i$xWs typedef Ret result_type;
k
{- } ;
H1!iP$1#V 对于单参数函数的版本:
SM[Bv9|0 HxK$ 4I` template < typename Ret, typename V1 >
9*6]&:fm struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\qsw"B*tv` {
9>/wUQs!] typedef Ret result_type;
KlK`;cr? } ;
U=bEA1*@0 对于双参数函数的版本:
eMK+X \ TG
n-7 88 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
VcK}2<8:+~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^4%Zvl
{
-ZW0k@5g typedef Ret result_type;
0;,IKXK6X } ;
n{*e 9Aw 等等。。。
S\y%4}j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Z,N$A7SBE 7iuQ9q^& template < typename Func >
w^K^I_2ge struct func_return
I
PE}gp {
_eLWQ|6Fx template < typename T >
ashcvn~z struct result_1
fJjgq)9 {
iq?#rb P#I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~Lfcg* } ;
P[t$\FS Kex[ >L10G template < typename T1, typename T2 >
@|bP+8oU struct result_2
g|P C$p-z+ {
0f ER*.F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F{k+7Ftc } ;
Dj-s5pAW } ;
[%HIbw J N132sN2 fYebB7Pv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eT"Uxhs-} fbZibcQ%k template < typename Func, typename aPicker >
OH<?DcfeL class binder_1
T0j2a&Pv {
3L-^<'~-k; Func fn;
jW*1E*"
aPicker pk;
:ZdUx public :
~Pk0u{,4XQ 4yMW^:@ template < typename T >
?_6YtR,{ struct result_1
=fc:6JR {
^ L:cjY/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zH)_vW } ;
l QPqcZd 4C~UcGMv\ template < typename T1, typename T2 >
"
oy\_1| struct result_2
%Xh fXd' {
Hr;h4J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&UAe!{E0 } ;
lp&!lb` jyW[m,#(go binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1S%k .uZ7 -l template < typename T >
@b!"joEy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L^9HH)Jc {
>AD=31lq return fn(pk(t));
#?}6t~ }
ed~R>F> template < typename T1, typename T2 >
"i'bTVs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,W5.:0Y;f[ {
M\/XP| 7 return fn(pk(t1, t2));
Qqs"?Z,P }
?`sy%G } ;
cErI%v}v0 bk#xiuwT fhp)S", 一目了然不是么?
RcY[rnI6 最后实现bind
sB}]yw $,1dQeE wV<7pi template < typename Func, typename aPicker >
&R$Q\, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`LP!D {
-$Y8!5 4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^,s?e.u$8` }
dK?);*w] gqiXmMm:9 2个以上参数的bind可以同理实现。
_pDjg%A>n 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。
= (U/CI K\=8eg93Z 十一. phoenix
-R+zeu(e' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;'kI/(;;C T@+ClZi for_each(v.begin(), v.end(),
OS7RQw1 (
10N,?a do_
B<
;==| [
c c G['7 cout << _1 << " , "
f>iuHR*EXB ]
7s>a2 .while_( -- _1),
r7z6___ cout << var( " \n " )
G\Hq/4 )
vP]9;mQ );
(}H ,ng'4 y,C!9l 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:
4KIWb~0Y 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
0%Q9}l#7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>S&U. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wz#[:2 TL-i=\{L:d e9@(/+ template < typename Cond, typename Actor >
R8sck)k'} class do_while
^ "6f\ {
a+(j?_FyI Cond cd;
?iSGH'[u Actor act;
a|x8=H public :
A!HK~yk~Q template < typename T >
04-Zvp2 struct result_1
9`X&,S~e {
N=fz/CD)I typedef int result_type;
-q2MrJ* } ;
$adq7 Y}1P~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
X\A]"su JieU9lA^&B template < typename T >
`ut)+T V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}brr )) {
fGO*%) do
g5}7y\ {
FN{/.?w( act(t);
&+;uZ-x }
cIZc:
while (cd(t));
FLbZ9pX} return 0 ;
Baq ~}B< }
u~Lu<3v } ;
x`2pr x70N8TQ_gK -uR{X G. D 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
mTd<2Hy 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
#eEvF 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
g~R/3cm4 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Uz>Yn&{y6 下面就是产生这个functor的类:
2]Fu
1 6Kht:WE O]_={% template < typename Actor >
=YoTyq\ class do_while_actor
ABiC9[Q0 {
-- S"w@ Actor act;
lZ a?Y@ public :
M7p8^NL do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
jeFN*r_ 'Kd7l}e! template < typename Cond >
`i4I!E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&!#2ZJ}{ } ;
[f(uqLdeM #_p
oP-;y&AS 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S-,kI 最后,是那个do_
lm &^tjx +3?`M<L0 R#fy60 class do_while_invoker
;y>'yq} {
Jk~UEqr+ public :
>Jiij template < typename Actor >
]
zIfC>@R do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yy))Z0E5 {
=#'+"+lQ } return do_while_actor < Actor > (act);
GU#Q}L2 }
x 8M#t(hw } do_;
`vH&K{ h9Z[z73_a 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8!6<p[_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
okh0_4 最后来说说怎么处理break和continue
Fj3^
#ly 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
|$ w0+bV* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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