一. 什么是Lambda
T2}X~A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sdBB( 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,
qm6 X5T R9-Uoc/ y[';@t7CC .wPI%5D class filler
wln"g,ct {
hO2W!68 public :
7;a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I`nC\%g } ;
i|xC#hV bAEwjZ c6cB
{/g 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:
l\37/Z 7.tIf
<^$P 1 fTf+P s;#,c( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
m$VCCDv > .K j/F:j5O* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
s)#TT9BbV ~!P&LZ i7mo89S ),lE8A{ H 二. 战前分析
C6qGCzlG` 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。
^;[^L=}8$ 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
Z fd `Fu 2>g!+p Ox )O8w'4P5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A]MX^eY /* --------------------------------------------- */
s8;*Wt vector < int *> vp( 10 );
Oo/@A_JO@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"(iQ-g Mm /* --------------------------------------------- */
6('CB|ga sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\eXuNv_ /* --------------------------------------------- */
w&
)ApfL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
NCVhWD21| /* --------------------------------------------- */
e
3TKg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{a,U{YJ\H
/* --------------------------------------------- */
Pu(kCH{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aZmac'cz{ f%yNq6l nq\~`vH|Gd \)cbg#v 看了之后,我们可以思考一些问题:
2+yti,s+/ 1._1, _2是什么?
6%MM)Vj+u 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。
Fnuheb'&m 2._1 = 1是在做什么?
HMw}pp: 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。
} a!HbH 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|RC9b 1cV0TUrz <1<0 odB 三. 动工
{( Ba 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ZeH=]G4Zv7 [x0*x~1B JykN EMB# vb$i00? template < typename T >
h5lngw class assignment
5s<.qDc {
w}?,N T value;
<W/YC2b public :
54Vb[;`Kkb assignment( const T & v) : value(v) {}
X(Lz&fkd template < typename T2 >
Bpv"qU7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]:Pkh./ } ;
5KW
n >n #yOeL3|b' FLQ^J3A,I 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZFtN~Tg 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2,p= % A s8IjGNs{ F
7X] h 5yf`3vV|3@ class holder
&&Otj-n5 {
JQSczE3 public :
E#\'$@8j template < typename T >
aL/7xa assignment < T > operator = ( const T & t) const
pZ 7KWk4 {
)_K:A(V> return assignment < T > (t);
Se[>z( }
&zHY0fxX } ;
Bb7Vf7>
UbP$WIrq hmv*IF. 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
/Tp>aW%}" {mA#'75a# static holder _1;
J:\O .F#Fi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}LX.gm oMKG M@V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U)SQ3*j2D 而不用手动写一个函数对象。
($[@'?Z1 Cil1wFBb /re0"!0y nW ]T-! 四. 问题分析
G4"[ynlWV 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。
1fV\84m^ 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。
?IR+OCAA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D/tFN+|P 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3MoVIf1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t#7owY$^ 4x" je 五. 问题1:一致性
+\Je
B/F 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
n;r
W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1P/4,D@ Lasi)e=$< struct holder
;uqi {
P,7beHjf //
_%<qZT template < typename T >
JjHQn=3AJ T & operator ()( const T & r) const
]Waa7)}DM {
:qvaI, return (T & )r;
eX o@3/ }
8LlWXeD9 } ;
Yu|L6#[E BtKbX)R$J 这样的话assignment也必须相应改动:
't3nh
-to 3I template < typename Left, typename Right >
@BqSu|'Du, class assignment
g;!,2,De} {
qZX\riR Left l;
f/g-b]0 Right r;
&(A'uX.>pr public :
c4L++
u# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B@,#,-=
template < typename T2 >
DZV U!J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>2K:O\& } ;
<O]B'Wc [ 8#15*'Y 同时,holder的operator=也需要改动:
hi9@U]H# RU,!F99'1 template < typename T >
`6y\.6j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m/NXifi8l {
xu*dPG)v return assignment < holder, T > ( * this , t);
d]Mjr2h }
IJofbuzw: z229:L6" 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
s%t =*+L\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_u8d`7$*% @]B
7(j<'R return l(rhs) = r;
ZVz`-hB 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。
ph=U<D4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3Uni{Z]Q)
WfkP template < typename Tp >
JiCy77H class constant_t
BI0 A0 {
o'p[G]NQ1o const Tp t;
Ixv/xI public :
Y,s@FGI2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!gFUC<4bu template < typename T >
KVCj06}j const Tp & operator ()( const T & r) const
Fx' E"d {
XLsOn(U\& return t;
Z1M{5E }
%R LGO& } ;
O,?aVgY b0R{cj=<[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'.d]n(/lZd 下面就可以修改holder的operator=了
nwPU{4#l< J9yB'yE8 template < typename T >
nV&v@g4Tt assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/V)4B4 {
txXt<]N return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{aq}Q|?/ }
LjMhPzCp *'nZ|r v 同时也要修改assignment的operator()
,7|Wf
%X 6pY<,7t0 template < typename T2 >
_=RK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+2S#3m?1 现在代码看起来就很一致了。
[u}2xsSx ;gNoiAxW 六. 问题2:链式操作
Z@bGLS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
DX%D8atrr 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。
>@c~ M 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。
*]RCfHo\= 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。
Wg
?P" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
uw`fC%-xh `Aa*}1 template < typename T >
m5rJY/ struct result_1
e3b|z.^ 8
{
yCOIv!/zy typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Kk_h&by? } ;
K7N.gT*4 Jh)K0>R 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:
e<[0H 8 #cD20t template < typename T >
'4}c1F1T_ struct ref
-*r]9f6x {
<m3or typedef T & reference;
8x9$6HO } ;
cXo^.u template < typename T >
a4L0Itrp struct ref < T &>
)mb RG9P {
+|=5zWI/ typedef T & reference;
5};$>47m } ;
78i"3Tm)w `DPR >dd@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O#5ll2? p>@S61
&
[ template < typename T >
tuiQk=[c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$=-Q]ld&] {
P.;S6i
n return l(t) = r(t);
G]- wN7G }
q
T pvz 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
}_{QsPx9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ttK`*Ng "<J%@ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
fx783 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
o-D,K dY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!&Z,ev +5 调用divide的对象返回一个add对象。
khW9n* 最后的布局是:
r4D6I, Add
%$l^C!qcY / \
M5Twulz/w Divide 5
(3=(g / \
{&Bpf
K;`) _1 3
iC{~~W6 似乎一切都解决了?不。
Z{w{bf1&A 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。
z]YP 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。
dLSnhZ 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:
PZdYkbj ]/+qM)F template < typename Right >
w$5N6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Bn"r;pqWiT Right & rt) const
; YaR|)B {
x\Y%/C[Kc return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LxGE<xj|V% }
6rnehv!p 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
G=8w9-Ww 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。
=oF6|\]{; 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。
5g-apod 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。
k"P2J}4eO 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。
jz[|rwAp 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?
/)i)wxi 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:
~?}/L'q!b P#H#@:/3 template < class Action >
16\U'< class picker : public Action
I`%=&l[v_5 {
eh'mSf^=p public :
OvPy+I picker( const Action & act) : Action(act) {}
xLZQ\2q // all the operator overloaded
Siw9_c } ;
Ar sMqb 13Z6dhZu 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。
LeW.uh3. 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:
@2_s;!K ![5<\ template < typename Right >
bIm$7a`T picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|Z;wk& {
lkg-l<c\J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FGx_qBG4| }
w c% Ut-6!kAm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
IQ{Xj3;?y 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
U30)r+& l1cBY{3QD template < typename T > struct picker_maker
9L#B"lh {
vP}K(' ( typedef picker < constant_t < T > > result;
%FFw!eVi } ;
UKK}$B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6sy%KO*A {
,:\2Lf typedef picker < T > result;
8VcAtrx_ } ;
@@|E1'c7 xN"KSQpu 下面总的结构就有了:
<vt^=QA' 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。
Y)u}+Yg 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。
QrA8KSLC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2K*-uT#$~ 至此链式操作完美实现。
/1li^</|p` }2c}y7B,_ oZCi_g 5i 七. 问题3
S,(@Q~ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
[!R%yD; ` `;$Kr template < typename T1, typename T2 >
C-Fp)Zs{0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6vaxp|D {
aY:(0en]& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_&%!4n#> }
6$6NVq 1UM]$$:i 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:
Ba+OoS &yA<R::o template < typename T1, typename T2 >
Wq9s[)F"Z struct result_2
C(0Iv[~y/ {
_5m }g! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`X^e}EGWu } ;
{H+?DMh H0(zE*c~ 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?
-.*\J|S@g 这个差事就留给了holder自己。
654%X(:q "G,*Z0V5 H);'\]_'x template < int Order >
7.Mh$?;i9 class holder;
iE Oyc59 template <>
|"-,C}O class holder < 1 >
(;j7{( {
aBI]' D; public :
;p_X7N template < typename T >
y^A$bTQq struct result_1
YQ)m?=+J {
~+np7 typedef T & result;
+-nQ,
fOV } ;
UJH{vjIv template < typename T1, typename T2 >
<M7*N. struct result_2
tQ~B!j] {
Ww(_EW typedef T1 & result;
heKI<[8l } ;
!:t9{z{Ixg template < typename T >
_)l %-*Z7p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.;:xx~G_Q {
W$JA4O>b return (T & )r;
UH.cn|R }
O%&@WrFq template < typename T1, typename T2 >
YzZF^q^I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f$>orVm%. {
g=C<E2'i* return (T1 & )r1;
0uz"}v) }
v/czW\z } ;
S>,I&`yi K|G$s template <>
Ng"vBycy class holder < 2 >
1,j9(m2 {
{K9E% ,w public :
%jxuH+L
template < typename T >
+_eb*Z`5o struct result_1
OkZ! ZS
h {
gn"&/M9E typedef T & result;
6
b}feEh$! } ;
r(i)9RI+( template < typename T1, typename T2 >
^I{]Um: struct result_2
:6?&FzD` {
W6O.E typedef T2 & result;
pU ]{Z( } ;
H040-Q;S' template < typename T >
#0u69 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^,K.)s {
%h"<
IA
S. return (T & )r;
XyphQ}\u }
ennz/' template < typename T1, typename T2 >
PAwg&._K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4p8jV*:@{ {
#L.}CzAz return (T2 & )r2;
2w|u)ow) }
KN:dm!A } ;
P$/A! r )95yV;n tgtoK|. 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> >。
-0SuREn 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$D s]\j* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~cBc&u:" Gu`Vk/& return l(i, j) = r(i, j);
hS{
*l9v7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+Z&&H'xD P .4b+9Tx return ( int & )i;
0D3+R1>_D return ( int & )j;
'eDgeWt/CQ 最后执行i = j;
ICbdKgLz 可见,参数被正确的选择了。
?VZXJO{^ R}X_2"" jnp6qpY{ Z*(!`,.bB z!C4>, 八. 中期总结
gVA}?t; 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*DCNu{6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a]Da`$T 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2<o[@w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
mz$Wo *FB Qv0>Pf G'?f!fz; XBWSO@M' (zJ$oRq {iIg 4PzrU 九. 简化
5@>4)dk\ 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。
9g&)6,< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ds$ \vSd 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:
@)Hbgkdi 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2mG&@E +-*/&|^等
b!5tFX;J 2. 返回引用。
\LoSUl
i =,各种复合赋值等
f-v ND'@ 3. 返回固定类型。
4`! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%<J(lC9,C 4. 原样返回。
+ersP@G operator,
!/Bw,y ri< 5. 返回解引用的类型。
\|pK Z6*s operator*(单目)
U8QR*"GmT 6. 返回地址。
z)W#&JFF operator&(单目)
@[>+Dzn[6 7. 下表访问返回类型。
iZ.&q
6 operator[]
kJ#[UCqzM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Q9eYF-+ operator<<和operator>>
!skb=B# cGpN4|*rQ 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。
cEdz;kbUM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
LN~N
Fjs @wB'3q}( template < typename Left >
^aD/ . struct value_return
9#s95RO {
]cLEuE^& template < typename T >
ek(kY6x: struct result_1
5}X<(q( {
e"o6C\c typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,Y g5X } ;
s`Be#v FU]8.)`G template < typename T1, typename T2 >
-n=$[-w struct result_2
-
5o<Q'( {
5Aa31"43n typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
OXIu>jF } ;
#!8^!}nFO } ;
4+/fP KD%xo/Z. 9*-pden
l 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xJ=ZQ)&] nCffBc 下面我们来剥离functor中的operator()
@pqY9_:P1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Y-Ziyy ^Hz return l(t) op r(t)
$,; ;u:- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
BGlGpl return op l(t)
#514a(6 return op l(t1, t2)
o;M.Rt\A return l(t) op
)d770Xg+ return l(t1, t2) op
b!4N)t>gl return l(t)[r(t)]
&jXca| wAR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pW*{Mx B^8ZoF 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:
aW`:)y&f 单目: return f(l(t), r(t));
)XmCy"xx return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
njy~ 双目: return f(l(t));
g:3d<CS return f(l(t1, t2));
pY{; Yn&t 下面就是f的实现,以operator/为例
O3^98n2 1&X}1 struct meta_divide
3o+KP[A {
!p]T6_t]Q template < typename T1, typename T2 >
$
7UDz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H$NP1^5! {
90 return t1 / t2;
YXczyZA`x }
Nk lz_] } ;
#d}0}7ue nwa\Lrh 这个工作可以让宏来做:
|_l<JQvf`E *A~($ZtL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[n!$D(|"!V template < typename T1, typename T2 > \
=8$|_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
mV6#!_" 以后可以直接用
Y5nz?a DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
G"G{AS 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
6@"Vqm|HD (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。。。)
+IwdMJ8&8 IY];Ss&i Ivz+Jjw 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
mDb-=[W5 2-B6IPeI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l%^h2
o class unary_op : public Rettype
[ Z#+gh {
NY4!TOp Left l;
L_tjcfVo public :
Wr]O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Na\3.:]z ' oBo| template < typename T >
gsW=3m&` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}*?yHJ3 {
/yLzDCKn return FuncType::execute(l(t));
R
^HohB }
x^zdTMNhw Gh2#-~|cB template < typename T1, typename T2 >
gsnP!2cR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BmJkt3j." {
x}v1X`6b return FuncType::execute(l(t1, t2));
MinbE13?U }
J2rvJ2l=t } ;
\M+MDT& u@AI&[Z !A~d[</]m 同样还可以申明一个binary_op
%_>Tcm= L_E^}^1! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5i|s>pD4z1 class binary_op : public Rettype
I%SuT7"Do {
#]@9qPyn Left l;
(RExV?: Right r;
_B}9f public :
p`\3if' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YdK_.t0Mu &j3`
)N template < typename T >
K*[9j 0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sc$gnUYD{ {
l`DtiJ?$$0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
\$j^_C> }
9e]'OKL+ ]+mjOks~ template < typename T1, typename T2 >
j]>=1Rd0b( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wcwQj Hwd
{
` ovgWv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
X R4 )z }
F#B5sLNb } ;
<3lUV7! >jv\Qh p+RAtR f 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
/oFc03d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.?B{GnB> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wEE2a56L- 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。
Vd21,~^>g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
R+d<
fe 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"\nR:\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ALfiR(! 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)
#\LZ;&T'N 下面是修改过的unary_op
3524m#4&@ 5Q|sta! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;@9e\!% class unary_op
eHUg-\dy {
zFywC-my@ Left l;
Z2#`}GI_m e{0L%%2K public :
|0kXCq {\EOo-&A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gM#jA8gz 9#Bx]wy template < typename T >
S7CV
w,2 struct result_1
N 'i,> {
ab@=cL~^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;SKcbws } ;
0cFn{q'u vOe0}cR template < typename T1, typename T2 >
g8l5.Mpx struct result_2
p,;mYm s {
e #M iaX typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!R6ApB4ZI } ;
s/t11; HxIoA template < typename T1, typename T2 >
'_0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~RInN+N# {
W Y:s
gG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0%
+' }
_*E!gPO K&dT(U template < typename T >
6,+nRiZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DsGI/c {
-zKxf@" return OpClass::execute(lt(t));
=|,A%ZGF$ }
H\#:,s {1 1
i3k } ;
=9$mbn
r f{ ^:3"i ,E}$[mHyjz 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
m$:&P|!'p 好啦,现在才真正完美了。
bX2"89{
现在在picker里面就可以这么添加了:
Qxt@V -DCa
template < typename Right >
6I>^Pf'ND picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sV2iITFp {
#epy%> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HnU Et/ }
)yj:PY] 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。
1'O0`Me># jg_n 7 .~mCXz<x f Iy]/ 9 Cvn6{ 十. bind
c!wtf,F 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。
3n48 %5 先来分析一下一段例子
K)N 0,Qwu CS@&^SEj o@k84+tn( int foo( int x, int y) { return x - y;}
FS@A8Bb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Eju~}:Lo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,.v7FM^gO 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。
Ns=AjhLc z 我们来写个简单的。
DWm SC}{. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
33a uho
对于函数对象类的版本:
\ZH&LPAY s'u(B]E template < typename Func >
~uj;qq struct functor_trait
J/ W{/E>; {
s9j7Psd typedef typename Func::result_type result_type;
`i fiL } ;
*b)Q5dw@1 对于无参数函数的版本:
L1#Ij# 1-VT}J( template < typename Ret >
<Kt3PyF struct functor_trait < Ret ( * )() >
J4aBPq` {
I%lE;'x typedef Ret result_type;
76H!)={ } ;
%b}gDWs 对于单参数函数的版本:
io%')0p5q m,_d^ template < typename Ret, typename V1 >
9|WV~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]%dnKP~ {
]}PV"|#K{c typedef Ret result_type;
*fc-gAj } ;
u8vuwbra! 对于双参数函数的版本:
${hz e<g ra6o>lI(, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aT!;{+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
- u3e5gW {
-1r2 K typedef Ret result_type;
eon!CE0 } ;
}e]f 等等。。。
XbXA+ey6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#exss=as/ {}Ejt:rKN template < typename Func >
\\4Eh2
Y struct func_return
xUWr}j4; {
Bl;KOR template < typename T >
:@3Wg3N struct result_1
v"Jgw;3 {
JXU2CyMY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3f76kl(& } ;
!1sU>Xb4J d/,E2i{I7 template < typename T1, typename T2 >
%$ceJ`%1e struct result_2
~H /2R {
v3RcwySk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7C,T&g
1: } ;
"$^0%- } ;
&%C4Ugo 2 WBq 3I=kr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ljJ>;g+ xFFr template < typename Func, typename aPicker >
+: Ge_- class binder_1
}IkQA#4$ {
w~\%vXla Func fn;
Q9?t[ir aPicker pk;
;?L\Fz(< public :
(?&=T.*^ pBJAaCGm template < typename T >
!.X.tc struct result_1
E
l&h;N {
3{Q,hpZN typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uOi&G:= } ;
`)>7)={ g:)DNy template < typename T1, typename T2 >
)ZR+lX} struct result_2
/Wj,1WX~ {
]Yyia.B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pK&I^r } ;
c|~6Ie z4U9n'{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
j2n,f7hl. \ZXLX'- template < typename T >
df*w>xS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TYgQJW? {
R4's7k return fn(pk(t));
tykB.2f }
TCVl8)j template < typename T1, typename T2 >
`TKD<&oL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T=Z.U$ {
IO$z%r7 return fn(pk(t1, t2));
p='-\M74K }
ug&[ IL~lc } ;
Hgc=M 0Fr1Ku! SS.jL) 一目了然不是么?
alFjc.~} 最后实现bind
ZXb0Y2AVx v Y|! <g2_6C\j template < typename Func, typename aPicker >
T5lQIr@a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
><?BqRm+ {
q" @ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2s ,8R }
h rN% V~{
_3YY 2个以上参数的bind可以同理实现。
E">T*ao 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
dWRrG-' #&!G"x7 十一. phoenix
I0= NaZ7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{==pZpyyh jk~:\8M(A for_each(v.begin(), v.end(),
dx_6X!=.J (
nY? do_
WT3gNNx| [
ph:3|d cout << _1 << " , "
Bn wzcl ]
yWIm&Q: .while_( -- _1),
")#<y@Rv cout << var( " \n " )
]hw-Bu\{ )
&Y>zT9]$K );
8|1^|B(l |KCOfVh?|. 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:
3C>qh{z" 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
P<dy3; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D}mL7d1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`|e!Kq?#Q `vk0c 0Dv JZ|e template < typename Cond, typename Actor >
^y.UbI class do_while
YZ}cB {
|(IO=V4P Cond cd;
Ibr%d2yS= Actor act;
qojXrSb"y public :
|cbd6e{! template < typename T >
q%3<Juq~$ struct result_1
+",S2Qmo {
Ws[D{dS/ typedef int result_type;
GY!C|7kN } ;
f_mhD dq 7v~j=Z> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@uleyB /="HqBI#i template < typename T >
G$WOzY( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I+?hG6NM {
BNm4k7
]M do
5>0.NiXGf' {
3Kq`<B~% act(t);
Q
s(Bnb; }
~hX-u8Ul'N while (cd(t));
@s*,xHE return 0 ;
%CH6lY=lI }
~5aE2w0K } ;
-AD2I {C F4I6P =]>%t] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
b Y8GA 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ISqfU]>[ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Opg#*w%- 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
j'rS&BIG 下面就是产生这个functor的类:
6qp5Xt+ j~av\SCU* @|A| template < typename Actor >
{[OwMk class do_while_actor
f05d ; {
!c(QSf502 Actor act;
pA4 ,@O public :
] f7#N do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
P'[<AZ fj']?a!m template < typename Cond >
nfE@R."A picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
';YgG<u } ;
s@@1
*VQ Z5)eREi= DZ`k[Z.VZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wyQb5n2`;~ 最后,是那个do_
8C&x MA^ )2j:z#'> ?S`>>^ class do_while_invoker
^X?D#\ {
v|@1( public :
uH{'gd,q8 template < typename Actor >
Os&1..$Nb do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;;#nV$ {
zB)%lb return do_while_actor < Actor > (act);
Lo`F }
B@cz
?%] } do_;
W~Z<1[ c
'\SfW< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
b|5w]<?' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}!TL2er_ 最后来说说怎么处理break和continue
?tg
y| 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。
*U#m+@\0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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