一. 什么是Lambda
B LZ<"npn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
x&EMg! 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,
;MlPP)*k /&c>*4) bV#j@MJ~0 cN\_1 class filler
7s}F`fjKP {
1h)K3cC public :
Hbu
:HFJ! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;~`/rh
V\ } ;
aouYPxA` wg:\$_Og v9t'CMU 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:
PVmePgF
"`Xbi/i YNp-A.o
W@ Ou
f \%E< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eOZ~p C}9|e?R[Rz {q;_Dd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,hT**(W ;2sP3!* KWi|7z(L= tejpY 二. 战前分析
'I r 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。
(4rHy*6 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
KyqP@
{ AF{@lDa1h RyWfoLc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6_g6e2F /* --------------------------------------------- */
{e., $'# vector < int *> vp( 10 );
{?3i^Q=V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Vk76cV
D /* --------------------------------------------- */
N7;kWQH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
rQPO+ /* --------------------------------------------- */
t+0/$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'68#7Hs. /* --------------------------------------------- */
Ch~y;C&e+r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[V5,1dmkI /* --------------------------------------------- */
=xb/zu( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/7-FVqDx8 `)BZk[64 9wdX#=I 0p\Kf(|E*6 看了之后,我们可以思考一些问题:
IZd~Am3f 1._1, _2是什么?
sLK$H|%>m 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。
Kc>Rd 2._1 = 1是在做什么?
\vW'\} 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。
{L M Q 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。
/}5)[9GC %GMCyT C
MGDg} 三. 动工
;H?tcb* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:8?l=B9("g /6y;fx V[7D4r.j )|Ka'\xr template < typename T >
I3}I7oc_ class assignment
N[yS heT {
Qv8 =CnuOT T value;
W{ZJ^QAq/ public :
C2DAsSw assignment( const T & v) : value(v) {}
GAh\6ul template < typename T2 >
H8Z|gq1r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$5Rx>$~+d } ;
B?
XK;*]) )31xl6@ C7&L9k~jf 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&.Yu%=} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Go[anf ~D/1U)kt b~TTz`HZ A[:(#iR5-E class holder
~cfvL*~5 {
SUsdX[byb public :
A3.pz6iT> template < typename T >
1h{7dLA assignment < T > operator = ( const T & t) const
5/HkhTyj {
0P;LH3sx return assignment < T > (t);
Nlu]f-i': }
t^~itlE{ } ;
Z)}2bJwA 0}g~69Z1= T?7++mcA 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:
F$O$Y[ &NI\<C7_Gw static holder _1;
}CrWmJu0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-L
wz
T w@a|_? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
')(U<5y) 而不用手动写一个函数对象。
$3eoZ1q'U- VpED9l]y [-R[rF Zk31|dL 四. 问题分析
1I8<6pi- 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
WkPT6d 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
(!9+QXb' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n6C!5zq7U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9aKO||i, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/2$d'e p>W@h*[6w 五. 问题1:一致性
pLMaXX~4_ 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?|
LQ||7>{eX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
gYmO4/c,
-Q%Pg<Q-# struct holder
SES-a Mi3 {
Na+h+wD.D //
bb-u'"5^] template < typename T >
|vxmgX) T & operator ()( const T & r) const
bfK4ps}m* {
2M+*VO return (T & )r;
va0}?fy.O% }
VWqZ`X } ;
Fn{Pmo*rs lZ)
qV!< 这样的话assignment也必须相应改动:
U7-*]i k f#gV>.P;h\ template < typename Left, typename Right >
2_)gJ_kP class assignment
@H}Hjg_>m {
? ^`fPH= Left l;
dKa2_|k' Right r;
r5NH*\Q public :
}$(\,SzW assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Fj"/jdM template < typename T2 >
pfFHuS~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|ZOdfr4uW } ;
9xFI%UOb# t~8H~%T>v 同时,holder的operator=也需要改动:
vD(:?M + 7wMM#z template < typename T >
o3h>)4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Q2*
~9QkU {
SEH[6W3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
goJ'z|)) }
g~76c.u- j@{dsS:6 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。
.-Dc%ap] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
al7D3J >qd=lm <, return l(rhs) = r;
buhbUmQ2 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)l=r^Ap> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J
:KU~`r q)J5tBfJ template < typename Tp >
DZ9^>`* class constant_t
x1Z*R+|>2 {
amWKykVS5 const Tp t;
> iYdr/^a public :
ZEvK constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)g KC}_h= template < typename T >
)RQQhB const Tp & operator ()( const T & r) const
pX1Us+% {
{xh5s<uOj return t;
)mjGHq2 }
h67{qY[J[ } ;
t=fP^bJ :@-.whj 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%.HLO.A 下面就可以修改holder的operator=了
5Sb-Bn &2I8!Ia template < typename T >
F@zTz54t assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Oz)/KZ {
z";(0% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W{~ y< `D }
s^Xs*T@~h s d = bw 同时也要修改assignment的operator()
h.NCG96S po.QM/b
\ template < typename T2 >
D]N)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?TI]0) 现在代码看起来就很一致了。
U} w@,6 s_e*jM1 六. 问题2:链式操作
mc{W\H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*vq75k$7 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
7zIfsb 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
eBY/Y6 R 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
y9w,Su2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}w8yYI [jrfh>v template < typename T >
Gl[1K/,* struct result_1
XL'\$f {
yB 'C9wEH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+wQ}ZP& } ;
l}&2A*c. M0OIcMTv 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
k4E9=y? \,r*-jr template < typename T >
.?LRt struct ref
k!'+7K. {
MU\Pggs typedef T & reference;
#)]/wqPoW } ;
mIqm/5 template < typename T >
B]Ec struct ref < T &>
#^R@EZ {
;zV<63tW typedef T & reference;
uX]]wj-R3 } ;
<K,X5ctM} eZ-fy,E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5?([jAOf w~Nat7nD template < typename T >
Cpy&2o-%v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}X/YMgJ {
_6'@#DN return l(t) = r(t);
5UG9&:zu'V }
]lqZ9rO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
OhlK;hvdB* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{TdxsE> 1LAd5X 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"fUNrhCx _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xq=!1> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#kA?*i[T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
DbX7?Jr 最后的布局是:
]yL+lv Add
;jN1n
xF / \
md!!$+a%| Divide 5
|=![J? / \
A|YgA66M _1 3
(:?bQA'Td 似乎一切都解决了?不。
)=MK&72r 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。
?~E"! 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。
}maD8,:t 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:
iHK.hs; P#`M8k template < typename Right >
z%iPk'^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
S8v?H|rm Right & rt) const
p
.P#S {
&m
GU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x'..j5 }
x%HxM~& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]<L~f~vU 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。
g j]8/~lr 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5\w*W6y 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。
<W) F{N? 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。
#g0N/ 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?
Fq5u%S 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:
!
Vlx ('$*QC.M template < class Action >
_ qwf3Q@ class picker : public Action
*N:0L,8 {
*+2_!=4V public :
HavlN}h picker( const Action & act) : Action(act) {}
"@/pQoLy // all the operator overloaded
`~"'\Hw } ;
:@ VC Kq! w-xigm>{Z 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。
>goHQ30: 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:
5??}9 ysl#Rwt/2 template < typename Right >
yWE\)]9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
D
.LR-Z {
/!A"[Tyt return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kWy@wPqms }
b-#lKWso D6+3f#k6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4z26a 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。
a?8)47) v+`'%E template < typename T > struct picker_maker
R5(([C1 {
}4H}*P> + typedef picker < constant_t < T > > result;
(v|<"
tv } ;
\_6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
75R#gQ]EV {
+`>E_+Mp typedef picker < T > result;
(C"q-0?n } ;
Xw<;)m &=$f\O1Ty 下面总的结构就有了:
GKSF(Tnj functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
KG9-ac picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_~ei1
G.R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O!XSU, 至此链式操作完美实现。
VBF:MAA G$&jP:2q \[.qN 七. 问题3
Az8ZA ~Op= 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。
QV:> x#=V SE@TY32T template < typename T1, typename T2 >
6NhGTLI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%dq%+yw{%m {
F kf4R5Y? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
B)1( }
K[0z$T\
Ql l{;A 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
5(hv|t/a v1X[/\;U template < typename T1, typename T2 >
D1 v0`od' struct result_2
-PGxG 8S {
5B2p_$W# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
jgG9?w)|u } ;
8F`8=L NO GiEt;8 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?
As,e.V5! 这个差事就留给了holder自己。
Ut;4`>T |UMm>.\' JoiGuZd> template < int Order >
]&q<O0^' class holder;
\4G9YK-N> template <>
(l-=/6- class holder < 1 >
/V/NL#(R {
|3!) public :
ha=2isq template < typename T >
*?HoN;^ struct result_1
HF_8661g {
ss-6b^ typedef T & result;
PlLt^q.z[ } ;
X#JUorGp template < typename T1, typename T2 >
PuGs%{$(h struct result_2
f+n {9Hz {
~wv$uL8y typedef T1 & result;
$L6R,%c } ;
5V =mj+X? template < typename T >
r~f;g9I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V@-Q&K# {
Hv^Bw{"/R return (T & )r;
6vE#$(n#a& }
DwGM+)! template < typename T1, typename T2 >
#G F.M,O/h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RO/(Ldh {
B>!mD{N return (T1 & )r1;
JW^ ${4 }
?2Z`xL9QT } ;
6Q]c} Z@&%"nO template <>
tUc<ExvP, class holder < 2 >
Xy=ETV% {
3x+=7Mg9 public :
2sk7E'2( template < typename T >
``:[Jr& struct result_1
NQ 6oyg@& {
e"eIQI|N typedef T & result;
:}Yk0* } ;
5>0\= template < typename T1, typename T2 >
js <Up/1 struct result_2
-k8sR1( {
=d^hiR!GN typedef T2 & result;
W&|?8%"l] } ;
o ^UOkxs. template < typename T >
sRT H_]c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`VO;\s$5j {
-wV2
79^b return (T & )r;
X 5
or5v }
~i?A! template < typename T1, typename T2 >
#\Rxqh7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SF,:jpt`Z+ {
b5^>QzgD return (T2 & )r2;
XL.f`N.O }
<iU@ M31 } ;
np6G~0Y` 2v4K3O60G } f&=} 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Zf!Q4a" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,;w~ VZ4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y]0c%Fd sV{\IgH/x return l(i, j) = r(i, j);
"D_:`@V( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
59l9_yFJ v:/!OvLe return ( int & )i;
X coPkW return ( int & )j;
2!B|w8ar 最后执行i = j;
Q}lCQK/g 可见,参数被正确的选择了。
P<vU!`x%q @- |G_BZ t7x<=rW7u V^[&4 J.4U;A5 八. 中期总结
]9/A=p?J@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
L f"!:] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
r1%{\< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%?gG-R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
a"U3h[;$y -sJD:G,% q&v~9~^}d !10/M 8o%Vn'^t {X(nn.GpC 九. 简化
v8y Cf7+" 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。
{*GBUv5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_h}(jEd! 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:
*m<[ sS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U; m@ +-*/&|^等
p+]S)K GZw 2. 返回引用。
ANw1P{9* =,各种复合赋值等
W9w(a:~hY 3. 返回固定类型。
u]Vt>Ywu 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L
QV@]z& 4. 原样返回。
]i`Q+q[ operator,
C$+Q,guM 5. 返回解引用的类型。
0O`Rh"O operator*(单目)
yVK
;
" 6. 返回地址。
c{y'&3\
operator&(单目)
HLPRTta. 7. 下表访问返回类型。
%pjeA[-m# operator[]
IL.bwtpQD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#
2^H{7 operator<<和operator>>
#`|Nm3b V9"R8*@- 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。
ig.Z,R3@r 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v;
#y^O
v\?J=|S+ template < typename Left >
~v2(sRJ struct value_return
Ep./->fOA {
#?S"y: template < typename T >
.cs x"JC struct result_1
@PNgqjd {
4_QfM}Fyp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
t.;._' } ;
=T2SJ) aanS^t0 template < typename T1, typename T2 >
oz=ULPZ%
struct result_2
S5>ztK.e {
Ij4q &i" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J Y8Rk= } ;
7SJ=2 } ;
6?M/71 '62_q8: =L#&`s@)_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tP! %(+V 5Q8 H8!^
下面我们来剥离functor中的operator()
+fboTsp% H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
M}11 tUl |A*4Fuc& return l(t) op r(t)
Fw-Rv'\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w" [T return op l(t)
A r>JQ@0 return op l(t1, t2)
%zGv+H? return l(t) op
~Oq
_lM return l(t1, t2) op
7M~ /
q. return l(t)[r(t)]
?C fQwY#N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}W 5ks-L6 71[?AmxV 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:
~3gazTe9 单目: return f(l(t), r(t));
l@GJcCufE return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
hE=xS:6 双目: return f(l(t));
OV;VsF return f(l(t1, t2));
| VaJ70\o 下面就是f的实现,以operator/为例
3^
UoK _p: n\9k struct meta_divide
v?]a tb/h` {
F68eI%Y template < typename T1, typename T2 >
[sH3REE1h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z~`X4Segw {
dI%jR&.e; return t1 / t2;
ZPE- }
em,1Yn? } ;
d*Mqs}8 fNAW4I I} 这个工作可以让宏来做:
iQ
Xlz]' Yn [
F:Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{c3FJ5: template < typename T1, typename T2 > \
/Q7q2Ne^* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
aG;F=e 以后可以直接用
H:hM(m0?q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Dmi.@. 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
ZHZxr (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。。。)
, 2#Q> HM)D/CO,? |z3!3?%R 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
,|yscp8 ;Z0&sFm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O0'|\:my class unary_op : public Rettype
O6?{@l {
IYq#|^)5+ Left l;
=C,DR4xh public :
0^V<,CAV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7NT}
Zwf s|XWw<Sa template < typename T >
(Ox&B+\v+v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V]J"v#!{ {
D<FQVdP return FuncType::execute(l(t));
WynTU? }
.F@Lx45 en{p<]H template < typename T1, typename T2 >
bs\kb-\R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bK#ZY {
qgl-,3GY%N return FuncType::execute(l(t1, t2));
!4+Die X }
{G vGV } ;
lq53
xT &D[M<7T 3YLfh`6 同样还可以申明一个binary_op
hY{4_ie=8 -E6av|c,F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)! rD&l$tE class binary_op : public Rettype
?/MkH0[G = {
d m"R0> Left l;
NvIg,@} Right r;
,8Q0AkG public :
QChWy`x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9*FA=E (@*|[wN template < typename T >
p<dw C"z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S[9b
I&C {
-eK0 +beQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
w{T$3F`@9 }
,{:qbt eSObOG/ template < typename T1, typename T2 >
VFZyWX@#u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k0I$x:c {
v `/nX-> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Jgr;'U$ }
vgtAJp+p* } ;
;sYDs71y JE:LA+ ( 1t/c@YUTy 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
XN
t` 4$L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Q?j '4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0&NM=~ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
R?lTB3" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
l[5** ?# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<astIu Au 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Z)xcxSo 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:
^}!"4{ 下面是修改过的unary_op
Y{e,I-"{ & ;5f/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e^~dx}X class unary_op
9.dZA9l@g {
a>4q"IT6 Left l;
UK^w;w2F 1S(oi public :
T;Kv<G; J_&cI%. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7ZAxhFC YG*<jKcX template < typename T >
>#r0k|3J^J struct result_1
{-7ovH? {
`R
(N3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w_`;Mn%p } ;
R=Lkf .Gr"|uII template < typename T1, typename T2 >
3nhQ^zqf struct result_2
.
&}x[~g {
J:uFQWxZ
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D6e?J. } ;
0[
"CP:u hA/Es?U] template < typename T1, typename T2 >
F3!6}u\F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&-NGVPk81` {
ZI$P Qz2i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X0ugnQ6 }
S]fkA6v
}3Ke template < typename T >
VrT-6r'Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(]mBAQ#hw {
JM0+-,dl[ return OpClass::execute(lt(t));
h-Ks:pcR }
1n2Pr'|s Bf^K?:r"V } ;
''9K(p6 \Qnr0t@0 fOSJdX0e|Q 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
mBrZ{hqS 好啦,现在才真正完美了。
h8M}} 现在在picker里面就可以这么添加了:
/;q3Q# ;H%'K template < typename Right >
JT6Be8
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Gz\wmH&rVz {
i/8OC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\N? lG q }
%ByqkY{5F 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。
DD7D&@As eUa:@cA ri3*~?k00 ^Bw"+ 6d )<'2 vpz 十. bind
2^5RQl/ 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。
C)qG<PW.! 先来分析一下一段例子
60|m3|0o SJ8
~:"\P {KTZSs $n int foo( int x, int y) { return x - y;}
hQzT
=0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o4rf[.z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bTYR=^9 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
g rQ,J 我们来写个简单的。
Rdj3dg'< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J+Y?'"r 对于函数对象类的版本:
Bq4@I_b #cD$
DA template < typename Func >
)cOBP}j+ struct functor_trait
?gK|R {
Ttb ?x<)+8 typedef typename Func::result_type result_type;
f0g_Gn $ } ;
j~Ci*'*L 对于无参数函数的版本:
DvI^3 iG8 <Z1m9O "sy template < typename Ret >
- t4F struct functor_trait < Ret ( * )() >
\dB z-H'@ {
ij_5=4aZ- typedef Ret result_type;
2B6y1" B } ;
>"zN` 对于单参数函数的版本:
6: R1jF*eG ^#h ;bX# template < typename Ret, typename V1 >
Yv{$XI7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
c;
1f$$>b {
'vZWkeo typedef Ret result_type;
|F=.NY
} ;
0eA|Uq~ 对于双参数函数的版本:
Fv^>^txh qssK0!- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^|h.B$_F, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
n;.); {
4Dd]:2|D typedef Ret result_type;
/GNm>NSK } ;
O+DYh=m*p 等等。。。
T}'*Gry 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d<cQYI4V |mw3v> template < typename Func >
oBPm^ob4 struct func_return
>T14
J'\ {
y]k{u\2A template < typename T >
,}^;q58 struct result_1
_4lKd` {
? a*yK8S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@C~gU@F } ;
+=kz".$ 2-#&ktM%V template < typename T1, typename T2 >
b u/GaE~ struct result_2
Jjx1`S*i {
>IS BK[=H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)RT:u)N } ;
-{*QjP;K } ;
UQT=URS Og2w]B[
NdI~1kemr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~MK%^5y? kKVNE hTp template < typename Func, typename aPicker >
I^``x+a class binder_1
=^ x1:Ak {
%$R]NL| Func fn;
Uo:=-NNI aPicker pk;
CY@#_z public :
-zm-|6[Wi #.@D}7y5 template < typename T >
kbx4I? struct result_1
al]-*=v7} {
Cj6$W5I m typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
thh0~g0/ } ;
AHP;N6Y6 n--s[Kdo8 template < typename T1, typename T2 >
[:{HX U7y struct result_2
@PKY>58) {
Y)C!N$=@Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l.SoiFDd } ;
Kl :x?"g) SivJaY% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7}fT7tsN K3J,f2Cn$ template < typename T >
? C6tYd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5&Le? -/\ {
>Cglhsb:N return fn(pk(t));
Fau24-g }
MB?762Q template < typename T1, typename T2 >
lM%3 ?~?Q& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KN\tRE {
T5TAkEVl return fn(pk(t1, t2));
$_W kI^ }
= iWn
T } ;
wvEdZGO8! :T/I%|;f _Qf310oONS 一目了然不是么?
Y$eO:67; 最后实现bind
lMb&F[KJ7 -=4:qQEw mA\}zLw+r9 template < typename Func, typename aPicker >
C.=[K_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
pb|,rLNZ {
c"S{5xh0& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ZcrFzi }
3m/XT"D /,^AG2]( f 2个以上参数的bind可以同理实现。
k :`yxxYIh 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。
N?mQ50o~C .arWbTR)~U 十一. phoenix
sK|+&BC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jtQ} _h P7hhR for_each(v.begin(), v.end(),
7^]KQ2fF
8 (
D'\gy$9m1 do_
Ou2p^:C( [
6fw2;$x" cout << _1 << " , "
F+m;y ]
-h,?_d> .while_( -- _1),
Y/,Cy0! cout << var( " \n " )
N9BfjT} )
DYW&6+%,hO );
]R]%c*tA o Yrg;]H 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:
ze#r/j;sw 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
e#|YROHf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ECvTmU'= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u:%Ln_S ' )KuLVE}S tE;c>=>t template < typename Cond, typename Actor >
")eY{C class do_while
l
!:kwF {
Z3z"c
B Cond cd;
[ih^VlZ Actor act;
C;XhnqWv+l public :
4)E$. F^ template < typename T >
g,}_&+q:.M struct result_1
}\aJ%9X02 {
<,Pk typedef int result_type;
.%+y_.l } ;
Q?{^8?7 &O^t]7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iO{LsG*5Z }o@Dsx5 template < typename T >
&[y+WrGG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D`2w>{Y {
fsUZG6 do
wYN/ }>M {
UKp^TW1^ act(t);
4*V[^mht }
z--Y while (cd(t));
4>(rskl_ return 0 ;
IQQ QB }
$9?<mP2-* } ;
hf< [$B @5*$yi 'Cp dc,qQM 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-s9()K(vZG 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
#,Cz+k*4 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
sTw+.m{F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&ZI-#(P 下面就是产生这个functor的类:
U*7x81v?j |?4NlB6 "WzD+<oL template < typename Actor >
-nDY3$U/ class do_while_actor
b>L?0p$ej {
z^\-x9vL Actor act;
q:u,)6 public :
tYMPqP,1. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1}3tpO; `{9bf)vP6 template < typename Cond >
|Jny0a/0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
YU/?AQg } ;
nG0R1< (0^ZZe`#j )_SpY\J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k[{ ~eN: 最后,是那个do_
~ ;ObT= |X;|=. Y |9 class do_while_invoker
0?O$->t {
b!`{fwV public :
Cm;M;
? template < typename Actor >
&6nLnMF8x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
nfksi``Vq {
t
{H{xd return do_while_actor < Actor > (act);
a6\`r^ @ }
eD!mR3Ai@D } do_;
*1,4#8tB IO<Ds#( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ix+eP|8F 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0HN%3AG] 最后来说说怎么处理break和continue
%{ory5 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。
#|=Q5"wU 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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