一. 什么是Lambda
Sg$\ab $ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0q>lW &J 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,
l{U 3; ~K96y$ DTE ) R@gnTe -],?kP class filler
gk1S"H {
orHD3T%& public :
5r<(Z0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j*u9+. } ;
zrO|L|F&P :\JbWj_j N^]>R:Stu 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:
4Jr[8P0/A9 \#jDQ /&d`c=nH sri#L+I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RM1uYFs< CD1=2 _0["J:s9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:"^<
aLj PL$F;d bJF/daC5 .4W>9
8 二. 战前分析
ls\E%d 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6a7iLQA 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&i^NStqu yn[ZN-H~ U_;J.{n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9sj W /* --------------------------------------------- */
8@KFln )[ vector < int *> vp( 10 );
KdJx#Lc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Qf>Pb$c$U /* --------------------------------------------- */
w%dIe!sV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K!K"}%/_ /* --------------------------------------------- */
XHM"agrhSQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
W+
'}O< /* --------------------------------------------- */
}l?_Cfvu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
U<Y'.! /* --------------------------------------------- */
Yb3f]4EH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(+8xUc(w @nX2*j*u d.j'0w"
F]A~~P 看了之后,我们可以思考一些问题:
d"6]? 1._1, _2是什么?
tW:/R@@ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
N8YBu/ 2._1 = 1是在做什么?
;u};&sm 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
E9B*K2l^{ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
#K1BJ#KUt yXV|4 (g/X(3 三. 动工
5[2.5/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
AV 5\W} O;e8ft
'| e_k
_ty` FT/5 _1i template < typename T >
o-=d|dWG class assignment
_#D\*0J {
d<Q+D1 T value;
iynS4]`U public :
tP
Efz+1N assignment( const T & v) : value(v) {}
hJo^Wo template < typename T2 >
Y-3[KH D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L^Q+Q)zTh } ;
hRa(<Z K #f3 ;}1( KCh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ym.l@( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Rs F3#H tkN3BQ NC.P2^% T$^>Fiz{Se class holder
$#7J\=GZ+ {
#}!>iFBcH public :
r d6F"W template < typename T >
q= yZx) assignment < T > operator = ( const T & t) const
3']:1B {
+8)]m< return assignment < T > (t);
TjUZv 1(L }
fAMD2C } ;
W-!Bl&jF[ ;*-@OLT_K mbX)'. +L 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
E/7vIg
F qbU1qF/ static holder _1;
, |.*, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~njbLUB FQ^<, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l!;_lH8W$ 而不用手动写一个函数对象。
F!)M<8jL&9 ZcTL#OTP c2/R]%`)9 EID)o[< 四. 问题分析
Z6R:
rq 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。
}(+=/$C"# 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
uZo`IK J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
c{,y{2c]LT 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
up&N CX 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d{2y/ Im?= e 五. 问题1:一致性
Oj"pj:fB 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
!u53 3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1<W4>~,wj ,qe]fo > struct holder
%jZp9}h {
vLBee>$
//
<84C tv template < typename T >
5y%un T & operator ()( const T & r) const
{b|3]_-/ {
jSie&V@ px return (T & )r;
^Y{6;FJ }
xTJSr2f } ;
#a(%(k S pkXfsi-Nu 这样的话assignment也必须相应改动:
#h gmUa H~?*KcZ 0\ template < typename Left, typename Right >
cuQ7kECV class assignment
29a_ZU7e6 {
b(#"w[| Left l;
YN%=Oq Right r;
<.r ]dCf public :
qe5tcv}u assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I&pr_~. template < typename T2 >
!F+|Y"c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.DDg%z } ;
lL(p]!K' 3$?9uMl# 同时,holder的operator=也需要改动:
;|>q zx }uF[Ra template < typename T >
5JBB+g assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
I&TTr7 {
Gur8.A;Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
MkG`w, }
SON^CvMs{ });cX$ 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。
ku/\16E/k 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pqyWv; k^H0b\hYY return l(rhs) = r;
l |08 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。
FX
HAZ2/\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,|T*|2Gm M82.khm~jM template < typename Tp >
{S5RK-ax class constant_t
L6|Hgrj -u {
=
n+q_.A const Tp t;
81GQijq public :
>_;kT y, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Nb~,`bu,2 template < typename T >
+
,@ FxZl const Tp & operator ()( const T & r) const
{0is wq'J {
BFBR/d[& return t;
m b%C}8D }
Nk96"P$P } ;
$|4cJ#;^L T ;i?w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|-~b$nUe 下面就可以修改holder的operator=了
0LetsDN7I K :1g" template < typename T >
oM6j>&$b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F>(qOH.I {
Err4
%- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<Z{vC }
l6iw=b[? 8)L'rW{q# 同时也要修改assignment的operator()
EzR%w*F>Q R[x7QlA; template < typename T2 >
{eEBrJJeB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
kUNj4xp) 现在代码看起来就很一致了。
M{C6rm| iI3v[S 六. 问题2:链式操作
2>F\& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KMUK`tbaI 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。
FX
H0PK 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。
QB!jLlg( 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。
PeO] lq 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"yg.hK` 1TKEm9j]u template < typename T >
$aB/+, struct result_1
P+[QI
U {
TqIAWbb& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"gFxfWIA } ;
iJFr4o/R hT?6sWa 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:
lc]V\'e z)}3**3'y template < typename T >
j7K5SS_] struct ref
\ jECSV| {
ToV6lS" typedef T & reference;
4w'lu"U } ;
`,+#! ) template < typename T >
}K2
/&kZ struct ref < T &>
!_qskDc- {
b)N[[sOt typedef T & reference;
xpF](>LC( } ;
x
Sv-;!y <>%,}j
9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NwguP KacR?Al template < typename T >
rVY?6OMkd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t{!/#eQC {
)IQ* return l(t) = r(t);
VM7 !0 }
$H'8
#:[d_ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
^7.XGWQ)- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C@1CanL@3 Bp
:~bHf 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
m#JI!_~! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
g6WPPpqus _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
X2qv^G, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WE0}$P: 最后的布局是:
t#Th9G]1 Add
te i`/ / \
Bz?l{4". Divide 5
c7\VTYT / \
1pK6=-3w3 _1 3
|XRImeF'd 似乎一切都解决了?不。
5k]XQxc6_ 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。
[u`6^TycP 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。
f-4.WW2FN 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:
+td<{4oq8 F+m[&MKL template < typename Right >
-IadHX}]t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
n@hl2M6.x9 Right & rt) const
>L gVj$Z {
OOok hZd` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/Y,r@D }
F|Q H 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zN%97q_ 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。
yG\UW&P 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。
1]T|6N? 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。
/%!~x[BeJ> 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。
e'34Pw!m 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?
Ql8bt77eI- 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:
b._m 8z ~ m[spn@SF template < class Action >
e # 5BPI class picker : public Action
LEZ&W;bCo {
;$7v%Ls= public :
gyev5txn picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z,
T#, // all the operator overloaded
rFey4zzz } ;
pLnB)z? h./P\eDc 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。
wO7t!35 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:
4 /'N|c. XV>@B $hu template < typename Right >
'Dath>Y= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}$&xTW_ {
D<bI2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G(/DtY] }
%?9Ok z\T Lsx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Lg4YED9# 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。
/ylc*3e'4 9[VxskEh template < typename T > struct picker_maker
0}]SUe^ {
uFG<UF typedef picker < constant_t < T > > result;
gzf-)J } ;
]]2k}A[-I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;JT(3yK4>p {
D//=m= typedef picker < T > result;
8AL\ST51x" } ;
}Cj8 bcH_V|5} 下面总的结构就有了:
%d2!\x%bG 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。
})Yv9],6 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。
NmpnJu|8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!l 6dg& 至此链式操作完美实现。
/Vww?9U; TTZe$>f d
~`V7B2Y 七. 问题3
p?# pT}1 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。
Fky?\ec W\cjdd template < typename T1, typename T2 >
)8,|-o= ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0N;%2=2_E {
:Ht;0|[H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s{}]D{bc }
ldqLM nP3 E 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:
;11x"S !*{q^IO9v& template < typename T1, typename T2 >
B&0;4 struct result_2
ZDt?j {
5(m(xo6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%, P>%'0 } ;
F@YKFk+a WFTvOFj 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?
>jg0s)RA' 这个差事就留给了holder自己。
g>JLDQdc K > g[k_ ]?+{aS-]?k template < int Order >
V3Z]DA class holder;
}baR5v template <>
u=x+J=AH class holder < 1 >
O`[aU%4b {
iUi>y.}"P public :
hX:"QXx template < typename T >
}H> ^o9 struct result_1
Mkxi~p%<r {
^h' Sla typedef T & result;
(V:E2WR } ;
zP\7S}p7% template < typename T1, typename T2 >
!]yO^Ob.E struct result_2
zi9[)YqxPH {
CusF/> typedef T1 & result;
').}N z } ;
4<dcB@v template < typename T >
'a6<ixgo0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K<`osdp=& {
tJViA`@x return (T & )r;
1\*\?\T>_ }
-a,-J]d0+ template < typename T1, typename T2 >
!E8X~DJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TfYVw~p_ % {
}je,")#W return (T1 & )r1;
s#~GH6/ }
Hb} X-6N } ;
>{gPN"S"a v{zMO:3 template <>
4fk8*{Y class holder < 2 >
Z;Ez"t&U {
J]lrS public :
lGwl1,= template < typename T >
h,aA w#NE* struct result_1
X+L) -d {
-}O1dEn. typedef T & result;
0R{dNyh{ } ;
* _a@z1 template < typename T1, typename T2 >
poGc a1 struct result_2
;c~cet4 {
'o|30LzYgQ typedef T2 & result;
:I -V_4b } ;
j
8*ZF template < typename T >
Ya>oCr}K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Tc8un. {
];.pK return (T & )r;
6"Bic rY }
*
#jsgj[ template < typename T1, typename T2 >
0/S_e)U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hxCvk/7sT {
(Yp+bS(PU* return (T2 & )r2;
@d Jr/6Yx }
>:D
j\"o } ;
WVVJ G}&Sle] r.4LU 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> >。
/|xra8?H[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,9WBTH8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!rqF}d c478P=g=5 return l(i, j) = r(i, j);
B}PIRk@a1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PO6&bIr &f&z_WU return ( int & )i;
@|Rrf*J?% return ( int & )j;
aN"DkUYZM 最后执行i = j;
@)Ofi j 可见,参数被正确的选择了。
'fW6
.0fXa g!-,] 6/rFHY2q HttiX/2~ P2bZ65>3y 八. 中期总结
c%=IL M4 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:
jQ:OKh<Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hWX% 66 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N!g9*Z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lT(oL|{#P rF]h$Z8o
8']9$# M)U{7c$c7 ,_Z+8 aG^4BpIP 九. 简化
'Fmvu 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。
!Y-98<|b
M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k1QpKn* 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:
6L)%T02C 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
y\a1iy +-*/&|^等
~Q\3pI. | 2. 返回引用。
() j=5KDu =,各种复合赋值等
#5f-`~^C{ 3. 返回固定类型。
Yl3n2R /U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
rb|U;)C 4. 原样返回。
M%@ !cW operator,
|o\8 5. 返回解引用的类型。
;aw=MV operator*(单目)
9]@A]p! 6. 返回地址。
;cQ6g`
bM\ operator&(单目)
qTqwPWW* 7. 下表访问返回类型。
rYbpih=x operator[]
dxmE3*b` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ll C#1 operator<<和operator>>
Vv ?-"\Z> q#s,-u u 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。
l g-X:Z. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m&?#;J|B$ RRI"d~~F6 template < typename Left >
R;j!}D!4 struct value_return
|cR;{Z8?_ {
^pYxKU_O template < typename T >
9pX&ZjYP- struct result_1
lR(+tj)9uO {
3de_V|% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
PF53mUs4 } ;
*3?'4"B{8 q,+yqrt template < typename T1, typename T2 >
F~P%AjAx' struct result_2
x= 5N3[5 {
xLC3>>P typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[Lzw#XE } ;
F 9@h|#an } ;
v~^{{O @CT;g\4 ;t|Ii8Ne 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dzDqZQY$ /%;mqrdk 下面我们来剥离functor中的operator()
r_-_a(1R: 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cj1cZ- 9;B0Mq
py return l(t) op r(t)
, T8>}U( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=_:et0 return op l(t)
-$dXE+& return op l(t1, t2)
*^:N.&] return l(t) op
rl#p".4q return l(t1, t2) op
/so8WRu. return l(t)[r(t)]
;JayoJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K5xX)oV 6x%h6<#xh* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
j'HZ\_ 单目: return f(l(t), r(t));
njWL U! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
n\^Tq<] a 双目: return f(l(t));
_tYx~J2.Q return f(l(t1, t2));
z}MP)|aH: 下面就是f的实现,以operator/为例
M)2VcDy b)e
*$) struct meta_divide
n6BQk2l {
!Rhlf.x template < typename T1, typename T2 >
z}*9uZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&3n~%$#N {
+,#$:fs u return t1 / t2;
Pc
NkAo }
a
0GpfW$t } ;
.P7"e5ge pUV/Ul] 这个工作可以让宏来做:
YLiSbLz1 IVAmV!.z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2AO~HxF template < typename T1, typename T2 > \
#0y)U;dA+w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&L,nqc\3D5 以后可以直接用
9Ru8~R/\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$>u*}X9 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
FXi{87F2 (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。。。)
f
(F)1 k[:bQ)H ,v';>.] 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
&GB:|I'%7 1ke g9] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~;#Y9>7\\' class unary_op : public Rettype
rjp-Fw~1w {
4DL) rkO Left l;
aD=A^ktx public :
<7j87 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C'o64+W^ ?C&z]f3(: template < typename T >
~e+\k>^eN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
).sRv6/c {
S&b*rA02zp return FuncType::execute(l(t));
8(~K~q[Cr }
+ EGD.S{ Ns7(j- template < typename T1, typename T2 >
}l],.J\BGX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dVi!Q@y+ {
CB/D4j; return FuncType::execute(l(t1, t2));
;I}kQ!q }
5`gQ~ } ;
EuyXgK>g [N#,K02mk yl1gx 同样还可以申明一个binary_op
WqXbI4;pJ ~XWQhIAM4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
B hp-jq'!B class binary_op : public Rettype
Htgx`N|
{
Xt@Z}B))pu Left l;
1][S#H/? Right r;
DIzH`|Y public :
5Drq9B9; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;bLEL"x% }9W4"e 2) template < typename T >
~R2 6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/|eA9 ] {
*/|9= $54 return FuncType::execute(l(t), r(t));
T2!6(,
s9 }
k+8q{5>A< m/y2WlcRx template < typename T1, typename T2 >
%+K<<iyR| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`R=HKtr? {
?`#/ 8PN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
kZerKP }
mM-8+H?~b } ;
y10h#&k cQ"~\ L>a 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
qycI(5S, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5_z33,q2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Tny%7xSx1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
+[tE ^`-F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Y5FbU 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
*?Kr*]dnLl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
f1 _<G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
%ve:hym* 下面是修改过的unary_op
h}cy D7Wn Tp_L%F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\&i P`v`K class unary_op
c(n&A~*AJ% {
w`il=ZAC Left l;
y?a
Acn$ n>^Y$yy}! public :
*i- _6s JA'h4AXk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
( 2n>A D_ [I$BmGQ template < typename T >
JNa"8 struct result_1
0VGPEKRh {
MF'$~gxo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S<WdZ=8sA } ;
I]Dl / r]l!WRn template < typename T1, typename T2 >
#&m0WI1 struct result_2
CO2C{~Q5 {
-"h;uDz|z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.$%Soyr?, } ;
>b6-OFJx ;+<&8.=,) template < typename T1, typename T2 >
vt;{9\Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sk:ws&D1u {
z 6?)3' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z-LB^kc8oQ }
_jNj-)RB_ >9q&PEc template < typename T >
W0k0$\iX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C#t'Y* {
mXUGe:e8 return OpClass::execute(lt(t));
8&Oa_{1+Q }
'{J&M|<A ;B?DfWX } ;
&g.+V/<[ awOd_![c' %_(H{y_! 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
H'LD}\K l 好啦,现在才真正完美了。
n[]tXrhU 现在在picker里面就可以这么添加了:
AwTJJ0> z%e8K( template < typename Right >
@~#Ym1{W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Pp|*J^U 4 {
aAA9$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]6{*^4kX }
fuA&7gNC 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。
6X\ 2GC9 qqu.EE x,otFp Oer^Rk 3Ezy %7 十. bind
KLL;e/Gf 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。
S=nP[s 先来分析一下一段例子
,uPJ_oZs Z-U-N ^RP)>d9Xp{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
gCN$} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]ZoD'-, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>^Yq|~[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
;?6No(/ 我们来写个简单的。
}4{fQ`HT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:Pg}Zz < 对于函数对象类的版本:
MzP7Py
8. `KCh*i template < typename Func >
2{Chu85 struct functor_trait
cI=r+OGk* {
u@.>Z{h typedef typename Func::result_type result_type;
2PeR } ;
}->.k/vc 对于无参数函数的版本:
Ht-t1q d)[;e() template < typename Ret >
9Li%KOY struct functor_trait < Ret ( * )() >
eXkujjSw" {
3VUWX5K? typedef Ret result_type;
uu/+.9 } ;
I0'[!kBF| 对于单参数函数的版本:
Kv@eI$t5 xy<`# template < typename Ret, typename V1 >
$Y9jrR'w struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yR~R: {
d7&eLLx typedef Ret result_type;
cDoo* } ;
SR8qt z/V 对于双参数函数的版本:
{66fG53x N,J9Wu ZJ\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yg2uC(2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
W>=o*{(YO {
>;#=gM typedef Ret result_type;
4#(ZNP } ;
O Lc}_ 等等。。。
z**hD2R! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3s:%2%jVK ^Q{Bq template < typename Func >
#-Z8Z
i"44 struct func_return
#-"VS-.< {
]O`
{dnP template < typename T >
tURc bwV struct result_1
jhGlG-^ {
EQe5JFR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%Td )0Lqp } ;
Dw2Q 'E CN2_bz template < typename T1, typename T2 >
,WQ^tI=O struct result_2
#u5~0,F {
O3N_\B: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J RPSvP\ } ;
D%7kBfCb } ;
&48_2Q"{ f{lZKfrp aVe/
gE 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+<.\5+ XTeb9h)3 template < typename Func, typename aPicker >
;U`X 6d class binder_1
nd{R
9B {
6e25V4e?I Func fn;
ibdO*E aPicker pk;
p{=QGrxB* public :
3|rn] yZ =/+#PVO template < typename T >
"%@uO)A / struct result_1
Ra3ukYG[ {
G_ Ay typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]$M<]w,IJ2 } ;
*OdX u&5 R:aYL~ template < typename T1, typename T2 >
0m+8P$)C% struct result_2
z}.D"
P+ {
WjM>kWv typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=f:(r'm?r. } ;
>!9h6BoGV kA7(CqUW binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\,sg)^w@ y~F<9;$= template < typename T >
c-5jYwV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3SARr>HRyI {
~4)Y#IxL return fn(pk(t));
PM4>ThQ }
w}M3x^9@ template < typename T1, typename T2 >
2[dIOb4b
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%^9:%ytt {
y,<$X.>QO| return fn(pk(t1, t2));
[U_[</L7 }
H/+{e,SW" } ;
]@SU4 7nz!0I^ w{'2q^>6* 一目了然不是么?
4&N$: j< 最后实现bind
IMad$AKc
C(]'&~}( ARx0zI%N template < typename Func, typename aPicker >
)o8g=7Jm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_
K/swT{f {
{(\(m/!Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_=6 OP8 }
?mOg@) wx
Yg6If7& 2个以上参数的bind可以同理实现。
j??tmo 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。
KzkgWMM ;,0lUcV 十一. phoenix
j,t~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ck$2Ue2`@w 6;JP76PD for_each(v.begin(), v.end(),
5.k}{{+ (
VD#!ztcY' do_
\Hs|$ [
O3ZM:,. cout << _1 << " , "
j@C0af ]
*mV&K\_ .while_( -- _1),
l7Lj[d<n cout << var( " \n " )
_>v0R' )
_j 5N=I{U );
dwp:iM 4zzlazU 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:
=xBT>h; 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
C*O
,rm} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_:5=|2-E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Uk02IOXQ /:Y9sz uW` fN0bIE
Y template < typename Cond, typename Actor >
u 6(GM class do_while
;>C9@S+ {
OT+ Ee Cond cd;
\c68n Actor act;
!a4cjc( public :
fkBLrw template < typename T >
^5>du~d struct result_1
IM$0#2\ {
wDZ typedef int result_type;
G)~MbesJ } ;
/4H[4m]I NZ)b:~a do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
PnJ*Zea r!~(R+,c template < typename T >
Lxz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s~)L_ p {
a!?.F_T9A do
eB7>t@ED {
S{ey@X( act(t);
b^%?S8]h }
lc"qqt while (cd(t));
#TIX_ RXh return 0 ;
zfirb }
}U(\~
=D } ;
K`~BL=KI [\88@B=jXP Pf{`/UlD 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:cEd [Jm9 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。
D7M0NEY 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。
6hLNJ 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。
W\'Nv/L 下面就是产生这个functor的类:
J
&{qppN I'xC+nL@ sE-x"c template < typename Actor >
C?{D"f`[] class do_while_actor
//~POm {
bd} r#^'K Actor act;
vJ~4D*(]l public :
[k!-;mi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
DgC3>
yL N?\bBt@ template < typename Cond >
tF<^9stM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2]2{&b u } ;
h -Tsi:%b bd,Uz%o_ 1% asx'^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z~BD(FDI 最后,是那个do_
4[2=L9MIo~ WC3W+v G7 -)4uYK* class do_while_invoker
KbXbT {
;I[ht public :
xOwNCh template < typename Actor >
K5 5} Wi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
olYPlHF {
yJF 2 return do_while_actor < Actor > (act);
8$2l^ }
<sgZ3*,A } do_;
ov?.:M o9_(DJ<{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
F5<"ktnI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"L9C 最后来说说怎么处理break和continue
[u/zrpTk 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
>{j,+$%kp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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