一. 什么是Lambda
E>s+"y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
B zS4:e< 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,
cZ_)'0
(*$F7oO< 't`h?VvL `;Tf _6c class filler
A]!0Z:{h% {
K1hkOj;S public :
,Tr&`2w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N_bgW QY } ;
+]cf/_8+s :W0p36" xg/( 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:
3eE=>E4, I}bu t9U6\ru FzX ;~CA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
syBpF:`-W G^t)^iI"' /al56n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
buX(mj:& AuQ|CXG-\ $B-/>Rz `{!A1xKZ 二. 战前分析
e-y$&[
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。
mv99SOe[Fz 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
9JP:wE~y #aL.E(% b5)^g+8)w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U\lbh;9G /* --------------------------------------------- */
Ag9GYm vector < int *> vp( 10 );
n{!{,s transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k_]'?f7Z /* --------------------------------------------- */
^ slIR!L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
uSR%6=$ /* --------------------------------------------- */
f4 S:L& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3R<r[3WP /* --------------------------------------------- */
+:@^nPfHy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VYb,Hmm>kC /* --------------------------------------------- */
#).^k- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k*;U?C! zgjgEhnvU Xw9]WJc
Culv/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
B0b|+5WhR 1._1, _2是什么?
3iw3:1RZUZ 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。
HE+' fQ!R 2._1 = 1是在做什么?
u W,J5! 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。
]\fHc"/ 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。
8i]
S[$Fc mH$ `)i8 ,]0BmlD 三. 动工
3y.+03
W 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
uxxk&+M =)+^ y}xb _qPKdGoM \uHC 9}0 template < typename T >
<!m.+ class assignment
X$;x2mz nM {
DtBvfYO8)> T value;
EgG3XhfS public :
!q$VnqFk assignment( const T & v) : value(v) {}
fB<Qs.T template < typename T2 >
&,{>b[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m<j;f } ;
l7T?Yx j k
76<CX olQP>sa 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^/?7hbr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^"<Bk<b( VOj7Tz9UD 9 D.wW F6~
;f; class holder
&I
~'2mpk {
jl}9R]Y_2 public :
XS2/U<sd template < typename T >
+vJ}'uR3P assignment < T > operator = ( const T & t) const
uG'S&8i_ {
56YqYu. return assignment < T > (t);
`&x>2FJ }
F}mt
*UcMG } ;
38-kl,Vw 7p'pz8n`X *?Wz/OJ0 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:
eptw)S-j sE]z.Po= static holder _1;
vO?sHh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zytW3sTZA [H!do$[> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B7qi|Fw 而不用手动写一个函数对象。
19R~&E's %Qj$@.*:
+Goh`!$Rj9 Edc3YSg%; 四. 问题分析
4J'0k<5S 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
eI`%J3BxR 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
p) ;[;S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
g'k m*EV 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=_E$* } 下面我们可以对这几个问题进行分析。
gZ>&cju )RFY2} 五. 问题1:一致性
,^1 #Uz8 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?|
)X *_oH= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z! /_H($ ORX<ZOt1 struct holder
Qg1kF^= {
k=d_{2 ~ //
!}mM"|< template < typename T >
d+h~4'ebv T & operator ()( const T & r) const
3`3my= {
DV?c%z`YO return (T & )r;
Z
*tHZ7b }
FN26f*/ } ;
U7zd7O YJz06E1 -9 这样的话assignment也必须相应改动:
,3GB9 k;Qm%B template < typename Left, typename Right >
R'_F9\ class assignment
V@G|2ZI {
p+nB@fN/ Left l;
'T|QG@q Right r;
aY,'^S public :
/55 3v;l< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'g<FL`iP template < typename T2 >
btC<>(kl& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ER!s } ;
6~!7?FK R4[|f0l}s 同时,holder的operator=也需要改动:
P
2x.rukT| 9QF,ynE template < typename T >
Qdc#v\B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_w <6o<@ {
H%>cpwa[7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
8v^AVg }
{9F}2
SJ PEtr8J$uB 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ygV-Fv>PQ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`ST;";7! [--] ?Dr return l(rhs) = r;
1TN+pmc}@ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
TuwSJS7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
bM
W}.v! Hb$wawy< template < typename Tp >
1OK~*=/4 class constant_t
nl-tJ.MU" {
q"g4fzCD const Tp t;
aHles5
public :
(iO/@iw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TDR#'i template < typename T >
`LTD|0; const Tp & operator ()( const T & r) const
NQbgk+&wD {
Zqg
AgN@ return t;
RL"hAUs_1 }
:WSszak } ;
$4CsiZ6 ]A_A4=[w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K;g6V!U 下面就可以修改holder的operator=了
bFIv}c+; f5CnJhE|) template < typename T >
h4>q~&Pd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^12}#I {
2ZMVYa2%( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&nn+X%m9g }
kqS_2[=] LaIH3!M3 同时也要修改assignment的operator()
2\xEMec u,S}4p&l template < typename T2 >
G"prq& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A0uA\E4q 现在代码看起来就很一致了。
XV<{tqa 8&y3oxA, 六. 问题2:链式操作
Et"B8@'P 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[iG4qI 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
V34]5 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\8 -PCD 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
MB(l*ju0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+ gP 4MP [/eRc template < typename T >
8IihG
\ struct result_1
E1rxuV|9 {
sJ cwN.s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@I0[B<,:G } ;
E{Y)=tW[ ~f!iz~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
x5nw/''[2 c9xc@G! template < typename T >
bp(X\:zAy struct ref
8G
p%Q {
75#&hi/~ typedef T & reference;
0RGSv!w } ;
w^aI1M50 template < typename T >
km#Rh^ struct ref < T &>
3SWO_ {
D|R,$v: typedef T & reference;
G~Mxh,aD$> } ;
n42XqR xs3t~o3y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d<^o@ .6nNqGua1 template < typename T >
+zLh<q 0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h"+|)'*n {
75t5:>"[ return l(t) = r(t);
ZAcW@xfb }
C'jE'B5b 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Qk.:b 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V$XCe C~aNOe
WR 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
%o9;jX _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
PE-P(T3s[8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{:r8X +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h q&2o 最后的布局是:
-P>f2It Add
.TTXg,8#D / \
AmmUoS\ Divide 5
l^ aUN / \
`CXAE0Fx _1 3
3d|n\!1r 似乎一切都解决了?不。
$5)ZaYx< 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
0au\X$)Q 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。
)cX6o[oia 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:
Nn;p1n
dN " %)zTH template < typename Right >
h5?yrti assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
p;VHg Right & rt) const
9e|]H+y {
4d*=gy% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TZ,kmk# }
#D-L>7,jA 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K8UgP?c;0 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。
wKq-|yf, 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。
ZzuEw 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。
okO^/" 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。
'y?(s+ 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?
l}$Pv?T,2 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
FM3DJ?\L- =A,6KY=E template < class Action >
;*Cu >f7 class picker : public Action
;(0E#hGN {
Nuw_,-h public :
buRK\C picker( const Action & act) : Action(act) {}
|\OG9{q // all the operator overloaded
kR0d]"dr } ;
K)AJx" 'o#ve72z1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
#*[G,s#t^ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
#UcqKq dX0"h5v1 template < typename Right >
xsq+RBJi picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
' ju{j`b {
72gQ<Si return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{ L(Q|bB }
qn+b*4 R~$W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(YbRYu 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。
KMxP%dV/= Sn\S`D template < typename T > struct picker_maker
S?bG U8R5 {
ab 1qcQ< typedef picker < constant_t < T > > result;
p=Nord } ;
3%<Uq%pJ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/ ;U {
yB&+2 typedef picker < T > result;
F
j_r
n } ;
asDq(J`sQ tp='PG.6 下面总的结构就有了:
^<8
c`k )e 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!;3iXM 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。
JCu3,O!q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
OIK14D: 至此链式操作完美实现。
sbZ$h
< gHLBtl/ }nDKSC/[V! 七. 问题3
zDbjWd 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
D:9/;9V -S]yXZ template < typename T1, typename T2 >
e Ir|% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
} PD]e*z{Z {
qW57h8M return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a
D* }
y9?~^pTx /P~@__XN 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
7Vf2Qx1_ @(Mg>.P template < typename T1, typename T2 >
jXEuK:exQ struct result_2
D"WqJcDt {
yub| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|kwBb>V } ;
SbNs# olNgtSX 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
:"+/M{qz 这个差事就留给了holder自己。
Ih*}1D)7 ^goa$uxU -c-#1_X5 template < int Order >
HS{a^c% class holder;
E,I*E{nd9 template <>
Q:I2\E class holder < 1 >
NZ(c>r6 {
L-}>;M$Y) public :
2s{PE template < typename T >
d\Xi1&& struct result_1
fk%yi[ {
'j84-U{&) typedef T & result;
]Mu
+
DZ } ;
5!2^|y4r template < typename T1, typename T2 >
^qL2Q* struct result_2
<eU28M?\ {
3V]B|^S typedef T1 & result;
t:tT Zh } ;
]I9Hbw template < typename T >
W+
tI(JZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yvxdl=s {
+*2wGAT return (T & )r;
dmHpF\P5f }
tETT\y|' template < typename T1, typename T2 >
^h+,Kn0@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
90)0\i+P {
{C>.fg%t return (T1 & )r1;
% AqUVt9} }
$x,?+N } ;
<3dmY= S<"M5e template <>
2s, [DC class holder < 2 >
0be1aY;m& {
~~[Sz#( public :
bWzv7#dd= template < typename T >
#s JE{Tb struct result_1
WVc3C-h, {
}q1@[
aE typedef T & result;
!w['@x. } ;
<rUH\z5cP template < typename T1, typename T2 >
k0IW,z% struct result_2
Z$R6'EUb1 {
2j_YHv$I typedef T2 & result;
yjZ]_. } ;
5~T`R~Uqb template < typename T >
J&4QI( b. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
70,V>=aJ {
{6%vmMbJ return (T & )r;
Ad)Po }
y:Xs/RS template < typename T1, typename T2 >
a.+2h%b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+]|aACt] {
)3<|<jwcx return (T2 & )r2;
WPVur{?< }
;K<e]RI;? } ;
&V5[Zj|] g z!q H.EgL@;mb 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oJC-? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
12 HBq8o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%2Q:+6) v3|-eWet^ return l(i, j) = r(i, j);
yidUtSv=, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xW@y=l Cu <V?M~u[7f return ( int & )i;
hn9'M!*:O return ( int & )j;
fl| 8#\r 最后执行i = j;
3`PPTG 可见,参数被正确的选择了。
vK2sj1Hzr ^lVZW8 Ed[ tmaEuV IC&xL9 4Q2=\-KFj 八. 中期总结
pG?AwB~@n 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6<sd6SM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n_;qB7,, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)N[9r{3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:3`6P:^
lSv?!2 WP)r5;Hv` r|$@Wsb?# pME17 af \7W>3 九. 简化
b&:>v9U 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。
VwfeaDJw 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6*`KC)a 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
N@D]Q&;+(T 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r0ml|PX +-*/&|^等
\]Nlka 2. 返回引用。
$4K(AEt[ =,各种复合赋值等
^(<Ecdz( 3. 返回固定类型。
[JAHPy=+w 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+<5q8{]Pk 4. 原样返回。
}SL&Y `Y] operator,
H#pl&/+ 5. 返回解引用的类型。
D^cv
8 8< operator*(单目)
ks92-%;: 6. 返回地址。
HUF],[N operator&(单目)
(S1c6~ 7. 下表访问返回类型。
X}T/6zk operator[]
N ] KS\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z05kn{<a8 operator<<和operator>>
B/"TaXVU L?~>eT OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
|C:^BWrU* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-$W#bqvz^ V_b"^911r template < typename Left >
{Ju struct value_return
ckR>ps[ u {
q18IqY*Lo template < typename T >
j\W"P_ dpd struct result_1
`SDpOqfIrP {
q-7C7q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0,~f"Dyqy } ;
R]{zGFnx <2b&AF{En template < typename T1, typename T2 >
)`,||sQ struct result_2
Q-A:0F&{t {
m\9R;$\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;#'YO1`gf3 } ;
@VdkmqXz } ;
nV/8u_ Q7<%_a b&q!uFP 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m Acny$u Jo%`N#jG 下面我们来剥离functor中的operator()
OS$}ej\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\X3Q,\H
@ ?vA)F)MS return l(t) op r(t)
h%4aL38 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
x9l l 0Ht return op l(t)
k2bjBAT return op l(t1, t2)
ibzcO,c return l(t) op
ALcin))+B return l(t1, t2) op
&xhwx>C`K return l(t)[r(t)]
'3%J hG)# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Whoqs_Mm{ rcq^mPdQ 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:
F~bDA~ 单目: return f(l(t), r(t));
&Hz{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BZJ\tPSR 双目: return f(l(t));
.[8!
E_ return f(l(t1, t2));
$,Eb(j 下面就是f的实现,以operator/为例
vR"?XqgZ %fbV\@jDCX struct meta_divide
CdEQiu {
x3>ZO.Q template < typename T1, typename T2 >
z6IOVQ*r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^"dVz. {
?xa70Pb{; return t1 / t2;
k kZ2Jxvx }
MQc<AfW3/ } ;
RGu`Jk fMpxe( 这个工作可以让宏来做:
7$"A2x hQeGr2gMq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x/fhlf}a}= template < typename T1, typename T2 > \
|?cL>]t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@d&JtA 以后可以直接用
1 5heLnei DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`w6*(t:T 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
^ABtg# (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。。。)
cp:U@Nh( VGYx( 4,, @o
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
C6?({
QB@ @Ojbu@A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x/pX?k class unary_op : public Rettype
@~z4GTF9i {
@3w6!Sgh Left l;
l`bl^~xRo public :
|Q(3rcOrV" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}>5R9 (+CNs template < typename T >
q90
~)n? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HJi
FlL3 {
SHc?C&^S return FuncType::execute(l(t));
Ia[4P8Z }
ynZp|'b?< bhl9:`s template < typename T1, typename T2 >
d[\$a4G+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hS 9^Bi {
z"D0Th`S6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q\nIU7:bZ }
.iV-Y *3< } ;
qOTo p- Ez/>3:; N!//m?} 同样还可以申明一个binary_op
aI\:7 }Ip1|Gj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S l`F` class binary_op : public Rettype
[ KDNKK {
)GKY#O09x9 Left l;
=E$B0^_2RC Right r;
a)8;P7 public :
9+
A~( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b&*)C#7/T Eb7GiRT# template < typename T >
,_UTeW6M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vd[?73:C {
l`Ae&nc6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
`)tIXMn }
j a4zLf(< z?Cez*.h> template < typename T1, typename T2 >
J)EL<K$Z[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yf2P6b\ {
[;Jq=G8&t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ie[DTy }
-cWGF } ;
vawS5b; wzF%R{; -Rwx`=6tV 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
XFv^jSF 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
HF<h-gX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\b}%A&Ij 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。
G+t=+T2m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&bigLe 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。。。
$>zqCi2tB< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L1kAAR 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
b"nD5r 下面是修改过的unary_op
+*IRI/KUD #fDM{f0]R template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/bF>cpM class unary_op
q8}he~a {
!ou;yE&<, Left l;
|zJ2ZE| @V Sr'?7- public :
Wjli(sT#- pV`/6
} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZA \;9M= rYM@e template < typename T >
qJJ},4} struct result_1
7u:QT2=& {
&YBZuq2? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%Iiu#- 'B } ;
"-P z2QJY J(SGa Hm@ template < typename T1, typename T2 >
Fw8b^ew struct result_2
}lP`3e {
qYQ
vjp typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KV! ( } ;
QZ+G2$ &(m01 template < typename T1, typename T2 >
R7A:K]iJ5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0]zMb^wo {
!="8ok+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bwa*|{R }
}D-jTZlC ,YJn=9pTl template < typename T >
|D_4 iFC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G E? \Vm {
/!N=@z) return OpClass::execute(lt(t));
SXC
7LJm<g }
nX\mCO4T yq1G6hw } ;
o$Y#C{wC% rs,'vV-2\ sY1.z5"Mm 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[,{Nu EI 好啦,现在才真正完美了。
zN=s]b=/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
D G|v'# 2%*\XPt) template < typename Right >
7-0j8$` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
C{+JrHV%h {
~z,qr09 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`2]TPaWGh }
i5|)|x3 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-W>HV }
7ND]y48 LB[?kpy Ktu~%)k% Q3Y(K\ 十. bind
`Y^l.%AZZ 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。
LXZI|K[}k 先来分析一下一段例子
jeB"j rHuzGSX54 9Q*:II int foo( int x, int y) { return x - y;}
/`0>U bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6G}4KGQc bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7-C])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。
Cs\jPh;" 我们来写个简单的。
@sW!g;\T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ps<k 2 对于函数对象类的版本:
@yC3a)=$L
FsQoQ#* template < typename Func >
e {3%- struct functor_trait
BR_fOIDc {
<_]W1V:0 typedef typename Func::result_type result_type;
Qc=-M'9 } ;
`~=NBN=tiL 对于无参数函数的版本:
&0H_W xKeB )eqF21\ template < typename Ret >
-F 9xPw struct functor_trait < Ret ( * )() >
AX
Q.E$1g {
X?;iSekI4 typedef Ret result_type;
(_6JQn } ;
Z9*@w`x^u 对于单参数函数的版本:
Z[B:6\oQ 3g5r}Ug template < typename Ret, typename V1 >
Do5. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B=7maYeU {
I Gi9YpI&K typedef Ret result_type;
B|8|f(tsSa } ;
kbJ4CF}H 对于双参数函数的版本:
FMhuCl2 B !wr} ] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#{^qBP[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b'z\|jY {
3N|6?'m typedef Ret result_type;
SXN]${ } ;
& JJ*?Dl 等等。。。
N R4\TU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}B!io-} OVc)PMp template < typename Func >
<G`1(,g struct func_return
TCIbPsE {
W-Vc6cq template < typename T >
r* l
c# struct result_1
p=zTY7L {
H
SGz- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x8~*+ j } ;
jA[")RVG 8OO[Le]1 template < typename T1, typename T2 >
%tZrP$DQ struct result_2
6`bR'
0D {
%+<1X?;,Fq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&-X51O C } ;
{^^LeUd#V } ;
DyA/!%g 4x3 _8/= t}?-ao 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v-^tj}jA 3K/'K[~ template < typename Func, typename aPicker >
zjSl;ru class binder_1
%6m' |(- {
U@{>+G[ Func fn;
K[
S>EITr aPicker pk;
qDhZC*"9#D public :
Zk>m!F>,p (I'{
pF) template < typename T >
Dhfor+Epy struct result_1
Kv<mDA! {
|"9vq<` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
! hEZV&y } ;
Ro<x#Uo 7Kb&BF|Q template < typename T1, typename T2 >
LP'q$iB! struct result_2
-1`}|t; {
Q~k|lTf typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ggsts } ;
8bO+[" c i[{*(Y$L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+>Gw)|oX ?~#[cx template < typename T >
v0tFU!Q% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,Mi'NO {
pv&iJ7RN return fn(pk(t));
!M9mX%UQ }
!r/~D | template < typename T1, typename T2 >
e^\#DDm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0Js5 '
9}H {
)1R[X!KQ7 return fn(pk(t1, t2));
I,,SR" }
f~TkU\Rh } ;
$= 2[Q C=U4z|Ym ="%887e 一目了然不是么?
Z?3B1o9 最后实现bind
;E5XH"L\ 3pL4Zhf 3DB= Xh template < typename Func, typename aPicker >
W$J.B!O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Us2> 5 :\ {
0b8=94a{> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
t7xJ" }
wN/v-^2 /RxqFpu|. 2个以上参数的bind可以同理实现。
A=e1uBGA 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。
P6ka'!z eWD!/yr| 十一. phoenix
a\Gd;C ^` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
US-f<Wq qf<o"B|_9 for_each(v.begin(), v.end(),
?A r}QN (
42-T&7k do_
BePb8
k<y [
48G^$ T{ cout << _1 << " , "
r;H#cMj ]
9(vp`Z8B4 .while_( -- _1),
erTly2-SJ cout << var( " \n " )
3!QXzT$E )
V2@(BliP );
M\IdQY-c yOb'] 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:
Qx!Bf_,J 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
00y(E@~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i??+5o@uTF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
EBQ_c@ ,lFzL3'_0x wGIRRM !b template < typename Cond, typename Actor >
{`J!DFfur class do_while
ybv< 1 {
Dsv2p~ Cond cd;
EKsOj&ZiJ Actor act;
Y( K`3?A public :
%P#|
} template < typename T >
u3UN struct result_1
=i7CF3 {
$~
d6KFT typedef int result_type;
7suT26C } ;
pXh`o20I #E<~WpP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o`'4EVw* k{ZQM template < typename T >
g ssEdJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d$?+>t/ {
@KZW*-" do
Fy.!amXu {
r]~]-VZ/ act(t);
;\j'~AyCn }
Lc-WfzT while (cd(t));
nU#K=e
=W return 0 ;
e-lc2$o7{ }
]A l)> } ;
j[t2Bp eU]I !pI< jrttWT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^EmePkPI 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。
s,Fts3+ 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。
QNXS.!\P 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。
G2|G}#E 下面就是产生这个functor的类:
X]GodqL\ c+whpQ=01 Hbu
:HFJ! template < typename Actor >
,k9.1kjO*) class do_while_actor
I:MrX {
2IkyC` Actor act;
gh^w
!tH3 public :
Q yQ[H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]{ch]m ##1/{9ywy template < typename Cond >
nmuU*oL picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[~n|R Oo } ;
$8[JL\ ~)ysEZl L,,*8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5.kKg=a 最后,是那个do_
2Z`Jr/ Pt6d5EIG ,1vFX$ class do_while_invoker
Ngm/5Lc {
yK_$d0ZGE~ public :
^
$N3.O. template < typename Actor >
Fa #5a'}I do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`)BZk[64 {
mQK3YoC) return do_while_actor < Actor > (act);
'RV wxd }
%UV"@I+ } do_;
wDBU+Z 0 r;tI" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
cf%2A1I2W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3B$|B, 最后来说说怎么处理break和continue
VZ9`Kbu 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。
!4YmaijeN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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