一. 什么是Lambda
P:{Aqn~zR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=B}IsBn'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,
w;'XqpP$*| ~?\U];l q?!HzZ uu6 JZp class filler
|
0 {
}UPC~kC+Z public :
t^01@ejM+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3](hMk,} } ;
/.]u%;%r[
2%@tnk|@ ajSB3}PN 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:
M@[W"f
Wq 6KddHyFz Ci`o;KVj DNGyEC
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O#)1zD} AjK5x@\ Ohm{m^VD" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
| 6{JINW {H)7K.hQN >7W)iwF +>PsQ^^x 二. 战前分析
$hm[x$$ 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。
QuR}6C 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
cL9gaD$;) u}du@Aq 5*44QV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|[`YGA4 /* --------------------------------------------- */
!)bZ.1o vector < int *> vp( 10 );
ZiPeP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9&sb,^4 /* --------------------------------------------- */
0YiTv;mq; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\Oq2{Sx\ /* --------------------------------------------- */
;EBKzB int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{o~TbnC /* --------------------------------------------- */
B $u/n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_=HaE&
/* --------------------------------------------- */
|dR}S!fmG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3Q,&D'];[ k8?._1t MT!Y!*-5
O>L,G)g 看了之后,我们可以思考一些问题:
wO]e%BTO 1._1, _2是什么?
3t-STk? 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
&~*](Ma 2._1 = 1是在做什么?
(WHgB0{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
OlT8pG5Oa Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
k'8tcXs F\eQV< /9br &s$B 三. 动工
lC($@sC % 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m!ZY]:)$ bMKX9`*o qSP&Fi 0OO[@Ht template < typename T >
"qgwuWbM class assignment
jL-2
}XrA {
|R.yuSL)( T value;
-riX=K>$ public :
f#z:ILG= assignment( const T & v) : value(v) {}
Ch]d\G M template < typename T2 >
+zh\W9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~cc }yDe } ;
4EM+ Ye ao)';[%9s Gwk$<6E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_eGYwBm 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C:Jfrg` YrnC'o` DgT]Nty@b 5Npxs&Ea class holder
]hV!lG1_ {
UOb`@# public :
]@ruizb8 template < typename T >
1^|#QMT assignment < T > operator = ( const T & t) const
*v%y;^{k[/ {
x+cL(R return assignment < T > (t);
uH*6@aYPo }
_0+X32HjJ } ;
GST#b6S @_kF&~ m ""+$ 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:
uXc;!* *47/BLys< static holder _1;
Ba[,9l[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W yM1s+@ - VJx)g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
loIb}8 而不用手动写一个函数对象。
a <C?- g| JOuyEPy opH!sa@U *;@wPT 四. 问题分析
5,
$6mU#= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
H$Kc~#= 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。
oMN<jAU. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
v#x`c_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<8}FsRr;J 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Gko"iO# MsXw
8D 五. 问题1:一致性
nYSe0w 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?|
<\O+
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-)(5^OQ X&WP.n) struct holder
%M`48TW) {
fHd[8{;P: //
0Fb];:a template < typename T >
K T0t4XPM T & operator ()( const T & r) const
Go{,<
gm {
fJlNxdVr return (T & )r;
n5=U.r }
p{5m5x } ;
t8-P'3,Q$ S46aUkW. 这样的话assignment也必须相应改动:
O[VY|.MEk UF7h{V}) template < typename Left, typename Right >
f|,Kh1{e class assignment
2]vTedSOl {
%)7t2D Left l;
HaVhdv3L Right r;
wj6u,+ public :
Hk*1Wrs* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e' M&Eh template < typename T2 >
Imv#7{ndq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K.xABKPVc
} ;
9nN1f@Y 36{GZDGQ 同时,holder的operator=也需要改动:
>[Vc$[62 ;p+'?%Y} template < typename T >
To(I<W|{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:\|A.#
U {
GqHW.s5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
-Fd&rq:GB( }
XHU$&t`7>g vu0Ue 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。
:e7\z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<-k! 9" q-Bb return l(rhs) = r;
hY.i`sp*/ 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。
3q'AgiW 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
d~~kJKK e4` L8 template < typename Tp >
3A`Gx# class constant_t
YTyrX {
^m%#1Zd const Tp t;
Uuy$F public :
0S4BV%7F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R1H^CJ=v0 template < typename T >
*#YZm>h const Tp & operator ()( const T & r) const
Z jmQ {
d 5yEgc;z return t;
FL{?W (M }
r>fGj\#R = } ;
{]+t< Sy VGm@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Wu{=QjgY 下面就可以修改holder的operator=了
'O(=Pz i3,.E]/wX@ template < typename T >
cuN ]}=D assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tQ{/9bN?P {
;+wB!/k, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W#bYz{s. }
tle`O)&uo D[yyFo,z 同时也要修改assignment的operator()
]QaKXg)3q `sKyvPtG template < typename T2 >
m'NAM%$}J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!vnC-&G 现在代码看起来就很一致了。
cR3d&/_,U es*$/A 六. 问题2:链式操作
Dylm=ZZa 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F_*']:p 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。
~Y x_ 3 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。
S[K5ofV 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。
p{L;)WTI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1*8;)#%& 6=;:[ template < typename T >
$/M-@3wro struct result_1
Z
i6s0Uck {
V8/d27\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-US:a8` } ;
ZoXz@/T n>}Y@{<]/ 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:
:dt[ # _<c"/B template < typename T >
ARu_S
B struct ref
s-IE}I?; {
ts~VO` typedef T & reference;
=R=V } ;
_BP%@o template < typename T >
^f,4=- struct ref < T &>
!Axe}RD' {
!}!KT(%% typedef T & reference;
:C_/K(Rkl } ;
(C.
$w 1(Is
7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
WRD
z*Zf {c*$i^T template < typename T >
@l CG)Ix< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
LWM<[8wJ4 {
ya&=UoI return l(t) = r(t);
WkuCnT }
,7s>#b' 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。
w<H Xe 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Leb
Kzqe 1)=
H2n4) 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
y8$3kXh _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|1%%c
% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
t+KW=eW +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%!\=$ s}g 最后的布局是:
5b:1+5iF- Add
?V2P]| / \
"zcAYg^U Divide 5
$jMA(e`Ye0 / \
STnM Bz7 _1 3
aE'nW_f 似乎一切都解决了?不。
\s#~ %l 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
"zq'nV= 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
)3CM9P'0 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
5&8BO1V. STwGp<8 template < typename Right >
&MpLm& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gg`{kN^r.a Right & rt) const
pl>b 6 | {
{O>Td9
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~3bV~H#~m }
{Z/iYHv~#c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Xgx/ubca0 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1e[?}q]* 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
x~5,v5R^] 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
qA '^b~ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
V<9L-7X 8 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
p-"C^=l 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Qp<*or@ "9xJ},:- template < class Action >
?>+uO0*S class picker : public Action
={xRNNUj_ {
"#E
Z public :
#+o$Tg picker( const Action & act) : Action(act) {}
'yCVB&`b // all the operator overloaded
FC+-|1?C } ;
Ou1kSG|kM $?F_Qsy{d Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
IrZjlnht 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Tp-W/YC jP<6J( template < typename Right >
N[Xm5J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+}m`$B}mJ {
<9&GOaJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h1q3}- }
#v(As)4^ DTC
IVLV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{qHQ_ _Bl 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。
YQD`4ND X}'rPz\Lu template < typename T > struct picker_maker
`pfgx^qG {
3_@IE2dA typedef picker < constant_t < T > > result;
>q;|
dn9 } ;
uB+#<F/c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
GOxP{d? {
OD}Uc+;K typedef picker < T > result;
f=91
Z_M } ;
aO$0[-A EJ
{vJZO 下面总的结构就有了:
pImq<Z functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
U`)
";WN picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
s>L-0vG picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d1#lC*.Sg 至此链式操作完美实现。
cWnEp';. y3(~8n rWWpP< 七. 问题3
"zw{m+7f, 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
r2f%E:-0G JVg}XwR template < typename T1, typename T2 >
~<u\YIJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c@,1?q1bv {
Fdl0V:< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f]10^y5& }
yx#!2Z0hw }{:Jj/d
p 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
.Od@i$E>& <>KQ8: template < typename T1, typename T2 >
'\QJ{/JV struct result_2
:JBtqpo2 {
MA{ZmPm) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\=RV?mI3? } ;
V9ZM4.,OCN !}|'1HIC 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?
[GCaRk>b, 这个差事就留给了holder自己。
D+AkV| !|9@f$Jv 0xi2VN"X template < int Order >
`!X8Cn
class holder;
~rrl"a> template <>
]hlQU%& class holder < 1 >
xTG5VBv {
S9*68l public :
KD\%B5Jy template < typename T >
D|Tz{DRG struct result_1
Bs3&yEq( {
on
hLhrZ typedef T & result;
mb_6f:Qh3 } ;
DIYR8l}x template < typename T1, typename T2 >
"&qAV'U struct result_2
k{!9f=^
{
bOYM-\
{y typedef T1 & result;
dM}c-=w` } ;
u=PLjrB~} template < typename T >
8fQfu'LyjY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fM&
fqI {
) F -8 return (T & )r;
v"Bm4+c&0 }
gr!!pp; template < typename T1, typename T2 >
uu-M7>+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0WZd $ {
^[I>#U return (T1 & )r1;
<QgpePyoN }
sc-+?i } ;
!F?j'[s8] r0f&n;0U4 template <>
+i /4G.=* class holder < 2 >
Bvj {
A]%*ye"NT public :
PXl%"O%d template < typename T >
Q4Wz5n1yp7 struct result_1
sWTa;Qi {
VeEa17g& typedef T & result;
Rc93Fb-Zp } ;
u>] )q7s template < typename T1, typename T2 >
oG hMO struct result_2
1LSD,t| {
rw
2i_,.*~ typedef T2 & result;
B}zBbB } ;
hBz>E 4mEv template < typename T >
.i;?8? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Dg Rn^gL{Q {
L;Yn q<x return (T & )r;
O<AGAD }
h0x'QiCc template < typename T1, typename T2 >
Jz0AYiCq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:v45Ls4J {
$WRRCB/A6 return (T2 & )r2;
%b h:c5 }
<Pf4[q&wM } ;
r0OP !u 4"nYxL"<4 71IM`eL=ED 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^IvQdVB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
CCC9I8rZD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Te3 ?z y(a>Y! dgU return l(i, j) = r(i, j);
'19? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Tqs|2at<t J}bLp
Z return ( int & )i;
i}f" 'KW return ( int & )j;
%ol1WG 9 最后执行i = j;
Y~r)WV!G 可见,参数被正确的选择了。
wrJ"(:VZ ?{L'd hq&9S{Ep A*|\E:fo osO\ib_% 八. 中期总结
iTT7<x
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
ym` 4v5w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
M4
})) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fG8^ |: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
S s+ W8-vF++R 4B[uF/[ #N"QTD|i IQ$ 6}. wZ`*C
mr 九. 简化
+'w6=qI 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。
4kK_S.& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C0^r]^$Z 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:
%Yg|QBm| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_Wp.s]D [ +-*/&|^等
Lv)1
)'v0 2. 返回引用。
$
\!OO) =,各种复合赋值等
$&jVEMia 3. 返回固定类型。
<|E*aR|M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
05jjLM'e 4. 原样返回。
zG%'Cw)8 operator,
bx-:aC)]2 5. 返回解引用的类型。
_$ 8:\[J operator*(单目)
JPZH%#E( 6. 返回地址。
# xX operator&(单目)
@'Pay)P 7. 下表访问返回类型。
`0+-:sXZ6 operator[]
)g^O'e=m 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<a+@4d; operator<<和operator>>
B<G,{k w)R5@
@C* 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。
YKOj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SUvrOl
yKz%-6cpSl template < typename Left >
YPKB4p# struct value_return
<1QXZfQ" {
,nV4%Aa template < typename T >
G2sj<F=AV struct result_1
z$ {[Z= {
wIWO?w2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%z~kHL } ;
\zDs3Hp 5Z:qU{[ template < typename T1, typename T2 >
_ib
@<% struct result_2
AW!A+?F6 {
iG=Di)O typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6y^GMlsI } ;
mwZ)PySm) } ;
mO8/eVws[M ^HE@ [b )4,U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-I;\9r+ f)r6F JLU 下面我们来剥离functor中的operator()
50T^V`6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|tse"A5Z
rrphOG return l(t) op r(t)
LEX @hkh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V:+z 3)qF return op l(t)
8 0o'=E}" return op l(t1, t2)
VZ
7(6?W return l(t) op
)$d~HA@B return l(t1, t2) op
);n/G return l(t)[r(t)]
*!dA/sid return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
#]gmM U: )Gc 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
k7cY^&o 单目: return f(l(t), r(t));
^oW{N return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
zW)Wt.svP 双目: return f(l(t));
&$l#0?Kc^ return f(l(t1, t2));
M23r/eg] 下面就是f的实现,以operator/为例
n@q-f-2 6mgLeeY struct meta_divide
mGkQx
-| {
MhB>bnWXR template < typename T1, typename T2 >
UG}2q:ST static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
P^<to(| {
3Y&4yIx return t1 / t2;
=([4pG }
dt"& } ;
_8\B~;0 +!$`0v 这个工作可以让宏来做:
}WBHuVcZG q1ZZ T"' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ojA !!Ru template < typename T1, typename T2 > \
64>CfU( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^r mQMjF
以后可以直接用
<~:2~r DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T4[/_;1g 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
lWT`y (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
<vD(,|| n.C5w8f H/={RuU 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
sNP
; Z aS29} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KCH`=lX class unary_op : public Rettype
f/iMI)J {
ibG>|hV Left l;
aeAx0yE[p public :
cL~YQJYp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^6LnB#C& .*.eY?,V template < typename T >
uv^x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HIC!:| {
GS}JyU return FuncType::execute(l(t));
9jM7z/Ff }
@7V~CNB+ >VX'`5r>uw template < typename T1, typename T2 >
ZE~zs~z| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#3'M>SaoH {
x($Djx return FuncType::execute(l(t1, t2));
uU^iY$w }
Xil;`8h } ;
Wcm8,?* {Qn{w%!| LhM$!o?W 同样还可以申明一个binary_op
(mKH,r Ndgx@LTQQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9.il1mAKg class binary_op : public Rettype
_+(@? {
,|.}6\zl*{ Left l;
@2*Q* Right r;
=)gdxywoC public :
WIpV'F|t]` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fGRV]6?V 4"\cA:9a template < typename T >
.aVt d
[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W8;!rFW {
B;W%P.<. return FuncType::execute(l(t), r(t));
x}V&v?1{5 }
^H{YLO =Vazxt@[ template < typename T1, typename T2 >
'
2O@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nAAv42j[ {
aql8Or1[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
J_m@YkK }
V*@Y9G } ;
A^A)arJS N;6o=^ic g|7o1{ 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
CyW|k
Dz 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>xq.bG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D|Wlq~IpQ 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。
D}j`T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
cC+2%q B 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。。。
5,g +OY=\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QCE7VV1Rw 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)
0Oc?:R'$ 下面是修改过的unary_op
$(]nl%<Q (/,l0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2lOUNx Q$ class unary_op
=WBfaxL} {
TsG x2[ Left l;
|D%mWQng W I MBwmg public :
6N5(DD 1 <+aF, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vv{+p(~**O 4KnBb_w template < typename T >
zB~< @ struct result_1
Y:t?W {
"42/P4: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|%mZ|,[ } ;
?+.C@_QZQ 2zW IB[ template < typename T1, typename T2 >
nPqpat`E struct result_2
.9PT)^2 {
" QiR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PPIO<K 3` } ;
$?bD55 L\E>5G; template < typename T1, typename T2 >
&tvp)B?cWk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l&'q+F {
@z{SDM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Qz#By V: }
wK#*| yb?Pyq.D template < typename T >
Hz2Sx1.i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RLB"}&SF] {
dIlpo0; F return OpClass::execute(lt(t));
||awNSt }
bvB',yBZ emK*g<] } ;
.hR
<{P #~"IlBk\ ,_Bn{T=U 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
L-C^7[48= 好啦,现在才真正完美了。
Ez5t)l- 现在在picker里面就可以这么添加了:
40h$-
VYT/ 80[# 6` template < typename Right >
vk48&8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
AJxN9[Z!N {
}9fch9>Zr return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)&d=2M;3 }
~ILv*v@m 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。
5)lcgvp 1p$(\ ng!cK<p i\ X3t5 +KIz#uqF8Z 十. bind
X~0-W Bz 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
c&',#.9 先来分析一下一段例子
R^o535pozc nH6SA1$kW Sq ]gU int foo( int x, int y) { return x - y;}
C|TQf8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>Wt@O\k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9$;5J 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
pF-_yyQ 我们来写个简单的。
sIgTSdk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]B=*p0~j^n 对于函数对象类的版本:
T:X* YYYF a template < typename Func >
`@],J struct functor_trait
v#%rjml[ {
otR7E+*3 typedef typename Func::result_type result_type;
|<,qnf| - } ;
ZZI}
Ot{ 对于无参数函数的版本:
+u0of^}=
r+E!V'{C template < typename Ret >
|xFA} struct functor_trait < Ret ( * )() >
~rdS#f&R2 {
ZF[W<Q typedef Ret result_type;
1LRP
R@b^ } ;
1bCE~,tD 对于单参数函数的版本:
!6=;dX &|GH@^)@ template < typename Ret, typename V1 >
M=pQx$%a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uhfK\.3 {
@gK`RmhGE5 typedef Ret result_type;
jc9C|r } ;
>*ls}
q^ 对于双参数函数的版本:
)LFbz#;Y lt6wmCe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{] ]%0!n\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
GEc-<`- {
fGlvum typedef Ret result_type;
v9:J 55x } ;
mB_?N $K 等等。。。
B+Qf?1f 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
EtN, 81{8F template < typename Func >
)H
W struct func_return
m1;Htw {
h@$SJe(hl template < typename T >
+d\o|}c struct result_1
6GunEYK!N8 {
M11\Di1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xn2 nh@; } ;
vkTu:3Qe ,W)DQwAg template < typename T1, typename T2 >
MSS[-} struct result_2
?YL JXq {
B.5+!z&7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F,~BhKkbV } ;
JHa1lj } ;
L.'61ZU ~O\A 0e VtLRl0/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@rbd`7$% -#f.}H' template < typename Func, typename aPicker >
TF:'6#p class binder_1
hb3:,c( {
g@>llve{ Func fn;
'=E;^'Rl aPicker pk;
3oLF^^^g public :
.>R`#@+I LP#wE~K"b template < typename T >
Eu(QeST\ struct result_1
IN bV6jZL {
D}y W:Pi' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZDmL?mC } ;
"D.<~! QNx]8r template < typename T1, typename T2 >
}qECpKa0 struct result_2
6}E>B{Y {
yk?bz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R%RbC!P } ;
=|E
" &wK:R,~x6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{UP[iw$~ r
1r@TG\ template < typename T >
)]C]K B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HfSx*@\s {
b=lJ`| return fn(pk(t));
+S4>}2N33 }
tI{]&dev template < typename T1, typename T2 >
Uyb0iQ-,s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iZn0B5]ikj {
x>EL|Q=? return fn(pk(t1, t2));
6o#/[Tz }
1}\p:` } ;
3Sfd|0^ >(a35 b$ n3~axRPO 一目了然不是么?
GoybkwFjZ 最后实现bind
w~6UOA8} g0zzDv7~ $}WT"K template < typename Func, typename aPicker >
T)I)r239h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gf8o~vKX$G {
%evb.h) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uluAqDz` }
pCIS82L 0R)x"4Ww 2个以上参数的bind可以同理实现。
p($vM^_<" 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。
%9>w|%+;U+ $t%IJT 十一. phoenix
(o|bst][S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
BZW03e8| phu,&DS! for_each(v.begin(), v.end(),
8HKv_vl (
?]D&D:Z?I do_
<CuUwv
'A [
Py
v> cout << _1 << " , "
v>`Fo[c ]
4O-LLH .while_( -- _1),
[Kc ?<3W cout << var( " \n " )
l0,VN,$Yl )
y5eEEG6 );
UnK7&Uo a4ViVy 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:
;iiCay37F 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+Uv operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(/I6Wa 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L/jaUt[, l-%] f]> Z4/D38_ template < typename Cond, typename Actor >
&/UfXKr class do_while
&YY`XEG59O {
P{A})t7 Cond cd;
:L@;.s Actor act;
~o_JZ: public :
L-`V^{R] template < typename T >
&6s&nx struct result_1
)$S=iL8( {
![B|Nxq}@ typedef int result_type;
rNV3-#kU } ;
QtnNc!,n [voZ=+/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l[i4\ CT /HRKw
D template < typename T >
>ZkL`!:s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fhN\AjB6Td {
eAW)|=2 do
:^kAFLU {
5 I_ :7$8 act(t);
7k* }
a^l)vh{+ while (cd(t));
nlB'@r return 0 ;
v Z]j%c@ }
4o}{3! m } ;
;j1
SSHZ ;av!fK Dc0=gq0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!+3&%vQ) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}=EJM7sM|k 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
`\VtTS 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
q!Ek
EW\n 下面就是产生这个functor的类:
r =x"E$ BO*)cLQ Ee}|!n> template < typename Actor >
Yd4X*Ua class do_while_actor
V$hL\`e {
CsZm8oL$ Actor act;
Mbxl{M
> public :
d;dT4vx$[M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
eQuw uT 8i[TeW" template < typename Cond >
Kuh3.1#o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
H(;@7dh } ;
$!wU[/k W<)nC_$ lUjZ=3"' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_<f%==
I' 最后,是那个do_
[4#HuO@h y%vAEQ2j= `0ym3} (O class do_while_invoker
!T<,fR+8X {
w98M#GqV public :
G AY?F template < typename Actor >
9BZ B1oX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X[.%[G|oj} {
a k5D return do_while_actor < Actor > (act);
2 %fcDEG/ }
# l9VTzi } do_;
m^XO77" yn!;Z._ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Zocuc"j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*e [* 最后来说说怎么处理break和continue
(km
$qX 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。
qZ!kVrmg& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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