一. 什么是Lambda
>?rMMR+A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ic"8'Rwb 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,
h9#)Eo L(sT/ ;{q* PB?2{Cj class filler
c&FOt {
!a-B=pn!] public :
0!7p5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
! Dj2/][ } ;
V; CPn S!+>{JyQ y@It#!u0 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:
o]<9wc:FZ
a^pbBDi
W Jazg n5 A.dbb'^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'W yWO^Bdk akU2ToP 4^M"V5tDx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:O$bsw:3w< OZnKJ< W5=)B`v U+@U/s%8 二. 战前分析
f-71`Pyb 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Qh(X7B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
FROC/' >%0$AW|Exu _B&Lyg!J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!!H"B('m /* --------------------------------------------- */
(xRcG+3]; vector < int *> vp( 10 );
: -d_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:dAd5v2f /* --------------------------------------------- */
q!?*M?Oz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
a6^_iSk /* --------------------------------------------- */
2vX $:4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8W?dWj /* --------------------------------------------- */
7t:tS7{} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
stBe ^C /* --------------------------------------------- */
Z0m`%(MJa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
sA77*T j7k}!j_O{ +a1iZ bh 8.Y|I5l7G 看了之后,我们可以思考一些问题:
aR/?YKA 1._1, _2是什么?
F_jHi0A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
rxH]'6kP 2._1 = 1是在做什么?
3m`>D
e 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
~IS8DW$; 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。
;'= cNj kMMgY? $i5J} 三. 动工
W>)0=8#\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
mpMAhm: %kjG[C !W9:)5^X `+"(GaZ template < typename T >
+ovK~K$A class assignment
*^~
=/: {
tmooS7\a T value;
gtZmBe= public :
4]ni-u0* assignment( const T & v) : value(v) {}
E<[
s+iX template < typename T2 >
}|Mwv
$` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*_o(~5w-K } ;
kzDN(_<1 HdJ g %BP>,E/w 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
k[;)/LfhS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<\u3p3"[4 IrqM_OjC oDz|%N2s| E)gD"^rex class holder
Mzp<s<BX {
;*M@LP{*L public :
'#V@a template < typename T >
_>Raw assignment < T > operator = ( const T & t) const
h<`aL;.g {
Y(.e e%;, return assignment < T > (t);
h@!p:] }
hx$61E= } ;
:Kwu{<rJ!( <f>w"r \7r0]& _ 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:
Wye* ~t !m+Pd.4TaB static holder _1;
>|E]??v Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5M0Q'"`F: L(VFzPkY% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bOFzq>k_ 而不用手动写一个函数对象。
7v ZD ~Ld5WEp k3 , ~O>8VbF Yi*F;V 四. 问题分析
&>,;ye>A 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。
K8;SE! 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。
Z~~6y6p 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3R+%C* 7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b0{i +R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
w`)5(~b W2
-%/ 五. 问题1:一致性
nn_O"fZi 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?|
]?tRO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=9GALoGL Q&eyqk struct holder
o utJ/~9; {
?,>3uD# //
F@i>l{C template < typename T >
7__[=)(b2X T & operator ()( const T & r) const
YsVmU {
](w)e
p~;3 return (T & )r;
XB7Aa) }
-G~]e6:zD } ;
|Ns4^2 a)QT#. 这样的话assignment也必须相应改动:
1;ttwF>G7 9|1msg4 template < typename Left, typename Right >
$r/$aq=K class assignment
im2mA8OH {
#'_#t/u Left l;
V]F D'XAl Right r;
'[
t. public :
,a?)O6?/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gyw=1q+ template < typename T2 >
|LZ;2 i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eiKY az } ;
'Qy6m'esW j=l2\W#} 同时,holder的operator=也需要改动:
|nefg0`rk (,U|H` template < typename T >
0)ohab assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:y-;V {
oMQ4q{&| return assignment < holder, T > ( * this , t);
z1J)./BO }
>1j#XA8 q]?qeF[ 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。
1K#>^!?M
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^wIB;!W nR{<xD^ return l(rhs) = r;
6e-ME3!<l 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。
41X`. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qVC+q8 E>bkEm template < typename Tp >
5whW>T class constant_t
pU7;!u:c4% {
lL)f-8DX const Tp t;
|OH*c3~r public :
rmX*s}B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Hd~g\ template < typename T >
/mkT7,] const Tp & operator ()( const T & r) const
a{kJ`fK {
wpK1nA+7N return t;
,1sbY!&ekL }
yYP_TuNa } ;
D
S U`(` qLEYBv-3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"iSY;y o 下面就可以修改holder的operator=了
^Ps! FK^xZ?G template < typename T >
FRQ.ix2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{-4+=7Sg1 {
xt^1,V4Ei~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}Va((X w }
/wJ#-DZ &=[!L0{ 同时也要修改assignment的operator()
@z1QoZ^w \zBi-GI7 template < typename T2 >
ZNBowZI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`UsJaoR#f 现在代码看起来就很一致了。
?Lg<)B9
EF)BezG5y 六. 问题2:链式操作
5?0<.f, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
R-Edht|{ 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。
syl7i>P 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。
W.j^L; 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。
_k@cs^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$JY\q2 OJ&'Z}LB template < typename T >
dA)T> struct result_1
jFN0xGZ {
#]}Ii{1?Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Kv@P Uzu } ;
Nf]?hfJ ;fNCbyg4
I 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:
$s7U
|F,I >Sc yc-n template < typename T >
t%qep| struct ref
=yod {
^Q8yb*MN typedef T & reference;
UR'[? } ;
u@_|4Bp," template < typename T >
@[r[l#4yUi struct ref < T &>
\!^=~` X- {
apL$`{>US typedef T & reference;
aO1^>hy } ;
|Hf|N$ lh;fqn` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K#OL/2^
5 FyEKqYl template < typename T >
1/-3m Po typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%0Ur3 {
&~_F2]oM return l(t) = r(t);
Ow;thNN }
S^%3Vf} 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。
BE0l2[i? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EE"8s7ZF l[E^nh> 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
h.Qk{v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7!J-/#! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Jqxd92 bI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"1a;);S=*) 最后的布局是:
|ke0G Add
-64lf-< / \
/9_%NR[
Divide 5
l#[Z$+!09 / \
(HRj0,/^ _1 3
beOMln+R 似乎一切都解决了?不。
&PC6C<<f 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
>w.;A%|N 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
(G|!{ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
](JrEg$K 6_`Bo% template < typename Right >
f/Y&)#g>k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[5&k{*}} Right & rt) const
`CWhjL8^ {
(2b${ Q@V return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cW*v))@2 }
5UQ{qm*Q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fqI67E$59 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。
MFq?mZ, 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。
aU6l>G`w 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。
]wid;< 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。
kZ5#a)U< 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?
f#ZM2!^! 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:
T<*)Cdid 94B%_ template < class Action >
i:YX_+n class picker : public Action
5t%8y!s {
Fip
5vrD public :
^SpQtW118 picker( const Action & act) : Action(act) {}
1]/;qNEv // all the operator overloaded
iZNS? ^U } ;
Mxl;Im]!`. :)lS9<Y} 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。
]T)N{"&N/ 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:
HO<|EH~lu I(M/X/ template < typename Right >
uX-^9t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=dQ[I6 {
uGZGI;9f4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|3~m8v2- }
RG'iWA,9m` &5y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^}P94( oz 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。
(7qlp*8.s nXn@|J&z~U template < typename T > struct picker_maker
3(oMASf {
AFi_P\X typedef picker < constant_t < T > > result;
J$6WU z:? } ;
1
*'
/B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g|Lbe4? {
W.^zN' a typedef picker < T > result;
#ZJ 1\Ov } ;
:6Z2@9.}w +6uf6&.@~ 下面总的结构就有了:
)h@PRDI_ 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。
/xUF@%rT 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。
Q\4tzb] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{}s/p9F4 至此链式操作完美实现。
Al?%[-u %?[gBf[y c!E{fS P 七. 问题3
*+rfRH]a 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。
A O5&Y.A# |tAkv template < typename T1, typename T2 >
) p>Cf_[. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v]M:HzP {
;U3:1hn return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yP7b))AW9 }
R3G\Gchd f"Iui 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:
2|j=^ t]SB.ja template < typename T1, typename T2 >
-+[Lc_oNPx struct result_2
X|\`\[ {
:;_}Gxx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B& @ pZYl } ;
81EEYf ,f^fr&6jb 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?
v7pu 这个差事就留给了holder自己。
A8tJ&O
rwY e.vt"eRB Fj`k3~tUw template < int Order >
ZV--d'YiEm class holder;
sgOau\E template <>
E#_/#J]UQn class holder < 1 >
XQ=% a5w {
dm}1"BU< public :
lW5Lwyt8 template < typename T >
{>
,M struct result_1
)jXKPLj {
]r#b:W\ typedef T & result;
D9TjjA|zS } ;
Ja~8ZrcY template < typename T1, typename T2 >
;=n}61 struct result_2
ho$}#o {
HWV A5E[`Y typedef T1 & result;
ogIu\kiZ } ;
EmaS/]X[ template < typename T >
-r,v3n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[s$x"Ex {
?;oJ=.T return (T & )r;
MB;rxUbhe3 }
B>1,I'/$. template < typename T1, typename T2 >
(W#CDw<ja typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$e+4Kt
, {
uD(C jHM> return (T1 & )r1;
.nZKy't }
0UJ6>Rj } ;
yf&_l^! 2FZT template <>
S!PG7hK2 class holder < 2 >
v@]SddP,? {
b_`h2dUq public :
r^6@Zwox] template < typename T >
?#GTD?3d struct result_1
Y:/p0o {
=COQv= GT typedef T & result;
qv(3qY } ;
d-b<_k{p template < typename T1, typename T2 >
;:Z5Ft m struct result_2
iT:i
'\~ {
]2l}[
w71| typedef T2 & result;
"8%$,rG1& } ;
Zj -#"Gm template < typename T >
adu6`2*$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<.Zh{"$qo {
OK v2..8 return (T & )r;
J-/w{T8: }
9{4oz<U template < typename T1, typename T2 >
[_jw8` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/RJ]MQ\*O {
3\4e{3$ return (T2 & )r2;
vv&< 7[ }
2H w7V3q } ;
A{4,ih"5 ~]?sA{ SW%}S*h 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> >。
5 eL
b/,R 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y2tVq})! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QuEX|h,F C9?mxa*z return l(i, j) = r(i, j);
EVLL,x.~:z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#w%-IhP V|@bITJ?7 return ( int & )i;
x-c5iahp' return ( int & )j;
L4B/
g)K 最后执行i = j;
Mi#i 3y( 可见,参数被正确的选择了。
lr4wz(q<9 7_PY%4T" QxG^oxU} |pS]zD aV7VbC 八. 中期总结
9[JUJ,#X'0 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:
1K#[Ef4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OqS!y(
( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(/nnN4\= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@:RoY vk$ Dqo#+_v ECi;o1hda 7w2$?k',- V-7l+C5 uvJHkAi 九. 简化
tz2=l.1 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7omHorU+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
),vDn}> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
ip<VRC5`5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Wk7E&?-:6 +-*/&|^等
hDTC~~J/ 2. 返回引用。
.]h/M,xg =,各种复合赋值等
lCUYE"o 3. 返回固定类型。
!AJkd. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f6K.F 4. 原样返回。
,ja!OZ0$ operator,
FS=yc.Q_ 5. 返回解引用的类型。
xi{r-D8Z operator*(单目)
`B"sy8}x 6. 返回地址。
"~r)_Ko operator&(单目)
, d $"`W2 7. 下表访问返回类型。
$.C-_L operator[]
0sU*3 r? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<$ssU{5 operator<<和operator>>
sM MtU@<x x5MS#c!7 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。
czIAx1R9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[m{sl(Q %m dtVQ@ template < typename Left >
wH!$TAZ:Yw struct value_return
j24 3oD {
mrRid}2 template < typename T >
izcaWt3 a struct result_1
XX/s@C {
17?YN< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UJh;Hp: } ;
1xEOYM) =q]!"yU[d template < typename T1, typename T2 >
I ?Dp*u* struct result_2
o$</At {
l+ >eb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JMt*GFd } ;
OS;
T; } ;
@:Zk, P~{8L.w!>W sw}O g`U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6Ot~Q {aUTTEu 下面我们来剥离functor中的operator()
S=-$:65 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^D+^~>f ,.0bE
9\o return l(t) op r(t)
k*)sz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YhV<.2^k return op l(t)
"g5{NjimY return op l(t1, t2)
F<b'{qf" return l(t) op
':;k<(<- return l(t1, t2) op
tgG*k$8z return l(t)[r(t)]
m=l'9j"D return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M\4`S& bD ,X. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Jf?6y~X>Y 单目: return f(l(t), r(t));
O%kUj&h^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}ww/e\|Nt= 双目: return f(l(t));
Bz_'>6w return f(l(t1, t2));
zsJ# CDm 下面就是f的实现,以operator/为例
p"
>*WQ f/O6~I&g struct meta_divide
e1-tpD:J {
HuTtp|zM> template < typename T1, typename T2 >
lvWwr!w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?< b{ {
J?3/L&seA return t1 / t2;
)pHlWi|h }
GqR XNs! } ;
FiiDmhu I)'bf/6? 这个工作可以让宏来做:
ujxr/8mjV #{|cSaX< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Cty#|6k template < typename T1, typename T2 > \
` 'Qb?F6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cw!,.o%cD 以后可以直接用
=J]WVA,GqA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DBHy%i 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
3U >-~-DS (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
??p%_{QY~b ?yS1|CF%&y Zw9;g+9 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
=|P
&G~] [o#% Eg; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i$E [@ class unary_op : public Rettype
;WSW&2 {
&t9V Left l;
=p'+kS+ public :
JnsJ]_< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r+Ki`HD% FoK2h!_ template < typename T >
_F%`7j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4c<
s"2F {
#3qeRl return FuncType::execute(l(t));
nFn!6,>E }
z;S-Q, 3>1^$0iq template < typename T1, typename T2 >
k B>F(^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AChz}N$C {
AVpg return FuncType::execute(l(t1, t2));
f zo'9 }
h )
Wp } ;
=Hd yra &Pr\n&9A Zigv;}# 同样还可以申明一个binary_op
[HQ)4xG *z0d~j*W; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
} jj) class binary_op : public Rettype
hX{,P:d=f {
w2nReB z Left l;
\2s`mCY Right r;
[Iks8ZWr_ public :
"OjAhKfG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
sFFQ]ST2p |EE1S{!24m template < typename T >
6^Wep- $ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&|>~7( {
i
6G40!G=) return FuncType::execute(l(t), r(t));
_!',%+ }
YqX$a~ 4 ThFC template < typename T1, typename T2 >
~w>h#{RB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1Nt
&+o {
`}PYltW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-x//@8" }
92DM1~
* } ;
ss)x
fG f4f2xe7\Q S!b18|o" 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
s/D)X=P1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.hat!Tt9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"@UQSf, 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
@V*dF|# / 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q\6(_U#Tl 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
D`LBv,n 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B3#G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
! K>iSF< 下面是修改过的unary_op
KMRPleF sT\:** template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7<yc:}9nx class unary_op
LCHMh6 {
(wDE!H7 Left l;
`$T$483/ I'uwJy_I\ public :
cszvt2BIg WUYI1Ij; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5}#wp4U @ma(py template < typename T >
\Rny*px struct result_1
(&:gD4. {
dVQ[@u1, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X06Lr!-% } ;
I_J&>}V' ]Ox5F@ template < typename T1, typename T2 >
BR2Gb~#T struct result_2
po*G`b;v {
I^?tF'E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g":[rXvId } ;
R+M&\ 5 T D_@0Rd template < typename T1, typename T2 >
z:,PwLU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y}odTeq {
C ^Y\?2h1 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~ nsb }
4V,.Oi $GJT template < typename T >
x|6]+?l@6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wX,V:QE
{
<g[z jV9p return OpClass::execute(lt(t));
%nZl`<M }
Z?axrGmg0 hS]w
A"\87 } ;
~G!JqdKJ0 Y?0/f[Ax,y $coO~qvU 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
X ,QsE{ 好啦,现在才真正完美了。
,;)ZF 现在在picker里面就可以这么添加了:
JWn26, fvkcJwkc template < typename Right >
Mbi]EZ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*T5;dh ( {
P$)g=/td1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=S&`~+ }
C?<pD+]b_ 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。
Q.mJ7T~T fO*jCl q-F
K=r 5 NX @FUct; ++0)KSvw 十. bind
mayJwBfU 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+4!, k 先来分析一下一段例子
r"7n2 4DA34m( ~^mUu`@r int foo( int x, int y) { return x - y;}
[{x}# oRSE bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xnP!P2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^jdU4 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。
ag=d6q 我们来写个简单的。
t'qYM5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>yBqi^aL 对于函数对象类的版本:
9j,g&G.K !|cg= template < typename Func >
GtA`0B struct functor_trait
h!EA;2yGKa {
tq3Wga!5 typedef typename Func::result_type result_type;
}r,\0Wm } ;
4.RQ3SoDa 对于无参数函数的版本:
zKJ2~= .|UQ)J?s template < typename Ret >
Z~5) )5Ye; struct functor_trait < Ret ( * )() >
xUo6~9s7 {
k:@DK9
"^ typedef Ret result_type;
#~ u0R>= } ;
LFp "Waiv 对于单参数函数的版本:
+{J8,^z# )-C3z template < typename Ret, typename V1 >
Swi#^i struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
($[wCHU`! {
[ERZ".? typedef Ret result_type;
zZ5:)YiW- } ;
ep0,4!#FAO 对于双参数函数的版本:
!IxO''4 NxT"A)u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[|}IS@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C*7/iRe {
{z#2gc'Q typedef Ret result_type;
GIC1]y-' } ;
"}4%v Zz 等等。。。
1yy?1&88S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i|YS>Pw~j wQkM:=t5 template < typename Func >
+.G"ool struct func_return
s{hKl0ds {
UO/sv2CN template < typename T >
:+rGBkw1m struct result_1
7s9h:/Lu {
_73q,3`24 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,"(L2+Yp } ;
]Bw0Qq F# sDY~jP[Oa template < typename T1, typename T2 >
IK~&`n](> struct result_2
[6/QUD8 {
0XHQ5+"8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M6Fo.eeK3 } ;
Q?{%c[s } ;
XYE|=Tr] P]E-Wp'p j0jl$^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
q'2vE;z Kb \l%xuT template < typename Func, typename aPicker >
ny={OhP- class binder_1
~E<2gMKjO {
d:H'[l.F% Func fn;
wT1s;2 % aPicker pk;
2G8pDvBr public :
e~'`x38 `?Rq44= template < typename T >
U$rMZk struct result_1
Yo-}uTkw {
H=t"qEp typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XR5KJl } ;
Xlo7enzY wb-yAQ8 template < typename T1, typename T2 >
7*/{m K) struct result_2
5=dL` {
B@,9Cx564 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k$EVr([ } ;
K|& f5w zmMc*| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/r}L_wI q2GW3t template < typename T >
6Rd4waj_,U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&y[NCAeA {
K%(y<%Xp return fn(pk(t));
5{Cz!ut;tE }
md!6@)S-p template < typename T1, typename T2 >
~MpikBf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;"3B,Yj {
jYsAL=oh,* return fn(pk(t1, t2));
5pO|^Gj1 }
X1L@
G } ;
K%^n. BHXi g~d OWd'z1Yl 一目了然不是么?
GkIE;7#2kX 最后实现bind
*bkb-nKw N<EVs.7 w =^.ICyb@ template < typename Func, typename aPicker >
UZZJtQt picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9KSi-2?H {
_IH" SVub return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rg/{5f }
DwD$T%kF b7Y g~Lw 2个以上参数的bind可以同理实现。
@hLkU4S 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。
Cs $5Of( pYO =pL^Q 十一. phoenix
\& JZ
>h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jDzQw>TX 1Pf(.&/9_ for_each(v.begin(), v.end(),
xNz(LZ.c (
#-hO\
QdC do_
x2"iZzQlD [
LQ0/oYmNc cout << _1 << " , "
yNu_>!Cp5 ]
{.Tx70kn .while_( -- _1),
18g_v"6o cout << var( " \n " )
:_{8amO )
UD I{4+z );
n:j'0WW HL)!p8UHJ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
J3$>~?^1 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
tDByOml8Ix operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-[>de!
T3$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{C1crp>q A~ya{^} sXKkZ+2q template < typename Cond, typename Actor >
k.T=&0J_1 class do_while
LZ*8YNp1' {
-@TY8#O#- Cond cd;
9tiZIm93] Actor act;
ZbnAAbfKH public :
Uqr>8|t? template < typename T >
jm0p%%z struct result_1
_=v#"l {
+z
>)'# typedef int result_type;
OG\i?N } ;
)0{`}7X QV4|f[Ki% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@SQsEq+A?\ z*@eQauA template < typename T >
Q=~"xB8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tjdPia {
A2
l?F do
|Q?h"5i"( {
A=|XlP$6 act(t);
3^xUN|.F*V }
{I#_0Q,i while (cd(t));
J~~\0 u return 0 ;
uo F.f$%" }
^$c#L1
C } ;
|OQ]F 8f@}- T^bAO-d# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
rb?7i&- 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
<O#&D|EMd| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
^BsT>VSH6 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
*dBy<dIy 下面就是产生这个functor的类:
3bEcKA_z( d\z6Ob"t =j7Du[?Vu template < typename Actor >
dab]>% M class do_while_actor
]>3Y~KH( {
w,{h9f Actor act;
6jE.X public :
&OR(]Wt0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;$p !dI\-Q 43=v2P0=Tj template < typename Cond >
!pU$'1D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
fI.|QD*$b } ;
Y2|i> 5/|< 9#8vPjXW}. jP@ @<dt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CTMC78=9} 最后,是那个do_
-FeXG#{) zAgX{$/Fg R >x d*A class do_while_invoker
Y;'<u\^M" {
D
0Xl`0"' public :
p1N}2]e template < typename Actor >
IQqUFP$8g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*>fr'jj1$ {
*^>"
h@J return do_while_actor < Actor > (act);
+VwQ=[y] }
hgU;7R,?ir } do_;
]jT}]9Q$ fQ+whGB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
KsDS!O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
U}92%W? 最后来说说怎么处理break和continue
hBgE%#`s 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。
g 9,"u_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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