一. 什么是Lambda
B{ wx"mK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.z
u0GsU= 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,
P;D)5yP092 X'4g\)* / c1=`OJ aVI/x5p~ class filler
zPp?D_t {
YN1P9j#0d public :
+'9l 2DI; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q<L>r?T[ } ;
HtUFl b[<zT[.: DGl_SMJb 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:
TSHsEcfO e&G!5kz! B w1ir Om%{fq& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eHCLENLmB jTbJL _RT3Fk 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*ip2|2G$ 8=rD'* e_Na_l] 3 8>?Z]V 二. 战前分析
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。
YGP.LR7 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
TAbd[:2{F ]sBSLEie
' c:0nOP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tG(# &54 /* --------------------------------------------- */
byl#8=? vector < int *> vp( 10 );
=B9Ama transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1b:3'E.#w /* --------------------------------------------- */
vA rM.Bu>b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Hi$J@xU /* --------------------------------------------- */
T/DKT1P- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A`Vz5WB /* --------------------------------------------- */
:kUZNw'Bi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
vtyk\e) /* --------------------------------------------- */
g9>
0N#< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V)M+dhl YPQ&hEu0 TfaL5evio vT)(#0>z 看了之后,我们可以思考一些问题:
R=g~od[N_ 1._1, _2是什么?
hj@< wU 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
gs)wQgJ [ 2._1 = 1是在做什么?
!|hxr#q=4 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
t\J5np Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
QiB^U^f &kKopJH 6/^$SWd2 三. 动工
iaAVGgA9+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0e1W& 8?ldD h2g|D(u) ]~g6#@l template < typename T >
+uMOT#KjR class assignment
p=m) lR9 {
Z-3i -( T value;
?N2/;u> public :
%~ uMa assignment( const T & v) : value(v) {}
n82N@z<8] template < typename T2 >
+ yX\!H" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
fHTqLYd- } ;
9%e&Z'l QAYhAOS|e pI2g\cH> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<11pk 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UxI0Of&: [MfKBlA DC4,*a~ qkB)CY7 class holder
Fm(~Vt;%u {
(R)\ public :
asT:/z0 template < typename T >
_"
0VM> assignment < T > operator = ( const T & t) const
7'pCFeA>=T {
&{${ Fq return assignment < T > (t);
LB}y,-vX> }
'<"eG!O } ;
#g,JNJ} xQV5-VoFC 40cgsRa| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t]?u<KD< ]m}<0-0 static holder _1;
SE=3`rVJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j+0=)Q%I= dIiQ^M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o:E+c_^q` 而不用手动写一个函数对象。
smEKQHB rW$ )f u^H: z0 JBa( O-T 四. 问题分析
sM)qzO2wh 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。
:A%|'HxH3 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。
G0p|44_~t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&9bsTm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[iE% P^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!~5;Jb>s[/ HMsTm}d 五. 问题1:一致性
1 FTxbw@ 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?|
-QR&]U+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_^cDB1I? 49b#$Xq struct holder
&|( 'z\k {
6u>${} //
S#+Dfa`8X template < typename T >
O>e2MT|#k T & operator ()( const T & r) const
o.yuz+ {
p%) 1(R8qM return (T & )r;
AF5.)Y@. }
GKf,1kns } ;
RR h0G>* WE""be8 这样的话assignment也必须相应改动:
1U[8OM{$ k.nq, template < typename Left, typename Right >
+*"u(7AV class assignment
.6Jo1$+ {
V_pWf5F Left l;
3vx*gfr3 Right r;
^CZ!rOSv public :
(jYHaTL6Y' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
28qTC? template < typename T2 >
@,
v'V! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(`+%K_ } ;
R2kR *nUD6(@g 同时,holder的operator=也需要改动:
sE87}Lz hKP7p template < typename T >
,!U._ic'B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pyA;%vJn {
4%L`~J4 wr return assignment < holder, T > ( * this , t);
: vN'eL|# }
o*OYZ/_L b#;%TbDF 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。
` #Qlr+X 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!#0Lo->OO ^|yw)N]Q/ return l(rhs) = r;
FncK#hZ. 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。
*?'nA{a)E 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
A&%vog]O 4/Ub%t- template < typename Tp >
'TWZ@8h~ class constant_t
1}1.5[4d {
y8"8QH const Tp t;
7x8/Vz@\ public :
"
`rkp= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+3]1AJa template < typename T >
H_gY)m const Tp & operator ()( const T & r) const
R5M/Ho 4 {
$X1T!i[.X return t;
!#l>+9 }
AD_RU_a9 } ;
+"1@6,M YlfzHeN1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Jq0aDf
f 下面就可以修改holder的operator=了
H4C ]%Q +]I7]
template < typename T >
sPMCN's assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zu8 {
wc?`QX}I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.Cq'D. }
'1'#,u! c*o05pMS 同时也要修改assignment的operator()
1?:/8l%V %j3XoRex>< template < typename T2 >
Ox.6]W~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z ((Y \vP 现在代码看起来就很一致了。
;S
Re` G 3))3] 六. 问题2:链式操作
bCWSh~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-'SpSy'_ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
OV<'v%_& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
xgsE JE 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
fuRCM^U( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
IM-O<T6r[N +OSF0#bj template < typename T >
#.1+-^TQk struct result_1
Zy!^HS$ {
(jj=CLe typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sfb)iH|sW } ;
u-v/`F2wN
W=zHD9 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:
}<m'Nkz<X #0OW0:Q template < typename T >
y8oqCe) struct ref
zfS0M {
N %;bV@A9 typedef T & reference;
! @EZ } ;
62L,/?`B$ template < typename T >
jVA|Vi_2 struct ref < T &>
u!$+1fI> {
90Rz#qrI* typedef T & reference;
bH6i1c8 } ;
4KSZ;fV6/ &lnr?y^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ck0K^o v MaMP7O|W template < typename T >
#)A.yK`u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.W;,~.l {
V)|]w[(Y return l(t) = r(t);
"{TVd>9_ }
7T[Kjn^{Oj 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
IR_&dWHyc 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cp| q /6Bm
<k% 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
r}?uZ"]=? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
PBkTI2 v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
z89!\Q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3^!Y9$y1 最后的布局是:
l~",<bTc Add
hj4!* c / \
5~,usA* Divide 5
aK|],L / \
2~ [ _1 3
<V}
ec1 似乎一切都解决了?不。
_tba:a( 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。
t3P$UR% 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Qs\m"yx OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
GXk]u Pp{Re|. template < typename Right >
ya`Z eQ-p assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9(-f)$u Right & rt) const
K9\r2w'T' {
>`E
(K X return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&9j*Y }
"`6pF8k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Z'!Ii+'6 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。
1n3XB+* 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。
g"}j 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。
NuEcTww 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。
uT#4"G9A[ 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?
y=HM]EH> 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:
%]"eN{Uvn bukdyo;l template < class Action >
s:/Wz39SY3 class picker : public Action
T<ka4 {
x<Ac\Cx public :
]H {g/C{j
picker( const Action & act) : Action(act) {}
P7`RAz // all the operator overloaded
O3/w@q Q } ;
$cSmub ZK '&LH9r Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}5b,u6 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
KA/~q"N SJ7-lben3 template < typename Right >
+,q#'wSQG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~rfUqM]I {
->9waXRDz) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R+&{lc }
NG+%H1!$_ }q?*13iy( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
};m.8(}$) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
q9gk:Jt #Fkn-/nL template < typename T > struct picker_maker
G=(ja?d {
QHHj.ZY typedef picker < constant_t < T > > result;
q;Rhx"x>T } ;
1sNZl& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]K-B#D{P {
7X{@$>+S typedef picker < T > result;
WupONrH1e } ;
J]ri|a $z,rN\[ 下面总的结构就有了:
zqCr'$ 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。
P0c6?K6 j 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。
Wr6y w# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kN g{ 至此链式操作完美实现。
eW\C@>Ke bbG!Fg=qQ? jJ7 "9 七. 问题3
SdXAL 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。
F9J9zs*, 0c
GjOl template < typename T1, typename T2 >
p)c"xaTP#F ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ha/Gn!l {
%) /Bl.{}< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
70F(`; }
?
4v"y@v X,`^z,M%I 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:
mV;)V8' gg?O0W{ template < typename T1, typename T2 >
LZ4Z]!V struct result_2
R+<M"LriR& {
=<.h.n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j"Z9}F@ } ;
5E!Wp[^ ?WBA:?=$58 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
0?w4 这个差事就留给了holder自己。
AVO$R\1YR O_P8OA#| fX/k;0l template < int Order >
4c,{Js class holder;
91oAg[@4G template <>
+![\7 class holder < 1 >
l<UJ@XID$ {
7J|eL
yj public :
-~TgA*_5] template < typename T >
|>v8yS5 struct result_1
Gj- *D7X5 {
MT^krv(G typedef T & result;
F3=iyiz6 } ;
? oQ_qleuo template < typename T1, typename T2 >
*?R<gWCF struct result_2
gE$@:j {
w=x
[=O typedef T1 & result;
K*aGz8N } ;
umI6# Vd`= template < typename T >
4mci@1K#^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U&OE*dq {
`{+aJ0<S return (T & )r;
>U62vX" }
X8~gLdv8 template < typename T1, typename T2 >
I,7n-G_' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PS/00F/Ak {
FQBAt0 return (T1 & )r1;
~+&Z4CYb }
4*?JU
v } ;
9t"/@CH{ /9<62F@zJ" template <>
wh#x`Nc class holder < 2 >
7NP
Ny {
mApl}I public :
+<7a$/L?4 template < typename T >
Nrfj[I struct result_1
_<7e5VR {
A08{]E#v> typedef T & result;
L=)Arj@q } ;
X0BBJ( e template < typename T1, typename T2 >
R zn%!d^$> struct result_2
!^IAn {
x`Ik747^v typedef T2 & result;
o]WG8Mo- } ;
2|}KBny template < typename T >
7rjS. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VN
>X/ {
P7y.:%DGD0 return (T & )r;
<lf6gb }
\Z/#s;c,4 template < typename T1, typename T2 >
i1-wzI
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$&to( {
}x+s5a;!3/ return (T2 & )r2;
x>MY_?a }
Y5\=5r/ } ;
hC2_Yr>N% RrRE$g )" H r3 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> >。
}NF7"tOL 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#RVN7-x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~,O}wT6q &/{x7;e return l(i, j) = r(i, j);
1ZRSeh 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hG
qZB tN&_f==e return ( int & )i;
&?#!%Ds return ( int & )j;
z|WDqB%/I 最后执行i = j;
Nh+ZSV4WJ: 可见,参数被正确的选择了。
4<l&cP p WLFJH}N UkgiSv+ '`/w%OEVC5 O>Ao#_*hOb 八. 中期总结
<"}WpT 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:
3`>nQ4zC 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_sI\^yZd 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YfUUbV 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q??nw^8Hi \
0aa0= Q\{$&0McF `'}c-
Q +,A7XBn ~4C:2 九. 简化
bT#re 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
vGI?X#w3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D?@e,e 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
@g==U{k;t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7 J+cs^2 +-*/&|^等
2` j#eB1 2. 返回引用。
s5D<c'- =,各种复合赋值等
2kQa3Pan 3. 返回固定类型。
)ZQML0}P; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
D$/*Z5Z)] 4. 原样返回。
h;Se.{ operator,
@Sd l~'" 5. 返回解引用的类型。
oZ"93]3- operator*(单目)
,`;Dre 6. 返回地址。
O*y@4AR"S operator&(单目)
dRPX`%J 7. 下表访问返回类型。
xH/Pw?^ operator[]
&s<'fSI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/6d:l>4 operator<<和operator>>
0
|Y'@& ;OY*`(Id 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。
N77EM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[m{uJdj\ kK il]L template < typename Left >
"
H;iAv struct value_return
Fmux#}Z {
P},d`4Ty@ template < typename T >
{fAj*,pzl struct result_1
fY{&W@#g {
Ceco^Mw typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
OX*5 yT{ } ;
xXm:S{I {ehAF=C template < typename T1, typename T2 >
Ri&?uCCM struct result_2
_$YT*o@0J {
$jtXNE? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
FQGh+.U } ;
bRb+3au_x
} ;
~f:jI1(} |m /XGr ';OZP2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a>/cVu'kz GUqhm$6a 下面我们来剥离functor中的operator()
DV">9{"5'] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
a54qv^IS PDH00(#;+ return l(t) op r(t)
6m!%X GZT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
dLIZ)16& return op l(t)
c<n <!!vi return op l(t1, t2)
-L)b;0% return l(t) op
-)2sR>`A% return l(t1, t2) op
:KL5A1{ return l(t)[r(t)]
1xF<c< return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6fr@y=s2: 'AjDB:Mt$ 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:
UM QsYD) 单目: return f(l(t), r(t));
56Gc[<nR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
X9xXL%Q 双目: return f(l(t));
BV`,~n: return f(l(t1, t2));
bcCCvV}6WZ 下面就是f的实现,以operator/为例
H^\2,x Z sHi *\ struct meta_divide
`OWw<6`k {
U)g27*7 template < typename T1, typename T2 >
;mYj`/Yj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
c _faW {
"Ooc;xD3< return t1 / t2;
(aa}0r5 }
P-c<[DSM'I } ;
3~&h9#7Ke :4,
OA 这个工作可以让宏来做:
DHnu F@M _[_mmf1;:' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@g~hYc template < typename T1, typename T2 > \
WnL Ma|e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[~_()i=Y 以后可以直接用
Z 71.* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%x G3z7; 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
:?.RZKXQF (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。。。)
js#72T/_n L&s|<<L "2~%-;c 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
RN"O/b}qQ %W[#60 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O3>m,v class unary_op : public Rettype
WFBVAD {
]@D#<[5\ Left l;
'YaD="" public :
[esR!}) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}co*%F{1 RN0=jo!58 template < typename T >
Z<,$XvL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<#r/4a"V {
[V-OYjPAx return FuncType::execute(l(t));
{zf)im[. }
LAT%k2%Wx 3?rYt:Uf! template < typename T1, typename T2 >
#mDeA >b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8^FAeV# {
F3L'f2yBG return FuncType::execute(l(t1, t2));
#& 5} }
M((]> *g } ;
}#h >*+Q Q5:8$
C}+ Ct)l0J\XH 同样还可以申明一个binary_op
E3a^)S{ n)'5h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rL=_z^.P class binary_op : public Rettype
|d B`URP {
c>(`X@KL Left l;
#kt3l59Ty Right r;
M_Qv{ public :
J0eJRs binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=Q!)xEK h/t{=
@
.5 template < typename T >
(pFPuV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
."#M
X! {
ief~*:5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Fu%%:3_ }
uuA
q\YZy/ :172I1|7 template < typename T1, typename T2 >
UJWkG^? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8.'[>VzBL {
q|23l1PI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1JIo,7 }
Z.]=u(=a } ;
!k= ~5)x TL?(0]Hfe 2unaK<1s 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
dD Zds
k+! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
HaUfTQ8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ZM~kc|& 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。
PU6Sa-fQ2, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
yl=_ /'* 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。。。
UY!N"[& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5:o$]LkOWC 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
d? Old 下面是修改过的unary_op
lhk[U!># 4%3R}-'mh template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
S-8wL%r class unary_op
2KUm(B.I {
@DYxDap{ Left l;
9EE},D P9\!JH! public :
.Kn)sD1 `a!:-.:v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!p4y@U{ p..O;_U template < typename T >
z DP struct result_1
c)HHc0KD {
9b/7~w. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)tRqt9Th* } ;
sU/R$Nbr |Mm9QF;iA template < typename T1, typename T2 >
H</Mh*Fl2G struct result_2
99\;jz7 {
?ep'R&NV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A@W/ } ;
/ox9m7Fz7 U%7| iK template < typename T1, typename T2 >
~_z"So'|F_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nJvDk h#h1 {
(L{Kg U&{$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XM+o e0:[ }
I.M@we/bR} t~luBUF template < typename T >
%4%$NdU" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=`b/ip5 {
4rmSo^vK return OpClass::execute(lt(t));
Gl1Qbd0 }
7.r}98V Aj9Onz,Lg } ;
cPemrNxydN ;}tEU'& v[aFSXGj) 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
: DxCjv 好啦,现在才真正完美了。
wQ 7G_kVp 现在在picker里面就可以这么添加了:
J<
E"ZoY oPX `/X# template < typename Right >
^st.bzg+[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0u?{"xH{+} {
yC]xYn) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GAZw4dz }
^&AhWm7\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
wc3OOyP@0 HOn,c@.9Y ^k'?e"[gTs ]<pnHh+2A 6a+w/IO3OU 十. bind
ha;Xali ] 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
fI/?2ZH 先来分析一下一段例子
Y\.ds%G
_e
]jz2j _86#$|kw int foo( int x, int y) { return x - y;}
QEh_2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y4\BHFq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
a cSm+t 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。
_?vh#6F 我们来写个简单的。
)wmG&"qsP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lv`*+;1K 对于函数对象类的版本:
B]`!L/ CDy *8<-& template < typename Func >
/D]V3|@E struct functor_trait
X" hoDg {
sG/mmZHYzr typedef typename Func::result_type result_type;
9(9+h]h+3 } ;
wIrjWU2 对于无参数函数的版本:
Vr1Wr%
$a.!X8sHB. template < typename Ret >
l1_Tr2A}7/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
UN~dzA~V {
X>[x7t: typedef Ret result_type;
hnQDm$k } ;
i/&?e+i 对于单参数函数的版本:
>|)ia5# +h64idM{U template < typename Ret, typename V1 >
;B 35E!QJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_f~(g1sE {
2k
}:)]m typedef Ret result_type;
?e`4
sf_~ } ;
;g3z?Uz) 对于双参数函数的版本:
d},IQ,Az:Z Vvth, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}Htnhom0n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|Ef\B]Ns {
n21Pfig typedef Ret result_type;
A9*( O) } ;
[j6EzMN 等等。。。
4Y):d!'b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
W"m\|x uCc.dluU template < typename Func >
;XJK*QDN struct func_return
r'kUU]j9 {
cTA8F"UGD template < typename T >
n{>Ge,enP0 struct result_1
|H:JwxH {
.6,+q2tyk, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(xp<@- } ;
Ywj=6 +; +E8Itb, template < typename T1, typename T2 >
4"OUmh9LHB struct result_2
Yy 4EM {
4G:I VK9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)'<B\P/ } ;
^2gDhoO_ } ;
yIm@m[B;
O/X;(qYd ? m$uqi 最后一个单参数binder就很容易写出来了
AN!MFsk [DW}z template < typename Func, typename aPicker >
3)F9:Tzw1 class binder_1
Cm~h\+" {
\9U4V>p Func fn;
y8Q96zi aPicker pk;
=h?Q.vad public :
.Z,3:3,] 5yvaY
"B template < typename T >
jpL'y1@Ut struct result_1
$jt UQ1 {
,BK6a'1J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;l^4/BR } ;
?;{fqeJz v&6=(k{E@R template < typename T1, typename T2 >
-mSiZ struct result_2
l!n<.tQW {
81\$X typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J{GtH[ } ;
L{v^: x.V6C0|6" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8q)wT0A~ TY|5O!
< template < typename T >
-{Lc?= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=)56]ki} {
sUaUZO2V return fn(pk(t));
-29Sw }
o8 A]vaa template < typename T1, typename T2 >
&*G+-cF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mhp&;
Q9 {
jzuOs,:R return fn(pk(t1, t2));
/PP\L]( }
Rp~#zt9: } ;
n-h2SQl! Nhh2P4gH 5:jbd:o 一目了然不是么?
P);:t~ 最后实现bind
e=11EmN9 ];bl;BP Z[.+Wd\)-9 template < typename Func, typename aPicker >
oB9t&yM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_9Pxtf {
wi#]*\N\9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-*[?E!F
}
=AFTB<7-^ b\/:-][ 2个以上参数的bind可以同理实现。
tK<GU.+ 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。
< bHu9D UWdPB2x[ 十一. phoenix
@PXb^x#k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B]PTe~n^ H'Mc]zw_, for_each(v.begin(), v.end(),
0>
pOP (
)PC(1Zn do_
u-W6 hZ$ [
2.I'`A cout << _1 << " , "
\V@Hf"=j ]
` [ EzU+ .while_( -- _1),
njk.$]M|nf cout << var( " \n " )
zE{@' )
;T0Y=yC );
c#qOK |aiP7C 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
39;Z+s"; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
=*q|568 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
lVywc:X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4\HB rd#P h&7]Bp [3a-1, template < typename Cond, typename Actor >
55vpnRM class do_while
'1)BZ!
{
&"dT/5}6 Cond cd;
KKm0@Y Actor act;
%0]vW;Q5 public :
W)"PYC4 template < typename T >
^(ks^<} struct result_1
VjU;[ {
=RR225 typedef int result_type;
)!1; = } ;
J@ x%TA _C9*M6IU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3F,$}r# e&dE>m template < typename T >
QN[-XQ>Xt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)hH9VGZq( {
GyV3 ]Qqj do
?^i$} .%W {
g-=)RIwm act(t);
tt=?*n }
H'myd=*h~8 while (cd(t));
?iH`-SY return 0 ;
Ti/t\'6 }
r3o_mO?X } ;
IxT[1$e ; Xy\7tx uLYz!E+E 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
e{edI{g 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。
EG5'kYw2 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。
$'3`$
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。
+zxj-diM 下面就是产生这个functor的类:
u,0N[.&N 2Mc/ah <dx
xXzLT template < typename Actor >
F_ ~L&jHP class do_while_actor
=z'w-ARy {
DSY:aD! Actor act;
U^4
/rbQ public :
37)Dx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:+ef|,:`/ lkf(t&vL2 template < typename Cond >
.gNWDk0$Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]%I cUd} } ;
>=hOjV; UhCE.#
U eR r.j 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0$3\DS<E 最后,是那个do_
X>mY`$!/
P F!S 4l2i'H class do_while_invoker
y@[}FgVOh {
\^iPU 27H public :
@SA*7[?P template < typename Actor >
PF@+~FI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
vS-k0g; {
._m+@Uy]H} return do_while_actor < Actor > (act);
O=}4?Xv }
:mLcb.E } do_;
C=ni5R ua1ov7w$] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
BP2-LG&\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<va3L y)c& 最后来说说怎么处理break和continue
f3e#.jan 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。
((A]FOIbO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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