一. 什么是Lambda
+HNQ2YZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\p.ku%{ 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,
Byon2| nf7 OrHnz981K lB,.TK xAsbP$J: class filler
Ww@Rewo {
IX-ir public :
VTD'D+t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:eDwkzlHH } ;
H+-9R pi+m`O BLfoU _Z 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
J5IQ 2E;*kKw[ eja_+`cJ z$;z&X$j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
DN!:Rm uc oc>,5 x M,:GMO:?a 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?-J\~AXL J,k9?nkY / ;Cm%<vW4! 7LKNEll 二. 战前分析
y~;Kf0~ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
zZseK 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
sJ!AI
n< /O+,vRw\A ><5tnBP|+L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WM:we*k8h /* --------------------------------------------- */
"w=.2A:q vector < int *> vp( 10 );
7+=fD|Cl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]0g<][m /* --------------------------------------------- */
lY0^Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&R>x;&Gj /* --------------------------------------------- */
b=.Ikt+y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HBeOK /* --------------------------------------------- */
f0}+8JW5h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zR">'bM: /* --------------------------------------------- */
d+Pfi)+(I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
BY6QJkI9x PWx2<t<;9 &`GQS| _=8x?fC:rl 看了之后,我们可以思考一些问题:
sZ7{_}B 1._1, _2是什么?
EnZrnoGM 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
wSnY;Z9W_ 2._1 = 1是在做什么?
@~xNax&^ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
4)i/B99k Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
/N]?>[<NW b$H{|[ 1]m]b4] 三. 动工
K6{{\r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
o%5^dX&[ 2t*@P"e! do C8! >kd&>)9v template < typename T >
R"VmN2 class assignment
H5{d;L1[ {
SX$v&L< T value;
+QqYf1@F public :
p.n+m[ assignment( const T & v) : value(v) {}
{w1sv=$+ template < typename T2 >
7;+:J;xf66 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Zw`Xg@;xP } ;
fXEF]C s-~Tf| -!k"*P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<9B\(' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hj4Kv u+~Ta N{ @B@] D<]z.33 class holder
-P^ 6b( {
_ ^r KOd public :
{YT!vD9. template < typename T >
6$lj$8\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
MyXgp>?~T {
AbC/ return assignment < T > (t);
U5[xW }
!g-|@W } ;
%tT&/F !
jm> oDXUa5x 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}PTYNidlR RHZ5f0b4L static holder _1;
ri<E[8\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1D sgU6" a2 e-Q({ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N=YRYUo 而不用手动写一个函数对象。
s+8
v7ZJ 3i/$YX5@ <b~KR8 %qfql 四. 问题分析
"qYPi 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。
G'{$$+U^K 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。
mp:%k\cF| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
A]id*RtY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*tC]Z&5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]L@VpHEj -^`]tF`M 五. 问题1:一致性
] cdKd ) 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?|
uW3`gwwlU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3Sv<Viuo yCy4t6`e struct holder
,A
T!:&<X {
NguJ[ //
`9}\kn-</8 template < typename T >
-
&Aw]+ T & operator ()( const T & r) const
wws)**]J8 {
l*T>9yC return (T & )r;
</3Shq }
]([:"j } ;
dh#4/Wa, rLw3\>y 这样的话assignment也必须相应改动:
n7>CK?25 j'Z};3y template < typename Left, typename Right >
eLXG _Qb" class assignment
U ?P5cN {
I0trHrX9 Left l;
G%_6"s Right r;
+YVnA?r? public :
}J"}5O2,b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-'*\KA@u template < typename T2 >
Z6F>SL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
g!;k$`@{E' } ;
Mn7nS: St}j^i 同时,holder的operator=也需要改动:
1bs8fUPB3 B:Ec(USe template < typename T >
qPY
OO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
FTZ][ {
fm C)]O%q return assignment < holder, T > ( * this , t);
~GZ!;An }
`!rH0]vy UE33e(Q< 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
L5=Tj4` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
i>#[*.|P qfE>N?/ return l(rhs) = r;
=LEKFXqM 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!g{9]"Z1T 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f|G,pDLx <8nl}^d5 template < typename Tp >
{Hxvt~P class constant_t
O&YX V {
HQlhT const Tp t;
g"gh2#!D public :
S(<r-bV< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8@S7_x template < typename T >
F[uy'~;@ const Tp & operator ()( const T & r) const
|y=; #A {
W!|A3V35\: return t;
pcwkO }
R
L&z\S } ;
-7\Rl3c SEsc"l8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ckFnQhW 下面就可以修改holder的operator=了
R
r7 r5 Rd7[e^HSN template < typename T >
<20rxOEnf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
04>dxw)8 {
<$!^LKKzA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!pY=\vK; }
cz<8Kb/XV NfqJ>[}I+ 同时也要修改assignment的operator()
{Wp+Y9c[ ns`|G;1vv template < typename T2 >
/c/t_xB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y
Y4"r\V 现在代码看起来就很一致了。
3";Rw9 $@k[Xh 六. 问题2:链式操作
mv9k_7< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
YYfX@`\
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。
S0?4}7`A 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。
8l,`~jvU!* 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。
"J:~Aa%_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xE%1C6~C< q2v:lSFY template < typename T >
0\3mS{s struct result_1
%Ci`OhT {
Z^? 1MJ:` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0?kaXD } ;
wcz|Zy h&Thq52R 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:
?Ne@OMc =\CJsS. template < typename T >
9+<%74|, struct ref
$B6CLWB {
@pq#? typedef T & reference;
*xm(K+j } ;
HsrIw template < typename T >
#D8Z~U,- struct ref < T &>
,M@LtA3g {
]iu}5]?) typedef T & reference;
+oKp>- } ;
g%()8QxE1 l(X8 cHAi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
a#H2H`% -<rQOPH% template < typename T >
Nu!(7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C'8v\C9Ag {
Kjbt1n return l(t) = r(t);
eZDqW)x }
="E^9! 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。
3I!xa*u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cI}qMc W_k;jy_{9 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
4.]xK2sW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
566vjE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
JNhHQvi\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
HU[a b 最后的布局是:
0Y rdu,c Add
RiHOX&-7 / \
4dy2m! Divide 5
a^yBtb~,P / \
|Z%I3-z_DS _1 3
[e1kfw 似乎一切都解决了?不。
J6x#c`Y 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。
yn&AMq
]o 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。
Z4YQ5O5 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:
>~O36q^w hw[ jVx template < typename Right >
v(ABZNIn assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
IT,d(UV_ Right & rt) const
?39B(T {
3f'dBn5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3L2@C% }
.Q'/e>0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q^{Z"ifL 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。
k2>gnk0 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。
zqEMR>px 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。
Qd~M;L O"i 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
e">$[IhXtV 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?
;zy[xg.7 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:
ejq2]^O4c J?/.|Y]e template < class Action >
}sTo,F$ class picker : public Action
<^:e)W {
g=eYl_P6 public :
NOOP_:( 7H picker( const Action & act) : Action(act) {}
.Z=4,m> // all the operator overloaded
=[Lo9Sg } ;
$lkd9r1 3/sKRU Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
)h(Dt(2Wm 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}7k!>+eQ g@WGd(o0) template < typename Right >
a`}b'X: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
** \B P,]} {
i!zh9,i>M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZLA&<]Ad"$ }
1_JxDT,=> nnBgTtsC] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
urGk_.f 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。
wk {9 q|PB[*T template < typename T > struct picker_maker
QusEWq)}< {
StUiL>9T# typedef picker < constant_t < T > > result;
k;V4%O } ;
{"33 .^= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q;O\tl {
f'/@h Na3 typedef picker < T > result;
JyPsRpi\ } ;
YT;b$>1v 3#>;h 下面总的结构就有了:
U^_'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。
yQwj[ 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。
m35Blg34 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A`4Di8'Me 至此链式操作完美实现。
Q(lj&!?1k |_l\. >V~q`htth 七. 问题3
}g WSV 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。
U\S%Jq* uM0!,~&9| template < typename T1, typename T2 >
\jn[kQ+pJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<}pwFl8C) {
%
'>S9Ja3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
G~ZDXQ>5CP }
7I;Give{ H)g:< 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:
$[VeZ- DQg:W |A template < typename T1, typename T2 >
l*[ . struct result_2
Oq{&hH/'} {
9IL#\:d1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p},6W,f } ;
hq9b I`h9P2~ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
LV:oNK( 这个差事就留给了holder自己。
IY|;}mIF ?WWnt^ Kq/W-VyGh template < int Order >
'e-Nt&; class holder;
v _Bu template <>
i|>K class holder < 1 >
k4_Fn61J/ {
"s$v?voo public :
cOUsbxYTD template < typename T >
8?']W\) struct result_1
HMNjQ
1y {
=
PldXw0 typedef T & result;
5YIiO7@4 } ;
ogv86d template < typename T1, typename T2 >
K5(?6hr; struct result_2
e,Xvt5 {
*iF>}yh e typedef T1 & result;
6w K= } ;
-tT{h4 template < typename T >
Tgp}k%R~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/vPh_1 {
)!MeSWGq return (T & )r;
i;^
e6A> }
LBtVK, ? template < typename T1, typename T2 >
M;W{A)0i1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9\*xK%T+ {
zMX7 #, return (T1 & )r1;
!TY4C`/ }
\s;]Tg } ;
,[+ .LafP}% template <>
f+0dwlIlC$ class holder < 2 >
?PWD[mQE\ {
Ze~ a+%Sb public :
TQK>w'L template < typename T >
b@N|sXt&C struct result_1
!-r@_tn| {
mLD0Lu_Ob3 typedef T & result;
+3vK=d_Va } ;
:c,\8n template < typename T1, typename T2 >
Rs)tf|`/ struct result_2
=HP_IG_ {
BZ1@?3 typedef T2 & result;
G Q&9by=} } ;
3a#637% template < typename T >
+8[h& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@{.rDz {
yuswWc' return (T & )r;
'q1)W' }
?7G?uk]3,@ template < typename T1, typename T2 >
N##T1 Qm) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~/[cZY@ {
z>k6 T4( return (T2 & )r2;
RrLQM!~ }
1*?IDYB } ;
N!;Y;<Ro_ E?z 3&C Y,WcHE 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> >。
x{ ~-YzWho 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>;o^qi_$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*P:`{ZV7=W [x!T<jJ return l(i, j) = r(i, j);
$ sEe0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
DcoTa-~ 3Q[]lFJ}F return ( int & )i;
qfppJ8L return ( int & )j;
s;}';# 最后执行i = j;
(Tn*;Xjq 可见,参数被正确的选择了。
9{ i6g+ qChS} Q J~ v<Z/gm 4'+/R%jk" _@sqCf%| 八. 中期总结
OjMDxG
w 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:
A`#v- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/lttJJDU 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5#d"]7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~n]:f7?I 8[f]9P/i xQ1&j,R] @)VJ,Ql$Y N3vk<sr@ ' n4zFj+S 九. 简化
:@_CQc*yB 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
n5S$Dl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
FO3!tJ\L 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:
.IpwTke' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
S_c#{4n +-*/&|^等
peGXU/5.I 2. 返回引用。
+?MjY[8j =,各种复合赋值等
BEPDyy 3. 返回固定类型。
3KB)\nF#% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L)Un9&4L 4. 原样返回。
y+Q!4A operator,
p`{<q
- 5. 返回解引用的类型。
Fxv~;o# operator*(单目)
@Z@yI2#e 6. 返回地址。
5[I> l operator&(单目)
jSVb5P 7. 下表访问返回类型。
QwOQS
% operator[]
6JRee[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`ZV;Le' operator<<和operator>>
xkUsZ*X8B Ofqe+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。
'.WYs! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
? ]kIztH 4,H}'@Db} template < typename Left >
FjiLc=RXXz struct value_return
?Dd2k%o {
t47 f$gq template < typename T >
34JkB+#a struct result_1
5?9}^s4 {
Vl^jTX5N typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?{_dW=AQ1 } ;
[p4a\Qg0 U@f3V8CPy template < typename T1, typename T2 >
.RJvu$U2j struct result_2
jGI!}4_ {
Wf: AMxDm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'-w G } ;
J5J3%6I } ;
EF)kYz!@ y*Ex5N~JC %l:%c 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
JEJ]'3 wZfR>|f 下面我们来剥离functor中的operator()
/8W}o/,s5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
dP)8T +qsdA#2 return l(t) op r(t)
uT;Qo{G^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1+#Vj# return op l(t)
PJkMn return op l(t1, t2)
-iH/~a return l(t) op
)E6m}? H5 return l(t1, t2) op
wQ.ild return l(t)[r(t)]
;HqK^[1\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+#&2*nY ctt5t 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:
;C{2*0"H| 单目: return f(l(t), r(t));
u=rY return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kP8Ypw& 双目: return f(l(t));
/#>?wy<s~ return f(l(t1, t2));
?r'b
Z~ 下面就是f的实现,以operator/为例
:
]
Y= BvX!n"QIb struct meta_divide
+hXph {
zT_{M
qY template < typename T1, typename T2 >
ZV;#ZXch static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D"A`b{z {
#XJYkaL return t1 / t2;
!xe<@$ }
uu#ALB
Jm } ;
zKiKda%) lX5(KUN 这个工作可以让宏来做:
83TN6gW /tt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aK1|b=gVj template < typename T1, typename T2 > \
P\N`E?lJL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
g-*@I`k[ 以后可以直接用
h+Dg"j<[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
II~D66 bF 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
sF|<m)Kt{W (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。。。)
^=R>rUCmv ]4z?sk@ {L q
uOC1 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
[xI@)5Xk Y/@4|9! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4|++0=#D$ class unary_op : public Rettype
NaVZ) {
M6 0(yTm Left l;
H3a}`3}U public :
vRT1tOQ$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[IV8 zD) 2af template < typename T >
W*U\79H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1RcaE!\p {
SrHRpxy return FuncType::execute(l(t));
dnNc,l&g }
$,h*xb. {SROg;vA template < typename T1, typename T2 >
pOS.`rSK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ze#LX4b I {
<[a9"G7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
&p4q# p7, }
z),l&7 } ;
!vett4C* K -{L[Wt{1 \>I&UFfH)4 同样还可以申明一个binary_op
TR:D "&C'K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&1B)mj class binary_op : public Rettype
.6.oqb {
:5"|iRP' Left l;
5RlJybN"o Right r;
I{1w8m4O6 public :
g~Q#U;] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|0-5-. O[`n{Vl/ template < typename T >
M%B]f2C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_Thc\{aV# {
NTVG'3o return FuncType::execute(l(t), r(t));
^(&:=r.PC }
2@^8{ "$Rl9(} template < typename T1, typename T2 >
dks0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pK$^@~DE {
teM&[U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0BVMLRB }
WJJ!NoP } ;
!_V*VD ICV67(Ui ZC0F:=/K 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
.GS|H d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d~[>%& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nGyY`wt&Rg 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
44_n5vp,T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
M)3h 4yQ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
P^1rNB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
MK=:L 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
v3@)q0@ 下面是修改过的unary_op
wmT3 > :l*wf/&z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9 -TFyZYU class unary_op
(>)Y0ki} {
fh,Y#. V` Left l;
|/r@z[t ];Z_S`JR public :
N8mK^{ /nC"'d(# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(cA=~Bw[= S liF$}J template < typename T >
VDQ&BmJE struct result_1
LU%g>?m.] {
<vbk@d typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hr)TC- } ;
!TG"AW r{Fu|aoa;5 template < typename T1, typename T2 >
6|9];) struct result_2
} 10Dvt>+ {
wePMBL1P* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2poU\|H } ;
+ ^~n09 /?by4v73P template < typename T1, typename T2 >
A
7TP1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9`vse>,-hg {
2@A7i<p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
L(X:=)
!K0 }
s!UC{)g, -4HI9Czts template < typename T >
W;0_@!?mr} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cLB"<mG {
$x`U)pv return OpClass::execute(lt(t));
Ya,>E@oc }
\W$>EH %7L'2/Y2x } ;
~}TVM%0RTq Rhr]ML \w`Il"}V 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
qnT:x{o 好啦,现在才真正完美了。
6%fU}si, 现在在picker里面就可以这么添加了:
az19-QIcg c{&sf
y template < typename Right >
9$Hgh7'hvs picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
SUvHLOA {
^TB%| yZ _ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4$y|z{[<
5 }
4\-kzGgmo 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。
`%rqQnVB wdp4- * c.d*DM}W vbA9V<c& >r{,$)H0 十. bind
_u.l|yR 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。
cL`l1:j\} 先来分析一下一段例子
\)LY_D: iaPY>EP1 6idYz"P % int foo( int x, int y) { return x - y;}
hQX|wWh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/~AajLxu3W bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P:CwC"z>sS 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。
L18Olu 我们来写个简单的。
McA, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WI~';dK2] 对于函数对象类的版本:
w`i3B@w |E!xt6B template < typename Func >
a:@Eg;aN*O struct functor_trait
a*vi&$@`Z1 {
+fKLCzj typedef typename Func::result_type result_type;
(\SxG\` } ;
<4Ujk8Zj 对于无参数函数的版本:
rsiG]o=8 V_Y SYG9f template < typename Ret >
!QC-> struct functor_trait < Ret ( * )() >
N !H iQ {
'm-s8]-W typedef Ret result_type;
=SLJkw&w6 } ;
A"w
1GBx 对于单参数函数的版本:
q
\0>SG Hh;7 hY\ template < typename Ret, typename V1 >
Is%-r.i struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
u,/PJg-(! {
'fZHtnmc0 typedef Ret result_type;
{AQ3y,sh } ;
Y$%Ze]~ 对于双参数函数的版本:
x/5%a{~j2 h5B'w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z^=9%tLJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yPuT%H&i {
wYS4#7 typedef Ret result_type;
n?:s/6tP } ;
;Wb
W\,P' 等等。。。
t[0gN:s 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pGUrYik4 C2bN<K template < typename Func >
W!+5}\? struct func_return
L# (o(4g2 {
G9^!=
v@ template < typename T >
p6I@o7f struct result_1
[
tmJ6^s {
V"\t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.y[=0K: } ;
QiB:K Pz[ i wK,XnIR template < typename T1, typename T2 >
zq(AN< struct result_2
'KM@$2tK^q {
B
ljZ&wZW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yg/.=M } ;
H?^Poe(=( } ;
,9 M(SH3~ @K2q*d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#@lLx?U D1x~d<j template < typename Func, typename aPicker >
,zz+s[ZH7O class binder_1
'6[0NuB {
:Q!U;33aG Func fn;
xUzfBn aPicker pk;
m$0T" `AP` public :
mWCY%o@ Q+Jzab template < typename T >
8 w^i struct result_1
\*a7DuVw {
@k ~Xem%< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:\gdQG } ;
T[&1cth 6YYZ S2 template < typename T1, typename T2 >
(t fADaJM struct result_2
-=2tKH`Q {
9boNB"h]T typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|a/"7B|?\ } ;
jD'\\jAUdm 2VtiL^;5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
beN0?G !V#(g ./W template < typename T >
&F)P3= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U(.Ln@sq {
]KLjQpd return fn(pk(t));
'I\bz;VT }
'+5*ajP< template < typename T1, typename T2 >
2["bS++? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y kwS-e {
1Ep!U#Del return fn(pk(t1, t2));
*)H?d }
x>Q\j>^ } ;
.@.O*n#K >>F E?@ Gpo(Zf?
一目了然不是么?
ST] h NM 最后实现bind
&mp=j GR :anUr< Z^>{bW template < typename Func, typename aPicker >
=P-kb^ s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$yLsuqB} {
cZPv6c_w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#4DEb<D }
}e& o-yZ$+V 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ae;>
@k/|= 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。
m fg{% .1 o.*8$$ 十一. phoenix
'%l<33* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_cQTQ jV#{8 8 for_each(v.begin(), v.end(),
(O"Wa (
x9p,j do_
>01&3-r [
'UUIY$V[ cout << _1 << " , "
n&pi ]
,n-M!y .while_( -- _1),
v#8{pr cout << var( " \n " )
N/4`afiV. )
iYEhrb );
-}AAA*P PB(mUD2"r 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
&k+jVymH 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
BRi\&&<4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0 P3^#j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s["8QCd"r 4l <%Q2 d
*!) wt template < typename Cond, typename Actor >
@6~r7/WD class do_while
[z'PdYQR/{ {
wi|'pKG Cond cd;
]N!8U_U3 Actor act;
G0Eqo$W)S public :
W]}y:_t4 template < typename T >
9nu!|reS struct result_1
&Egw94l {
\_bk+}WJ]s typedef int result_type;
( d#E16y } ;
>TK:&V \Z{6j&; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U(4>e! *9Ej fs7L template < typename T >
]+@ @{?0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(P%{Tab {
7k.=_Tl do
@eU;oRVc{ {
=]X_wA;% act(t);
]|KOc& y:I }
zy^t95/m while (cd(t));
ecfw[4B` return 0 ;
G~b/!clN }
i|?EgGFG } ;
,UNCBnv1 FZf{kWH /@h)IuW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`@!4#3H 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。
O10,h(O 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。
#fk#RNt 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。
j?<>y/IR 下面就是产生这个functor的类:
OE[|1?3 tbG^9d %#kml{I template < typename Actor >
*DfwTbg| class do_while_actor
E}LYO: {
4HG;v|Cp Actor act;
XRARgWj public :
-9W)|toWb" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O~D>F*_^j YGFE(t;lPU template < typename Cond >
$2I^ ;5r[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
4BF
\-lq~ } ;
L+VqTt W/e6O?? O ~U"puEftbs 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
b/"&E'5-`\ 最后,是那个do_
"V|&s/9 i286 J. jNV)=s^ed[ class do_while_invoker
H%y!lR{c^D {
%{"v^4 public :
.xG3`YH template < typename Actor >
~nLE?>x|Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%+gK5aVab {
%QYW0lE return do_while_actor < Actor > (act);
2E7vuFH4c }
Ilf;Q(*$>> } do_;
w1>uD] X$mCn#8m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
QAN : 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V&e9?5@ 最后来说说怎么处理break和continue
&}}UdJ` 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
JO3"$s|t 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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