一. 什么是Lambda
}yEoEI` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:Px\qh}K 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,
m^\TUj jUjr6b" !m{2WW- 9-bG<`v\E class filler
H.O(*Q= {
[H"#7t.V-~ public :
)Z@-DA*Q- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g"!\\:M } ;
{lz G*4? [~k]{[NJ (%Oe_*e}Y 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:
^2M!*p&h vh>{_
# DcV<y-`'1 azb=(l- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
af+}S9To 8h?X!2Nq 26:evid 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
q:HoKJv4 Ew^ @Aq dNVv4{S s"0b%0?A 二. 战前分析
o;-<|W> 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。
}Pg'
vJW 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
0v"&G<J Wc#:f8dr O
rk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1 2]fQkp /* --------------------------------------------- */
nY) .|\|i vector < int *> vp( 10 );
{.#zHL
; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ZZ
A.a /* --------------------------------------------- */
i@<~"~>]7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]u&dJL /* --------------------------------------------- */
,bSVVT-b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O5 7jz= r /* --------------------------------------------- */
K a r~I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
j=.g:&r) /* --------------------------------------------- */
J35l7HH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
v`G U09 #cEq_[yI "L~@.W!@ ^[M~K5Y 看了之后,我们可以思考一些问题:
hrM"Zg 1._1, _2是什么?
3GmK3uM 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。
^)cM&Bxt% 2._1 = 1是在做什么?
hBCR]='] 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。
GMFc K= 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。
CT5Y/E?} ~440#kj< u"F;OT\>g 三. 动工
iAQvsE 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
REx[`x,GUh mMxHR$2 (4)3W^/kk? $k(9 U\y- template < typename T >
(
ji_o^ class assignment
!5;t#4= {
1e$[p[ T value;
L+Nsi~YVq public :
qU6BA\ZL assignment( const T & v) : value(v) {}
712=rUI%! template < typename T2 >
1XnBK$` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nJ# XVlHc } ;
>7FSH"8[, -g2{681`r G(i\'#5+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
l Z~+u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t61'LCEis Rk[8Bd?
iH _"W+dq *7vue"I*Z class holder
^X;JT=r {
Pt3[|4L public :
`Wwh`]#"~d template < typename T >
3GWrn,f assignment < T > operator = ( const T & t) const
u@"o[e': {
'O1.6*K return assignment < T > (t);
)n7)}xy#z }
'o8\`\'H! } ;
n^Au*' 7dhn'TW k <}I<Or 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:
`]yKM0 Z )9pBu
B static holder _1;
s @M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kOM- H5^Y-> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&
3I7]Wm 而不用手动写一个函数对象。
sRil>6QR s{% fi* 6(5c7R# }`@?X"r 四. 问题分析
@S}|Ccfc_ 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。
IgiqFV{ 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。
AuM:2N2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I_L;T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'qlxAYw<f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j)<[j&OWw 1(F'~i|5 五. 问题1:一致性
iDvpXn 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?|
h&'J+b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|=OpzCs b2%blQgo struct holder
v*gLNB,ZH {
H.;yLL= //
c( 8W8R template < typename T >
Kk56/(_S T & operator ()( const T & r) const
kBUufV~ {
jM[f[ return (T & )r;
<W9) Bq4 }
6g5]=Q@U: } ;
*kV#)j !%)L&W_ 这样的话assignment也必须相应改动:
]LY^9eK)>{ YmA) @1@U template < typename Left, typename Right >
m4\g o class assignment
oYGUjI {
;C6O3@Q Left l;
-q|*M:R Right r;
| )S{(#k public :
|<7i|J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>T$7{
~ template < typename T2 >
3# :EK
M~! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<X9T-b"$h } ;
dR%q1Y&` _fe0, 同时,holder的operator=也需要改动:
K-ju ,4A I[a%a!QO template < typename T >
[j1^$n 8V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
mKMGdN~ {
sF,
uIr/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Xd5!
Ti} }
&?fvt
!cv6 #: 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
=NI.d>kvC 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.M`LUb"! U0ns3LirP return l(rhs) = r;
cKSfqqPm$" 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。
tgS+"ugl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<(ubZ W=!F8g|Qz template < typename Tp >
{[rO2<MkA# class constant_t
+EQpD. {
}b<87#Nb9R const Tp t;
k^~@9F5k public :
gA|!$EAM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kz3?j< template < typename T >
s-Q7uohK const Tp & operator ()( const T & r) const
cG<Q`(5~ {
/"g[Ay return t;
|A2W8b
{] }
&P{o{ } ;
I}I}K~se* LJ:mJ# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7v.#o4nPK 下面就可以修改holder的operator=了
D6"~fjHh hG< a template < typename T >
:K!GR assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(0Zrfu^ {
$ $W{HsX return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ZA) SJWwD }
,7WK<0
R*zBnHAb! 同时也要修改assignment的operator()
@|jKO5Y cS. 7\0$ template < typename T2 >
JsHxQ0Tw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%D`^ 现在代码看起来就很一致了。
ktkn2Twa/ h0&>GY;i 六. 问题2:链式操作
I%.jc2kK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&
bp#1KR) 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。
~m009 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。
f]{1ZU%4 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。
|8&\N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>F_qa=t%[ g>d7%FFn} template < typename T >
1 P(&GYc struct result_1
Ew)n~!s {
'Y~8_+J? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S&gKgQD"Q } ;
wliGds EIy]qAE:f 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:
35-DnTv H-nFsJ(R!c template < typename T >
EN5G:hD struct ref
7TMDZ* {
"\wDS2M) typedef T & reference;
FB?q/ _ } ;
c%6 @ z template < typename T >
Y`E{E|J struct ref < T &>
Xs.$2 {
1"~O"m sb typedef T & reference;
KqG/a } ;
J7 Oa})-+' %M4XbSN| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(mOqv9pn e|OG-t[$* template < typename T >
fwar8
i1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C.Wms}XA {
u(TgWp5WF return l(t) = r(t);
DKaG?Y,*p }
)U"D4j*p 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。
{d*qlztO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~(*co[_ Lv`8jSt\ 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
71}L#nQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
F|h,a;2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
troy^H +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>qh>Qm8w 最后的布局是:
[1QkcR Add
"`8H:y / \
CIxVR Divide 5
DLg `Q0`M5 / \
Ot4; ,UZ _1 3
uHujw.H/y 似乎一切都解决了?不。
y5Z<uwXc 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。
wj";h Aw 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。
!`d832 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:
Hz;jJ&S &zg$H,@Qp template < typename Right >
v3VLvh2)n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\M3NasZ Right & rt) const
b>>=d)R {
A{u\8-u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?*MV
^IY }
C4X{Ps\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}.Na{]<gh XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
*BP\6"X 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
1z$}*` 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。
u\Erta` 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。
2+r )VF: 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?
EnsNO_"e| 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:
@poMK: 4BUK5)B template < class Action >
iJynR [7 class picker : public Action
,&pF:qlF {
Pvb+
public :
2)j#O picker( const Action & act) : Action(act) {}
^r?sgJ // all the operator overloaded
s].'@_~s } ;
F%ylR^H> STF}~`b:3 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。
V+"*A 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:
GQ8Dj!8 H(*=9 template < typename Right >
Pc\4QvQ8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_UVX {
|
xErA return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C\hZ;Z1 }
k0Vo LBiv]3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zLIa! -C 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。
MWd_6XM TckR_0LNV template < typename T > struct picker_maker
v2uS6 {
*{p&Fy55 typedef picker < constant_t < T > > result;
'zD;:wT } ;
w|UKMbRMU] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Kt&$Si {
0Ts_"p typedef picker < T > result;
=LeVJGF } ;
Wp~4[f`, #I{Yf(2Z 下面总的结构就有了:
tRrY)eElS functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
w
_6Y+ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
1{fwr1b picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6w`}+3 至此链式操作完美实现。
(k2J{6] .WPR}v,.Z W U4vb 七. 问题3
kl{OO%jZ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
@x>$_:] S5[RSAbf*t template < typename T1, typename T2 >
k;Ny%%5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0f}Q~d=QL {
'>lPq tdZ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(P52KD[A[ }
5Z>pa`_$2 Qd)cFL"v 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:
$8yGY CR|&VxA template < typename T1, typename T2 >
kjKpzdbD struct result_2
JgjL$n;F {
dmMr8-w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#*aGzF } ;
tH|Q4C A ** M"T 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?
<cS7L0h 这个差事就留给了holder自己。
o B}G^t @ke})0`5 ^1&
LHrT template < int Order >
"jN-Yd,z class holder;
`/j|Rb|eow template <>
]TZWFL- class holder < 1 >
u:u 7|\q {
GbrPtu2{@V public :
~9'4w-Sy template < typename T >
{{)[Ap) struct result_1
*/dsMa {
`]I5WTt*X typedef T & result;
N(/<qv } ;
5Yibv6:3a template < typename T1, typename T2 >
KJ{F,fr+v struct result_2
4JQ`&:?r {
ydFhw}1> typedef T1 & result;
3f.Gog } ;
byxehJ6[V template < typename T >
98BBsjkd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#yRA.; {
?)QBJ9F return (T & )r;
W[Ew6)1T }
AT'$VCYC( template < typename T1, typename T2 >
+jZg%$Q!# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N#!1@!2BN {
9^*YYK}% return (T1 & )r1;
='||BxB }
GyM%vGl
3 } ;
v.&*z48 }eRG$)' template <>
adPU)k_j: class holder < 2 >
Lj* =*V {
!!X9mI|2| public :
yl+)I template < typename T >
K[yJu 4 struct result_1
_eeX]xSSl {
v2=!* typedef T & result;
2o}G<7r } ;
Nc Mq>n template < typename T1, typename T2 >
,
p=8tf# struct result_2
){|Lh( {
UNLNY,P/!) typedef T2 & result;
0g uc00IN } ;
v 5ddb) template < typename T >
f<:SdtG5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2*DS_=6o {
V~"d`j return (T & )r;
Z8n%=(He }
W$&Ets8zo template < typename T1, typename T2 >
/;m!>{({) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>w# 3fTJ {
.vF<3p| return (T2 & )r2;
Zd/~ *ZA }
&Zy=vk* } ;
;4#8#; k3h53QTmC &{{f|o=u. 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> >。
A;HKR4p;8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h#;K9#x6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i4Cb&h^ QjbPBk Q return l(i, j) = r(i, j);
vX24W*7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
84\o7@$# `mTxtuid{ return ( int & )i;
Z`KXXlJ^i return ( int & )j;
QHz76i!=> 最后执行i = j;
d"a7{~l 可见,参数被正确的选择了。
7%}}m&A7h \-id[zKb ,qqV11P] [zd-=.:+M[ /s_$CSiB 八. 中期总结
Ybg`Z 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:
Zpd>' ${4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2Yjysn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\uIC<#o"N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5i&V ~G rmoEc]kt] ^Exq=oV e(N <Mf I+Cmj]M s0 k~F/Ho+R& 九. 简化
Vs(Zs[ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
na; ^/_U@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:m)?+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[6qP; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FJiP>S[] +-*/&|^等
N Uml" 2. 返回引用。
BJrNbo;T =,各种复合赋值等
+'4 dP# 3. 返回固定类型。
d0,F'?.0| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)q-!5^ak 4. 原样返回。
jd'R2e operator,
He23<hd! 5. 返回解引用的类型。
|?W operator*(单目)
8{e 3 6. 返回地址。
;S j* { operator&(单目)
^yZEpQN_ 7. 下表访问返回类型。
I2Rp=L:z5 operator[]
tTamFL6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<a3XV operator<<和operator>>
~`fB\7M h:90K OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
T ua
@w+
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DZZt%n8J *r3vTgo$ template < typename Left >
y~ LVK8 struct value_return
y>PbYjuIU {
@>ZjeDG> template < typename T >
e:R[ struct result_1
>f/g:[ {
t$|6}BX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C[,-1e? } ;
?J-KB3Uv3 %V/]V,w:*R template < typename T1, typename T2 >
(#`o>G( struct result_2
YT8`Vz$+ {
8A_(]Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n\Nl2u& m } ;
/Qy0vAvJ } ;
np(<Ap r $
7!GA9Bn \[jItg,+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Lo4t:H& ^f]pK&MAmN 下面我们来剥离functor中的operator()
WLb7]rCTp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@I:&ozy }= N"y4#W(Z@ return l(t) op r(t)
`-m7CT sA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2Mp;/b! return op l(t)
fOAb?:D return op l(t1, t2)
ny}utO return l(t) op
WF G/vzJ return l(t1, t2) op
rK wkj) return l(t)[r(t)]
H;ib3? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6 H.Da]hk y
6<tV. 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:
9m4|1) 单目: return f(l(t), r(t));
#u^d3
$Nj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
39#>C~BOl 双目: return f(l(t));
(""&$BJQ| return f(l(t1, t2));
o~p^`5# 下面就是f的实现,以operator/为例
(ShJ! 4LLCb7/5lP struct meta_divide
pDQ,v" {
g=Jfp$*[ template < typename T1, typename T2 >
&baY[[N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6WZp&pO {
<D}k@M
Z return t1 / t2;
ww,'n{_ }
Ns(F%zkm } ;
@}:(t{>;e7 J.d<5`7 这个工作可以让宏来做:
{rQ`#?J}^? ML-g"wv #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
TuL(
/ template < typename T1, typename T2 > \
W#7c`nm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`N+ P, 以后可以直接用
~MF. M8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_nUuiB> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
,*US) &x (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Y!zlte|P 62) F v80e]M! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
he@swE& 3V]a "C
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|>)mYLN!y class unary_op : public Rettype
wvD|c%
{
GU`2I/R Left l;
KV2X[1 public :
&CgD smJo# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FU zY&@Y =
4L. template < typename T >
e!#:h4I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wuCODz@~ {
t [f] return FuncType::execute(l(t));
#"l=Lv }
KVBz= 1ARIZ;H template < typename T1, typename T2 >
^Ue>T8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W;7cF8fu4 {
a9%#
J^! return FuncType::execute(l(t1, t2));
[/FIY!nC? }
L-yC 'C } ;
E@p9vf-> y$rp1||lH ZC"p^~U_e[ 同样还可以申明一个binary_op
c)?y3LX 7o3f5"z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*" wsMO class binary_op : public Rettype
NeH^g0Q2,g {
GI/o!0"_ Left l;
70@:!HI] Right r;
bA:abO public :
SX#ATf6# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0t8-oui [LE_lATjU template < typename T >
3$_wAt4w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:|bPr_&U$ {
{>#Ya;E return FuncType::execute(l(t), r(t));
*:iFhKFU }
JdE=!~\8 R/=yS7@{) template < typename T1, typename T2 >
zrcSPh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9"[#\TW9Vb {
hq|/XBd|| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I?gbu@o }
09r.0Ks } ;
lq74Fz&( ^c*'O0y[D s&4Y+dk93 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
&}<IR\ci 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5 Jd,]~KAP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
yo5|~"yZY 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。
t2>Vj>U 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
BO^e.iB/ 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。。。
RaR$lcG+iY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(c;$^xZK 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)
;tO (,^ 下面是修改过的unary_op
IsI\T8yfc xGjEEBL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[dL#0~CL$ class unary_op
rLVS#M#&e> {
/J^yOR9 Left l;
O3S_P]{*ny mU;TB%#) public :
8d-_'MXk3 dbw`E"g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y%2<}3P J}BS/Tr}= template < typename T >
9i n& \ struct result_1
b1-JnEc {
l&zd7BM9( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a4?:suX$ } ;
P:=3;d{v ,{$:Q}` template < typename T1, typename T2 >
7P=j2;7 v struct result_2
qvCl
mZ {
s{!F@^a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RDZl@ps8 } ;
koFY7;_<? k@^)>J^ template < typename T1, typename T2 >
LbnR=B! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{$b]K-B {
e(sQgtM6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
oE}1D?3Sp }
E}UlQq H13|bM< template < typename T >
2%QY~Ku~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vV8}> {
_jp8;M~Z return OpClass::execute(lt(t));
F9N)UW:w }
M%Ov6u<I8 ))<3+^S0V\ } ;
RV-7y^[]^ BDpeAF8z v*kTTaU& 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
0GEK xV\F 好啦,现在才真正完美了。
jvA]EN6$;~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
HKV]Rn lCDXFy(E template < typename Right >
u9 J;OsnHK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
72.ZE%Ue {
Ygr1 S(= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
w[t!?(![> }
Iq MXd K| 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
KnKV+:" 7Q2"]f,$CQ \f.ceh;! bmFnsqo >J+hu;I5 十. bind
j*xxOwf 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。
{x
s{ 先来分析一下一段例子
ULj'DzlfH J"# o #~ }sZme3*J[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
y]yp8Bs+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x pT85D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#)z_TM07P 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。
46Vx)xX 我们来写个简单的。
d?S7E
q9` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
SnRk` 5t 对于函数对象类的版本:
%[b~4,c1 crG+BFi template < typename Func >
Vv#|%^0 struct functor_trait
UoCFj2?C {
s${ew.eW typedef typename Func::result_type result_type;
s0WI93+z } ;
%Sf%XNtu 对于无参数函数的版本:
lOYzo 1*, f template < typename Ret >
'(4$h3-gv7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
jNBvy1 {
EA8K*>'pv typedef Ret result_type;
;b-Y$< } ;
/z9oPIJ=* 对于单参数函数的版本:
h.(CAm%Y7 #**vIwX-Q template < typename Ret, typename V1 >
2Ck'A0d struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bd_&=VLTC {
0j@gC0xu)| typedef Ret result_type;
<KlG#7M> } ;
XDRw![H,~ 对于双参数函数的版本:
fL>>hBCqC bdEc? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8bd&XieE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$9)| cO {
'tm%3`
F typedef Ret result_type;
T*e>_\Tx } ;
S3l$\X;6X 等等。。。
}&M$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+zn&DG0\X D-JG0.@ template < typename Func >
Fg;V6s/>ts struct func_return
=8#$'1K,v {
w,f1F;!q1 template < typename T >
'7Q5"M'
struct result_1
z]:{ruvH {
PZ06
_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KsZd.Rf=@ } ;
j+YA/54` d[eN#< template < typename T1, typename T2 >
EFSln*| struct result_2
*uoc;6 {
OiAP%7i9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*c9/ I } ;
ruiAEC<Ej } ;
pu3ly&T#a_ :!Ea.v 5'*v-l,[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d)d\h`=Z {kVhht]X template < typename Func, typename aPicker >
S &N[@G class binder_1
VjsQy>5m {
U(*k:Fw Func fn;
kB:6e7D|[ aPicker pk;
6d4)7PL public :
<O+T4.z ;]XK e') template < typename T >
G>Uam TM struct result_1
pH!e<m {
MOp06 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fg}&=r } ;
C
0@tMB7 BUhLAO
template < typename T1, typename T2 >
Y;n;7M<F struct result_2
#ub! {
OZ2YflT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8y:c3jzP_ } ;
33/aYy g<d#zzP"T binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A|Z'\D0 o$disJ template < typename T >
+eT1/x0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H! IL5@@K {
rsSE*(T
t return fn(pk(t));
yhwwF
n\ }
>d1gVBhk template < typename T1, typename T2 >
VEUdw(-?s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4Og&w] {
)3 C~kmN7 return fn(pk(t1, t2));
JrZ"AId2 }
>U?U;i } ;
rwYlg: sA!,)'6 >M1m(u84# 一目了然不是么?
@!;EW
R] 最后实现bind
0C3s B-EVo&. b d!|/Lk template < typename Func, typename aPicker >
6@N?`6Bt picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
pyvZ[R9 {
/1s|FI$-L return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4^|;a0Qy] }
~D[5AXV`^ @t W;(8- 2个以上参数的bind可以同理实现。
UM?{ba9 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
CY{`IZ (+_i^SqK 十一. phoenix
!4gyrNS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UBN^dbP* ~i3/Ec0\ for_each(v.begin(), v.end(),
qhNY< (
S4qj}`$
Yv do_
F%<hng%k [
$]H^? cout << _1 << " , "
Hjho!np ]
y}TiN!M .while_( -- _1),
{i}z|'! cout << var( " \n " )
k Z^} )
g8I=s7cnb );
y:\ ^[y IQ zQ[g* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)qi/> GR, 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
* &iSW~s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[5KzawV 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HkH!B.H] ^g[,}t:/d / /ty]j template < typename Cond, typename Actor >
#+X|,0p class do_while
;a]Lxx;- {
}digw( Cond cd;
.Fdqn?c|+ Actor act;
Q"2t: public :
F.nJXZnJ template < typename T >
UD0via struct result_1
iymOq9 {
(
Lp~:p typedef int result_type;
-]!m4xvK } ;
u!iBAr5 rkp 1tv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(6Ssk4 *Ey5F/N}$H template < typename T >
,(%?j]_P2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<4caG2~q {
m~upTQz do
8|\0\Wd;vu {
%D::$,;<< act(t);
^iWcuh_n }
}8+rrzMUB while (cd(t));
2(s+?n.N return 0 ;
l?_h(Cq< }
s`:>"1\| } ;
j\,HquTR 37#|X*L KK}?x6wV0, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7N@4c
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。
i0,'b61qE 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。
lu]Z2xSv 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。
,34|_ 下面就是产生这个functor的类:
iG:9uDY ]Bpdb' QQQ3U template < typename Actor >
\,U#^Vr class do_while_actor
f?-=&||f78 {
{i:5XL Actor act;
&}TfJ=gj public :
k>W5ts2+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x2P}8Idg?A 3'
HtT template < typename Cond >
{I/|7b>@r picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rZ.,\ X_ } ;
kh11Y1Q0d buIy+ [G(}`u8w" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_`Ojh0@00 最后,是那个do_
q\PHA DXbzl
+R M?61g( class do_while_invoker
^X&`:f {
W{0gtT0 public :
=y5~7&9' template < typename Actor >
V}leEf2' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?,dbrQ {
@;T>*_Yhn return do_while_actor < Actor > (act);
'f+g`t? }
Z0f0tL&A< } do_;
>a5M:s) IaxzkX_48 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.EOHkhn 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
XHKVs 最后来说说怎么处理break和continue
(kECV8)2 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。
Ch`nDIne 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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