一. 什么是Lambda
_g6H&no[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`Wp y6o 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,
.B{:<;sa 2D4c|R@+ | v:fP;zc Wo6C0Z3g} class filler
_vUId?9@+e {
;9hS_%ldX4 public :
7A{,)Y/w ^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
NUX$)c } ;
Qk].^'\ @-XMox/ S(G&{KG 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
bP7_QYQ6 y~Vl0f; {r:5\ [k60=$y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fn Pej?f: 7$"n.cr
: o=
&/;X 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'y|p)r" <UbLds{+Uo HA~BXxa/ !uAqY\Is 二. 战前分析
#f }ORA 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"(vm0@8>< 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
t?h\Af4Tf q!<n\X3]u Nj+gSa9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SlD7 \X&~ /* --------------------------------------------- */
D()tP vector < int *> vp( 10 );
~-#8j3 J; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:F?L,I,K /* --------------------------------------------- */
J@o$V- KK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1.z]/cx<y /* --------------------------------------------- */
NH!x6p]n int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3W55m@w /* --------------------------------------------- */
oe{,-<yck for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H+ 7Fw'u /* --------------------------------------------- */
~)
vz`bD1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.CEl{fofj |I s"ov +H
"j-:E@t Us4#O& 看了之后,我们可以思考一些问题:
o=Ia{@ 1._1, _2是什么?
7-4S'rq+ 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。
Y9y'`}+ 2._1 = 1是在做什么?
)KUEkslR: 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。
6kdcFcV-] 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。
7loIjT7 m&+V@H n*A"}i`ix 三. 动工
~iU@ns|g\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-~&T0dt~ KdLj1T dWVm'd
-H"^;37T" template < typename T >
^2"3h$DJfS class assignment
I0} G,
q {
l vfplA T value;
f<*-; public :
xGt>X77 assignment( const T & v) : value(v) {}
8RU91H8fE template < typename T2 >
7>xfQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0;2ApYks } ;
Ex4)R2c* a5uBQ? ]w~ECP(ap 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[}Y_O*C ! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1NQU96 y:,m(P
u'qc=5 jl,>0MA class holder
mLH,6rO9 {
x1`zD*{ public :
RBV*e9P% template < typename T >
I4MZJAYk assignment < T > operator = ( const T & t) const
UiH5iZ<r; {
VVHL@ return assignment < T > (t);
s+6tdBvzs }
@~`:sa+H } ;
-Rj3cx jF|LPWl $im6v 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
cD]#6PFA Z2&7HTz static holder _1;
Ed>n/)Sm Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
30Udba+{]p 2R~[B]2"r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(n4Uc308 而不用手动写一个函数对象。
gCv[AIE_m \x=!' >W^)1E,Qh 7nk3^$| 四. 问题分析
? io,8 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。
![/ QW 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。
YL9Tsw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
XrN]}S$N 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vfOG(EkG.? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
RKwuvVI e/F+Tf 五. 问题1:一致性
zd?uMq;w 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)KcY<K 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
la89>pF h3z9}' struct holder
hpzDQ6-Y {
2 D!$x+| //
Vl0Y'@{ template < typename T >
e)A{
{wD/ T & operator ()( const T & r) const
s5u {
0l~z0pvT return (T & )r;
fP;2qho }
ZG1 {"J/z } ;
2GJp`2(%dA Ls{]ohP 这样的话assignment也必须相应改动:
y.?Q ANXN.V template < typename Left, typename Right >
@S?D}myD class assignment
G[\3)@I {
GFgh{'| Left l;
q.v_?X<_ Right r;
?tf<AZ=+^L public :
|eH*Q%M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9~yp=JOV@ template < typename T2 >
og8"#% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+3o
4KB} } ;
!l~3K(&4
bC%}1wwh 同时,holder的operator=也需要改动:
yrV]I(Xe hSU|rVi template < typename T >
f}{Oj-:"CC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|5me }!C {
5g4xhYl70n return assignment < holder, T > ( * this , t);
<O9.GHV1v }
y\}<N6 "Sd2VSLg 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。
4Q^i"jT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<77v8=as5 ,=y8[(h return l(rhs) = r;
UjH+BC+9`b 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。
6|ENDd[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l&6+ykQ tk'3Q 1L template < typename Tp >
G?v]|wdI class constant_t
q{RT~,% {
VMV~K7%0 const Tp t;
T``~YoIdz public :
Fn*)!,) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<PXnR\ template < typename T >
JU RJN+)z const Tp & operator ()( const T & r) const
19;F+%no# {
WkK.ON^ return t;
T.iVY5^< }
BxHfL8$1[$ } ;
mY/x|)MmM #{suH7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H"%SzU 下面就可以修改holder的operator=了
If%**o 1}b1RKKj< template < typename T >
]|)M /U * assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
BZ>,Qh!J {
{ZD'l5jU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
iM{UB=C }
Xsv^GmP+ =Ye I,KbA) 同时也要修改assignment的operator()
`#>JRQ= \>(S?)6 template < typename T2 >
$_b^p= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R9O[`~BA2 现在代码看起来就很一致了。
S9@)4|3C|p h,)UB1 六. 问题2:链式操作
n%}Vd
`c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_,5) 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
?)'+l 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
j#JE4(& 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
tCirdwmg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DF~{i{ lO dwH" template < typename T >
TH#5j.uUs struct result_1
%<Kw {
Q>[GD(8k typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%2`geN< } ;
wNhtw'E8 zHW}A
`Rz 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
,.PmH.zjmR ?ZlN$h^ template < typename T >
%!QY:[ struct ref
;+iw?" {
SoJ'y6 typedef T & reference;
=9'px3:'WR } ;
`]\:%+- template < typename T >
I85bzzZB struct ref < T &>
zoI0oA {
9Z;"9$+M typedef T & reference;
M8iI e:{ c } ;
coFQu ;i osW"b"_f 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xyc`p[n& %)@3V8 OI template < typename T >
^=gzms typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?q+^U>wy& {
i>n)T return l(t) = r(t);
n8vteGQ }
b_xGCBC 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。
DqTp*hI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[d/uy>z, E<
Ini'od[ 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
&Eqa y' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$7JWA9#N! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d
,!sZ&v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YsXf+_._ 最后的布局是:
NamO5(1C Add
-Rz%<` / \
@-F[3`HeA Divide 5
0-a[[hL? / \
3a\.s9A" _1 3
v a
j 似乎一切都解决了?不。
S6pvbaMZ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
" .:b43Z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
`SGI
Qrb OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
($A0umW1% 5u3SP?.& template < typename Right >
]6 ]Nr assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E3<~C(APW Right & rt) const
a}#Jcy!e {
!>Ru= $9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$2+(|VG4F }
skRI\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
H(k-jAO, 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。
TB 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。
H[KTM 'n 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。
q"sD>Yh& 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。
8F*"z^vD= 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?
GVlTW?5 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:
`lA[-x~ / %:%la% template < class Action >
5EqC.g. class picker : public Action
.8K ~ h {
~\~K,v public :
xIh,UW# picker( const Action & act) : Action(act) {}
KJ&~z? X // all the operator overloaded
rAZsVnk? } ;
cw)'vAE ubvXpK:. 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。
C-6m[W8S 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:
t<QSp6n"" v)AadtZ0d template < typename Right >
$IU|zda8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
gcNpA?mC|u {
>'GQB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7w]NG`7 }
@rT}V>2I vx&jI$t8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A(#4$}!n5 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
*f4BD|| n:P5m9T template < typename T > struct picker_maker
jLLZZPBK {
kbF+aS typedef picker < constant_t < T > > result;
NDv_@V(D } ;
)Ap0" ?q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sF=8E8qa {
D+:} D*_& typedef picker < T > result;
.oR_r1\y } ;
BDCFToSf| R?K[O
下面总的结构就有了:
LG
qg0( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Mkc|uiT
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
9/nS?>11 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\X?GzQkr 至此链式操作完美实现。
9:l@8^_o R6KS&Ge_ E5y\t_H 七. 问题3
Z$'483< 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。
OVE5:)$x aAX(M=3 template < typename T1, typename T2 >
(GNY::3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R#QcQx {
WO=,NQOw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i[wEH1jR }
;.g <u 2]f"(X4jp 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
(.DX</f/4 H!+T2<F9R template < typename T1, typename T2 >
w[V71Iej struct result_2
b&$sY!iU {
GG@&jcp7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[sT}hYh+ } ;
ETA 1\ ?H.7
WtTC 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?
[$D4U@mRp 这个差事就留给了holder自己。
mCY+V~^~kz l"-F<^
U MiX*PqNTM template < int Order >
ys3&$G class holder;
Wr%E}mX- template <>
iq!u}# x_ class holder < 1 >
07?| "c. {
@6roW\'$ public :
HP
/@ _qk template < typename T >
[7:(e/& struct result_1
'#fwNbD {
3~%wA(|A typedef T & result;
0y"Ra%Y } ;
u=5~^ 9 template < typename T1, typename T2 >
%Z"I=;=nxI struct result_2
#CaT0#v {
y_=},a typedef T1 & result;
u\JYxNj1 } ;
MJ)aY2 template < typename T >
t*&O*T+fgy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=[$zR>o*% {
*:*Kdt`'G return (T & )r;
o y'GAc/ }
pd[?TyVK; template < typename T1, typename T2 >
laQM*FLg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X8Xw' {
*k]izWsV* return (T1 & )r1;
PJCRvs|X }
V_SZp8 } ;
i8tH0w/(M cS'|c06 template <>
iA^GA8dn class holder < 2 >
>$.lM~k {
2
P=c1; public :
"[*W=6m0 template < typename T >
z}" Xt=G? struct result_1
&mM[q'V {
-I'@4\< typedef T & result;
oA _,jsD4 } ;
42Gv]X template < typename T1, typename T2 >
"t{|e6
struct result_2
6uU2+I {
TzCNY@y typedef T2 & result;
m),3J4(q } ;
BAq@ H8*B template < typename T >
22|a~"Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.!\NM&E {
Lb'HM-d return (T & )r;
zdwr5k }
nI-^ template < typename T1, typename T2 >
;JK!dzi} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t/= xY'7 {
Iaq7<$XU return (T2 & )r2;
k lRS:\dW }
K'`N(WiL } ;
Dt9[uyP& azj:Hru&t# jH1!'1s| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
N*C"+2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(>OCLmV$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n
2k&yL+a /uc*V6Xd
( return l(i, j) = r(i, j);
?E@9Nvr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,~!rn}MI< >l\?K8jL9 return ( int & )i;
J&xH"U return ( int & )j;
G|Du/XYh 最后执行i = j;
*o/Q# 可见,参数被正确的选择了。
0<{+M` G/ ]yxRaW9f tr]=q9
YlZe }NQ{S3JW 八. 中期总结
QT;mCD=OD 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:
S
z3@h" 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
FQbF)K~e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+$eEZ;4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D3^Yc:[_@ f?iQ0wv) | %Dh uqhNi!; 7PDz ]i m17H#!` 九. 简化
p+O2: 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
6wzTX8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+%$'(ts 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:
vGK'U*gGD 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`YDe<@6' +-*/&|^等
3w=OvafT: 2. 返回引用。
?lh
`>v =,各种复合赋值等
6#/Riu% 3. 返回固定类型。
L}bS"=B[&W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-?A,N,nnX 4. 原样返回。
o%+8.Tx6wT operator,
AwhXCq|k 5. 返回解引用的类型。
`7|\Gqy operator*(单目)
'V reO52 6. 返回地址。
=R08B)yR operator&(单目)
Z|YiYQl[) 7. 下表访问返回类型。
7b,5*]oZ operator[]
k!gft'iU 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[@U2a$k+d operator<<和operator>>
SBBDlr^P Yg5m=Lis 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。
hw?'aXK{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
('/5#^%R *&b~cyC template < typename Left >
p}qNw` struct value_return
C.r9)#G {
"#T3l^@ template < typename T >
1C [j:Ly/ struct result_1
\vBpH'hR,' {
L:HJ: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*5DOTWos } ;
ORPQ1%tu g?qh template < typename T1, typename T2 >
H7 acT struct result_2
$a|DR {
y{~l&zrl typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?@"B:#l } ;
<<@vy{*Hg } ;
aB9Pdut Zy BN o] 4}:a"1P" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[KIK}: -G<$wh9~3 下面我们来剥离functor中的operator()
KmoPFlw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Xg|_ s2t'jIB return l(t) op r(t)
gf`uC0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\Uun2.K return op l(t)
gkdd#Nrk return op l(t1, t2)
4qtjP8Zv[ return l(t) op
6Sh0%Fs return l(t1, t2) op
&j}\ZD return l(t)[r(t)]
gn&jNuGg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w(kN0HD tcYbM+4e 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:
zmf`}j[ 单目: return f(l(t), r(t));
5}3Q}o# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
38IVSK_ 双目: return f(l(t));
M{S7tMX return f(l(t1, t2));
30 VvZb 下面就是f的实现,以operator/为例
k~ #F@_ >W,1s struct meta_divide
,5jE9 {
=/@c9QaVB template < typename T1, typename T2 >
z= pb<Y@X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,bRvj8"M {
_5I" %E;S return t1 / t2;
Fx']kn9 }
^E&':6( } ;
FHVZ/ e q^],K' 这个工作可以让宏来做:
8UArl3 0Y#S2ty #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
rf"%D<bb template < typename T1, typename T2 > \
unqX<6hu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f $MVgX 以后可以直接用
k~WX6rEJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
AY['!&T 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
"(/
1]EH` (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
($^XF: #5 3 }Z[d 8M m,a 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
yyJ4r}TE LGq}wxq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-[?q?w!? class unary_op : public Rettype
,o-BJ
069 {
H"W%+{AR Left l;
$FEG0& public :
U@v=q9'W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`INcZr" |V{'W-`
|[ template < typename T >
2ul!f7#E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L-[<C/`;t {
^y"Rdv return FuncType::execute(l(t));
}YHoWYR }
!h&A^sAc 1,fjdd8OM; template < typename T1, typename T2 >
afRUBjs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.3k"1I
'\ {
_@0>yMZ^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
e"^* ~'mJ }
IbAGnl { } ;
;Dg8> ETe,RY 8Z%C7
"4O 同样还可以申明一个binary_op
RO, I3o6ym-i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S/pTFlptCa class binary_op : public Rettype
|S#)[83*3 {
O G#By6O Left l;
DzX5_ kA Right r;
c,;-[sn public :
z-nhL= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0hK)/!Y .Rxz;-VA template < typename T >
FCU~*c8Cs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f,z_|e {
}./__gJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
9/R|\ }
Qy |*[ :WejY`}H% template < typename T1, typename T2 >
u(\O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qCOe,$\1/ {
L}CjC>R! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
cMxTv4|wui }
OL&ku &J_ } ;
!u)veh3x Y(
n# = -#=v~vE 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
z>+@pj
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
h_L-M}{OG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g83]/s+ 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。
x7 jE
Ns ) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qazM@ 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。。。
\"i2E! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'cJHOd 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)
{Cnz7TVB 下面是修改过的unary_op
-sl]
funRy 7u-o7#,X2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5F$ elW class unary_op
A?'Tigi {
`yJpDGh Left l;
!]7r>NS> '"Q;54S** public :
&^^zm9{ *?%DdVrO@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#WlIH7J8Tc k2muHKBlk template < typename T >
n%? bMDS struct result_1
<zH24[ {
PvX>+y5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sF}T9Ue } ;
_M=
\s>;G dX-Xzg template < typename T1, typename T2 >
82Dw,Cn struct result_2
GL'zs8AKf {
yhg^1l|t, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=dz
iR_ } ;
Jj}+tQf w=I8f}( template < typename T1, typename T2 >
$NzD&b$7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wYK-YY:Q3 {
!8M]n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
F?xbVN }
jHq.W95+P >p Y0f } template < typename T >
x;2tmof=L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ntE;*FyH {
Zoh[tO return OpClass::execute(lt(t));
k2o98bK&; }
Q.Tn"rE| I|]~f[xI } ;
0\84~t'[ E'zLgU)r` 4JSf t
t 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
IY2caXu 好啦,现在才真正完美了。
< I[ Vv'x 现在在picker里面就可以这么添加了:
>AI65g 8?AFvua}r template < typename Right >
'Y{fah picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|GJSAs"L@ {
VJ;4~WgBz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1>bG]l1// }
F1%-IBe 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。
aaW(S K 6tBL?'pG C;#vW FE $lmGMljF Hy~kHBIL 十. bind
fOs}5J 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。
f]N2(eM
先来分析一下一段例子
kKwb)i /iFtW#K+ Cc7PhoPK int foo( int x, int y) { return x - y;}
~YO99PP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X8aNl"x bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*T0{ yI 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。
57*`y'CW 我们来写个简单的。
X}C} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6? u9hi 对于函数对象类的版本:
~ {OBRC -:]_DbF template < typename Func >
x
TEDC,B struct functor_trait
z)N8#Y~vn {
|9cJO@ typedef typename Func::result_type result_type;
}_m/3*x_ } ;
fH[Yc>(oj 对于无参数函数的版本:
^y"5pfSR $/sIdFZi template < typename Ret >
uzjP!qO struct functor_trait < Ret ( * )() >
=z`GC1]bL {
j}~3m$ typedef Ret result_type;
Ao>] ~r0 } ;
i|A0G%m] $ 对于单参数函数的版本:
YJi C}.4Q #)hc^gIO&< template < typename Ret, typename V1 >
H<bYm]a% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
jt9fcw {
*m$P17/C typedef Ret result_type;
H]2cw{2 } ;
5{?J5 对于双参数函数的版本:
;G !JKg oqeA15k$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%!Z9: +;B struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^)|8N44O {
{T EF#iF typedef Ret result_type;
eiE36+'>b } ;
3Q'Q %2 等等。。。
Te&F2`vo 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fHK`u' .;#Wf@V template < typename Func >
@T>\pP]o struct func_return
(/6~*<ZGT {
xx[XwN; template < typename T >
Z_^i2eJYT struct result_1
K]5@bm {
;la sk4| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.dqV fa } ;
M:&g5y& R0|dKKzS template < typename T1, typename T2 >
h$3o]~t struct result_2
36ygI0V_ {
Q7uhz5oZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;A^Ii>` } ;
t2V|moG
} ;
x93t.5E6 VHwAO:+- X)P;UVR0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y>4r<YZQ @ Gxnrh6 template < typename Func, typename aPicker >
KY}c}*0
class binder_1
2Fwp\I; {
#6w\r&R6 Func fn;
%NH#8#';2 aPicker pk;
/Z':wu\ public :
vRp#bScc xw[KP [( template < typename T >
9eG{"0) struct result_1
<:(pnw*L {
0^?:Zds typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~MuD`a7#G } ;
!h\>[ O %9
kOl template < typename T1, typename T2 >
RRXnj#<g struct result_2
5%` fh% {
'IVNqfC)u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:!',o]"4,k } ;
K+2sq+3q 0^l)9zE binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H[H+s!)" OAlV7cfD template < typename T >
{Y0Uln5u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BC*)@=7fx {
4gyC?#Ede return fn(pk(t));
c:[z({` }
I[P43>F3 template < typename T1, typename T2 >
Ii*tux!S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\L6kCY {
"e)C.#3 return fn(pk(t1, t2));
b-'T>1V }
q oA?
} ;
_f^JXd,7v } vx+/J fLGZ@-qA0 一目了然不是么?
pv
LA:LW2 最后实现bind
^v5v7\! P|0dZHpT WR5@S&fU` template < typename Func, typename aPicker >
$9~6M* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"`va_Mk {
F0Nl,9h(' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
`B1r+uTP~ }
|"gg2p 1]DPy+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
Oq[2<ept 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。
cu~dbv6H $G\IzK 十一. phoenix
#Qir%\*V Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ll2yJ
.C4 q:iB}ch5R for_each(v.begin(), v.end(),
(SH<]@s (
"#ctT-g`6 do_
M/Twtq-`H [
ON.1'Wk? cout << _1 << " , "
!L|}/u3v ]
lla ?;^, .while_( -- _1),
LtJl\m.th cout << var( " \n " )
bi01] )
#L3heb&9 );
obRYU|T W{)RJ1 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=qg;K'M5 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
?.*^#>- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
k'(d$;Jgr 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&"_5?7_N {jK:hQX c3L)!]kB template < typename Cond, typename Actor >
@2X{e7+D class do_while
o+}>E31a {
o.o$dg(r! Cond cd;
w6Owfq'v Actor act;
*_qLLJg public :
c] '-:= template < typename T >
2oO&8:`tv struct result_1
?FV>[&-h#I {
<SPT2NyX typedef int result_type;
G(Ky7SZ } ;
h?D>Dfeg% $vC}Fq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^8z~`he=_J p?6`mH template < typename T >
EFk9G2@_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,NA _pvH) {
Z)Zc9SVC do
K}OY!| {
j=],n8_i act(t);
zJMm=Mw^ }
[$x&J6jF. while (cd(t));
]-2Q0wTj return 0 ;
ukInS:7 }
#a$k3C } ;
lx)Bj6 Q
1:7 9 F5+)=P# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(q
0wV3Qv 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9f|+LN## 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?as1^~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
U3 -cH 下面就是产生这个functor的类:
CGp7 Tx # V_Xq&!HN[ ?l/$cO template < typename Actor >
X+$IaLfCxD class do_while_actor
~BbF:DS {
y~r5KB6w Actor act;
d#W>"Cqxqa public :
wG-lR,glb do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`B%IHr a3wk#mH
template < typename Cond >
K|ZB!oq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#Rj&PzBe } ;
h1U8z)D# X:Iam#H ]Jum(1Bo 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>"/Sa_w 最后,是那个do_
C25EIIdRb vMHJgpd&j sI OT6L^7 class do_while_invoker
X$0&tmum {
[AA*B public :
cvk$ I"q+ template < typename Actor >
TGSkJ 1Lx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VJoobu1h {
_@/nc:)H return do_while_actor < Actor > (act);
I #bta }
J+:gIszsWT } do_;
!\hUjM+(} bMvHAtp 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
j96\({;k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,?KN;~t#vz 最后来说说怎么处理break和continue
+>BD^[^^ 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。
MRb6O!$`C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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