一. 什么是Lambda
Swr4De_5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lg
+ >.^7k 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,
slzB# F3[,6%4v Q[{RNab 5]xSK'6W class filler
$[UUf}7L {
wJj:hA} public :
A `{hKS void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-Xx4:S } ;
]I_*+^?tI Y (pUd3y TV=K3F5)M 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
McpQ7\*h ocu,qL)W 5th?m> [ ou$* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
y @S_CB47 kH8/8 k.z(.uc= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Y_K W9T_ NSM7n=
*nh Ol~M
BQs l dqU#{ 二. 战前分析
#_{Q&QUk 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。
}R11G9N. 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
Z&O6<=bg! tzthc*-< K)U[xS;< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
inip/&P?V /* --------------------------------------------- */
`/^
_W
<
vector < int *> vp( 10 );
M*f]d`B transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4(p`xdr}K /* --------------------------------------------- */
s VHk;:e>x sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
sn"z'=ch /* --------------------------------------------- */
.G#li(NWH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hD=.rDvO /* --------------------------------------------- */
bF6J>&]! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}wkY`" /* --------------------------------------------- */
<v'&Pk< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FWA?mde C!|LGzs0 K_@?Q@#YhR e[16
7uU 看了之后,我们可以思考一些问题:
vd)zvI 1._1, _2是什么?
S*$?~4{R 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
{`Gd 2._1 = 1是在做什么?
d$jwh(Ivs 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。
}opw_h+/F 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。
Ulx]4;uzf fbU3-L? lLDZ#'&An 三. 动工
] |nW 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R3;%eyu
lPI~5N8 s M*ay,v; #=={h?UDT template < typename T >
9v[V"m`M class assignment
N!Rt040.% {
a eeor T value;
MM_:2 ^P) public :
+D:8r|evH assignment( const T & v) : value(v) {}
-rn6ZSD) template < typename T2 >
'It8h$^j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@0 /qP<E } ;
-sfv"? ;}j(x;l>t w7o`BR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2 U]d1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r34MDUZdI Id##367R P/dnH t2s/zxt class holder
10i$ b<O {
o$buoGSPc public :
+l/v`=C template < typename T >
{BT/P! assignment < T > operator = ( const T & t) const
:Ys~Lt54 {
S.)Jp-&K return assignment < T > (t);
l6&\~Z( }
avL_>7q } ;
r]UF<*$ C!*.jvhT \1Xk[% 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:
4]uj+J eM:J_>7t static holder _1;
}}{n|l+R5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8v4 o+wP kB> ~Tb0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IF|6iKCE 而不用手动写一个函数对象。
=y4dR#R(\ b1KtSRLV ^w.hI5ua) &J*M 四. 问题分析
C=/B\G/.9 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。
{^
b2nOMv 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。
^Aq0< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*L$2M?xkY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E5d$n*A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z0jgUq`r /}(d'@8p 五. 问题1:一致性
:Ko6.| 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?|
:q]9F4im 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^k;]"NR LmePJ struct holder
AO$AT_s {
g4$(%] //
n%s%i-[5B template < typename T >
\A"o[A2v T & operator ()( const T & r) const
/.Ak'Vmi {
%, kP_[!>Q return (T & )r;
:^.wjUI }
hPDKxYD]f } ;
~lys X,7y| tb 这样的话assignment也必须相应改动:
b}3"v( e "A" template < typename Left, typename Right >
qk1j mr class assignment
`za,sRFR {
Sw\*$g] Left l;
$'498%K2 Right r;
t'vt'[~,U public :
qW0:q.
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
sQvRupYRO template < typename T2 >
:oP LluW* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:TH cI;PG8 } ;
tcuwGs>_ U]iI8c 同时,holder的operator=也需要改动:
QO/0VB42 50W+!' template < typename T >
2T~cOH;T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G^~[|a4` {
G@[8P?M=Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
B7C3r9wj }
amu;grH !Rn6x
$_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Ey&H?OFiP 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d;Vy59}eY G%<}TI1} return l(rhs) = r;
Nr~$i% [ 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。
N{;!xIv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ymk?@mV4 Gt9$hB7 template < typename Tp >
\k.`xG? class constant_t
?Z7`TnG$uf {
GM%+yS}(P const Tp t;
}02`ve* public :
1F^Q* t{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9-KhJq% template < typename T >
}}AIpYp,P const Tp & operator ()( const T & r) const
^Xk!wJ {
I&;>(@K return t;
.f\LzZ-I: }
~[g(@Xt } ;
21uK&nVf^l OSgJj MQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)'_[R@ThB 下面就可以修改holder的operator=了
b(H{i}{] rs&]46i/p template < typename T >
q$Gs;gz^( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VY0.]t {
n~N>;mP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]gk1q{Ql< }
Zd*$^P,| };/QK* 同时也要修改assignment的operator()
Z2% HQL2 L"bOc'GfQ template < typename T2 >
liKlc]oM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
=q4}( 现在代码看起来就很一致了。
rFRcK>X\L I"07x'Ahq3 六. 问题2:链式操作
^\\3bW9}H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(#Y~z',I 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。
Xn6#q3;^| 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。
A6N6e\*
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。
XE}gl&\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
25Dl4<-Z ~MC|
template < typename T >
k ut=(; struct result_1
ZZw`8 E {
:xh{SsW@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
N9e'jM>Oos } ;
"TV'}HH IC`3%^ 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:
diq}\'f
D'"
T'@ template < typename T >
51#*8u+L struct ref
SK<Rk {
n
~t{]if" typedef T & reference;
qpjY &3SI } ;
1Ms[$$b$ template < typename T >
*LT~:Gs# struct ref < T &>
_5oTNL2 {
F^i3e31*t typedef T & reference;
d+9V% T } ;
]ss[n.T0* zA,vp^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
CWj_K2=d D tsZP
( template < typename T >
I= mz^c{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M&Uy42,MR {
/x<g$!`X return l(t) = r(t);
{!"UBALxc }
*$tXm4
O[ 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。
3<0b_b 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)DSeXS[
e (`x_MTLL 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
6#=jF[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*Rgr4-eS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
H|9t5
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
aO6\e> 最后的布局是:
&qv~)ZM$ Add
Y0LZbT3 / \
IkrB} Divide 5
Y-VDi.]W / \
]z'&oz _1 3
4>JSZ6i#n 似乎一切都解决了?不。
3uL
f0D 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。
qt"D!S_ 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。
A2_ut6&eb 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:
<_EKCk peQwH template < typename Right >
~#-?V[ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
a)_3r]sv^ Right & rt) const
m4:c$5 {
L*@`i ]jl return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3Cf9'C }
t^s&1#iC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
cc@W
6W 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。
LC%ococ 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。
-IPo/?} 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。
*t@A-Sn 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。
T(J'p4 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?
LGP"S5V 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:
&D,Iwq d?,'$$ aB template < class Action >
{ 3G class picker : public Action
v 6 ~9)\!j {
agIqca; public :
DUp`zW;B picker( const Action & act) : Action(act) {}
wk(25(1q // all the operator overloaded
HJL! ;i } ;
,OE&e*1 tKbxC>w 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。
|'^s3i&w 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:
%iyc1]w{ E^F"$Z"N template < typename Right >
DfXkLOGik picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5`;SI36" {
!_QI<=X return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f|[7LIdh- }
(gt\R} g4K+AK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'aSsyD!?< 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
[xS7ae u3T-U_:jSV template < typename T > struct picker_maker
mm/\\my {
rrD6x> typedef picker < constant_t < T > > result;
dwO fEYC } ;
uD\R3cY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
crmQn ^4\ {
~_ THvx1 typedef picker < T > result;
M2$/x`\-~ } ;
0~|0D#klB aLk3Yg@X 下面总的结构就有了:
b<h((]Q>^ 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。
19 5_1?'< 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。
0'^M}&zCi picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Y}~sTuWU 至此链式操作完美实现。
3Y#Q'r? `3TR`,= &l(T},-X 七. 问题3
7)?C+=,0 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。
H2X_WSwm w$]G$e template < typename T1, typename T2 >
kmQ:wf: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_c5@)I~ {
[2:d@=%. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ym;]3<I?I[ }
l*CulVX g2OnLEF]s 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:
,@*5x'auK ]_KWN$pd template < typename T1, typename T2 >
vYgJu-Sl struct result_2
_i=*0Q {
Z{8%Cln typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
* #yF`_p } ;
K\xz|Gq WowKq0sn 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
`M@ESA(e 这个差事就留给了holder自己。
p=+Y7NE) xP8/1wd. 0h-NT\m template < int Order >
&;Ncc,jb class holder;
O,$*`RZpx template <>
z#{Y>.b class holder < 1 >
FZ*"^=)`G {
I4Do$&9<D public :
CD1Ma8I8 template < typename T >
R|?n struct result_1
Np\NStx2 {
snbXAx1L typedef T & result;
SSe;&Jk2d } ;
={g"cx template < typename T1, typename T2 >
Et6j6gmif struct result_2
q<}IO {
=dXHQU&Q typedef T1 & result;
P~7(x7/7~ } ;
;~3;CijJ8 template < typename T >
2/SUEnaLy_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,='Ihi {
z~{08M7
return (T & )r;
z,Xj$wl }
I:dUHN+@L5 template < typename T1, typename T2 >
tI^91I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f6r!3y {
a1,)1y~ return (T1 & )r1;
"6,fIsU }
~-"CU:$o } ;
h;=~%2Y %!` %21 template <>
,[n9DPZ class holder < 2 >
}B%9cc {
*r.%/^@ public :
9Og template < typename T >
:7{GOx struct result_1
|5>Tf6$( {
g?
vz\_ typedef T & result;
jV%
VN } ;
4s{=/,f template < typename T1, typename T2 >
A &}]:4@{ struct result_2
tY$@,>2 v {
}$)~HmZw typedef T2 & result;
4KH'S'eR } ;
(-<hx~ template < typename T >
'`8 ^P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@tT`s^e {
O%%Q./oh return (T & )r;
$uLTYu }
@5d^ C template < typename T1, typename T2 >
6{I7=.V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&D<6Go/)_* {
hy/g*> return (T2 & )r2;
6+=_p$crMx }
]ty$/{hx' } ;
vhZXgp0X p,=IL_ 8{Wl 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> >。
+B{u,xgg 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
oVK?lQ~y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+*OAClt+] z/#,L!Z3 return l(i, j) = r(i, j);
Le83[E*i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
e;v7!X dPO"8HQ return ( int & )i;
CLND[gc return ( int & )j;
Q``1^E' 最后执行i = j;
OcB&6!1u 可见,参数被正确的选择了。
qFVZhBC j6s j 2D Z71_D {~&] Zl[EpXlZ 八. 中期总结
"tT4Cb3 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:
PE.UNo>o 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
S))B^).0- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*vQ 6LF;y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=pzTB-G 42e [OG- .joC ZKO ;nl JD# ZXLAX9| 6Takx%U 九. 简化
-8)C6"V{ 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。
_)@G,E33f@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pZ $>Hh# 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:
0~<?*{~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h0-.9ym +-*/&|^等
G%Lt>5*!nE 2. 返回引用。
TFldYKd/l =,各种复合赋值等
~M7X] 3. 返回固定类型。
iwIn3R, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$Ptl&0MN% 4. 原样返回。
{pQ8/Af! operator,
/.s
L[X-G 5. 返回解引用的类型。
UV|{za$&/ operator*(单目)
W +Piqf* 6. 返回地址。
6r^ZMW operator&(单目)
o>*`wv 7. 下表访问返回类型。
,or;8aYc# operator[]
[-`s`g- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yfwR``F operator<<和operator>>
A99;bf}" =2*2$ 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。
_e8Gt6> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
nUs=PD3) } A6z%|d template < typename Left >
m5/]+xdNX struct value_return
[4EIy" {
Cm5L99Y template < typename T >
DmWa!5 struct result_1
S^q^=q0F {
C-_u`|jQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r:rPzq1 } ;
5~>j98K ~Y0K Wx4 template < typename T1, typename T2 >
;"f9"
struct result_2
-~sW@u)O {
f*V^HfiQb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p%Q{Rqc) } ;
e`B!)Sr } ;
x`2dN/wDhf 5T"h7^}e +
S5uxO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Tq^B>{S" (^T}6t3+4 下面我们来剥离functor中的operator()
ZCK#=:ln 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^-Ks_4 ;
p+C0!B2 return l(t) op r(t)
\k$cg~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e Vj 8u return op l(t)
o7gZc/?n return op l(t1, t2)
F:Vl\YZ return l(t) op
, iEGf-!k return l(t1, t2) op
8~!h8bkC return l(t)[r(t)]
dr8Q>(ZY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%U<lS.i a@_n>$LZL 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:
bTx4}>=5l 单目: return f(l(t), r(t));
Yjy%MR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|Eu#mN 双目: return f(l(t));
Q(WfWifu-| return f(l(t1, t2));
@CPkP 下面就是f的实现,以operator/为例
SXXO# \HMuVg'Q struct meta_divide
pcd?6jh8 {
?!tO'}? template < typename T1, typename T2 >
lh\`9F: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Y3V2} {
+CQIm!Sp return t1 / t2;
g5nL7;`N }
Vs>e"czfm/ } ;
EE9eG31|r ?+c-m+;wj 这个工作可以让宏来做:
q@mZ0D- @Us#c 7/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Sw{rNzh%$ template < typename T1, typename T2 > \
C:!&g~{cKi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fX
LsLh+~D 以后可以直接用
aTaL|&( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}PMlG 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
Qc Xw - (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。。。)
!bW^G}
<t W9G jUswv! 3;//o< 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
*EU1`q* `y"a>gHC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!}d_$U$ class unary_op : public Rettype
Ngrj@_J {
S>[&] Left l;
W
Emh public :
|>JRJ"CFE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E0A[{UA -t*P=V|@ template < typename T >
q)"yP\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M VE:JNm {
#E/|WT return FuncType::execute(l(t));
+D h?MQt? }
=4/K#cQ %u?A>$Jn template < typename T1, typename T2 >
(>\4%(pnD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;M O,HdP; {
=EHKu|rX~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
P!R`b9_U }
H/0b3I^ } ;
V4*/t#L/ bM,%+9oz; Z%{`j!!p 同样还可以申明一个binary_op
[Z[ p@Ux =1VpO{q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g s%[Cv class binary_op : public Rettype
@ +>>TGC {
nI`9|W Left l;
hC!8-uBK5< Right r;
m4 c2WY6k public :
vf!lhV-UG+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YQ-V^e6 S2V+%Z
_J template < typename T >
*Fd( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZjgfkZAS {
r#mH[|@W~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
G'iE`4`2 }
#!jwn^yq a/~1CrYr template < typename T1, typename T2 >
2Gc0pBqx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RbEtNwG@c {
na|23jz4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K!tM "`a }
e$-Y>Dd } ;
"2
qivJ F,xFeq$/{ 239gpf]} 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
d?[8VfAnh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
GS,}]c= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Ye\&_w"
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。
[58qC: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:W[d&e 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。。。
s&W^?eKr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=nUzBL%~ 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)
;+~Phdy 下面是修改过的unary_op
5Noy~; 'DB'lP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~#:R1~rh\e class unary_op
jGn2QL {
)Q~K\bJf Left l;
E#yG}UWe !h+VbZ public :
vn.j>;E' 6P`!yBAu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CuYSvW 9t{Iv({6p template < typename T >
u/HNXJ7M`9 struct result_1
tf{o=X.) {
;/(<yu48 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O<+x=>_ } ;
Y-P?t+l xU;Q~( template < typename T1, typename T2 >
5J*h7 struct result_2
A~wVY {
pLpWc~# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a_Z[@W } ;
3W@ta1 ;TCT%j`^o template < typename T1, typename T2 >
3\?yjL^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6;}W)S {
0?,%B?A8O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?[hkh8| }
90
pt'Jg cD9axlJ template < typename T >
I~>Ye<g# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+`~kt4W {
6F?U:N#< return OpClass::execute(lt(t));
j7=x&)qbx }
x|A{|oFC 6iJ\7 } ;
'n7Ld6%1 7HEUmKb" Kw&t\},8@ 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
lm(k[]@ 好啦,现在才真正完美了。
\']_ y\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
>?^_JEC6 Qr]`flQ8 template < typename Right >
=.6JvX<d1* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
, n47.S {
b,-qyJW6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W[oQp2 = }
9>[*y8[:0 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。
cp3O$S Aw7_diK^ u*<knZ~ty 52z{ 7\Wq :<JL 十. bind
)\l(h%s[I 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。
-i"?2gK 先来分析一下一段例子
f
_*F&-L 6e At`L[K. 6e:#x:O int foo( int x, int y) { return x - y;}
c>yqq' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y
#6G&)M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M%1wT9 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。
(b;*8 我们来写个简单的。
'mE!,KeS; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t(5PKD#~Dc 对于函数对象类的版本:
Zf8_ko;|:- nY 50dFA, template < typename Func >
"/$2oYNy+ struct functor_trait
l5CFm8% {
x10u?@ typedef typename Func::result_type result_type;
"'*w_H0 } ;
okQ<_1e{ 对于无参数函数的版本:
J=AF`[ ?bH!|aW(H template < typename Ret >
^mCKRWOP' struct functor_trait < Ret ( * )() >
\LQ54^eB {
Q*8=^[x typedef Ret result_type;
NaYr$` } ;
+|TFxaVz 对于单参数函数的版本:
RP~ hi%A fHR^?\VVp template < typename Ret, typename V1 >
Ig"QwvR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!5=S2<UX {
}J|Pd3Q Sf typedef Ret result_type;
I&|J +B?# } ;
y:ad%,. C 对于双参数函数的版本:
~SR9*< >m4Q*a4M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/m(v5v7( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5.zv0tJku {
[}Pi $at typedef Ret result_type;
b*W01ist } ;
8$V:+u 等等。。。
MtKM#@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'MY0v_ vZ/Bzy@| template < typename Func >
T~-OC0 struct func_return
TjLW<D(i> {
Vs@H>97,G template < typename T >
J0O wzO struct result_1
xty)*$C> {
="__*J#nze typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6z ,nt } ;
>Eqr/~Q N
Obw/9JO template < typename T1, typename T2 >
DRuG5| {I: struct result_2
O[<0\ {
/YT _~q=: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ERz{, >G? } ;
X>4qL'b:z } ;
hmM2c15T5 !pAb+6~T |.Vs(0O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
b,):&M~p IJ#+"(?7,u template < typename Func, typename aPicker >
[ T!0ka class binder_1
(hFyp}jkk {
$hq'9}ASOL Func fn;
SVJt= M aPicker pk;
l/g6Tv`w public :
.}ePm( d}--}&r template < typename T >
a5nA'=|}i struct result_1
FoB^iA6e {
[
F7ru4"{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Dwuao`~Xm } ;
o*
C_9M .LA?2N template < typename T1, typename T2 >
zyPc<\HoK struct result_2
$fFh4O4 {
gjDxgNpa typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9L9qLF5 t } ;
g8L{xwx< 1%`Nu ]D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G%5ZG$as lXOT>$qR< template < typename T >
w$4*/D}Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1yV+~)by3 {
]@A}v\wa return fn(pk(t));
>Pf\"%* }
xnvG5 template < typename T1, typename T2 >
r%412# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t5;)<N` {
gUHx(Fi[4 return fn(pk(t1, t2));
dBNx2T}_0 }
L5 Q^cY]p } ;
jN T+?2 GiS:Nq`$( +Hkr\ 一目了然不是么?
PB?92py& 最后实现bind
s|\\"3 B<\HK:%{ ^\C Fke= template < typename Func, typename aPicker >
eI3ZV^_Ps picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
SI,
t:=D {
vtF|:*h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EaKbG> }
i)th] 1K% am+w<NJ(us 2个以上参数的bind可以同理实现。
P^[y~I#{ 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。
_bn
"c@s 14z
?X% 十一. phoenix
0S2/,[-u+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K7c[bhi_w j06qr\Es for_each(v.begin(), v.end(),
vo>i36 (
XJe}^k do_
2KtK.2; 7 [
a4\j.(w)$D cout << _1 << " , "
E{BX $R_8 ]
YDYN#Ob(; .while_( -- _1),
,#U[)}im cout << var( " \n " )
W^YaC
(I )
8F9x2CM-[C );
ve^gzE$<I yS1i$[JV 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
YF)k0bu&; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
d<Dm( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}inV)QQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C`qE ,2. ,Q<mU4 ~'v9/I-" template < typename Cond, typename Actor >
y}1Pc* class do_while
*-(8Z>9 {
6{!Cx9V Cond cd;
se=;vp]3a Actor act;
X m3r)Bm'3 public :
(7Ln~J* template < typename T >
pGd@%/]AO struct result_1
Zm*q V! {
,ygUy] typedef int result_type;
"h-ZwL } ;
_p^$.\k" Jq?Fi'2F% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'<{Jlz(u9 yw1-4*$c template < typename T >
a:Nf+t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|]5`T9K@b# {
`BVXF#sb do
K[yP{01 {
0.)q5B` act(t);
)H(i)$I }
iDWM-Ytx while (cd(t));
/j-c29nz return 0 ;
HD'adj_, }
cx]H8]ch7 } ;
ow{J;vFy\ +xd@un[r< 'xLXj> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
RsYMw3)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。
S)?N6sz% 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。
E0AbVa. 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。
Z/czAr@4 下面就是产生这个functor的类:
7=/iFv[ /cT6X]o8 b] template < typename Actor >
sI.p(
-KQ class do_while_actor
0O[le*3b {
YSrjg|k* Actor act;
Q5lt[2Zyzd public :
;Yt+{pI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%JgdLnQE \)?+6D'# template < typename Cond >
)-0+O=v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]
n\]ao } ;
3N5@<:2` P=PeWX*L<Z v*OV\h. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!_FTy^@c2 最后,是那个do_
nxB[To*P zz!jt
A *d`KD64 class do_while_invoker
bp<,Xfl {
zhJ0to[%? public :
5|cRHM# template < typename Actor >
'E&tEbY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
AGm=0Om {
wJD'q\n return do_while_actor < Actor > (act);
4jSYR#Hqp` }
E*h!{)z@F } do_;
TB-dV'w XhA tf@n 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
f >.^7.is 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,"Fl/AjO 最后来说说怎么处理break和continue
Y'5(exW 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。
KaX*) P 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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