一. 什么是Lambda
eI^Q!b8n 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%v"qFYVX" 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,
ozCH1V{p cns~)j~ 5McOSy U65a_dakk class filler
*"HA=-Z; {
> &V Y public :
I'%\
E, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
x%`.L6rj } ;
\F; S 5bZjW~d &tjv.t 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:
4b@Awtk O: J;zv\ Cqra\ @p\te7(P% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5*#3v:l/9 +lNAog "J=A(w5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-Uo"!o>x| ;+Sc Vz NDo>"in FSNzBN 二. 战前分析
>hFg,5 _l3 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。
tsWzM9Yf 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
0]u=GD% u,88V@^ z]V%&f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r;"uk+{i /* --------------------------------------------- */
0kiV-yc vector < int *> vp( 10 );
Ij_h #f transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V|q`KOF /* --------------------------------------------- */
0;X0<IV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?3t]9z /* --------------------------------------------- */
5;:964Et int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
G,-x+e" /* --------------------------------------------- */
66Tx>c"H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cg|C S? /* --------------------------------------------- */
qN@-H6D1= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h+ggrwg' }~bx==SF6! 1=^edQ+ BIn7<.& 看了之后,我们可以思考一些问题:
;XDGlv% 1._1, _2是什么?
OGGuV Y 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。
7.!`c-8
u 2._1 = 1是在做什么?
fEYo<@5c] 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。
|K11Woii 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。
Y )](jU%o 0XLoGQ= %AV[vr, 三. 动工
{{+woL'C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
iqAME%m AZ'"Ua UPr8Q^wm QZO9CLX 8k template < typename T >
J.g4I|{ class assignment
qCUn.
mI {
vbMt}bM(GD T value;
rd0[(- public :
t)n}S;iD assignment( const T & v) : value(v) {}
Rct=vDU template < typename T2 >
v0uA]6: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7jtDhsVz } ;
+H `FC E==vk~cz +}-Ecr 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,2/y(JX}*! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_rIFwT1] \|< 5zL 3A)Ec/;~ ]R7zvcu& class holder
n^+rxG6L {
jv5Os- public :
i3usZ{_r template < typename T >
w}:&+B: assignment < T > operator = ( const T & t) const
W:TF8Onw {
d2=Z=udd return assignment < T > (t);
sncc DuS }
dZi?Z } ;
!tckE\ h#N 1XD|H_JG<j ge@ KopZ& 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:
kE*OjywN MET"s.v static holder _1;
"U6:z M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
go[(N6hN X{-[
E^X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qR>"r"Fq 而不用手动写一个函数对象。
D8r=Vf 0X:
:<N@ Vt;!FZ D@
R>gqb 四. 问题分析
HLp9_Y{X. 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。
/4_^'RB 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。
%J?"ZSh 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
tiHP?N U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D$$,T.'u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ua](o H lMW4SRk1C 五. 问题1:一致性
yw{;Qm2\7 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?|
C?h`i ^ >2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pQ/
bIuq #nS[]UbwZ struct holder
_5l3e7YN {
xZpGSlA //
[7|j:! template < typename T >
{ kF"<W T & operator ()( const T & r) const
szG 0?e {
fD:>cje return (T & )r;
Eg;xj@S<2 }
n>[" h2 } ;
[ta3sEPjs @ApX43U( 这样的话assignment也必须相应改动:
)?qH#>mD6 1p]Z9$Y template < typename Left, typename Right >
LjOHlT' class assignment
di,?` {
Xj+oV Left l;
n>-"\cjV Right r;
^+)q@{\8Y public :
Gi*GFv%xB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I'$}n$UvZ template < typename T2 >
ZUiInO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
X&+*?Q^ } ;
wn-{Vkpm <xpHlLc 同时,holder的operator=也需要改动:
xO nW~Z ulzQ[?OMl template < typename T >
(RtjD`e} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
e9e7_QG_- {
$GcVI;a return assignment < holder, T > ( * this , t);
v*UJ4r }
LsGu-Y5^ G"._]3CPF 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
1E'/! | 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>QJfTkD$ y7x[noGtR return l(rhs) = r;
gJv;{;% 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。
LNR~F_64Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5[{#/!LX) +&:?*(?Q template < typename Tp >
v!b
8_0~u6 class constant_t
:(o6^%x {
oy?>e1Sy* const Tp t;
5PXo1"n8T public :
=Lyo]8>,X constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Nr(3!- template < typename T >
_/iw=-T const Tp & operator ()( const T & r) const
>*"6zR2 o {
jj&4Sv#> return t;
FID4@-- }
O{F)|<L(G } ;
7:>VH>?D -Ze{d$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!;1$1xWK 下面就可以修改holder的operator=了
O*d4zBT
`T \"B% template < typename T >
:y!%GJW assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&D[pX|! {
H^e0fm
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%^C.e* }
W6>SYa },=0]tvZG# 同时也要修改assignment的operator()
<\If: k;?Oi?] template < typename T2 >
V>2mzc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xa?#wY
b 现在代码看起来就很一致了。
G\U'_G> (^ Q:zU 六. 问题2:链式操作
^S'#)H-8C3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>(t_ 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。
S24wv2Uw i 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\UD8Hj'- 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。
Q.8)_w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g+-=/Ge bxS+ R\ template < typename T >
$m:4'r struct result_1
j+_pF<$f: {
4&+;n[ D typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
B: pIzCP } ;
(xJZeY)-b^ 0{O|o_ 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:
y<<:6OBj P2+Z^J`Y> template < typename T >
A?q9(n|A" struct ref
nv9kl Q@ {
+cw;a]o^> typedef T & reference;
sPee"9%, } ;
}5)sS}C template < typename T >
onuhNn_=> struct ref < T &>
MR/8 {
$6c8<!B_ typedef T & reference;
-[I}"Glz: } ;
06&:X^ cN{-&\
6L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1f"LAs`% ZXf^HK template < typename T >
$1CAfSgKw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
G(puC4 "& {
=HF||p@ return l(t) = r(t);
[,F5GW{x }
r="wd 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
gGiLw5o, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
r# }`{C;+5 9\|n2$H: 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
-F+dRzxH _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"SuBtoK _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-n-rKN.T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
r`Qzn" H 最后的布局是:
mkCv
f Add
\?bp^BrI / \
(]Z$mv! Divide 5
[S}o[v\ / \
e6n^l$' _1 3
_%)v9}D 似乎一切都解决了?不。
31n5n 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。
S=^a''bg 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。
S)@95pb 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:
M.Fu>Xi P8JN
m"C template < typename Right >
);^]
is~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GHMoT Right & rt) const
v@43%`"Gj {
M~/%V NX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0Wf,SYx`s }
EH'?wh|Yp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"e4hPY# 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。
%}U-g"I 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。
{=AK| 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。
iB Ld*B|#K 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。
GRanR'xG 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?
J^@0Ff;=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:
V}l>p? QY,.| template < class Action >
(9N75uCa class picker : public Action
wn'_;0fg {
}ug|&25D public :
.TN9N picker( const Action & act) : Action(act) {}
^AWM/aY // all the operator overloaded
GdqT4a\S } ;
)+[{MR' YQ`GOP#/ 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。
8F(_V qu 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:
eZ]4,,m N/A.1W template < typename Right >
OT_w<te picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#'Q_eBX {
p;!'5 f return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cS98%@DR }
1*eWo~G Ks.pb !r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@`N)`u85[ 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。
T4`.rnzyRb $ 1 N_qu template < typename T > struct picker_maker
Hnwir!=7 {
m8Q6ESg<*u typedef picker < constant_t < T > > result;
djeax } ;
G)b6Rit template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:^DuB_ {
ellj/u61bj typedef picker < T > result;
iPMI$ } ;
T jO}P\p s4 o-*1R*` 下面总的结构就有了:
l>RW&C&T 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。
6]dK, 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。
8X`Gm!) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
c <[?Z7y 至此链式操作完美实现。
<_@ S@t) #msXAy$N3r uj$b/I>.' 七. 问题3
f1;Pzr 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。
8|A*N<h uE~? 2G template < typename T1, typename T2 >
j+:q:6 = ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lm}mXFf# {
3&!X8Lhv return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C,R_`%b% }
3u7^*$S ?]}1FP 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xBhfC!AK} e2Sudd=' G template < typename T1, typename T2 >
Akf?BB3bC struct result_2
zE +)oQ, {
(!Q^.C_m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~A+DH } ;
Ti
}Ljp^O bWK}oYB* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Pew-6u" 这个差事就留给了holder自己。
p]uwGWDI ir<HC 'D[ F8km8lPQl template < int Order >
X8Px class holder;
=&~*r template <>
o'@VDGS` class holder < 1 >
xI}h{AF7 {
mT;1KE{J{ public :
T_:"~
] template < typename T >
KTd,^h struct result_1
yZbO{PMr {
<U=:N~L typedef T & result;
N=&~3k } ;
Dh0`t@ template < typename T1, typename T2 >
az~4sx$+} struct result_2
QfJ?'* {
vW`{BWd typedef T1 & result;
[1@-F+ } ;
`#hdb=3 template < typename T >
zFh
JLH*C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4f<%<Z {
0t<]Uf return (T & )r;
+]/_gz }
eLcP.;Z template < typename T1, typename T2 >
EUj'%;sz- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~HD:Y7 {
CRvUD.D return (T1 & )r1;
A,rgN;5fb }
2-i>ymoOS } ;
b(dIl)Y4
: 3!^5a%u template <>
?fDF Rms class holder < 2 >
a?CV;9 {
s8.O L_e public :
LbDhPG`u template < typename T >
@a)
x^d struct result_1
|D%i3@P&ZR {
!.mMO_4} typedef T & result;
.vG_ \-@ } ;
"; tl>Ot template < typename T1, typename T2 >
> bWsUG9 struct result_2
>}h/$bU {
MNO T<( typedef T2 & result;
ce&)djC7U } ;
1 ry:Z2 template < typename T >
09`5<9/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DYJ@>8 {
&GcWv+p return (T & )r;
TjGe8L: }
LX[J6YKR template < typename T1, typename T2 >
a0OH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Asicf{HaX {
:BG/]7>|V return (T2 & )r2;
.?9+1.` }
?c0OrvM } ;
a02;Zl ?as)vYP v:(_-8:F 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> >。
@*'|8% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HJ]\VP9Zb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
JX(J Z/8B^ h=umt<&D return l(i, j) = r(i, j);
Oz!#);v 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,T?8??bZ "40Jxqt return ( int & )i;
\[oU7r}?/V return ( int & )j;
&bBK#d*-u? 最后执行i = j;
7yxZe4~|# 可见,参数被正确的选择了。
u&1n~t` Udv5Y ;LNFPo
Ks:~Z9r} >up'`K, 八. 中期总结
pXPwn( 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"FlH:Pn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#bgW{&_y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vULlAQG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
IwhZzw
w S',i kxp$Nnk Y15KaoK? fw,ruROqD >tXn9'S 九. 简化
Fy5xIRyI\F 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?I&ha-." 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|3W\^4>, 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
+lmMBjDa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
u}hQF$a" +-*/&|^等
}2-<}m9} 2. 返回引用。
1BUdl=o>S =,各种复合赋值等
{ecmOxKP} 3. 返回固定类型。
0{g @j{Lbz 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
TDXLxoC? 4. 原样返回。
ZYZQ?FN operator,
I
<`9ANe 5. 返回解引用的类型。
W@v@|D@ operator*(单目)
4thLK8/c5g 6. 返回地址。
WJCEiH operator&(单目)
$Z(fPKRN/ 7. 下表访问返回类型。
uhvmh operator[]
N r5
aU6] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
jC>l<d_ operator<<和operator>>
rXXIpQRi$S [,)yc/{* 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。
De,4r(5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@=q,,t$r e|u|b template < typename Left >
b}4k-hZL struct value_return
t_ 5b {
cy8+@77 template < typename T >
ysD@yM, struct result_1
NKB,D$!~& {
"ut:\%39. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
68?oV)fE } ;
h"/FqO 4&;.>{:; template < typename T1, typename T2 >
B8-v!4b0` struct result_2
GCCmUR9d {
8`}(N^=} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Z\6&5r= } ;
-=,%9r } ;
[?$ZB),L8 0 ;kcSz iaBy/!i 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2MwRjh_ c(Zar&z,E 下面我们来剥离functor中的operator()
]bCeJE.+) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c n#JO^8 'bp*hqG[ return l(t) op r(t)
B~oSKM%8R return l(t1, t2) op r(t1, t2)
HVaWv ]. return op l(t)
9k =-8@G9 return op l(t1, t2)
;V]EF return l(t) op
WLGx=
; return l(t1, t2) op
z!27#gbL return l(t)[r(t)]
Gs%IZo_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
""l_&3oz ]z`Y'wSxd 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
xMJF1O?3 单目: return f(l(t), r(t));
+cv7] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;Vc@]6Ck 双目: return f(l(t));
6J0HaL return f(l(t1, t2));
u38FY@U$ 下面就是f的实现,以operator/为例
JmdXh/X rhY>aj struct meta_divide
d&'z0]mOe {
K_j$iHqLF template < typename T1, typename T2 >
<(W0N|1v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yyZH1A {
,!_ return t1 / t2;
|VMc,_D }
s#om } ;
Kd^{~Wlz&z ,\Gn 这个工作可以让宏来做:
K1#Y{k5D} 32jOs|<\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Rro|P_ template < typename T1, typename T2 > \
3nv7Uz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@>f]0,"( 以后可以直接用
)\_xB_K\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0-cqux2U 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
KpBh@S (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
8;9GM^L n's3!HQY[ bsVms,& 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Pm; /Ua 5 (bG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qQN&uBQ[ class unary_op : public Rettype
eIc~J!?<&V {
{H s""/sb Left l;
7?j$ Lwt public :
;hR!j!3} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e'aKI]>a M>J8J* template < typename T >
])h={gI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G?12?2 {
pv039~Sud return FuncType::execute(l(t));
q]q(zUtU }
9PhdoREb Nw $io8:d
template < typename T1, typename T2 >
vco/h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Va Z+TE {
YfUdpa0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
m! &bK5+* }
Kv"e\
E } ;
b1{~j]"$L +(3"XYh ; iQ@wOL] 同样还可以申明一个binary_op
{LTb-CB Qfo'w%px template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H4 Y7p class binary_op : public Rettype
:Bp{yUgi@ {
M`\c'|i/ Left l;
'"QC^Joz Right r;
{n%-^9b1{& public :
|o~<Ti6] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZV}BDwOFI {OP-9P=p template < typename T >
r:K)Q@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=BY)>0?z {
B5Rm z& return FuncType::execute(l(t), r(t));
)xCpQ=nS }
]3hz{zqV^ =N01!?{ template < typename T1, typename T2 >
~!~VC)a* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A$ %5l {
G;615p1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@va{&i`%A7 }
6HpSZa } ;
I^/Ugu Gdnk1_D> ;5#P? 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
hZI9*=`," 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OTd=(dwh DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|s|>46E 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。
!Jb?rSJ.h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4?M=?K0 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。。。
O;
EI& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
YD2M<.U 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)
//KTEAYyy# 下面是修改过的unary_op
!.iu_xJ H7G*Vg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_6THyj$f class unary_op
K2nq2Gbn {
1iaNb[:QX Left l;
N J:]jd k#`.!yI, public :
O]w &uim W5}.WFu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CU6rw+Vax 2N)=fBF%- template < typename T >
qfE/,L(B struct result_1
%^^2 {
:BCjt@K} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ttLChL } ;
-Qo`UL.} hU5[k/ q template < typename T1, typename T2 >
)vOZp& struct result_2
E5 H6&XU {
jD0^,aiG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<;#d*&] } ;
$y\'j5nk3 t-dN:1 template < typename T1, typename T2 >
JXBW0|8b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q`g0g)3w {
s['F?GWg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~FH''}3:3 }
]eb9Fq:N7 E&
T9R2Y template < typename T >
*La*j3|: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dGQxGt1 {
8^p/?R^bu return OpClass::execute(lt(t));
Kr=DoQ."d8 }
N:0/8jmmO nk1(/~` } ;
9%oLv25{) 82Nh;5Tr r$;DA<<|<c 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
.qy._C2(
好啦,现在才真正完美了。
w |>:mQnU 现在在picker里面就可以这么添加了:
?A(=%c|,g )HS|pS: template < typename Right >
W2tIt&{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`>rdn*B {
RoM'+1nP:# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{i~qm4+o }
v;el= D 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。
CY)Wuv ^ !#3#}R.$Fl 8l>/ZZ.NXi LGK0V!W [[JwHM8H& 十. bind
%&Z!-k( 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
!rb)Y;WQt 先来分析一下一段例子
J\_tigd (o{QSk\ VyCBJK int foo( int x, int y) { return x - y;}
.zlUN0oe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
; z :}OD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:Ff1Js(Z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
-#3B>VY 我们来写个简单的。
/ !jd%,G 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
vBj{bnl 对于函数对象类的版本:
V5K`TC^ ?OYu BZF template < typename Func >
PAH;
+ struct functor_trait
Niou=PI@ {
g[-'0d\1 typedef typename Func::result_type result_type;
fbNVmjb$) } ;
93)& 对于无参数函数的版本:
Da_g3z wi:]o o# template < typename Ret >
..'^1IOA struct functor_trait < Ret ( * )() >
;.!AX|v {
?&)<h_R4p typedef Ret result_type;
;*wZgl } ;
>8 t3a-/ 对于单参数函数的版本:
t=iy40_T .cQwjL template < typename Ret, typename V1 >
kxWf1hIz0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%l,p />r {
O9=vz% typedef Ret result_type;
#p*{p)]HiA } ;
p[h A?dXn 对于双参数函数的版本:
n8A*Y3~R +_06{7@h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
B2
Tp;) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
n:`> QY {
j9) Z'L typedef Ret result_type;
:v
Pzw! } ;
F_zs"ex/ 等等。。。
`t{aN|3V[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+MGEO+ !(w\%$| template < typename Func >
7tUl$H;I/R struct func_return
q,^^c1f {
)+N%!(ki template < typename T >
\2:
JX?Jw! struct result_1
53=s'DZ {
I Vq9z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_yJd@ } ;
@/`b:sv&* /tJJ2 =%l template < typename T1, typename T2 >
Ca*^U- struct result_2
#J, `a. {
JdfjOlEb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
87>\wUJ } ;
K
S,X$)9 } ;
/(E)|*~6 Hl?\P6 _E:]qv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
. AWRe1? 'S)}mG_ template < typename Func, typename aPicker >
r_-iOxt~5 class binder_1
xdXt {
,l#V eC Func fn;
/"~CWNa aPicker pk;
i=o<\{iV: public :
+[V?3Gdb xQm!
template < typename T >
enO5XsIc struct result_1
)`,3/i9C$ {
X[(u]h` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gK9@-e } ;
V!DQ_T+a Fj7cI + template < typename T1, typename T2 >
(m-(5 CaJ struct result_2
D5]T.8kX(7 {
My5h;N@C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BQ)zm } ;
pI( OI>~3 )4D |sN binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
AHIk7[w yw{GO([ZQ template < typename T >
RoJ{
ou@cs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H`9E_[ {
bs
kG!w return fn(pk(t));
-nV]%vJ$R} }
:&/'rMi<T template < typename T1, typename T2 >
3*/y<Z'H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(m|p|rL {
2Rc#{A return fn(pk(t1, t2));
Oq|RMl }
("}TW-r~ } ;
}(hx$G^M 2x"&8Bg3 <JuP+\JAm 一目了然不是么?
,l_"%xYx 最后实现bind
nkG1&wiX @v2_gjRe X<OwB -N template < typename Func, typename aPicker >
lOCMKaCD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`&LPqb {
l <Tkg9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=d!3_IZ }
-L NJ*?b ?.LS_e_0 2个以上参数的bind可以同理实现。
.Lr;{B 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。
x<>#G~- ] L"jt8E 十一. phoenix
Xat>d>nJ] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
f0~<qT?:n ^|5vmI'E for_each(v.begin(), v.end(),
h
rW (
D8m1:kU do_
~5N0=) [
rFh!&_ cout << _1 << " , "
-v/1R1$e1 ]
Ovxs+mQ .while_( -- _1),
[1F.
cout << var( " \n " )
pi*cO )
pV9$Vg?-H );
`+CRUdr B36_OH 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:
bg'Qq|<U 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
bE74Ui operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8doKB<#_+= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
08n2TL;EsX ~Y7>P$G) ^":UkPFCx: template < typename Cond, typename Actor >
}R=n!Y$F class do_while
c$Z3P%aP'V {
b(Zh$ 86 Cond cd;
fa//~$#"{L Actor act;
6ey{+8 public :
l~b# Y& template < typename T >
?NOc]'<(G struct result_1
-|bnvPmE {
M4w,J2_8MK typedef int result_type;
s /"&k } ;
n0bm 'qw Hz) Xn\x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J: vq)G\F (u-K^xC template < typename T >
w[YiH $ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WWhAm{m
{
uD0T()J.P5 do
o%;R4 s, {
vMu6u .e act(t);
>x9@if }
lD)ZMaaS3 while (cd(t));
Hb55RilC return 0 ;
D_]4]&QYT }
4
3V{q } ;
& Xm!i(i <'N"GLJ }$iKz*nx| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
mhVdsa 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。
[1nfSW 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。
$ @g\wz 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。
He vZ}. 下面就是产生这个functor的类:
a> qB
k}) (yA`h@@WS v7gs
$'Q template < typename Actor >
o 9\J
vJk class do_while_actor
?*cr|G$r[ {
v+Mi"ZAd Actor act;
x7J8z\b"O public :
##!idcC do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N iw~0"-V +i^@QNOa template < typename Cond >
yhm6% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3w!8PPl } ;
g]&7c:/ 1i3;P/ tf[)Q:| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
a;bmZh 最后,是那个do_
ZDny=&># K93L-K^J g?B4b7II class do_while_invoker
qJ(XW N H {
yUnNf 2i public :
H j [!F% template < typename Actor >
_Ns/#Xe/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
F3nYMf {
j/ [V< return do_while_actor < Actor > (act);
SG\6qE~ }
*).u:>D4 } do_;
M`V<` *I]/ [d 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+2xgMN6B@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g$f+X~Q 最后来说说怎么处理break和continue
R*0]*\C z 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。
7<GC{/^T 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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