一. 什么是Lambda
q!8aYw+c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^/$bd4,z 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
0\yA6`}! +Rd;>s*.Y `9p;LZC1 K a.s5>:Ct class filler
g,5Tr_ {
zM|Y
X< public :
C.9l${QU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ABnJ{$=n# } ;
%pImCpMR 6n$g73u<=3 GUqBnRA8j 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:
@L5s.]vg= V82N8-l F]KAnEf xU;;@9X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_air'XQ&! 7,EdJ[CR$ Ya-kMUW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
D1f}g w|8T6W|w ORo,.#< (<xl _L:*. 二. 战前分析
! $8 e6 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ps3jw*QZ{5 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
8iUj9r_ #Q61c 'P3jUc) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0ZJt /* --------------------------------------------- */
xg_9# vector < int *> vp( 10 );
5?1:RE(1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&`Ek-b!7 /* --------------------------------------------- */
0}I aWd^4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O
p,_d^ /* --------------------------------------------- */
|tuh/e@dx int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|'N)HH>; /* --------------------------------------------- */
[^2c9K^NK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0hM!#BU5K /* --------------------------------------------- */
R>n=_C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
($r-&]y $irF Ud'/
9:P `ehcj
G1nY 看了之后,我们可以思考一些问题:
i9j#Tu93 f 1._1, _2是什么?
fu $<*Sa2 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。
<#F@OU 2._1 = 1是在做什么?
/K\]zPq 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。
%{;1i 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。
8zzY;3^h; .I
nDyKt &*8_ w- 三. 动工
/mCE= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
EN;s
8sC! G#nZ%qQ:I ~X!Z+Vg Wg!JQRHtT template < typename T >
{Etvu class assignment
0*yD
{
cZlDdr% T value;
EE$\8Gx']! public :
)uu1AbT+e assignment( const T & v) : value(v) {}
9vI<\
Xa template < typename T2 >
T1=T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ZfP$6%;_ } ;
SZ(]su: (]N- HN]v L(+I 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U;#9^<^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@p ZjJ<9QM ZGj ^,? a NWS3-iZ|8 Zi=/w class holder
y$[:Kh, {
_kXq0~ public :
K$/&C:,Q template < typename T >
&$g{i:)Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
;7E
c'nC4 {
&OsO _F return assignment < T > (t);
<sli!rv }
y,s`[=CT } ;
h yK&)y?~ f@Yo]F U ,9Si3vn 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:
D1R$s*{ u N8RG_Mb static holder _1;
2mEvoWnJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mLm?yb: |wINb~trz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qV79bK 而不用手动写一个函数对象。
y~n1S~5cI g+A>Bl3# O+OUcMa, J"~!jrzBh( 四. 问题分析
YpI|=mv 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
6|n3e,&A2 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
o2~P
vef 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Dl@Jj?zc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`3yK<- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z@,[a d$hBgJe>N 五. 问题1:一致性
Q|xa:`3? 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?|
TyhO+; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
GRh430V[ |p.|zH struct holder
JIPBJ {
w)C5XX30; //
S#:l17e3 template < typename T >
uH]oHh!}j T & operator ()( const T & r) const
c{
([U {
rXP~k]tC return (T & )r;
_;M3=MTM9 }
,pIh.sk7s* } ;
vb6kr?-i* i&YWutG 这样的话assignment也必须相应改动:
stQ_Ke Swr4De_5 template < typename Left, typename Right >
Z C<+BKS class assignment
-}3nIk<N {
Vh{(*p Left l;
Z@(KZ| Right r;
g%<n9AUl public :
LUdXAi"f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!_P&SmK3 template < typename T2 >
;SIWWuk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eG7Yyz+t$ } ;
Y>6N2&Q )2a)$qx; 同时,holder的operator=也需要改动:
pX+4B=* S$ffTdRz template < typename T >
h4#'@% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1mD)G55Ep {
dci<Rz`h return assignment < holder, T > ( * this , t);
5;+KMM:zb }
_b$ yohQ M|NQoQ8q 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。
XBoq/kbw! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|az2vD6P te4= return l(rhs) = r;
k!Q{u2 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。
eR0$CTSw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DD2K>1A1 .+,U9e:% template < typename Tp >
Wy%FF\D.Y class constant_t
>n^780S| {
T*nP-b const Tp t;
zz
/4 ()u public :
:bm%f%gg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&d0sv5&s template < typename T >
4jt(tZS const Tp & operator ()( const T & r) const
v&bG`\ ! {
oKb"Ky@s return t;
p6Z|)1O] }
-We9
FO~ } ;
0( *L)s,5 f7y.##W G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j+@3.^vK 下面就可以修改holder的operator=了
`BVmuUMm ]f0OmUHR5i template < typename T >
7i!Vg V assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
t1]/Bw`j/ {
Vd(n2JMtG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
z:4_f:70 }
{
:1XN @$~IPg[J 同时也要修改assignment的operator()
em'ADRxG+ -]+pwZ4g template < typename T2 >
\5 rJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
M~N/er 现在代码看起来就很一致了。
SnR2o3r-Of J>5 rkR@/ 六. 问题2:链式操作
R<U]"4CBx 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$dF3@(p 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
BM`6<Z "3q 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5dB62dqN 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
] |nW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R3;%eyu *= ?|n template < typename T >
15hqoo9! struct result_1
a{.q/Tbt {
I}m20|vv typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x Ek8oc } ;
"i\#L`TkzX g4eW< 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
3 ye 9 @xl{S- template < typename T >
z}B39L struct ref
J|].h {
kw@^4n+M typedef T & reference;
(
*Xn"o } ;
A4cOnG,
template < typename T >
U(9_&sL struct ref < T &>
^:]$m;v] {
p |1u,N typedef T & reference;
a5GLbanF } ;
#
)y/aA "X8jpg 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
- X71JU r`.N? template < typename T >
[IQ|c?DxpL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q+y\pdhdO {
&'x~<rx return l(t) = r(t);
0=#>w_B }
S.)Jp-&K 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。
}&t>j[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!7
dct#4 r]UF<*$ 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
V@!)Pw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\1Xk[% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dniU{v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6oNcj_?7?q 最后的布局是:
lU%}_!tp3/ Add
D**GC / \
L_NiU;cr% Divide 5
e[fOm0^.c / \
*B"Y]6$ _1 3
ylKK!vRHT 似乎一切都解决了?不。
v$W[( 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
+ti ?7|bK< 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
j
0pI OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
[YfoQ1 w_xca( template < typename Right >
~DI$O[KpR% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/N"3kK,N Right & rt) const
=d<RgwscJ {
q.VYPkEib return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/v8Q17O?e }
IB/3=4n^| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1!~cPD'F 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。
K"H\gmV_g 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。
);\c{QF 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。
AQlB_@ b 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。
-f)fiQ-< 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?
FT@uZWgQ= 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:
_!R$a- 15\m.Ix template < class Action >
x8PT+KC class picker : public Action
r8J 7zTD& {
fI613ww] public :
K Lg1(W( picker( const Action & act) : Action(act) {}
3}0\W.jH // all the operator overloaded
`za,sRFR } ;
g[3LPKQ ]R#:Bq!F Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
DAB9-[y+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[|DKBJ HU i?\4 template < typename Right >
#]kjyT0 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!Qe;oMqy} {
Nr4:Gih return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?Gki0^~J }
lmvp,BzC hfaU-IPcFX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)U?_&LY)[M 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
:"\,iH RZm%4_p4s template < typename T > struct picker_maker
uZS : {
CJBf5I3 typedef picker < constant_t < T > > result;
L>1hiD& } ;
xc:E>- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
PgWWa*Ew {
&X$T "Dp typedef picker < T > result;
lW&(dn)} } ;
~2w&+@dV% +jGHR&A t 下面总的结构就有了:
Z<-_Y]4j 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。
%9J@##+ 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。
`p\=NP!n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
N{;!xIv 至此链式操作完美实现。
h:YD$XE \k.`xG? ?Z7`TnG$uf 七. 问题3
GM%+yS}(P 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。
}02`ve* jwDlz.sW! template < typename T1, typename T2 >
9-KhJq% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}}AIpYp,P {
,c p2Fac return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I&;>(@K }
.f\LzZ-I: ~[g(@Xt 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:
21uK&nVf^l ~s!Q0G^G template < typename T1, typename T2 >
)'_[R@ThB struct result_2
b(H{i}{] {
rs&]46i/p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q$Gs;gz^( } ;
B0fOAP1 n~N>;mP 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
]gk1q{Ql< 这个差事就留给了holder自己。
ze+YQF };/QK* zUfq. template < int Order >
/`*{57/3 class holder;
liKlc]oM template <>
eUyF<j class holder < 1 >
Jl
Do_} {
Kc MzY public :
9u B?-. template < typename T >
:!`"GaTy struct result_1
e
w^(3& {
/{i~CGc;" typedef T & result;
F "@% 7xy } ;
aF{_"X2 template < typename T1, typename T2 >
X 'Ss#s>g struct result_2
<n2@;`D {
RZOK+!H: typedef T1 & result;
WRh5v8Wz0 } ;
e7vm3<m4 template < typename T >
4CNrIF@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D*XrK0#Z` {
*]6g-E?:@ return (T & )r;
D'"
T'@ }
51#*8u+L template < typename T1, typename T2 >
RJrz ~,} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SK<Rk {
3[YG
BM( return (T1 & )r1;
@T'^V0!-q: }
t un}rdb } ;
\iuR+I lSj
gN~:z template <>
p8rh`7 class holder < 2 >
l& :EKh {
tcD7OC:"6 public :
( ;FxKm<P@ template < typename T >
DJP6Z struct result_1
2;}leZ@U {
~6[?=mOi' typedef T & result;
p@<Q? } ;
&OMlW_FHR template < typename T1, typename T2 >
Njq}M/{U struct result_2
o-,."|6 {
vwCQvt typedef T2 & result;
L.Y3/H_ } ;
8Sbz)X template < typename T >
,UNb#=it typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZoW1Cc&p {
6EqA Y`y return (T & )r;
TBj 2(Z }
X8Z?G,[H template < typename T1, typename T2 >
cG|fau<G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U( YAI%O {
+&GV-z~o return (T2 & )r2;
Y-VDi.]W }
]z'&oz } ;
4>JSZ6i#n KkvcZs'4m 7- B.<$uC 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> >。
<I+k B^ Er 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dbp\tWaW 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
om3
%\ E)"19l|}B return l(i, j) = r(i, j);
peQwH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B}e/MlX3M a)_3r]sv^ return ( int & )i;
m4:c$5 return ( int & )j;
L*@`i ]jl 最后执行i = j;
3Cf9'C 可见,参数被正确的选择了。
BI'>\hX/V cc@W
6W LC%ococ S|85g1}t *t@A-Sn 八. 中期总结
87 Z[0> 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#mxOwvJ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
!Sc"V.o@! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L^J4wYFTO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]e>qvSuYh )M0YX?5AR inP2y ?j c[dSO(= gf|uZ9{ ~q$]iwwqT 九. 简化
[FFr}\}bY 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。
0w?da~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
M4^G3c< 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:
q<3nAE$?= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?
SFBUX(p +-*/&|^等
!fh (k 2. 返回引用。
_N DQ2O =,各种复合赋值等
z0"t]4s 3. 返回固定类型。
<Ap_# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X! d-"[ 4. 原样返回。
^y+k6bE operator,
mdi!Q1pS 5. 返回解引用的类型。
{u'szO}k operator*(单目)
_v!7
|&\ 6. 返回地址。
$)lkiA&; operator&(单目)
Xs03..S 7. 下表访问返回类型。
Tz
@<hE operator[]
``MO5${ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K'A+V operator<<和operator>>
Cxf K(F 0~|0D#klB 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。
aLk3Yg@X 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?]Yic]$n ot0teNF template < typename Left >
ddn
IKkOp struct value_return
5100fX} {
ak(s@@k template < typename T >
-(vHy/Hz. struct result_1
)nUdU
= m {
_3/u#'m0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
L&\W+k } ;
]U?nYppV }$ y.qqG template < typename T1, typename T2 >
G[64qhTC struct result_2
m&)/>'W {
rH}|~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$LP(\T([ } ;
Nr|Gw
@+ } ;
eI8o#4nT UZdnsG7 hf`y_H+\7 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WowKq0sn N,`@Q7 下面我们来剥离functor中的operator()
h ldZA 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c`E>7Hjr- #MC#K{Xd return l(t) op r(t)
&;Ncc,jb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K,4Ig! return op l(t)
z#{Y>.b return op l(t1, t2)
,&[o:jTk return l(t) op
I4Do$&9<D return l(t1, t2) op
[P2>KQ\ return l(t)[r(t)]
SKG
U)Rn; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Np\NStx2 3u@,OE 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:
#}A"yo 单目: return f(l(t), r(t));
={g"cx return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
pte\1q[N 双目: return f(l(t));
q<}IO return f(l(t1, t2));
|d0X1( 下面就是f的实现,以operator/为例
}Qo]~/ b9g2mWL\T struct meta_divide
1P)K@j {
[Rj4=qq= template < typename T1, typename T2 >
4LSs WO<@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
| W@ ~mrO {
N"9^A^w8k return t1 / t2;
tI^91I }
f6r!3y } ;
a1,)1y~
?K-4T 这个工作可以让宏来做:
PKlR_#EB? .ATpwFal #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3.movkj template < typename T1, typename T2 > \
]&D dy&V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C eEhe 以后可以直接用
}B%9cc DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*r.%/^@ 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
>s<Bu' r (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。。。)
N8]DzE0% [I;C6p U|wST&rU| 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
2j
f!o ;CO qu#( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6 ;'s9s" class unary_op : public Rettype
8UB2 du@? {
'IU3Xu[-. Left l;
G}U <^]c public :
uQG|r)
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EH".ki=e r'noB<|e template < typename T >
2)BO@]n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fb Bu^]^S {
=8_b&4.:& return FuncType::execute(l(t));
QRQ{Bq}# }
gY+d[3N ?;#Q3Y+ template < typename T1, typename T2 >
`yR/M"u6T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bAlty}U {
8kK L= return FuncType::execute(l(t1, t2));
k;qS1[a }
CG uuadNI } ;
#x 6/"Y2 m{oe|UVcmr 2UQF:R?LQ 同样还可以申明一个binary_op
qt:B]#j@ xst-zfkH` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5$i(f8* class binary_op : public Rettype
7,)E1dx -V {
#-%D(=&I Left l;
M|nLD+d~8 Right r;
E2|M#Y public :
Av.`'.b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1PVZGZxAgv 'qV lq5. template < typename T >
G/
si( LK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(YJ2-
X~ {
H2iIBGu|L return FuncType::execute(l(t), r(t));
k8G4CFg}wP }
PY|zN| ZQ"dAR/y template < typename T1, typename T2 >
;FI'nL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HRTNIx {
Qfp4}a= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O:v#M] }
.joC ZKO } ;
;nl JD# ZXLAX9| :@p]~{m :G 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
A}! A*z<9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
L@RnLaoQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C;ab-gh 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-qpvVLR, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H M(X8iNt 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
hxdjmc- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/1TK+E$ 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)
Dj= {% 下面是修改过的unary_op
:xg
J2 ;\"5)S template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C{U*{0} class unary_op
'`tFZfT {
5xT, O Left l;
$[_5:@T%N <IU public :
,or;8aYc# %cs"PS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J3+qnT8X ,1~B7Zd template < typename T >
((?"2 }1r struct result_1
/?BTET {
IUAe6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!C4)P3k } ;
.WeSU0XG Q@p'nE, template < typename T1, typename T2 >
p v4#`.m struct result_2
:bo2H[U+ {
3hkEjR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r}Vr_ } ;
dm[JDVv| {Mo[C% template < typename T1, typename T2 >
CVY-U|xFY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~Y0K Wx4 {
@WXRZEz return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1A93ol=
}
MF$Dx| Tcj 'oGMr=gp<& template < typename T >
a^G>|+8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;Ym6ey0t {
Za,o return OpClass::execute(lt(t));
0(C[][a*u }
UU}Hs} A?-t`J } ;
/: -ig .YY ;
p+C0!B2 \k$cg~ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
{y|.y~vW 好啦,现在才真正完美了。
f% 8n?f3;u 现在在picker里面就可以这么添加了:
Dd
OK& J;V#a=I template < typename Right >
+pUYFDwFx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
lib^JJF {
hey/#GC* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
xhCNiYJ| }
qU&v50n 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
8eCh5*_$ Q(WfWifu-| 8z-wdO\ ]Gj%-5G b;`MHEzw&q 十. bind
'[[IalQ? 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。
zzC{I@b 先来分析一下一段例子
!!6@r|. t[({KbIy / H GPy int foo( int x, int y) { return x - y;}
?+c-m+;wj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o`~,+6]D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ieO w& 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。
\*fXPJ4 我们来写个简单的。
)
[)1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ju.`c->k" 对于函数对象类的版本:
dphWxB qe uc^+P; template < typename Func >
gxDyCL$h3 struct functor_trait
3! KyO)8 {
t,~feW, typedef typename Func::result_type result_type;
wG 5H^>6u> } ;
/Zz[vf 对于无参数函数的版本:
uE#"wm'J YRaF@?^Gn template < typename Ret >
4SkCV struct functor_trait < Ret ( * )() >
0sq?>$~Kc* {
Z4k'c+ typedef Ret result_type;
(>\4%(pnD } ;
w\JTMS$ 对于单参数函数的版本:
j3o?B _bCIVf` template < typename Ret, typename V1 >
) C#>@W struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@Y%i`}T%( {
p13y`sU= typedef Ret result_type;
^Y"|2 : } ;
oPxh+|0? 对于双参数函数的版本:
C7l4X8\w }F_=.w0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)uCa]IR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/7R0w {
9 b&HqkXX typedef Ret result_type;
tHJahK:"k } ;
wWJM./y 等等。。。
xn<x/e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tY`%vI [ wemhP8!gc template < typename Func >
|x ir93 | struct func_return
9+'*
{
ATD4%|a9h template < typename T >
opReAU'I struct result_1
g|{Ru {
.V{y9e+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NE?tfj } ;
fc^d3wH0L hIo^/_K template < typename T1, typename T2 >
J)^Kls\>t struct result_2
g0s*4E {
NV18~5#</ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xf3/J{n3 } ;
kI^Pu } ;
\lpvRZ\L&g 9!Bz)dJ3 LII4sf] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
JF9r[% U;]h/3P template < typename Func, typename aPicker >
*5" )3\/ class binder_1
2()/l9.O' {
YZc{\~d Func fn;
^B'N\[ aPicker pk;
$btk48a 7 public :
P\2x9T N}\3UHtO template < typename T >
U1pwk[ struct result_1
pE]s>Ta {
(+9^)No typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o[k,{`M0 } ;
Uclta _^NL{R/ template < typename T1, typename T2 >
p~<d8n4UH struct result_2
>'{'v[qR[G {
b59NMGn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4^K<RSYs } ;
jY$3 _vOSOnU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a_Z[@W ~J1UzUxX2 template < typename T >
4nD U-P#f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CQET {
82w=t return fn(pk(t));
$+w -r#, }
wGx*Xy1n< template < typename T1, typename T2 >
q4KYC!b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z:<6Ck {
NfXEW- return fn(pk(t1, t2));
WTj,9 }
Si=u=FI1e } ;
iR{*XE
MY z\ R
\ /~_,p,:aP 一目了然不是么?
j<-YK4.t 最后实现bind
-Z&9pI(3R~ ^r^) &] LVNJlRK template < typename Func, typename aPicker >
)uH#+IU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@l@erCw@ {
+r 8/\'u- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?&$BQK }
hdy
N
-e_L2<7 2个以上参数的bind可以同理实现。
0)9'x)l: 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。
pytF
K)U 8i?:aN[.1b 十一. phoenix
? VHOh9|AT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
u*<knZ~ty J+f*D+x1 for_each(v.begin(), v.end(),
7\Wq :<JL (
)\l(h%s[I do_
7Ezy-x2h [
,&rHBNS cout << _1 << " , "
3W"l}.&ZJ" ]
6e At`L[K. .while_( -- _1),
:eW`El cout << var( " \n " )
MI|anM )
>jg"y );
OVU+V 0w1a rI;tMNs 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:
g+/m:(7[s| 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
|Fp+9U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pcO0xrI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
oC1Nfc+
^#&:-4/ ffoLCx4o0E template < typename Cond, typename Actor >
vjO@"2YEw class do_while
gSXidh}^ {
:B5M#D!dO Cond cd;
^U]B&+m Actor act;
;wj8:9
; public :
QX|y};7\e template < typename T >
<~-cp61z; struct result_1
=.8fES {
v0'`K 5M typedef int result_type;
"/qm,$ } ;
I2<5#|CXpZ >sm<$'vZ/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-)$5[jM] )~H&YINhn template < typename T >
#Bi8>S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nx'Yevi0$ {
nypG do
0XUWK@)P {
y6N }R act(t);
&u~#bDh }
clO9l=g while (cd(t));
h!q_''*; return 0 ;
$ {5|{` }
!ui:0_ } ;
IO}53zn<l ><3!J+<? D:vX/mf;7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~mK|~x01@ 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。
9 Aq\1QC 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。
!OL[1_-4|K 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。
1CpIK$/ 下面就是产生这个functor的类:
kNrN72qg s>1Wjz2M IH$ZPux template < typename Actor >
CH+mzy class do_while_actor
YK6zN>M}E {
XX[CTh?O% Actor act;
7dtkylW public :
s2t9+ZA+s do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Uy5G,! #jd&f,Tt template < typename Cond >
Y]])Tq;h5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uo[W|Q } ;
IAzi:ct ;kb);iT : XaBCF* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|h* rkLY 最后,是那个do_
b[os0D95 RgTrj o%sx(g=q6 class do_while_invoker
XAw0Nn {
xmNs<mz public :
e]q(fPK template < typename Actor >
8m"jd+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'4]_~?&x {
=dDr:Y<@* return do_while_actor < Actor > (act);
r0(* ]K:. }
]o3K } do_;
EaUO>S |cIv&\ x 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8c^Hfjr0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^< wn 最后来说说怎么处理break和continue
$BUm, 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。
s{dgUX 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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