一. 什么是Lambda
]3\%i2NM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gTQc=,3l3 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,
Z}AhDIw!G %MM)5MsB Q$*JkwPQ} "?M)2,:A class filler
fq[1 |Q {
P!yOA_)as public :
/8? u2
q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*%ta5a } ;
t ch;_7? M{jJ>S{g 4M)oA|1w 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:
$vLGX>H 98rO]rg RI3GAd
Gspb\HJ^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pt%*Y.)az j0~dJ# )tv~N7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=.]{OT ]^0mh[" w+Y_TJ% 2w;Cw~<=d 二. 战前分析
H1d2WNr[ 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。
0<)Ep~! 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
[85b+SKW C({r1l4[D hEA;5-m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.3CQFbHF /* --------------------------------------------- */
rM`z2*7%d vector < int *> vp( 10 );
EEP&Y? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'[vCC' /* --------------------------------------------- */
~[Z(6yX sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jSQM3+`b /* --------------------------------------------- */
GQ 0(lS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T`2a) /* --------------------------------------------- */
7?ILmYBw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0C4Os p /* --------------------------------------------- */
AbL(F#{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N *,[(q m>^vr7 xQ!
Va ZfibHivz 看了之后,我们可以思考一些问题:
pN{XGkX. 1._1, _2是什么?
k{
$,FQ4 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。
w:9M6+mM^ 2._1 = 1是在做什么?
lE8(BWzw 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。
z
.+J\ 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。
#G\Ae:O -U{!'e8YiN ETm:KbS 三. 动工
~g}blv0q+B 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v)aV(Oa r-_-/O"l eB9F35[ $+ORq3 template < typename T >
uMjL>YLq{? class assignment
g:YUuZ {
i(4.7{* T value;
gNC'kCx0c public :
BKK@_B" assignment( const T & v) : value(v) {}
mGoNT template < typename T2 >
63'L58O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5R6QZVc } ;
NNBT.k3) nK`H;k zp\_5[qJ; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Pf~0JNnc 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*G[` T%g `_x#`%!#2 mr,GHx M hjIE<OI= class holder
X([@}ren {
s$~H{za public :
`)NTJc$): template < typename T >
g&\;62lV% assignment < T > operator = ( const T & t) const
(!a\23 {
jGYl*EBx return assignment < T > (t);
v}<z_i5/C. }
Ky*xAx: } ;
[$M l;K Yc5<Y-W Lr Kx 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:
RN$q,f[# MEOfVh static holder _1;
r;O?`~2'4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
M"foP@ Pr,C)uch for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X*a7`aL 而不用手动写一个函数对象。
$#_^uWN-M iZ0.rcQj'o 0ke1KKy/d O]l-4X#8F 四. 问题分析
qnzNJ_ `R 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Q'[~$~&` 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。
?sxf_0* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I#xhmsF 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I.o3Old 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<)+;Bg Q;@w\_OR 五. 问题1:一致性
%5;kNeD\Fq 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?|
sA
}X)aP 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Cyud)BZvm hDbZ62DDN struct holder
T{
lm
z<g {
Xm6M s<z6 //
c70B template < typename T >
4VzSqb T & operator ()( const T & r) const
7>gW2m {
K,*If Hi6[ return (T & )r;
AI .2os* }
>Lz2zlZI } ;
pe+m%;nzR 72y!cK6 这样的话assignment也必须相应改动:
aX~'
gq> efh 1-3f template < typename Left, typename Right >
%Jn5M(myC class assignment
d_98%U+u {
vf`] Left l;
QEEX|WM Right r;
'v@1_HHW\ public :
;e~K<vMm;y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o#IWH;ck. template < typename T2 >
vw` '9~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3iiOxg?j } ;
hflDVGBW +7K]5p;!~ 同时,holder的operator=也需要改动:
C,u;l~zz s'@@q template < typename T >
*1}vn%wvn assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Q1
vse {
CjA}-ee return assignment < holder, T > ( * this , t);
+Jc-9Ko\c; }
'`p0T%w vaZ?>94 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。
BimM)4g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a[gN+DX%L |nO}YU\E return l(rhs) = r;
Iq47^ 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。
D7$xY\0r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Sq2yQSd 3lNw*M|") template < typename Tp >
uMP&.Y( class constant_t
L^nS%lm {
Xg97[ I8/ const Tp t;
Vs[!WJ
7 public :
POQ1K
O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
JDC,] template < typename T >
5TdI const Tp & operator ()( const T & r) const
W&^2Fb {
yDw^xGws return t;
"?sLi }
E9[8th,t } ;
'?!2h' ;"GI~p2~7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4U:+iumy2 下面就可以修改holder的operator=了
>l5JwwG z~a]dMs"(P template < typename T >
U0S}O(Ptr assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[ \Aor[( {
Z8Clm:S return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AwL;-|X }
3!B3C(g
@KYmkxW 同时也要修改assignment的operator()
-OP5v8c
f 2!Ex55 template < typename T2 >
zphStiwIQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~9ILN~91 现在代码看起来就很一致了。
v6?<)M% ,K[B/tD{j 六. 问题2:链式操作
}~5xlg$B<< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K#{E87G( 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。
]H<C Rw 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。
1')/ BM2 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。
s/'gl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
& ~[%N
O cjO,#W0&f template < typename T >
-/&6}lD struct result_1
k
.l,>s`! {
*)d|:q3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
UoxF00H@! } ;
z95V 7E Bf88f<Z 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:
am05>c9 `\P :rn95; template < typename T >
+=@Z5eu struct ref
`ionMTZY {
?-'Q-\j typedef T & reference;
osX23T~- } ;
49Ue2=PP# template < typename T >
@kwD$%*0 struct ref < T &>
+CNRSq" {
I.e' typedef T & reference;
a^5`fA/L, } ;
c\4n 7m,y iVu+ct-iv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z?"5="D HNuwq\w template < typename T >
J0p,P.G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+;[`fSi {
Pjb9FCA' return l(t) = r(t);
Azz]TO }
L}a3!33)C 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
IL:"]`f* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.Um%6a- W@$p'IBwm 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
(\/HGxv _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v|,H d _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
c)6Y.[). +5 调用divide的对象返回一个add对象。
q%:Jmi> 最后的布局是:
pmW=l/6+V3 Add
o>`/,-! / \
Sc~kO4 Divide 5
sqZHk+<% / \
A# M _1 3
q=1SP@;\6 似乎一切都解决了?不。
e<^4F%jSK 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。
kyo ,yD 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。
V!U[N.&$ 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:
lIFU7g A^p $~e\) template < typename Right >
wD,F=O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z|?XQ-R5 Right & rt) const
V_W=MWs&+ {
^:)&KV8D| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wbS++cF< }
610k#$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
cT0g, ^& 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。
}t-r:R$, 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。
N~ozyIP, 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。
Csc2 yI%3 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。
1aT$07G0 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
d|NNIf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
zuPH3Q={ e #OU {2X template < class Action >
G<dXJ ]\\ class picker : public Action
::`j@ ] {
GQZUC\cB public :
J;kbY9e picker( const Action & act) : Action(act) {}
j5)qF1W, // all the operator overloaded
7=AKQ7BB>b } ;
vZDQ@\HrC `cv:p|s Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
5UM[Iz 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
5,((JxX$ 5k(#kyP template < typename Right >
68!fcK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vxt^rBA {
5y'Yosy: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-oo=IUk }
o_N02l4J) (os7Q? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
O9y Q9sl 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。
*Sf^()5C, `3:%F> template < typename T > struct picker_maker
k1H0hDE {
Mvh_>-i typedef picker < constant_t < T > > result;
#"M Pe4 } ;
*j*
WE\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-ur]k]R {
~Iu09t|a typedef picker < T > result;
Ja&%J: } ;
NE4fQi?3 o%5bg( 下面总的结构就有了:
uSQ*/h-<)0 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。
s?E: ] 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。
X m3t
xp# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mC7Y * 至此链式操作完美实现。
;~bn@T- >D;hT*3 >g2B5KY 七. 问题3
31C]TdJ 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。
?:nZv<
x #50)D wD template < typename T1, typename T2 >
8(D}y\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yBj)#m5! {
Td
>k \< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j5O*H_D }
~-GDheA 3$cF)5V f 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:
c" 7pf
T gsp7N template < typename T1, typename T2 >
OQQ9R?Ll{ struct result_2
f tPw6 {
QA(,K}z~^S typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^IpiNY/%Q } ;
h'x~"k1 w0!,1
Ry 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?
o4;Nb|kk9+ 这个差事就留给了holder自己。
2~DPq p[ 0mh8. d/>,U7eS[+ template < int Order >
?Q3~n ^ class holder;
J":9 template <>
Snu;5:R class holder < 1 >
}A7qIys$4 {
/8>/"Z2S public :
^gyp-
! template < typename T >
[BBKj)IK struct result_1
F/SsiUBS {
Cpcd`y=IN typedef T & result;
rk |(BA } ;
b2e a0 template < typename T1, typename T2 >
)1}g7: struct result_2
u&XkbPZ%4c {
|q2lTbJ typedef T1 & result;
zYdtQjv } ;
i@Zj7#e* template < typename T >
)^Pvm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}YP7x| {
}Xi#x*-D return (T & )r;
7yTe]O }
t`,IW{ template < typename T1, typename T2 >
;x^,t@ xge typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S\5k'ifh {
b
H_pNx81 return (T1 & )r1;
c$kb0VR }
ON0+:`3\ } ;
Q;/F0JDH *v ^"4 template <>
Sp,Q,Q4 class holder < 2 >
%i>e {
|S:!+[ public :
xPup?oP > template < typename T >
!<zzP LC struct result_1
'5/}MMT {
dJ:x1j typedef T & result;
o}+Uy } ;
78CJ template < typename T1, typename T2 >
|u r~s$8y- struct result_2
YB~t|m65 {
j(C
UYm typedef T2 & result;
~<-
ci } ;
V?59.TJ template < typename T >
uyt-q|83= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:wZ`>,K"t> {
B"9hQb return (T & )r;
iv+jv2ZF% }
d5"EvT template < typename T1, typename T2 >
Q@wq
}vc! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P`dHR;Y0 {
@) ZO$h return (T2 & )r2;
`F\:XuY }
mv*T=N8fC } ;
kj!7|1i2 #S%Y;ilq vj&5` 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> >。
4t
Nv q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h+~df(S. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_G[I2] E97+GJ3 return l(i, j) = r(i, j);
h<1dTl* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$7&l6~sMQ 5f'g3' return ( int & )i;
Va
Yu% return ( int & )j;
&^n>ZY, 最后执行i = j;
(F[/~~ 可见,参数被正确的选择了。
O+p-1 C$\ tNuC xb- 3E}NiD\V} j8Q5d` Cz@FZb8 八. 中期总结
^b!7R
<>~ 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:
mH*@d" 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2Uv3_i< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(vAv^A*i} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Ivt} o_b* L>Oy7w)Y gJ5wAK+? bV$8
>[` +#qt^NO Bf:tal6 -M 九. 简化
i<wU.JX&h 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。
B >u,) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D<bU~Gd,P 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:
.D,?u"fk| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[Ba2b: l6v +-*/&|^等
W`u$7k]$ 2. 返回引用。
=Etwa =,各种复合赋值等
|5~wwL@LW7 3. 返回固定类型。
f']sU/c= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<L/M`(:=k 4. 原样返回。
XK%W^a*x operator,
}or2 $\>m 5. 返回解引用的类型。
L+L"$ operator*(单目)
`Ixs7{&jU 6. 返回地址。
#K#Mv/ operator&(单目)
BLwfm+ m" 7. 下表访问返回类型。
a#Kmj0 operator[]
S@c\|
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x'2 ,sE operator<<和operator>>
4" ,
)zDk 7.$]f71z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
4aN+}TkH@G 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P#[IUXtT 4Hml.|$ template < typename Left >
OgKWgvy struct value_return
<+\k&W&Y|y {
~TG39*m template < typename T >
a*6wSAA ) struct result_1
R 5K-KSvW {
R2N^' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
13.{Y) } ;
bk7^%O> &gWMl`3^*! template < typename T1, typename T2 >
@TA8^ND struct result_2
t}]9VD9
{
z [qdmx^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Kd/[Bs% } ;
"J P{Q } ;
>HcYVp~G TwM1M["3 ,b6kTQq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tg7C;rJ NokXE 下面我们来剥离functor中的operator()
U~{Sa+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
gb=80s0 YER:ICQ return l(t) op r(t)
~>#LOT ` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ql~#((K return op l(t)
_\,rX\ return op l(t1, t2)
^91sl5c8yD return l(t) op
5ys#L&q'Z return l(t1, t2) op
oUQGLl!V return l(t)[r(t)]
;'=VrE6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
G-\<5]k] [i(Cl} 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:
DC|xilP1O 单目: return f(l(t), r(t));
9 m\)\/V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S9G8aea/ 双目: return f(l(t));
BgJkrv7~ return f(l(t1, t2));
m x3}m?WQ 下面就是f的实现,以operator/为例
[as-3&5S oMh~5
W struct meta_divide
0\5M^:8i3 {
g|ql 5jW template < typename T1, typename T2 >
Zk]k1]u*5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3TU'*w
& {
7o;x (9 return t1 / t2;
>"cr-LB }
s.^c..e75C } ;
*nYB o\@g CV!;oB&
这个工作可以让宏来做:
OM20-KDc5 gI)w^7Gi #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<K.Bq] template < typename T1, typename T2 > \
I:F'S# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
iD%qy /I/ 以后可以直接用
99F>n[5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
L"[IOV9S 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
tCWJSi`IJ (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。。。)
,3:QB_ L3B8IDq C0\%QXu 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
YO)')& LIr(mB"Y0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R]CZw;zS_ class unary_op : public Rettype
3hc#FmLr2b {
`6rrXU6| Left l;
.r ~'(g{qt public :
TT|-aS0l(u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}l.KpdRT2 LkaG8#m1R template < typename T >
M$,Jg5Dc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dav vI$TA {
NmjzDN return FuncType::execute(l(t));
;xSRwSNDi( }
>4Iv[ D1 XDHLEG-u( template < typename T1, typename T2 >
Lb!r(o>8Cb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dO+kPC {
7k3p'FeS return FuncType::execute(l(t1, t2));
LL{t5(- _ }
0;vtdM[_ } ;
)nhfkW=e 6yN"
l
Q7 %h0D)6j
同样还可以申明一个binary_op
Am#m>^!qb BpH|/7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u/} xE7G class binary_op : public Rettype
{b(rm,% {
wjuGq.qIu
Left l;
e d_m +NM Right r;
ll_}& a0G public :
fb/qoZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aJI>FTdK l x7Kw% template < typename T >
h:f;mn?x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O8gfiQqF& {
b<\$d4Qy return FuncType::execute(l(t), r(t));
_O$tuC% }
-zprNQW R3$@N template < typename T1, typename T2 >
.Nc_n5D6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pow|:Lau! {
,`<]>;s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5KK{%6#f\ }
"rVU4F) } ;
@Eo4U]- kr#I{gF ~fBex_.o* 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
j13riI3A 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
oK)[p!D?0{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&%6NQWW 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。
Q]/B/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t7&Dwmck9 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。。。
sqT^t! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6Hda]y 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)
RXM}hqeG 下面是修改过的unary_op
am2a#4` A$Wx#r7) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jSB'>m] class unary_op
1ADv?+j)A/ {
;:U<ce= Left l;
O'OFz}x), +Jdm#n?_ public :
Gp,'kw"I /0
_zXQyV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^eobp.U |Hfl&3 template < typename T >
C*a,<` struct result_1
`T=1<Tw c {
$}db /hY* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n_J5zQJ } ;
Jns/v6 <z',]hy template < typename T1, typename T2 >
+ZX.1[O struct result_2
Y3<b~!f {
I
:@|^PYw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`&H04x"Y$> } ;
@O'I)(To q4+Yv2e
<r template < typename T1, typename T2 >
w?_`/oqd| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ac|/Y$\w {
}Fm\+JOS
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D!S8oKW }
^@K
WYAAW5 8]HY. $E template < typename T >
%{U"EZ]D! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5*Btb#: {
-8/ JP
return OpClass::execute(lt(t));
rfc|`*m}0 }
k1RV' /eb-'m } ;
SetX#e?q~ p.5e:
i^LJ 2Y$ 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
:kt/$S^- 好啦,现在才真正完美了。
$C$ub&D
~" 现在在picker里面就可以这么添加了:
H~eGgm;p [<Q4U{F template < typename Right >
?;_O
9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\qB6TiB/ {
~@@
Z|w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>;7a1+`3 }
$cu]_gu 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
??j&i6sp k/@Tr
: NZP7r;u =-5[Hn% @i{]4rk lv 十. bind
KJX>DL 9\ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\f<z*!,D$ 先来分析一下一段例子
(7~%B" cf\&No?-p G1/Gq.< int foo( int x, int y) { return x - y;}
.zIgbv s bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
m@[3~
6A bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/S[?{Q A 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。
- zQ<ZE 我们来写个简单的。
A$:|Qd7F1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
b Ob
Nc 对于函数对象类的版本:
!?b/-~o7S !vVT]k[N template < typename Func >
:]-$dEu& struct functor_trait
[[X+P 0`r {
XfDX:b1p typedef typename Func::result_type result_type;
CbQ4Y } ;
QvJZkGX 对于无参数函数的版本:
\?dTH:v/E nd.hHQ template < typename Ret >
C/)`<b( struct functor_trait < Ret ( * )() >
*E7R(#,yC {
,_bp)-O G typedef Ret result_type;
xh r[A } ;
FB_NkXR 对于单参数函数的版本:
6bUl>4 ^7^2D2[ template < typename Ret, typename V1 >
j76%UG\Ga struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
K[]K53Nk {
v^TkDf(Oz typedef Ret result_type;
e[8UH =`| } ;
1yS&~
y?a 对于双参数函数的版本:
QAUykS8 ~
aA;<# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t#~XLCE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_*n)mlLln {
7@3sUA_Go typedef Ret result_type;
0qR$J } ;
59Nd}wPO; 等等。。。
\447]<u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8)?_{ #N9d$[R* template < typename Func >
d- kZt@DL= struct func_return
OpUA{P {
lQ$+JX;n(y template < typename T >
1$( struct result_1
$+jy/:]D {
g}Mi9Kp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!5~k:1= } ;
uJ8x bw5T2wYZ template < typename T1, typename T2 >
?0) @jc= struct result_2
y!5:dvt {
LihdZ ) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S (tEwXy } ;
`I#`:hj } ;
lRH0)5` *IqVY& }^9paU 最后一个单参数binder就很容易写出来了
I&\4C.\> AK;^9b-}q: template < typename Func, typename aPicker >
y]^#$dK(z class binder_1
F|*tNJU> {
snq;:n! Func fn;
A Iv<f9*.: aPicker pk;
QoseS/ public :
e96#2A5f [zx|eG<&- template < typename T >
GMe0;StT struct result_1
ll2Vk*xs {
ZRPy~wy> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j.B>v\b_3 } ;
f~R[&q+ A_i zSzC1 template < typename T1, typename T2 >
bBG/gQ struct result_2
N6q5`Ry {
{#9,j]< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qy&\Xgn;GA } ;
+`Fb_m)f P9s_2KOF binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'e85s%ru [Xq<EEb template < typename T >
Wp`C:H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:cdQ(O.m {
~b#OFnyG return fn(pk(t));
7*MU2gb }
o$t
&MST?i template < typename T1, typename T2 >
P=Puaz5&{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4i`S+`# {
>j:|3atb return fn(pk(t1, t2));
cd+^=esSO }
DyIV/ } ;
-!~vA+jw1 kF?S 2(vH 3>M.]w6{ 一目了然不是么?
SBz/VQ 最后实现bind
>>j+LRf* #4N >d~ p {?}g' template < typename Func, typename aPicker >
XECikld> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
s6/cL|Ex {
2m_H*1HJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0mVuD\#=! }
/`}6rXnw9 mYzcVhV 2个以上参数的bind可以同理实现。
o6|"J%9GX 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ng
9NE8F PqI![KxZW 十一. phoenix
%z2oDAjX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
RQ|?Ce", 6&mWIk^VC for_each(v.begin(), v.end(),
8yvJ`eL- (
*0\k
Z,#BJ do_
i(P>Y2s [
H) cQO?B cout << _1 << " , "
*#6|!%?g ]
2^J/6R$ .while_( -- _1),
7N6zqjIB cout << var( " \n " )
^Eu_NUFe )
5!8-)J-H );
[WYJrk. }H; ]k-) 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:
RPY6Wh|4 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
umryA{Ps operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%_)b>C18y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DP0Z*8Ia GBW 7Y 9>IsqYc template < typename Cond, typename Actor >
'f8
p7_F class do_while
kR_E6Fl {
m
EFWo Cond cd;
.T{U^0 ) Actor act;
>pnz_MQ public :
=/m}rcDN template < typename T >
PYaOH_X. struct result_1
}^Z< dbt {
T%w(P ^qk typedef int result_type;
y/H8+0sEk } ;
gsi<S6DQ8 *%nX#mwz do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\wTW?>oZ [XxA.S)x3 template < typename T >
9 #:ue@) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q4 $sc_0i {
NXi,5 do
IN>TsTo {
N]*!8 act(t);
m8p4U-*j }
h|)2'07 while (cd(t));
9z5z return 0 ;
+Z]y #= }
uQ-WTz|* } ;
,~iFEaV+ 80cm6?,xu N4tc V\O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
pc^E'h: 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。
u"eZa!# 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{[&L|6 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。
^g\h]RD} 下面就是产生这个functor的类:
%N!h38N2 JW2W>6Dgv[ .ZM]%[4 template < typename Actor >
U24V55ZnI class do_while_actor
V.+DP {
rC=f#YjR Actor act;
h@EJTAi public :
XPrY`,kN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Fv<]mu Gl=@>Dc% template < typename Cond >
&MBOAHhze picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
G6f%/m` } ;
^j1Gmv) )_WH#-} UX03"gX
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*pmoLiuB> 最后,是那个do_
9.^-us1 U. NeK{ MI?]8+l class do_while_invoker
qEPf-O:lm {
A5`#Ot*3 public :
u)wu=z8 template < typename Actor >
k:@a[qnY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1i ?gvzrq {
j@s=ER return do_while_actor < Actor > (act);
&IxxDvP3k }
G;87in ,} } do_;
2nVuz9h 9(V=Ubj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+*WUH513 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6f<*1YR
F 最后来说说怎么处理break和continue
7m vSo350 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。
\nn56o@eN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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