一. 什么是Lambda
a6:hH@, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<6.`(isph 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,
%=K [C "+O/OKfR0 _Ad63.Uq)) h]i vXF* class filler
XkUwO ] {
@||nd,i`n~ public :
&QQ6F>'T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%b_0l<+
} ;
6j1C=O@S 0r$n TEer>gD:v 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
G,WLca[ ]!"7k_ x5g&?2[ 8]#J_|A6Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
H^o_B1 @>ys,dy k&[6Ld0~56 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
W"\`UzOLQ 1)97AkN(O a|]deJU^ ?)<zzL", 二. 战前分析
op-\|<i 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
/ioBc}] 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
{QdoIPr3 A[fTpS ~~% hDg"?{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'bH~KK5 /* --------------------------------------------- */
8yOhKEPX vector < int *> vp( 10 );
o+k*ia~Fa transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ZjY?T)WE9 /* --------------------------------------------- */
A^hafBa sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
u!+;Iy7 /* --------------------------------------------- */
>ZgV8X: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`l70i2xcj /* --------------------------------------------- */
V#Y"0l+~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@|w/`!}9q /* --------------------------------------------- */
"85)2*+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e1V1Ae qOQ8a:]? +o,f:Ih %)d7iT~M 看了之后,我们可以思考一些问题:
`25<;@ 1._1, _2是什么?
9zx9t 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
p74Nd4U$s 2._1 = 1是在做什么?
|#xBC+ 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。
805oV(- 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。
P%R9\iajH ;ioF'ov
Zf??/+[ 三. 动工
BVus3Y5IJQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
BSr#;;\ c1R[Hck PN J&{4wY HHgv,bC! template < typename T >
23houS class assignment
spQr1hx< {
^)`e}} T value;
2"}Vfy public :
Ed_Fx' assignment( const T & v) : value(v) {}
5~[][VV^ template < typename T2 >
F]N?_ bo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5V/]7>b1 } ;
,|#biT-<T @0tX,Z9 eQ[}ALIq 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;jPiD`Kyv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
f}.t c;a<nTLn V4n;N ~(Q#G"t class holder
tK# /S+l {
'4M; ;sKW public :
WD kE
5 template < typename T >
y5^OD63s assignment < T > operator = ( const T & t) const
&b%2Jx[+ {
b8%TwYp return assignment < T > (t);
{od@Sl }
QWt3KW8) } ;
Azr|cKu] Ll#W:~ r AqS;@]0 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:
xd"+ &YT u2fp~.'P static holder _1;
?V~vP%1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
) 3f\H q^ &r<i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z/WGL 而不用手动写一个函数对象。
!`W0;0'Zg c|k(_#\B Ff
=%eg] oxI?7dy5 四. 问题分析
f+)LVT8p 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。
nq+6ipx 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。
=E(ed,gH8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
SY@;u<Pd 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jlqSw4_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
MIiBNNURX 'X4)2iFV 五. 问题1:一致性
zR/mz) 6_ 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?|
xBf->o S? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
g2M1zRm; zqQ[uO]m? struct holder
^;[_CF_ {
$Tt.r //
@W==)S%O template < typename T >
;"RyHow T & operator ()( const T & r) const
V)u#=OS {
sK/ymEfRv return (T & )r;
FGm!|iI }
TnKOr~ @* } ;
hOFvM&$ YuJ{@"H 这样的话assignment也必须相应改动:
}!|$;3t+c >@-.rkd( template < typename Left, typename Right >
q]Xu #:X class assignment
6p3cMJ'8y {
ZnuRy: Left l;
'*@=SM Right r;
A9J{>f
public :
F,K))325 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q['3M<q template < typename T2 >
Ul 85-p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/L|x3RHs } ;
TT#V'r\ J*:_3Wsy 同时,holder的operator=也需要改动:
497 l2}0 qwn EVjf template < typename T >
0~DsA Ua assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[T/S/@IT {
0=40}n&` return assignment < holder, T > ( * this , t);
m*i,|{UZ }
Imclz4'8 &h7
n>q 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。
JP^x]t: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$GhL-sqm 1>2
/1> return l(rhs) = r;
O CCC' k 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^'+#BPo9@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%@q2 Y 9st3 template < typename Tp >
9U )9u["DH class constant_t
T@zp'6\H
{
)!G 10 const Tp t;
nT}i&t!q8@ public :
Q{miI
N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
gnb+i` template < typename T >
_t4(H))]vG const Tp & operator ()( const T & r) const
uI9+@oV {
hew"p( ` return t;
z fy(j }
9d=\BBNZ } ;
G_ ~qk/7mF ~u[1Vz4#3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j|p=JrCJ 下面就可以修改holder的operator=了
f%[xl6VE; x[+bLlb template < typename T >
Ruwp"T}mF assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,&* BhUC {
YOvhMi return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2jkma :$' }
a`eb9o# pDhUD}1G 同时也要修改assignment的operator()
<1_3`t -0NkAQrg template < typename T2 >
[I<J6= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>dwWqcP 现在代码看起来就很一致了。
i;IhsKO0R Nm%#rZrN~Q 六. 问题2:链式操作
Uw3wR!: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|X6R2I 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。
iorQ/( 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。
<KoOJMx( 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。
z 61F q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e9QjRx G"6XJYoI template < typename T >
8"V1h72vcW struct result_1
Y%r>=Jvu6 {
z XU r34jF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fy&u[Jd{ } ;
#nZPnc: M}=>~TA@ 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:
[l<&eI&ln A2P.5EN template < typename T >
Cj YI * struct ref
2)QZYgfh {
+4[9Eb'k= typedef T & reference;
]-;JHB5A_: } ;
zq3f@xOK template < typename T >
:<5jlpV( struct ref < T &>
6%wlz%Fp {
"t-9q typedef T & reference;
t"MrrK>T } ;
P1Iy>%3 r-]%R:U* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(W[]}k; z;N`jqo template < typename T >
rc"8N<D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
WH Ul.h {
q; C6ID` return l(t) = r(t);
OF-g7s6VH }
S&J5QZjC 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。
\
*g3j 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3Lv5>[MnN S{{wcH$n'i 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
H"?Ndl: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
IaO&f<^#o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~K(mt0T) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2j]uB0 最后的布局是:
$Ny: At Add
WfTl\Dxw / \
`9\^.g) Divide 5
;Qc^xIPy / \
8-@HzS% _1 3
G%K&f1q% 似乎一切都解决了?不。
xNLgcb@v> 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
q:vGG K^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
wZKmU OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
.4<lw ,;<M+V3+ template < typename Right >
HJlxpX$_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_|;{{8*? Right & rt) const
w`dSc@ : {
6k{gI.SG return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Pw6%,?lQ }
38:5g_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>
-(Zx 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。
e ]{=#
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。
W?[
C
au- 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。
l?L s=J* 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。
E, oR.B 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?
,V zbKx, 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:
gebL6oc% ?H_>?,^ template < class Action >
\pP1k.~UnC class picker : public Action
4Bt)t#0 {
T!^v^m@>y public :
\+x#aN\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
(io[O?te // all the operator overloaded
4C*0MV } ;
,zZ@QW5 ^a1k"|E?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。
z2#k/3%o= 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:
-*kZ2grLt @,LU!#y( template < typename Right >
4`Jf_C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'rVB2
`z- {
lfr^NxO U return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:EH>&vm }
us.IdG [EK^0g Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
X|}Q4T` 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。
5Z=GFKf| Il#ST template < typename T > struct picker_maker
_c(h{dn {
^)a j,U[ typedef picker < constant_t < T > > result;
_'n]rQ' } ;
9XUk.Nek template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b%0@nu4 {
b7gN|Hw5 H typedef picker < T > result;
b.9[Vf_G } ;
HJd{j,M ?>gr9w\ 下面总的结构就有了:
$-s8tc( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/wkrfYRs picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
MIN}5kc< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O:imX>|u 至此链式操作完美实现。
a^Q
?K\c4N .*z$vl :%+9y @% 七. 问题3
(.5Ft^3W 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。
<vb7X uWP0(6 % template < typename T1, typename T2 >
aNwx~t]G ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UXwI?2L {
[<d_#(]h' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+G,_|C2J }
_@g\.7@0G a :cfr*IsK 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:
YtXd>@7 Oh,Xjel template < typename T1, typename T2 >
#5iwDAw:|r struct result_2
Z&7Yl(| {
!Fs<r)j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,8cVv->u/ } ;
p1T0FBV
L %MCS_'N
J 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?
voJJoy% 这个差事就留给了holder自己。
|qU~({=b 43~v1pf{! H. o3d/8: template < int Order >
<UTO\w% class holder;
Zcg-i:@ template <>
,C:^K`k& class holder < 1 >
J*AYZS-tSE {
R38
\&F public :
Yjl:i*u/ template < typename T >
$I<\Yuy-M9 struct result_1
D u_;!E {
yQ&C]{>TS typedef T & result;
Ht@5@(W]I } ;
&!FI!T
-WH template < typename T1, typename T2 >
itcM-? struct result_2
#/\Zo &V8 {
HYZp=*eb typedef T1 & result;
S>Gb
Jt(] } ;
z f>(Y7M template < typename T >
o|_9%o52' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_BvGEM`o {
WmRu3O return (T & )r;
IGlM}
?x }
}Nma %6PfV template < typename T1, typename T2 >
V?-2FK] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E?VOst& {
]O0u.=1k return (T1 & )r1;
PWO5R] }
Q9Go}}n } ;
m6Qm }"" Z|A+\#' template <>
M<Y{Cs class holder < 2 >
%/S HB {
v+( P 4fS public :
p4$4;) template < typename T >
`7.$
A U struct result_1
=GiN~$d {
phwBil-vUU typedef T & result;
Fc|N6I'o } ;
#eF
k template < typename T1, typename T2 >
#T8PgmR struct result_2
oxJAI4{y
4 {
J<&?Hb*| typedef T2 & result;
omT^jh } ;
r?pN-x$M= template < typename T >
3-)R' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Pjq()\/[Z {
7&(h_}Z return (T & )r;
IBW-[lr7 }
DU-dIqi template < typename T1, typename T2 >
o@L
'|#e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e488}h6#m {
K
28s<i` return (T2 & )r2;
(-@I'CFd }
KHM,lj* } ;
D}N4*L1 v|@EuN14< jY ;Hdb'' 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> >。
$^YHyfh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S8C}C# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E/gfX
o?I`n*u"X return l(i, j) = r(i, j);
Fz5eCe\B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ci2*5n< lbh7`xCR return ( int & )i;
/XdLdA!v return ( int & )j;
&3itBQF 最后执行i = j;
zKh <zj 可见,参数被正确的选择了。
n'1LNi c2]h.G83 l-SVI9|<0 4y$okn\}i |lyspD 八. 中期总结
?`75ah 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:
(@=h(u . 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%UG|R: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8k_hX^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Un&rP70 Dw,LB>Eq, -oY8]HrXfK cmY `$= )"63g V5 Gy|X 九. 简化
8<J3Xe 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Bm6tf}8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7lr;S(C 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
>A}ra ^gU 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\vuWypo +-*/&|^等
.s|5AC[ 2. 返回引用。
q77Iq0VR =,各种复合赋值等
Pu'lp
O 3. 返回固定类型。
Ym$`EN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:j`XU 4. 原样返回。
fe}RmnAC operator,
"kKIv|` 5. 返回解引用的类型。
tv;?W=&P operator*(单目)
2/x~w~3U 6. 返回地址。
-.-@|*5 operator&(单目)
5H(
]"C 7. 下表访问返回类型。
w*u.z(:a` operator[]
iL~(BnsF 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$-\%%n0>6 operator<<和operator>>
:\%hv>}| B|=S-5pv* OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Qh]k)]+*| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]|[mwC4 7(H?3)%0 template < typename Left >
SE$l,Z"[*b struct value_return
6}*4co {
&0{&4, template < typename T >
BT
f struct result_1
Hdjp^O! {
\JP9lJ3< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-tp3qi } ;
.mxc~ YDgG2hT/2 template < typename T1, typename T2 >
cu#r#0U- struct result_2
'yh)6mid {
+u
lxCm_lV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6 I43a1[s } ;
cq/@ng*o } ;
R0F&!y!B *~.'lE%[U BM87f:d 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Xod/GYG Q{
{= 下面我们来剥离functor中的operator()
A^4#6],%v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
s1X?]A ^xr &E return l(t) op r(t)
X& XD2o"rt return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B~ j3!? return op l(t)
!VHw*fL|r return op l(t1, t2)
~b[5}_L=> return l(t) op
hl8oE5MU return l(t1, t2) op
G%CS1# return l(t)[r(t)]
q{!ft9|K\d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7uzc1}r G420o}q 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:
>B.KI}dE 单目: return f(l(t), r(t));
nr&9\lG]G return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&7eN
EA 双目: return f(l(t));
6?/f$,v return f(l(t1, t2));
/KlSI<T@ 下面就是f的实现,以operator/为例
)1<GSr9 oF s)UR struct meta_divide
xzf/W+.>. {
_znpzr9H template < typename T1, typename T2 >
e_FoNT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
XFi9qL^ {
2l~qzT- return t1 / t2;
8w~X4A, }
31p7oRzr } ;
g c<Y?a- | }d+BD 这个工作可以让宏来做:
MQX9BJ% |"}rC >+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A|m0.'/ template < typename T1, typename T2 > \
QjTs$#eMW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-r[O_[g w 以后可以直接用
:GM3n$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`/(9#E 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
{k']nI.> (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。。。)
(Y"./BDY p<B*)1Tj0 ;Ji3|=4u 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
>ffQ264g=i UxnZA5Lk* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_t6.9CXl class unary_op : public Rettype
mzf^`/NO {
P+rDln{ Left l;
PE6ZzxR|U< public :
x.
/WP~I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%KR2Vlh0 NHhKEx0Gtu template < typename T >
BD M"";u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F*y7 4j, {
I0_>ryA return FuncType::execute(l(t));
Qn@[{%),4 }
Yr>7c1FZi .gCun_td# template < typename T1, typename T2 >
hh-sm8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|gfG\fL3V {
| 8akp return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ubh)}G,Mg }
)OFf nKh } ;
fD2 N} Na+3aM%% Qgq VbJP" 同样还可以申明一个binary_op
|sAl k,8s ,F=FM>o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X6r3$2! class binary_op : public Rettype
,oJ$m$(Lj {
2rM/kF >g Left l;
IG!(q%Gf Right r;
AzSmfEaU0 public :
{7EpljH@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w%%*3[--X J #;|P-pt template < typename T >
H9[0-Ur5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w|-m*v
. {
4@Bl 1b[< return FuncType::execute(l(t), r(t));
12}!oS~_ }
j!IkU}*c Z 3-=TN template < typename T1, typename T2 >
|zy` ]p9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
43!E> mq {
UDlM?r:f return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
TjjR% 3 }
i`!>zl+D } ;
xQNGlVipZ@ p,3}A(> 352RJC 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
M'@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bMqFrG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{wf5HA 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。
u/J1Z>0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tSVS ogGd 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。。。
$,nidK!" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ru$%gh>v 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)
/'bX}H(dq 下面是修改过的unary_op
l(8@?t^; #d$lN}8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r>6FJ:Tx class unary_op
7MhaLkB_6 {
:,.HJ[Vg& Left l;
&_'3(xIO ~e686L0j public :
n/%M9osF q<cxmo0S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D_BdvWSxj _CizU0S template < typename T >
U XOf struct result_1
%kuUQ%W1 {
Pje1,B q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jPs{Mr< } ;
6h1pPx7zU K}p0$Lc template < typename T1, typename T2 >
]<u%jTQREd struct result_2
x.'Ys1M {
9T<k|b[6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"71Y{WQ } ;
EnEaUb?P <=%G%V_s template < typename T1, typename T2 >
LKg9{0Y: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tYx>?~ {
k|cP]p4, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;b 'L2 }
N({-&A.N _RWH$L9 template < typename T >
M`?ATmYy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"||'
-(0 {
Rpxg
5 return OpClass::execute(lt(t));
Y0ACJ?| }
l7(p~+o?h> QiNLE'19^ } ;
27Vx<W &Zo+F]3d D 75;Y;E 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
\OkJX_7 好啦,现在才真正完美了。
,8stEp9~h] 现在在picker里面就可以这么添加了:
-9R.mG e+y%M template < typename Right >
w^[:wzF0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'_" S/X+v {
<WL] (-9I: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-5@hU8B'a }
b\H,+|iK 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
9jllW[`2F ,W>-MPJn[8 G~/*!?&z K~~LJU3 /pJr%}sc 十. bind
\+<=O` 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
d26#0Gt-4i 先来分析一下一段例子
e/$M6l$Q*4 ONLhQJCb `*cJc6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
:e\M~n+y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Z.N9e bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
k-sBf Jy\ 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。
CH $*=3M 我们来写个简单的。
0bjZwC4J 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
v1 f^gde 对于函数对象类的版本:
b2~5 LZ <@;bxSUx template < typename Func >
_$KkSMA~_ struct functor_trait
;.7]zn.X]2 {
w}
r mYQ typedef typename Func::result_type result_type;
J,k.*t: } ;
#,OiZQJC 对于无参数函数的版本:
i"n1E@
sfsK[c5bm template < typename Ret >
9-y<= ) struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xet}
J@C {
GQ*or>R1 typedef Ret result_type;
bs)Ro/7} } ;
^%qQ)>I=j 对于单参数函数的版本:
O)`ye5>v \4uj!LgTb template < typename Ret, typename V1 >
P,k=u$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1(jx.W3 {
|2I/r$Q typedef Ret result_type;
@`HW0Y_: } ;
aQV? } 对于双参数函数的版本:
KD'}9{F, j{HIdP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;kD
Rm'( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0I*{CVTQj {
;>Z0e`= typedef Ret result_type;
vH6.;j'^ } ;
th+LScOX 等等。。。
}L>0}H 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wLo<gA6; IC-W[~ template < typename Func >
BuS[( struct func_return
3*eS<n[uG {
Jv~^hN2 template < typename T >
s_U--y.2r( struct result_1
%\!@$]3q {
o1[[!~8e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HyIyrU rYW } ;
I1JF2 "{c mA5sK?W template < typename T1, typename T2 >
\Lm`jU(:l struct result_2
"f-HOd\= {
HcHwvf6y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vP,$S^7$ } ;
_] us1 } ;
(_fovV= aQ0pYk~( ](z*t+"> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,6x>gcR RF'&.RtVa template < typename Func, typename aPicker >
~P"o_b6,k class binder_1
A#]78lR {
5PE}3he: Func fn;
u3IhB8' aPicker pk;
"nU] 2 public :
P -X2A2 ^NO4T template < typename T >
MK <\:g struct result_1
P5v;o9B& {
LVJn2t^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VhU,("&pm } ;
c+:^0&l LmP pt3[ template < typename T1, typename T2 >
)&ucX struct result_2
H_w?+Rig {
ZN!<!"~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{}BAQ9|q } ;
3lN@1jlh l_P90zm39! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
U"L-1]L BxB B]( template < typename T >
fRp(&%8E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
. $
HE {
wM!dz& return fn(pk(t));
NBA`@K~4 }
MaZS|Zei[ template < typename T1, typename T2 >
FDuIm,NI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G'{&*]Z\: {
|?ZNGPt return fn(pk(t1, t2));
8I0G%hD }
."y tBF } ;
}+K=>. k{cPiY^ @6H 7 一目了然不是么?
S]Aaf-X_ 最后实现bind
br*PB]dU &5hs
W1` Uv!VzkPfo template < typename Func, typename aPicker >
rv2;)3/* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v(P <_}G {
m1M6N`f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^[Y/ +Q.J }
8qoA5fW> z<8VJZd 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ei89Ngp\} 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。
3Qu-X\ D0h6j0r5 十一. phoenix
C{,Vk/D-0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
T75N0/teS 4K,S5^`Gx for_each(v.begin(), v.end(),
m,ur{B8 : (
o 80x@ &A: do_
{HjJ9ZGQ [
JI/iq cout << _1 << " , "
6#HnA"I2n ]
N3wy][bo .while_( -- _1),
hz5t/E cout << var( " \n " )
Q<(aU{ )
SZvC4lOn# );
7yOBxb sY?sQ'E2] 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:
=]1g*~% 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
}$s QmRR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gZ=$bR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
N:,V{Pw EBpg HstL'{&,-m template < typename Cond, typename Actor >
h;~NA}> class do_while
+P.JiH`\= {
l`a_0 Cond cd;
"e/"$z'ca Actor act;
=`l>< public :
"+hUt template < typename T >
fyxc4-D struct result_1
^1Bk*?Yx\x {
\jAI~|3 typedef int result_type;
,C|aiSh0- } ;
)))AxgM cG4}daK]d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
BRv#` CjJ n template < typename T >
Sp]ov:]%f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y@+9Ukd/ {
[YJ*zO do
u\km_e {
U@:l~xJ act(t);
OK2\2&G }
hPUZ{#;n while (cd(t));
?"@SxM~\ return 0 ;
{ea*dX872: }
Zt
1nH } ;
*Zn,v-d "@rHGxK
_w
FK+> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!. :b}t 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
v+CW([zAx# 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
PmT<S,}L 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
o%K1!' 下面就是产生这个functor的类:
pE$*[IvQ' y8]vl;88yY CS0q#? template < typename Actor >
5'_:>0} class do_while_actor
kqGydGh*" {
0UQ
DB5u Actor act;
m`jGBSlw_ public :
l I2UpfkBP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
l>)+HoD %m$t'? template < typename Cond >
2
S2;LB picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,/[1hhP@ } ;
OOYdrv, Vc+~yh.) ;}k_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
T;i+az{N:V 最后,是那个do_
?XVox*6K& m3|l-[!OA" =UxKa` class do_while_invoker
zoj
w^%W {
ZT+{8, public :
8an_s%,AW template < typename Actor >
DXK\3vf Ot do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\p )eY#A {
9xL`i-7] return do_while_actor < Actor > (act);
2-^['R }
w7~&Xxa/
} do_;
_HkQv6fXpE F0'8n6zj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,u14R] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uC2 5pH" 最后来说说怎么处理break和continue
+\J+?jOC4S 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。
.C1g Dry] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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