一. 什么是Lambda
wYAi-gdOi 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]n9gnE 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,
`!A<XiAOmM qRnD{g|{1 \7U'p:h=U (AI
4a+ class filler
\]=''C=J {
P/XCaj3a[ public :
bs9X4n5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Zt LZW/` } ;
}s++^uX6 #Li6RSeW !xxdC
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:
{|D7H=f [ qx[ 0 mx3p/p ziTE*rNJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1@S(v L3a ^Ez`WP NA;OT7X[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.Gq]Mrim9G ;\48Q; fDD^?/^ KqhE=2, 二. 战前分析
thK4@C|X4 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。
(R|Ftjs . 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
yYN _]&ag fuao*L] N,ysv/zq7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/JbO $A /* --------------------------------------------- */
# ;3v4P vector < int *> vp( 10 );
c>.=;'2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s9F{UN3 /* --------------------------------------------- */
m[8?d~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.6HHUy /* --------------------------------------------- */
/n-!dXi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`),ACkU>U /* --------------------------------------------- */
7+;CA+; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.h
r$<] /* --------------------------------------------- */
EaN1xb(DYa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B6J< 1.IEs:(; V<ExR@|}.% _Y _v& 看了之后,我们可以思考一些问题:
~.&PQE$DF 1._1, _2是什么?
2qpUUo f 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
m4x8W2q 2._1 = 1是在做什么?
S2<evs1d 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
uRCZGg&V?# Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
`/RcE.5n\@ /v8yE9N_ /5N`Euw 三. 动工
_>RTefL5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#M@Ki1 iTcq= e]zd6{g[m '
o(7@ template < typename T >
bvF-F$n%F class assignment
H7CWAQPfj {
Ng|c13A= T value;
we&D"V public :
jUGk=/*]e assignment( const T & v) : value(v) {}
X[J? template < typename T2 >
H$rNT/C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h[>Puoz } ;
s6(bTO. [m0G;%KR/ 6rBP,\m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
R
"qt}4m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dM)x|b3z :rSCoi>K )NmYgd~% i%n9RuULh class holder
=-E%vnU {
]S7>=S public :
w=kW~gg template < typename T >
5bo')^xa assignment < T > operator = ( const T & t) const
E-v^eMWX {
bj,cU)t0 return assignment < T > (t);
f,'^"Me$c }
tJII-\3" } ;
Dio)orc 9s&dN C`["4 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:
SYA0Hiw7P Xk`' m[ static holder _1;
cCv@fks Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-Ra-Ux !SdP<{[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1otE:bi 而不用手动写一个函数对象。
-0>s`ruor k{J\)z En{<
OMg &0RKNpwg 四. 问题分析
@ +yjt'B 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。
JnPwqIF1 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。
kE854Ej 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PYyT#AcW2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gB])@O%/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n'83P%x *T2kxN,Ik 五. 问题1:一致性
0?*":o30 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?|
\kP1 Jr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@me ( pnD 6+/BYN!&4 struct holder
r#B{j$Rw
{
."j=s#OC( //
wRu\9H} template < typename T >
[/U5M>#n T & operator ()( const T & r) const
tN0? {
"c*#ZP return (T & )r;
/mwsF]Y }
^%NjdZu DO } ;
Da
]zbz%% P\&n0C~ 这样的话assignment也必须相应改动:
^&\<[\ mw*KLMo42 template < typename Left, typename Right >
KouIzWf. class assignment
K~A@>~vFb {
ql7N\COoq Left l;
q3ebps9^ Right r;
tS[%C) public :
9s#*~[E* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-#
/'^O+% template < typename T2 >
~Gh9m]b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+kx#"L: } ;
wLKC6@
W v*^'|QyM7 同时,holder的operator=也需要改动:
&XB1=b5 v,c;dlg_ template < typename T >
rQ)I assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.e|\Bf0P {
-;o0)DwZ return assignment < holder, T > ( * this , t);
$u,
~183 }
T1uOp5_]B CJt(c,!z 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
A>rN.XW 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%D>cY! BrsBB"<o,
return l(rhs) = r;
J )UCy;Y 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+GT"n$)+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E2Ec`o C,,S<=L: template < typename Tp >
35Fs/Gf-n class constant_t
G3gEL)b* {
D YTC2 const Tp t;
Z8o8>C\d9/ public :
6f&qtJQ<A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&'c&B0j template < typename T >
!DXK\,;> const Tp & operator ()( const T & r) const
AizLzR$OG {
_.5ABE return t;
nw=:+? }
:</KgR0I } ;
?;DzWCL~9 BCt>P?,UO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!gj_9"< 下面就可以修改holder的operator=了
+z+u=)I P.kf|,8L template < typename T >
b\C1qM4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
EB8<!c ? {
E]ZIm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
s:^Xtox/ }
N.-*ig.YR7 hv )d 同时也要修改assignment的operator()
9Qn*frdY, 1Wz5Iv#Ez template < typename T2 >
v+
"9& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$aj:\A0f 现在代码看起来就很一致了。
#fxdZm, G9h B p 六. 问题2:链式操作
'|nAGkA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
a@N
1"O 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e.]k4K 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
qnnP*15` 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
P*kC>lvSv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eKL3Y_5p@ )`}4rD^b template < typename T >
[#/@v/`
struct result_1
qIk(ei {
iH)-8Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/ a$B8, } ;
qoOq47F Y{
w9D`} 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:
XVYj
X @O)1Hnm template < typename T >
8v\^,'@ struct ref
/qweozW_+ {
^'$P[ typedef T & reference;
nh>lDfJV< } ;
)0{ZZ-beG template < typename T >
y@\J7 h: struct ref < T &>
2UEjn>2 {
94L>%{59 typedef T & reference;
mxl"Y&l2< } ;
n4
J*04K }?[a>.]u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(BY5omlh pt~b=+bBm template < typename T >
]Yt,|CPe2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
N|asr, {
Hw~?%g:<S return l(t) = r(t);
g
I4Rku }
]SNcL[U 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=B"^#n ; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rF=\H3`p3 Hq "l` 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
:xsNn55b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#80M+m _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nfS.0\z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K7]QgfpSZ 最后的布局是:
Hs(U|BXU Add
DQ= /Jr~ / \
Z1oUAzpj4 Divide 5
,5P
tB]8&3 / \
^( 1S`z$ _1 3
7aeyddpM 似乎一切都解决了?不。
jU=n\o=? 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。
aaFt=7(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。
$Zf]1?|xa 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:
$mF9os- QP!0I01 template < typename Right >
E,7b=t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cGS7s 8U Right & rt) const
zN,2
(v" {
SsQg8d return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`h$^=84 }
;g_<i_*x# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7SjWofv 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。
`r*bG= 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。
S"Drg m. 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。
<CGJ:% AY 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。
<{1=4PA 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?
48n 7<M;I 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:
0-Vx!( !Bn,f2 template < class Action >
y/!jC]!+c class picker : public Action
}Z8DVTpX} {
GA2kg7 public :
YY
8vhnw picker( const Action & act) : Action(act) {}
0Y9fK? ( // all the operator overloaded
+cC$4t0$^A } ;
P6u%-# Un\
T}
c 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。
^_JByBD 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:
Ep1p>s^ GJn ~x template < typename Right >
?TY/'-M5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;BYv&(#u1q {
/%i: (Ny return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#iP5@:!Wm~ }
KU (g Zy 5DnX8t+d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4,?ZNyl 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。
3nX={72<b -)p| i~j^A template < typename T > struct picker_maker
]rc=oP; {
'+E\-X typedef picker < constant_t < T > > result;
cUc:^wvLS } ;
QZamf
lk template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.?*TU~S {
*/A ~lR| typedef picker < T > result;
ZoroK.N4A% } ;
,nz3S5~ 6:qh%ZR 下面总的结构就有了:
U$ 22 r b 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。
tqicyNL 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。
&,C;_3
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_4~q&?}V 至此链式操作完美实现。
C
vWt 3Tz~DdB D4\
*
,w 七. 问题3
Q(h/C!rKe 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。
T {zz3@2? yf2$HF template < typename T1, typename T2 >
p+; La ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QW_W5|_ {
#wfb-`,5&9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{=<m^
5b9 }
"wj-Qgz )9z3T>QW 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
.|<+-Rsj =JfSg'7 template < typename T1, typename T2 >
Vl%jpjqP struct result_2
(v1~p3H {
o1)8?h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(bON[6OGm } ;
x`VA3nE9 ]j57Gk%z 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
"D?:8!\! 这个差事就留给了holder自己。
?$Ii_. zM!2JC -VkPy<) template < int Order >
v `7` ' class holder;
ioJr2wq6 template <>
Z^r?
MX/ class holder < 1 >
rxQ&N[r2 {
<}bF49z public :
##|]el%Y template < typename T >
&~#y-o" struct result_1
f'%Pkk {
iBaz1pDc typedef T & result;
dI)
9@UL } ;
X^9eCj;c template < typename T1, typename T2 >
":V,&o9n struct result_2
\2VYDBi?| {
y sFp` typedef T1 & result;
N=~aj7B% } ;
.ly K
,p template < typename T >
ZOY zCc(d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GLr7sack {
(V9 ; return (T & )r;
b?nORWjC }
D=:O^< template < typename T1, typename T2 >
j/uu&\e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2^4OaHY88 {
vmIt!x return (T1 & )r1;
Rxk0^d:sNi }
i;mA| } ;
H?tX^HO:q l{4rKqtX template <>
)k6kK} class holder < 2 >
~9DD=5\ {
2tI ,`pSU public :
vz3#.a~2 template < typename T >
?yy,3: struct result_1
Y[Eq;a132 {
IHcR/\mz typedef T & result;
Q$8&V}jVW } ;
z`(">J template < typename T1, typename T2 >
0UOjk.~b struct result_2
oJe`]_XZ {
eH^~r{{R typedef T2 & result;
aDZ] {; } ;
MeW?z|x`' template < typename T >
=gQ^,x0R9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
olca
Z {
!"<~n-$B return (T & )r;
E8"$vl&c] }
L=wpZ`@
y template < typename T1, typename T2 >
?z0N-A2C2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8ib%CYR {
MkX=34oc^ return (T2 & )r2;
}0~X)Vgm( }
xA SH-9 } ;
]3]=RuQK2 3H,?ZFFGz J/B`c( 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
jchq\q)_z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
66-G)+4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
R(p3*t&n W(\^6S) return l(i, j) = r(i, j);
O#?@'1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
IA680^ VCQo3k5
{ return ( int & )i;
z4{:X Da return ( int & )j;
5]~451 最后执行i = j;
oMHTB!A=2 可见,参数被正确的选择了。
6QAhVg: A ppzQh1
y85R"d a6!|#rt t4Pi <m:7 八. 中期总结
D`3`5.b 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
do:IkjU~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#eIFRNRb) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{[dY$
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I`;SA~5 Ticx]_+~T 0t7vg#v| ;Q,,i uF+0nv+ CaR-Yk
九. 简化
:*Y2na)qQ 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。
# p2`9o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
VhN 6
oI 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:
Y`rli 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^.PCQ~Ql +-*/&|^等
(D0\uld9 2. 返回引用。
%rJ'DPs =,各种复合赋值等
%Ni"*\ 3. 返回固定类型。
9;NXzO27 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@MO/LvD 4. 原样返回。
"3/&<0k operator,
hkMVA
5. 返回解引用的类型。
?[7KN8$ operator*(单目)
@Gt.J*!s/ 6. 返回地址。
ty'/i!/\ operator&(单目)
</2 aQn 7. 下表访问返回类型。
(AZAQ xt operator[]
3OFI>x,h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QJ!2Vw4K operator<<和operator>>
;8a9S0eS )D ~ 5 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。
sou~m,# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W/g_XQ 4w)>} template < typename Left >
yD#(Iw struct value_return
~d\^ynQ {
+lb&_eD template < typename T >
w!'y,yb% struct result_1
FbRGfHL[ {
*2pf>UzL typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TD%&9$F } ;
vn!5@""T "$pbK: template < typename T1, typename T2 >
m'QG{f struct result_2
Up6OCF {
|1zfXG,R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D|ra ;d } ;
==Xy'n9' } ;
'v9M`` T<"Bb[kH 1\~I "$} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Va?i#<a ZZ
Hjv 下面我们来剥离functor中的operator()
+3J<vM}dy 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}0tHzw=#%e 4.^T~n G return l(t) op r(t)
#:By/9}- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xy
b=7 return op l(t)
mP Hto-=fB return op l(t1, t2)
c@Br_- return l(t) op
.$7RF!p return l(t1, t2) op
]YtN6Rq/ return l(t)[r(t)]
~_Fx2T:X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?dbSm3 J/Lf(;C_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
L]8z6]j* 单目: return f(l(t), r(t));
4\5i}MIS0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
heL`"Y2'y> 双目: return f(l(t));
IT{c:jo1{` return f(l(t1, t2));
FzcXSKHV% 下面就是f的实现,以operator/为例
0|.jIix; ^b$_I31D struct meta_divide
(qvH=VTwP {
jXLd#6 template < typename T1, typename T2 >
BGxwPJd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~^jPE) {
K1^7v}P return t1 / t2;
$}{[_2 }
Vjs'|%P7 } ;
{kw%7}! ~\<$H' 这个工作可以让宏来做:
_cE_\Ay KE ?NQMU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
G%FZTA6a template < typename T1, typename T2 > \
!#:5^":; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e5 L_<V^Jo 以后可以直接用
WG3!M/4r H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DH%PkGn 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
]WY V (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]GMQA{L) FR[I~unqD vi
*A5 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
G{]RC^Zo Jx~H4y=z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.|^Gde class unary_op : public Rettype
,dR.Sacv {
z=) m6\ Left l;
9I]Bt=2z public :
c8YbBdk' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qFwt^w sYBmL]Hr template < typename T >
v@tEHRadz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U 7.k Yu {
tE_n>~Zs return FuncType::execute(l(t));
"gJ.mhHX }
bj}Lxc ], RrvC}9ar template < typename T1, typename T2 >
IH dA2d?.] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\cCH/ {
JPAjOcmU/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
g i6s+2 }
L7;~4_M9.V } ;
oe] *Q :`zO%h KD,3U/3 同样还可以申明一个binary_op
#
:k= _%=CW'
B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3 a.!9R> class binary_op : public Rettype
\?
)S{ {
erW2>^My Left l;
/0H}-i Right r;
Gmi?xGn public :
J)Y`G4l2@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e)n ,Y y;Cs#eo template < typename T >
F`m}RL]g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o=_7KWOA {
-yBKA]"<I return FuncType::execute(l(t), r(t));
&H%/.4la }
l;0([_>*j CTW\Dt5 template < typename T1, typename T2 >
i7-~"g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^J#*sn {
pT->qQ3; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=~h b& }
A~PR } ;
TT/H"Ri}Jp tngB;9c+w QF/_?Tm4 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
zP%s] >hH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gAWi& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
XJ\R'?j 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。
DOJydYds 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9>w~B|/ 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。。。
3\@2!:> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&Y?t 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)
88v8lt;R 下面是修改过的unary_op
0>Snps3*Z `!Z?F]):G template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<`uu e class unary_op
[oVM9Q {
Pd~=:4 Left l;
zp;!HP;/= +FqD.= 8 public :
>-I <`y-H 4T(d9y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O*l,&5 }x`Cnn template < typename T >
H]R/=OYBUh struct result_1
GNMOHqg4 {
[w'Q9\,p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|-}.Y(y } ;
\)No?fB H%@f ^ template < typename T1, typename T2 >
5OI.Ka struct result_2
B1)Eo2i# {
Fb(@i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bPxL+
+ } ;
%US&`BT! ;yomaAr template < typename T1, typename T2 >
hz4?ku typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s6 g"uF>k {
[[IMf-] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Pl/ dUt_ }
c EYHB1*cT Gn8sB template < typename T >
71R,R, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AhN3~/u%7 {
V'j+)!w5 return OpClass::execute(lt(t));
xKSQz }
%m
|I=P ZX:rqc } ;
}4Yz P 4 ad: qOm .g*N+T6O 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
X>[i<ei 好啦,现在才真正完美了。
(0NffM1 现在在picker里面就可以这么添加了:
mp8GHV 88osWo6rG template < typename Right >
60!%^O = picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(NvjX})eh {
X!Z)V)@J8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{oqbV#/& }
%42a>piev 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。
%LMpErZO +Umsr R|C` +<1 |apS1 qS+;u`s 十. bind
Qjfgxy] 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。
eT".psRiC 先来分析一下一段例子
K|Sq_/#+U *,$5EN >8(i;)(3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
4]U=Y>\Sr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_cs(f<>oCO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T o["o!(;z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
M(I%y0 我们来写个简单的。
XvaIOt>A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}i~k:kmV 对于函数对象类的版本:
1<BKTMBq?{ Dds-;9 template < typename Func >
K'ZNIRr/C struct functor_trait
!vgY3S0?rq {
;0 B1P|7zK typedef typename Func::result_type result_type;
[LnPV2@e } ;
Vn^GJ'^ 对于无参数函数的版本:
0P5VbDv$r7
1c0'i template < typename Ret >
X,v.1#[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
U.<j2Kum {
Rs<q^w] typedef Ret result_type;
Qfn:5B]tI } ;
#<*.{"T 对于单参数函数的版本:
s?EQ C(XV
YND3 template < typename Ret, typename V1 >
t<Acq07 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e3 v^j$ {
72sqt5C] typedef Ret result_type;
2o?j{K } ;
U80=f2 对于双参数函数的版本:
,j*9 ) i=Qy?aU? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'8;bc@cE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
xvOz*vM? {
uy
hh"[ typedef Ret result_type;
;gZ
^c]\ } ;
vkE`T5?? 等等。。。
d~u=,@FK 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i&:SWH= x
[]ad"R template < typename Func >
@
8H$ struct func_return
|c/=9Bb {
z{W Cw template < typename T >
u4Nh_x8\Nr struct result_1
J
8%gC {
r/sSkF F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GI]\ } ;
sv=U^xI 0&,D&y% template < typename T1, typename T2 >
hQ@k|3=Re struct result_2
t.9s4 9P {
(.:*GUg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A] |w1nq } ;
O-V|= t
} ;
a}%f+`z sq2:yt /2Wg=&H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BXYHJ sQ}|Lu9hZ template < typename Func, typename aPicker >
vu+g65" class binder_1
Ah2 {kK {
&gp&i?%X9b Func fn;
i{6&/TBnr aPicker pk;
"UTW(~D' public :
Xq;|l?,O \|0z:R;X template < typename T >
yu'-'{% struct result_1
4Im>2) {
R&Lqaek&W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mWv$eR } ;
E]mm^i`| 9-pt}U template < typename T1, typename T2 >
%aNm j)L struct result_2
<Z%=lwtX {
,\6Vb*G|E> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
712nD ?> } ;
G`FYEmD I}_}VSG( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O t)}:oG wtYgHC}X template < typename T >
Vc9rc} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>%tG[jb {
|SOLC return fn(pk(t));
}MQ:n8
}
Og 1-LP|X template < typename T1, typename T2 >
\U$:/#1Oe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v[Q)L!J1 {
6M
>@DRZ'| return fn(pk(t1, t2));
4Fft[S( }
%M
iv8 } ;
, -Hj "Pwa}{ WML--<dU
一目了然不是么?
!h.hJt 最后实现bind
HV~Fe!J_ 9O 'j+?(`@ >:-e template < typename Func, typename aPicker >
HEVjK$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"Wj{+|f {
G[>NP#P return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u+j\PWOtm }
"9_$7.q<y 3:iEt (iCI 2个以上参数的bind可以同理实现。
S"&Gutu3o 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。
N
(4H}2 ~2Wus8X- 十一. phoenix
#Nh'1@@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EnWv9I< )95k3xo for_each(v.begin(), v.end(),
q\@Zf} (
yUnV%@. do_
7W)W9=&BT [
dx@dnWRT, cout << _1 << " , "
q}Q G<%VR ]
G!Brt&_' .while_( -- _1),
3Q$4`p; cout << var( " \n " )
;5ki$)v" )
=Ydrct );
>=0]7k; gML8lu0) 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:
gxl7jY 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
$E@n;0P operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&x1A{j_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c -k3<|H` P*6m~`"5 !.'D"Me> template < typename Cond, typename Actor >
xqX3uq class do_while
A`uHZCwJ5 {
r
&.~
{ Cond cd;
JN/=x2n. Actor act;
UfX~GC;B public :
zcP=+Y)YA template < typename T >
WAxNQfEe struct result_1
X<,QSTP {
}[akj8U typedef int result_type;
#KiJ{w' } ;
W_}j~[& I(*3n" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I,hw0e K%dQ;C*? template < typename T >
5f7id7SI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^t})T*hM0 {
Oo
:Dt~Ib do
d3c.lD)L9 {
Tow=B act(t);
Rt?CE jy }
@mCe{r*` while (cd(t));
3Z";a return 0 ;
?+Gt?-! 5q }
&b|RoPV } ;
vQ}ZfP x#`p.sfVo :xr^E] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7GO9z<m) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
_|u}^MLO 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
vi}16V84l 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Ca'BE#q 下面就是产生这个functor的类:
44u)F@) Yk|6?e{+) sbmtx/%U template < typename Actor >
+bE{g@%@+ class do_while_actor
%4Lo Em=U {
KyNu8s k Actor act;
K[icVT2v~ public :
+ Tp% * do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)Dz]Pv]H' ym|7i9 template < typename Cond >
^UKAD'_#%O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ms0V1` } ;
tM]Gu?6 3JGrJ!x D\_nqx9O 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3WP\MM 最后,是那个do_
RFRXOyGz$ ?xqS#^Z !+eU class do_while_invoker
!K( {
Da 7(jA+ public :
I$.lFQ%( template < typename Actor >
GKFRZWXdT do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9 jjeZc' {
w( V%EEk return do_while_actor < Actor > (act);
(B4)L% }
i?!9%U!z4 } do_;
rci,&>L" av!;k2" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C4(xtSJSd! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q\<l"b z 最后来说说怎么处理break和continue
%nkP" 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。
;D~#|CB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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