一. 什么是Lambda
@Ne&%F?^Z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
bg|dV 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,
5h |aX ix$
^1( >'4$g7o, B):ZX# class filler
LcB+L]( {
-xbs'[ public :
cQ'x]u_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3iUJ!gK } ;
h=\1ZQKC) I L,l XB< v|KIVBkbT 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+r7hc;+G ]=9 d'WL {]dG 9 oUO3,2bn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
J%n#uUs pU'${Z~b M?DZShkV_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/q}(KJX /nsBUM[; #!E`%'
s] 0U:X[2|) 二. 战前分析
RN|Bk 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。
u})*6 l. 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
!3iZa* IaQm)"Z Na@;F{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\o=9WKc /* --------------------------------------------- */
5gV,^[E-z vector < int *> vp( 10 );
L>mM6$l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
v9FR /* --------------------------------------------- */
,]nRnI^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:y`LF< /* --------------------------------------------- */
\F-n}Z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4f~sRubK /* --------------------------------------------- */
?@Q0;LG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<T;V9(66 /* --------------------------------------------- */
*C0a,G4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ID`Ot{ y lJN#_V0qW (F 9P1Iq rsa_)iBC 看了之后,我们可以思考一些问题:
~JNE]mg 1._1, _2是什么?
MgJ5FRQ 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。
Ook\CK*nKe 2._1 = 1是在做什么?
F(zCvT 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。
ju3@F8AI 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。
:*BN>*1^\r w=<E) >2 #<tH0 三. 动工
S7WHOr9XMV 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
(n8?+GCa 6"Lyv Q)BSngW+ mdyl;e{0 template < typename T >
n1GX`K class assignment
^;h\#S[% {
4M> pHz4 T value;
X lItg\R public :
_>]/. w2= assignment( const T & v) : value(v) {}
xb%Q[V_m template < typename T2 >
7w" !"W# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vea{o35! } ;
'3U,UD5EG _
Pzgn@D $GU s\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
r7>FH!=: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9M'"q7Kh DBHHJD/q QIU%!9Y AzF*4x class holder
& wtE"w {
Te~jYkCd public :
|f$ws R`& template < typename T >
N\&VJc assignment < T > operator = ( const T & t) const
2;*G!rE&*` {
Q]GS#n return assignment < T > (t);
ks("(
nU }
@BjB
Mi, } ;
9eq)WI/ BeQ'\#q, Ix,b -C~ 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:
$*$4DG1gaR "%+||IyW static holder _1;
4[gbRn' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}Hg\
tj}i f/Y7@y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tDah@_ 而不用手动写一个函数对象。
`>g\gaQ xi.?@Lff #:yAi_Ct y7CXE6Y 四. 问题分析
9z{}DBA 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
[h-NX 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
E#Ue9J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.#Z'CZO| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fKFD>u0% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^_3$f 0YL*)=pD, 五. 问题1:一致性
yx&}bu\ 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?|
87 B$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q.7X3A8 z1,#ma}. struct holder
m(:R (K(je {
PWvT C`? //
~N| aCi-X template < typename T >
g\/|7:yB] T & operator ()( const T & r) const
CdCY#$Z {
1I'}Uh* return (T & )r;
GHLnwym }
@oj_E0i3 } ;
.,(x7? Y>FLc* h 这样的话assignment也必须相应改动:
(QqeMG,Y k5tyOk template < typename Left, typename Right >
)>b1%x} = class assignment
_C1u}1hW# {
hUp3$4w Left l;
rk&oKd_&i Right r;
!@Vj&>mH$ public :
]v@ng8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-V@ST9` template < typename T2 >
JUDZ_cGr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H3d|eO4+W } ;
Sjwwc6_c `Has3AX8 同时,holder的operator=也需要改动:
{[NQD3=+F r
z@%rOWV template < typename T >
Qd% (]L[N. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P&5vVA6K7 {
Gb Mu;CA return assignment < holder, T > ( * this , t);
{/?{UbU }
P??pWzb6HH kaEu\@%n 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。
Ud>hDOJ3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{BA Z`I @N>rOA return l(rhs) = r;
rSW{1o' 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。
{"|GV~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(lit^v,9 :t+LuH g template < typename Tp >
55>+%@$,a class constant_t
x5U;i {
J[K>)@I/ const Tp t;
+`m0i1uI3 public :
={ 190=\9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g8"{smP/ template < typename T >
}zeKf/?' const Tp & operator ()( const T & r) const
}_Sgor83n {
n=!5ha%#N return t;
4=* ml}RP }
<sGioMr } ;
W$" >\A0% L#IY6t 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:KRe==/ 下面就可以修改holder的operator=了
Rg~[X5 aMJ9U)wnK template < typename T >
ooYs0/,{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`5~<) {
\WVY@eB return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FFF7f 5F }
KiNluGNt 90$`AMR 同时也要修改assignment的operator()
D4GXZX8K FC8=
ru template < typename T2 >
SY2((!n._ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Dw2$#d 现在代码看起来就很一致了。
y {Mh ?H zhwajc 六. 问题2:链式操作
@L^30>?l 现在让我们来看看如何处理链式操作。
eJ$ {`&J 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"Q&E'0d 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。
ds
QGj& 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。
kI$X~s$r 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?DJ,YY9P \RTX fe-` template < typename T >
en gh3TZC struct result_1
4T#Z[B[ {
<H!;/p/S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F(:]lM| } ;
PR1% SbpO<8}8 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:
j2{ '! W?auY_+P template < typename T >
})r[qsv struct ref
^)/oDyO {
)c<5:c typedef T & reference;
!.k } ;
lV !@h}mG template < typename T >
}u..m$h struct ref < T &>
/!0{9F< {
!~k-Sexh typedef T & reference;
b$ )XS } ;
J;BG/VI1 Lv
,Ls 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Tp/+{|~ C_Z[ul template < typename T >
R|AGN*. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w_i$/`i+ {
j^~WAWbFh return l(t) = r(t);
yf7p0;$? }
&wZ:$lK#o 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
'4qi^$|\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
t=ry\h{Pc Si]8*>}-B 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
hzc2 c.gcF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
n2H2G_-L[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ghiFI<)VY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k^.9;FmQ 最后的布局是:
G}\E{VvWh Add
~Hs a6F&F / \
_dq.hW7 Divide 5
d+fig{<b / \
"sRR:wzQu _1 3
.
\fzK 似乎一切都解决了?不。
@hWt.qO3s 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。
z6R<*$4 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"Gxf[6B OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
/cDla5eej sEL[d2oO template < typename Right >
7@rrAs-"Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:nw4K(:f Right & rt) const
|k+Y >I& {
l23#"gGb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BaTE59W }
/W/ =OPe 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
V5RfxWtm: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
0=&Hm). 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
ueYZM<], 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
'LR5s[$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。
U)+Yh 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?
5>JrTO5 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:
0AFjO) ~ FM5]<X) template < class Action >
&B7X LO[ class picker : public Action
Ah28D!Gor {
2bfKD'!aH public :
.QzHHW4&0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
X5527`?e // all the operator overloaded
L*1C2EL/q } ;
3j(GcR9 /WB^h6qg 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。
PygaW&9Z|d 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:
Y_)!U`>N? q3e%L template < typename Right >
ZPY#<^WOzr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c
Q|nL {
+hRAU@RA return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}i./, }
(5re'Pl [&y{z-D> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vu;pILN 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。
~%B^`s $3|++? template < typename T > struct picker_maker
ne4hR]: {
e-ILUzT typedef picker < constant_t < T > > result;
34Q l7LQp[ } ;
f3]Z22Yq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OW\r } {
%vDN{%h8 typedef picker < T > result;
<V#9a83JP } ;
[*Nuw_l v{"$:Z
ow 下面总的结构就有了:
61HU_!A8S 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。
yf*^Y74 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。
D$+9` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!v;N@C3C 至此链式操作完美实现。
H[UV]qO, ;"$Wfy UmcPpZ 七. 问题3
w
xKlBx7 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。
Pk !RgoWF 4!64S5(7t template < typename T1, typename T2 >
9q5jqFQ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gE]6]L {
GuPxN}n
5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8i/5L=a"` }
Gjfb< 7)tkqfb] 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:
:sAb'6u1EU vg[A/$gLM template < typename T1, typename T2 >
$(/=Wn struct result_2
Fcz7 {
/N.xh typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
],#Xa.r } ;
t%Sgw%f >W Tn4SW@ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5]pvHc 这个差事就留给了holder自己。
g<pr(7jO A!B:vJ M#%l} template < int Order >
C{(&Yy" class holder;
(7Su{tq template <>
)#S;H$@$ class holder < 1 >
3/_rbPr {
)`
~"o*M public :
9U~fc U6 template < typename T >
T_iX1blrgh struct result_1
3v\69s {
hOFC8 g typedef T & result;
NxY B)`~ } ;
h</,p49gM template < typename T1, typename T2 >
eXKp um~ struct result_2
)
uM*`% {
%Q,6 sH# typedef T1 & result;
`C pfQP&^ } ;
3(&k4 template < typename T >
/bdL.Y# V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U{1%ldOJ% {
1 S<E=7 return (T & )r;
YV%y
KD }
pLYLHS`* template < typename T1, typename T2 >
2|`7_*\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5Z;iK(>IX {
/{6&99SJcc return (T1 & )r1;
mD5Vsy{Pb }
_oz1'}= } ;
\/XU v( <C1w?d$9I template <>
!NqLBrcv 0 class holder < 2 >
+{~cX]| {
af@R\"N9c public :
#~}4< 18 template < typename T >
vVhSl$mW struct result_1
c1tM(]& {
inHlL typedef T & result;
i/{dD"HwM } ;
~"J7=u1o template < typename T1, typename T2 >
FPb4VJ|xm struct result_2
q}PUwN6 {
G^ShN45 typedef T2 & result;
/+wCx#! } ;
_|r/*(hh template < typename T >
wY]ejK$0R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DX0#q # {
we0haK return (T & )r;
bV$g]->4e }
V=gu'~ template < typename T1, typename T2 >
,UYe OM2Ao typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uS<og P {
U(+%iD60i return (T2 & )r2;
&E]<KbVx }
s
.@S zq } ;
/&Hl62Ak yxtfyf|9 ' U:AB%gr[ 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> >。
dUQ)&Hv 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
),>whCtsI 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?7#{#sj m2%n: return l(i, j) = r(i, j);
mGpBj9jr1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"#:h#uRUb >Qqxn*O return ( int & )i;
t*`G@Nj return ( int & )j;
iu9+1+- 最后执行i = j;
|hS^eK_ 可见,参数被正确的选择了。
dy ~M5,zn >E7s}bL" e<{waJ1 : sG/ Qe0?n 八. 中期总结
de9e7.(2 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:
.E9$j<SP- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wHZ(=z/q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|2GrOM&S 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B~E>=85z qYPgn_ dP<i/@21Wm /!_FE+ /g1;`F(MS/
T4J
WZ 九. 简化
6o^O%:0g 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
sHPlNwyy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"AlR%:]24~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[,Y;#; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
XM3~] +-*/&|^等
~iIFe+6 2. 返回引用。
=y^g*9}_ =,各种复合赋值等
Bnz}:te} 3. 返回固定类型。
Va4AE)[/* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Snq0OxS[v 4. 原样返回。
ZSB;4 ?:h operator,
.B!L+M< [ 5. 返回解引用的类型。
fG<[zt\e operator*(单目)
SbobXTbG 6. 返回地址。
#UnGU,J operator&(单目)
BPy pA$ 7. 下表访问返回类型。
sDwE,f0h operator[]
SIzA0
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ioslarw1J operator<<和operator>>
G&yF9s)Lvs $wcV~'fM 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。
R?] S<Z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#b1/2=PA 5(DnE?}vo template < typename Left >
InG<B,/W? struct value_return
Z"G?+gM@ {
?`B6I!S0[ template < typename T >
I^QB`%v5 struct result_1
,f
.#- {
7':<I-Fm typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
hw&~OJeo } ;
/j:-GJb*!u s=XqI@ template < typename T1, typename T2 >
H"rIOoxf struct result_2
(Jy >,~O {
$t>ow~Xi typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
a{iG0T.{Yh } ;
1gH>B5` } ;
M-5zsN PLWx'N-kqL t<qXXQ&5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
gjy:o5{vA* `"|u
NVn
下面我们来剥离functor中的operator()
1<f,>BQ+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;4(FS j`"cU$NRM return l(t) op r(t)
gd ; e-. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;<v9i#K5 return op l(t)
[M:BJ%* return op l(t1, t2)
@xAfD{}f! return l(t) op
G;bE_O return l(t1, t2) op
JZ0u/x5 return l(t)[r(t)]
gx6$:j; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yl~h
`b4 96CC5 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
[3hOc/]s 单目: return f(l(t), r(t));
,9ZN k@q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"ZFK-jn/ 双目: return f(l(t));
z,=k F I return f(l(t1, t2));
#)$@Kvm 下面就是f的实现,以operator/为例
U*Pi%J WUqfY?5 struct meta_divide
V s1Z$HS` {
=ZN~*HLl} template < typename T1, typename T2 >
"4qv
yVOE static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cXvq=Rb {
626!6E;T return t1 / t2;
g"L$}#iTsl }
/CN`U7:E } ;
Mi_/
^ j]5bs*G 这个工作可以让宏来做:
RgT|^|ZA \LpR7D #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ta3qEV s template < typename T1, typename T2 > \
eo&nAr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
IXef}%1N? 以后可以直接用
JA~v:ec DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
V0x;*)\PYm 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
_}-Ed,.= (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。。。)
qA6;Q$ .0>2j( UMbM3m=\ 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
rt[w
yz8 WD7IF+v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3KW4 ]qo~ class unary_op : public Rettype
L^0s {
Akbt%& Left l;
kq kj.#u public :
P[E5e+A) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9c@."O` ?W(>Yefk template < typename T >
$ RDwy)9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OF)G2>t {
#r}O =izi return FuncType::execute(l(t));
=k\V~8XZ }
ZCAdCKX| xQ=sZv^M template < typename T1, typename T2 >
U- UD27 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pn*+g!` {
aIl}|n" return FuncType::execute(l(t1, t2));
`"/s," c:D }
M ;\iL?, } ;
dC7YVs_,# YnzhvE Az}.Z'LJ 同样还可以申明一个binary_op
O#g'4 S Ip0~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T5g}z5~" class binary_op : public Rettype
o&GS;{Rs {
*t JgQ[ Left l;
?9Eshw2 Right r;
LK}Ih@f public :
G>/Gw90E binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`5V=U9zdE qW1d;pt template < typename T >
4'ym vR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!y&uK&1 {
BB?vc(d return FuncType::execute(l(t), r(t));
sO,%Ok1 }
Li jisE F3XB}; template < typename T1, typename T2 >
F%t_9S,)O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OR &' {
lTe7n'y^^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
G234UjN% }
Z r}5)ZR. } ;
''{REFjK7 0h[pw f4JmY1)@ 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
cmLGMlFT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Kw`{B3" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
S_E-H.d" 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。
yqaLqZ$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T<hS 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。。。
toq/G,N Q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
c>_tV3TDA 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)
,g.*Mx`- 下面是修改过的unary_op
mv5=>Xc6 YP^=b} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
S(B$[)( class unary_op
UlG8c~p {
p#5U[@TK Left l;
^#|Sl D] <G9HVMiP public :
Vs[A -8HK_eQn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iKJ-$x_5 ($Cy-p template < typename T >
m\4V;F struct result_1
!2.(iuE {
bW]7$?acv typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-YDA,.Ic? } ;
04K[U9W3 9nM_LV template < typename T1, typename T2 >
@U8}K# struct result_2
%^bHQB% {
?/M: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1^f7 } ;
Su]@~^w CPW^pGT+i template < typename T1, typename T2 >
2
c
2lK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-w dbH`2Z" {
syJLcK+e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!^yH]v }
Fb!Ew`;QT ME0vXi template < typename T >
,QeJ;U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
43VBx<" {
~WjK'N4n5 return OpClass::execute(lt(t));
=bBV
A0y }
P<%}!Y ]c9\[Kdq}H } ;
F@tfbDO? eh39"s ,qT^e8E+ 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
1dhuLN%Ce 好啦,现在才真正完美了。
E/3i_R 现在在picker里面就可以这么添加了:
tEN8S]X =*5< w template < typename Right >
gTS}'w{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
S4_C8 {
H|IG"JB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
EKD?j }
QZm7
Q4 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。
:R-_EY$k6 Tc.QzD\ 5|jsv)M+ \8Hs[H! IAHQT<] 十. bind
O**~ Tj 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
dC<2%y 先来分析一下一段例子
P;G]qV% @<jm+f"MP -N'wKT5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Y3\EX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`h'7X( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|ms. 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1I awi?73 我们来写个简单的。
SajG67 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9sN#l 对于函数对象类的版本:
%a?\y_a=b Bp_8PjQ template < typename Func >
mKqXB\< struct functor_trait
4?fpk9c{2 {
1=h5Z3/fj typedef typename Func::result_type result_type;
Uc,J+j0F } ;
I.'/!11> 对于无参数函数的版本:
zsLMROo3
i-ww@ XOQ template < typename Ret >
`TYC]9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
;Dbx5-t {
^?2zoS#iw typedef Ret result_type;
(5;nA' } ;
sPMICIv| 对于单参数函数的版本:
'5b0 K1$" Ifokg~X~G template < typename Ret, typename V1 >
njZJp|y6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\:g\?[ {
0CvGpM, typedef Ret result_type;
B]NcY&A } ;
9q+W>wt 对于双参数函数的版本:
${rWDZ0Z k 1a?yH)= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ai"MJ6) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qW4DW4 {
+\*b?x typedef Ret result_type;
>& 4) : } ;
Eyz.^)r 等等。。。
)4h|7^6ji 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
A.mFa1lH X`3_ yeQc template < typename Func >
gnkeJ}K struct func_return
/i dI- {
eso-{W,D template < typename T >
($!uBF-b struct result_1
7n o6
{
$e2+O\.> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C>'G? } ;
;B;@MD,B [W*M#00_&4 template < typename T1, typename T2 >
"iGQ1#6|d struct result_2
sv&^sARN {
+'Y?K]zbt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5JEOLPS } ;
5rf Dm } ;
J[0 5T1 -L4G)%L\ 4x}U+1B 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cIQbu#[@ 8AuE:=?,, template < typename Func, typename aPicker >
MGq\\hLD\- class binder_1
}& W= {
5]up%. Func fn;
4JU 2x aPicker pk;
XjCx`bX^< public :
:?j=MV :nR80] template < typename T >
}K@m4`T struct result_1
)-ojm$ {
NMfHrYHbh typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YK[2KTlo } ;
sVBr6
!v= xJAQ'ANr template < typename T1, typename T2 >
kI9I{ &J& struct result_2
IU5T5p {
Yi,`uJKh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V9SL96'[I } ;
pdR\Ne0P* G[JWG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N UvVhy]{ #rF`Hk: template < typename T >
4`)r1D!U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c-5AI{%bl6 {
\b%c_e return fn(pk(t));
FNuE-_
}
,}]v7DD template < typename T1, typename T2 >
M]p-<R\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k7Qs#L {
(_!I2"Q* return fn(pk(t1, t2));
vb?.`B_>& }
{aq)Y>o5:T } ;
~c<8;,cjYR S5u$I cfilH"EK 一目了然不是么?
:hs~;vn) 最后实现bind
U]gUGD!5x 7M4J{}9 Z1I.f"XY template < typename Func, typename aPicker >
37kVJQcA1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^+CWo@. {
L%(NXSfu7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Pzq^x] }
nIr`T^c9c j`"!G*Vh 2个以上参数的bind可以同理实现。
,mHUo4h1O 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
8C8S)
; FG[rH] 十一. phoenix
U;WwEta ] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Q.$Rhjb ~v;+-*t for_each(v.begin(), v.end(),
~tt\^:\3~S (
.4R.$`z4 do_
%Z <{CV [
Q&vdBO/ cout << _1 << " , "
~G@YA8} ]
ha$1vi}b .while_( -- _1),
6 5dMv*{ cout << var( " \n " )
d,^ZH )
RZV6;=/ );
Cs[d:T f$\O:E= 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:
&K60n6q{aQ 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
_qf39fM;\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B7[d^Y60B 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&nXE?-J ObEz 0Rj z2t+1In, template < typename Cond, typename Actor >
hXth\e\[{` class do_while
19]19_- {
0&|0l>wy. Cond cd;
N10U&L'w Actor act;
18sc|t public :
0y,w\'j template < typename T >
5 | , b struct result_1
I/tMFg {
ap )B%9 typedef int result_type;
rkR5>S( 2M } ;
D0xQXC3$` qjhV/fsfb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Lu.+J]Rz {CI4AT!?W template < typename T >
$'3xl2T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GW;%~qH[, {
lTqlQ<`V do
DbH;DcV7 {
eIalcBY act(t);
/Yp#`}Ii }
lP`BKc, while (cd(t));
<C&|8@A0 return 0 ;
O7VEyQqf5 }
F""9O6u } ;
$~.YB\3 .7^(~&5N ]<f(@]R/d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
C$6FI`J 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
H(
i 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
dREY m}1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
3r kcIVO 下面就是产生这个functor的类:
sd\p[MXX q/U-6A[0 jW`JThoq template < typename Actor >
4($"4>BA class do_while_actor
n_km]~ {
? /z[Jx. Actor act;
vHpw?(] public :
`T[@ - do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R\3a Sx L K#wA ; template < typename Cond >
}psRgF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e9KD mX_ } ;
YP_L~zZ X%5eZ"1{x H/*ol^X7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7:u+cv 最后,是那个do_
hOAZvrfQ4 ALTOi? +_i{4Iz~p class do_while_invoker
N~O3KG q {
dn-
[Gnde public :
f<@!{y2Xe template < typename Actor >
^-~JkW'z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Om0$6O {
zW%Em81Wd return do_while_actor < Actor > (act);
%DKFF4k }
EYq?NL=' } do_;
+`Z1L\gmA NAvR^"I~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!|&|%x6@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*tF~CG$r 最后来说说怎么处理break和continue
wL?Up>fr 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。
v&YeQC> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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