一. 什么是Lambda
L~~Dj:%uq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h8uDs|O9n 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,
)B'U_* ALY%
h!L p; ZEz<M w_
po47S4 class filler
|;B
'C# {
tHo0q<.oX public :
r
,,A% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j']Q-s(s } ;
dLek4q
`l "UY.;
P W<uL{k.Kpd 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:
A*:(%! UW[{Y|oE v1j]&3O V-(LHv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
K{00 V# 9N'um%J3%s I({ 7a i 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[+st?;"GF 5B<G;if, db!2nImNu\ Q nqU!6k@ 二. 战前分析
#dGg !D 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。
r4xq%hy 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
s
`r tr :6z0Ep" xIo7f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NOa.K)^k /* --------------------------------------------- */
XabrX|B# vector < int *> vp( 10 );
F*d{< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1*x4T%RF$ /* --------------------------------------------- */
nWK"i\2#G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>gr6H1 /* --------------------------------------------- */
(t9qwSS8z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B!le=V,@, /* --------------------------------------------- */
ZtEHP`Iin
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*3<m<<>U /* --------------------------------------------- */
'+X9MzU*\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Dg#A b8 7OOB6[.fu ]~(Ipz2NP %;zWS/JhL 看了之后,我们可以思考一些问题:
Z3R..vy8 1._1, _2是什么?
*qG=p` 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。
|"P5%k#6^> 2._1 = 1是在做什么?
*k'9 %'< 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。
7@Di nA! 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。
T"Q4vk,3*J BsB}noN} ,oP-:q!PC 三. 动工
;8g#"p*& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
va;d[D,
wrn[q{dX (>0d+ KT ZrA\a#z"< template < typename T >
cx2s|@u0 class assignment
SQ5*?u\ {
(7ew&u\Li T value;
~ilbW|s?=k public :
oqDW}>. assignment( const T & v) : value(v) {}
J&a887 template < typename T2 >
1"odkM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i%*x7zjY{ } ;
@R2|=ox mk4%]t" l}(~q!r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8d)F# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G)4 3Y! g\(7z
P x\Sp~]o3C 2z[Pw0#V class holder
wOi>i`D& {
%k$C public :
Ya9uu@F template < typename T >
_-8,}F}W#s assignment < T > operator = ( const T & t) const
I;-{#OE, {
2|%30i,vV return assignment < T > (t);
)cqhbR }
m'qMcCE } ;
FxZ\)Y +&?VA!}. i^IvT 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:
*Nt6 Ufq6 I$mOy{/# static holder _1;
p[o2F5 T2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[
objdQU` <![T~<. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r>)\"U# 而不用手动写一个函数对象。
x9_ Lt4 ;%jt;Xv9 2hu6 &e rNVD5o 四. 问题分析
nlmkkTHF8 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。
MW$9,[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
d;;=s=j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kDv)g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J5o"JRJ" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2hpx%H &1[5b8H;+ 五. 问题1:一致性
W"Rii]GK" 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
J`mp8?;% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8D n]`}ok {[9^@k struct holder
gvU6p[ D {
V+Tj[:ok //
*"4<&F
S template < typename T >
Yr31GJ}K T & operator ()( const T & r) const
N4Lk3] {
wk/->Rz return (T & )r;
f/c}XCH_h }
cQ8:;-M } ;
PLY7qMw {'ZnxK' 这样的话assignment也必须相应改动:
@KpzxcEoO 8zGzn%^ template < typename Left, typename Right >
_xC~44 class assignment
f@}( <# {
zV&3l9?U Left l;
t!=S[ Right r;
g&bO8vR= public :
Qpc{7#bp assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)} #r"! template < typename T2 >
"Dk:r/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2
g8PU$T } ;
hB.dqv]^ j>T''Tf 同时,holder的operator=也需要改动:
Qm-P& g- E.6\(^g template < typename T >
4|e#b(! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q38; w~H {
) )F.|w return assignment < holder, T > ( * this , t);
4mAtYm }
Xm4wuX"e= 8vRiVJ8QS: 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。
{k*_'0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g3Q #B7A '!I?C/49k return l(rhs) = r;
oN$ZZk
R 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
}cT}G;L'- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
FX^E | bDo'hDmW template < typename Tp >
>H1d9y+Z class constant_t
Jc)1} {
p\WUk@4 const Tp t;
\f
LBw0 public :
la4,Z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ah92<'ix template < typename T >
cTnbI4S; const Tp & operator ()( const T & r) const
_~kcr5 {
Wg%-m%7O return t;
8zCAy@u }
-AT@M1K7% } ;
6bGD8; h[]N=X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{dwV-qz 下面就可以修改holder的operator=了
AE711l- nf4P2<L! template < typename T >
s]iOC6v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
XbC8t &Q], {
M9K).P= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
o^?{j*)g }
YiTp-@$} _iu|*h1y 同时也要修改assignment的operator()
WGmCQE[/c mTfMuPPs[ template < typename T2 >
o,yvi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VO Qt{v{1| 现在代码看起来就很一致了。
)9r%% # EVFfXv^ 六. 问题2:链式操作
{yHfE, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k%g xY% 0 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。
O[y`'z;C 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。
j,xPN=+hT 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。
i!3K G|V 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~@D%qbN =]a@)6y template < typename T >
,[\(U!Z7:% struct result_1
/aG>we {
1Ol]^'y7) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
s%oAsQ_y } ;
\z9?rvT: (NdgF+'= 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:
>!1 f` G)hH?_U#T template < typename T >
+c a296^ struct ref
:dN35Y] a {
\&5@ yh typedef T & reference;
p*,P%tX } ;
U.U.\ template < typename T >
&8_;: struct ref < T &>
Jche79B {
S=,1}
XZ typedef T & reference;
Iv72;ZCh?6 } ;
J&:W4\ m l;*lPRoW, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k6'# wLSZL template < typename T >
d7J[.^\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m->%8{L {
-]\E}Ti return l(t) = r(t);
3:joSQa }
{(}w4.! 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。
MLBg_< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:{:?D\%6 )O@^H 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
=9 M|o0aY _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=6<w'> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
T[h}A"yK; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
xdfvme[ 最后的布局是:
3B".Gsm)X Add
0ITA3v8{ / \
hcd>A vC8 Divide 5
mK40 f / \
AKKU-5
B9c _1 3
on;sq8; 似乎一切都解决了?不。
x;FO|fH 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。
*OOa)P{^D 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。
ru/zLj: 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:
S~rVRC"<xo (
ssH=a template < typename Right >
8U2wH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|369@un6 Right & rt) const
_`@Xy!Ye {
vg:J#M: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rfXF 01I }
YY:iPaGO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
r,.95@ 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。
_"!{7e`Z 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。
H"FflmUO 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。
L2>?m`wp 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。
W|H4i;u 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?
jO&f*rxN 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:
bOxjm`B< m>uI\OY{n template < class Action >
Z|:_c class picker : public Action
m{lRFKx>s {
vQBY1-S public :
W}R= picker( const Action & act) : Action(act) {}
>b4YbLkI# // all the operator overloaded
GrLM${G } ;
"`jZ(+ BBU84s[ 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。
Jl}!CE@- 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:
p~,3A:i HV*:<2P%D template < typename Right >
qN1e{T8u picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
GwMUIevO_ {
o^_W $4Fc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f=_Bx2ub }
Owh*KY: U=c5zrs Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)-Mn"1ia 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
hHfe6P
| w~Tq|kU[ template < typename T > struct picker_maker
)~?S0]j} {
=p,4=wo{ typedef picker < constant_t < T > > result;
DV7<n&P } ;
k5fH; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L_
Xn, {
P,$[|)[E typedef picker < T > result;
Bt*&L[&57 } ;
a8bX"#OR&N
+eDN,iv 下面总的结构就有了:
^B<PD] 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。
uGP[l`f|FQ 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。
%)<oX9E picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{p#l!P/ 至此链式操作完美实现。
mJGO)u& (sV]UGrZ rSF;Lp)} 七. 问题3
7E!";HT 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。
lnS\5J r21?c|IP template < typename T1, typename T2 >
zH=/.31Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<i{m.pR> {
_q$0lqq~u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
uS:
A4tN }
~>N`<S {UX"Epd);n 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:
Q>}eIQ Y ~!3t8Hx6 template < typename T1, typename T2 >
.\ ;l-U struct result_2
B%%.@[o, {
DU/9/ I?~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Edf=?K+\!i } ;
a!c/5)v( X\b}jo^96 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?
36kc4= 这个差事就留给了holder自己。
(!3Yc:~RE 27Kc-rcB
g( ]b\rj template < int Order >
p~Yy"Ec;p class holder;
U,%s; template <>
VL_)]LR*) class holder < 1 >
Dh\S`nfFq {
G zJ9N` public :
;-3h ~k template < typename T >
p<of<YU) struct result_1
AI^AK0.L {
q;~R:}?@ typedef T & result;
8F O1`%8Oe } ;
i#L6UKe:Q template < typename T1, typename T2 >
p/ziFpU struct result_2
ZfFIX5Qd\ {
X;s3y{ku typedef T1 & result;
$:%*gY4~76 } ;
!7:EE,W~ template < typename T >
zVp[YOS&c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~I8v5 H {
kdK*MUB return (T & )r;
8eOl@}bV }
k1^V?O template < typename T1, typename T2 >
>VRo|o<D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*fxep08B {
&q," !:L] return (T1 & )r1;
g6rv`I$l }
vbr~<JT= } ;
BlkSWW/ bh= \ template <>
vqrBRlZ class holder < 2 >
E0sbU<11 {
<ldid]o
# public :
httls>:xB| template < typename T >
]h #WkcXQ struct result_1
ox(* {
pu\b`3C( typedef T & result;
|x1$b7 } ;
fl!mYCPv template < typename T1, typename T2 >
98D{{j92 struct result_2
}U2[? {
'4J&Gp x typedef T2 & result;
`y1BTe& } ;
::4"wU3t template < typename T >
M.o?CX' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hWe}'L- {
f?2zLE>u return (T & )r;
fdd~e52f }
-0A@38, } template < typename T1, typename T2 >
zXj>K3M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\ua9thOG {
bZxv/\ return (T2 & )r2;
I'x$,s }
4qqF v?O[r } ;
^bF}_CSE IJ hxE ?2H{^\<(e 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> >。
929#Q#TT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Zkw J.SuU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9 1BY]N "\NF
return l(i, j) = r(i, j);
Xyb8u})p' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
cYsR0# lTn;3' return ( int & )i;
CKJAZ 2 return ( int & )j;
g<M0|eX@~ 最后执行i = j;
(:ZPt(1 可见,参数被正确的选择了。
.=?Sz*3 6!*K/2:O ymHKcQ <inl{CX/ LOe4c0C6Ca 八. 中期总结
:RPVT,O} 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:
;F|jG}M" 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$Xf~# uH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N[>:@h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yU> T8oFh n1_ %Td H1Q''$}Z. {>S4#^@} #U\$@4D 6tX.(/+L 九. 简化
$$42pb. 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。
7Ez}k}aR< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HP#ki !' 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:
S
9WawI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;D:=XA% +-*/&|^等
*<w3" iq 2. 返回引用。
.Xi2G@D =,各种复合赋值等
Ks|gL#)*Ku 3. 返回固定类型。
\Ph]*% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q{/*n]K 4. 原样返回。
EVWA\RO'\ operator,
fTTm$,f5N 5. 返回解引用的类型。
vXc!Zg~ operator*(单目)
)ukF3;Gt 6. 返回地址。
hX&-/fF+f operator&(单目)
) 9xX 7. 下表访问返回类型。
%t q& operator[]
/GyEV Cc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.6LS+[ operator<<和operator>>
hUBF/4s\ _<XgC\4O| 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。
ej<`CQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|l$
u<3
-W9gH template < typename Left >
)mj<{Td` struct value_return
L,6MF,vx {
Ny]lvgu9X template < typename T >
~bWhth2* struct result_1
A3j"/eKi2 {
N_0pO<<cs typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TFYw } ;
a`s/ qi wBLsz/ template < typename T1, typename T2 >
rJX\6{V!_ struct result_2
&h\7^=s. {
whw{dfE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2g0K76=Co: } ;
XYMxG: } ;
RFB(d=o5S IOX:yxj
o7J{+V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
EPv%LX_j '\
XsTs#L 下面我们来剥离functor中的operator()
sx:Hv1d 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3Mur*tj# G#|Hu;C6" return l(t) op r(t)
$Vsy%gA< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
J,9%%S8/C return op l(t)
X'jr|s^s return op l(t1, t2)
7r[' return l(t) op
fwy"w return l(t1, t2) op
:1*zr return l(t)[r(t)]
&lU Ny
L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Hl/7(FJqc> zPHy2H$28 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:
vn ``0!FX 单目: return f(l(t), r(t));
$3]b>v return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I'?6~Sn3 双目: return f(l(t));
>2u y return f(l(t1, t2));
>J>>\Y(p 下面就是f的实现,以operator/为例
oCbpK O<>#>[ struct meta_divide
%OEq,Tb {
QE3ryD template < typename T1, typename T2 >
Qne0kB5m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(U _wp's {
puA|NT return t1 / t2;
+O4( a. }
R2CQXhiJ } ;
<&6u]uKrW VjY<\WqbS 这个工作可以让宏来做:
Oi6Eo~\f k8
u%$G #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
t{6ap +%L template < typename T1, typename T2 > \
GY9y9HNZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W"|mpxp 以后可以直接用
GZ"&L?ti DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
b[yE~EQxr 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
'bC]M3P (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。。。)
s%^o*LQ|9 ^EuW(
" )@_ugW-j 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
gJK KR]4* cLAesj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]Z/R!y?l"G class unary_op : public Rettype
C 0>=x{,v {
L_k9g12 Left l;
%Ci^*zb public :
O)1E$#~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
JN|VPvjE @iRO7 6m template < typename T >
C38%H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xD4$0Ppu {
+aj^Cs1$ return FuncType::execute(l(t));
rFfy#e }
$WR? uOre,AQR template < typename T1, typename T2 >
I-bF{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{"jd_b& {
<wa(xDBw return FuncType::execute(l(t1, t2));
[IMQIX }
sl^n6N } ;
=zOeb/ +9C;<f .jargvAL* 同样还可以申明一个binary_op
LXNQb6! pC^2Rzf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F"[3c6yF class binary_op : public Rettype
8%-%AWF] {
e3g_At\ Left l;
O_AGMW/2+ Right r;
g|4w8ry public :
Ka.Nr@Rq*~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x2m]Us@LIU S>#R_H<( template < typename T >
jtCZfFD? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V^2-_V]8 {
nE7JLtbH return FuncType::execute(l(t), r(t));
e#khl9j*bt }
B2(,~^39 sf)W~Lx5a template < typename T1, typename T2 >
"H?QqrKx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^j=bObaX {
{ *$9, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
s:b"\7 }
C_Gzv'C"L } ;
'evv,Q{87 >A=\8`T^ />F.Nsujy 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
bE4HDq34 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
SK-W%t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
dhtb?n{
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。
'F7VM?HBfg 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[O1|75 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。。。
KoF
iQ? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+v-LL*fa 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)
u|OtKq 下面是修改过的unary_op
Up|f=@= +$,dwyI2t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
gl
"_:atW class unary_op
w~LU\Ct {
M BVOfEMj Left l;
n| C|& 'Sa!5h public :
T VeJ6 9^\hmpP@D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z6cYC, Y`^o7'Z2^P template < typename T >
gQ+9xT d struct result_1
&O*ENpF {
g_M^E-3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s#P:6]Ar } ;
-l[jEJS} ,]q%/yxi template < typename T1, typename T2 >
M5O'=\+,F struct result_2
K(3&27sGN {
:\bfGSD/gd typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q~h:<,5 } ;
)E-E0Hl>7 ;($1Z7j+ template < typename T1, typename T2 >
I4~^TrznRa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<T4(H[9B {
c,$mWTC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DqlK. }
<\ETPL,< wko2M[ template < typename T >
'=#5(O%pp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=YHt9fb$c {
Spo+@G return OpClass::execute(lt(t));
xYwkFB$$* }
SUu >6'LN q,@+^aZ } ;
`Cg ^in\ pl\b- jsdBd2Gdc 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
\JU{xQMB 好啦,现在才真正完美了。
>?V<$>12 现在在picker里面就可以这么添加了:
H"D5e 0!_*S ) template < typename Right >
(3O1?n[n picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fYn{QS? {
WgPgG0VJE return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H%C\Uz"o }
f`J|>Vk 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Yrsp%<qj ?l9=$' @/(@/*+" O9*p0%ug i@6wO?Tv 十. bind
+V1}@6k
: 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。
k/bque 先来分析一下一段例子
v
F[CWV. {+\'bIV[ 2&x7W* int foo( int x, int y) { return x - y;}
W>:kq_gT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
nuxd S, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4 l1 i>_R 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。
{_7Hz,2U 我们来写个简单的。
A8!Ed$@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:d({dF_k;p 对于函数对象类的版本:
IfB/O.;Kz eE9|F/-L template < typename Func >
^W}MM8
' struct functor_trait
9gR.RwR X {
H/`G typedef typename Func::result_type result_type;
1MV@5j } ;
J 8q 对于无参数函数的版本:
piuKVU 2Y;!$0_rv template < typename Ret >
"uhV|Lk*7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
0\wi am- {
3KT_AJ4} typedef Ret result_type;
{U6"]f% } ;
1I
\tu 对于单参数函数的版本:
[?I/Uo8
(Com, template < typename Ret, typename V1 >
f@x_#ov struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O%VA)< {
[-]A^?yBM typedef Ret result_type;
N33AcV!*8 } ;
V Y_f = 对于双参数函数的版本:
:])JaS^ fCr\u6Tb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
eQ\jZ0s;p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#]X2^ND47 {
wI>h%y-%! typedef Ret result_type;
?U JSxL } ;
hv{87`L'K( 等等。。。
zv@bI~3~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F"v:}Vy|
y<v|X2 template < typename Func >
fa yKM struct func_return
0+|>-b/% {
\kyM}5G(<0 template < typename T >
jiq2 x\\! struct result_1
tO`?{?W7 {
"8?TSm8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h(|;\ ~ } ;
yYk|YX(7U :t%)5:@A template < typename T1, typename T2 >
"4RQ`.SR struct result_2
tJz^DXqAc {
Bi
XTC$Oi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b@!:=_Mr } ;
MISE C[/ } ;
'QnW9EHLF KDBY9`08 V pH|R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+nzTxpcP@K ZBC@xM&- template < typename Func, typename aPicker >
([tG y class binder_1
E$R_rX4x {
Wxc^_iqA1 Func fn;
]xYa yN!n aPicker pk;
xRB7lV* public :
1EuK,:x RJLFj template < typename T >
W.p66IQwL& struct result_1
lU&Q^Zj` {
mQL8QW[c typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;&q]X]bJ } ;
4]]b1^vVj ^W;\faG template < typename T1, typename T2 >
E<0Y;tR struct result_2
V4_ZBeWA {
tX)^$3A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*!vwW
T } ;
6m?}oMz oH$4K8j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@2V#bK {"-uaH>, template < typename T >
rxt)l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H|5\c= {
d7A vx return fn(pk(t));
86oa>#opU }
Nvw'[?m template < typename T1, typename T2 >
r"c<15g2' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6V W&An[6r {
~8Z)e7j return fn(pk(t1, t2));
xzh`q }
M/T
ll]\| } ;
T=%,^ 2{(_{9<>z h<JV6h :8 一目了然不是么?
x= X"4Mj0) 最后实现bind
"|`euxYV ogtl
UCUD 'Y`or14E template < typename Func, typename aPicker >
/d*d'3{c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,Tjc\;~% {
FbhF45H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|U)M.\h }
t[VA|1gG =)!sWY: 2个以上参数的bind可以同理实现。
JYc;6p$<i 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。
m5`<XwD9 ]2Zl\}GwY 十一. phoenix
)H8Rfn? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Mh3Tfp H[S[ y for_each(v.begin(), v.end(),
MfQ 9d9 (
](-zt9,
N; do_
~lib~Y'- [
bi~1d"j cout << _1 << " , "
SJ8Ax_9{q ]
,v ,#f
. .while_( -- _1),
grrM[Y7#~b cout << var( " \n " )
F=EG#<@u )
*MC+i$ );
4MUN1/DId` 4j_\_:$w< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
h9RL(Kq{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
VH M&Y-G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|kGj}v3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O3 NI #83`T&Xw* zo83>bt template < typename Cond, typename Actor >
TMJq-u51 class do_while
4 '"C8vw. {
/x q^]0xy Cond cd;
37<^Oly! Actor act;
6--t6>5 public :
|r['"6
template < typename T >
SR_<3WW struct result_1
4M*Z1 {
]sLdz^E3D typedef int result_type;
Uhs/F:E[A } ;
tzJ7wXRr 'Y2ImSWj do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
z>]P_E~`} 3Zdwt\OQ template < typename T >
4g+Dp&U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FdGnNDl*e {
{f"oqry_g do
YC[cQX {
Q%r KKOX8 act(t);
Lo,uH`qU }
\Vb|bw'e( while (cd(t));
iVT)V>U p return 0 ;
&8\6%C }
2Y>#FEW/ } ;
0hg4y 8B!MgNKV rHiBW! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y6G`p 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
I
>aKa 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Q@ua
G,6 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
\&/V p` 下面就是产生这个functor的类:
<c% H7FOf[3' F1*xY%Jv^M template < typename Actor >
/Bq4! n+ class do_while_actor
" %
l`` {
9+#BU$*v Actor act;
Cz|F%>y# public :
?t)Mt](" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0oQJ}8t [2{2w68D! template < typename Cond >
DGbEQiX$\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y!8m7a } ;
n|fKwWB\ `ztp u
~? `{%ImXQF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@4G{L8Q} 最后,是那个do_
;;S9kNp^v V3Ep&<=/ ,Cd4Q7T class do_while_invoker
?{L5=X@$$ {
oT0:Ny public :
$px1D$F ! template < typename Actor >
cHC1l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y0yu, {
{>UT'fa- return do_while_actor < Actor > (act);
ivg W[] }
{b|V;/ } do_;
O"}O~lZ[6T :}-VLp4b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&o]fBdn 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
40aD\S> 最后来说说怎么处理break和continue
E|3[$?=R 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。
&r+!rL Kp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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