一. 什么是Lambda
8&t3a+8l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`v)
:|Q 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,
VB=$D|Ll #6* j+SX^ %PW_v~sg 2)cq!Zv class filler
bh
V.uBH {
#2{H!jr public :
i-Er|u; W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}RvinF:5 } ;
-q'G]} X?kw=x{2P KsVN<eR{ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
7.}Vvg#G s_:7dD yUd>EnQna 9
M>.9~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&![3{G"+>l ^V,?n@c! JiH^N! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
p^J=*jm)x ~*NG~Kn"s #s%_ L &pCa{p 二. 战前分析
;@/^hk{A 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
9+S$,|9 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
KUD&vqx3 C^QpVt-T jTHgh>n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wX/0.aZ | /* --------------------------------------------- */
z'"e|) vector < int *> vp( 10 );
Es]:-TR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
EnW}>XN /* --------------------------------------------- */
,r_%p<lOFu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?/3'j(Gk /* --------------------------------------------- */
b}<?& @ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yVZLZLm /* --------------------------------------------- */
`|=hl~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^?<gz!(- /* --------------------------------------------- */
\%BII>VS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}o,-@R~ \k
9EimT} +V
Oczl= v0q(k;Ya 看了之后,我们可以思考一些问题:
6~b)Hc/ 1._1, _2是什么?
^GL>xlZ( 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。
sx1w5rj.Y0 2._1 = 1是在做什么?
JiN>sEAM 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。
W*.j=?)\[ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
>a%C'H.A9 0)Nu +%sMd]$,n 三. 动工
/Pv
dP#! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
CNMcQP VPi*9(LS &dsXK~9M> xwSi.~. template < typename T >
i(O+XQ}Fyx class assignment
9Ib#A {
`En>o~ L; T value;
^7l+ Ofb3 public :
z ?L]5m`H assignment( const T & v) : value(v) {}
}ebu@)r template < typename T2 >
"rVf{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OrPi ("/ } ;
BWF>;*Xro !FA[
]d 4 2I$-&c] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\DMZ M 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
wG LSei-s @V =HY AGGNJ4m 01w}8a( class holder
4{6XZ_J1 {
9f #6Q*/ public :
rO[ Zx'a template < typename T >
/ n@by4;W assignment < T > operator = ( const T & t) const
%X -G(Z {
}rA
_4% return assignment < T > (t);
68QA%m'J }
(|dN6M-.K } ;
\Xpq=2`
*\# ?)q j|owU 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:
~y" ^t@!E !SAR/sdXf static holder _1;
>Pwu> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
? t_$C,A+ :9]"4ktoJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5Y#~+Im=[@ 而不用手动写一个函数对象。
>5M Hn@ -F&*>?I Evt&N)l!^ uePa4e! 四. 问题分析
{w52]5l 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#xNXCBl]O 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7q@>d(xho 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|m>{< : 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Uu(FFd~3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;S}_/' us >$f20T 五. 问题1:一致性
]:n! \G 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?|
q %hxU.h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!_pryNcb V)3S.*] struct holder
+&qj`hA-b {
tish%Qnpd //
1gh<nn template < typename T >
<,huajQs T & operator ()( const T & r) const
X%]m^[6 {
:GN7JxD# return (T & )r;
<Kt;uu> }
3}V-'!
} ;
HV\l86} U9%#(T$ 这样的话assignment也必须相应改动:
y)D7!s Oq4J$/% template < typename Left, typename Right >
| x/Z
qY class assignment
?nV& :~eY {
THf*<| Left l;
m
j@{hGP Right r;
EjFK zx public :
L>{p> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:vRUb>z template < typename T2 >
i2Cw#x0s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_|}
GhdYE } ;
J)"g`)\2 + 7^*[ XH 同时,holder的operator=也需要改动:
tC4 7P[b zcE[wM template < typename T >
t8\XOj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7-`iI(N< {
_5JwJcQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
9>1Gj-S2: }
ZA
Xw=O5 mOE%:xq9- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w0!4@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6im!v<1Qx ~T'Ri= return l(rhs) = r;
KOHYeiry~A 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
41Htsj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E0-<-w3' i |IG template < typename Tp >
L]ce13K class constant_t
^;=L|{Xl {
Ln
C5" const Tp t;
Od5I:p]N public :
Z<^TO1xs9B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'g7eN@Wh.z template < typename T >
jt? .g' const Tp & operator ()( const T & r) const
@#CZ7~Hn {
H:jx_ return t;
4UV<Q*B\F }
s%c>Ge } ;
C~:@ETcbil jQIb :\0# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;ZVT[gi* 下面就可以修改holder的operator=了
WXzSf.8p| dW`!/OaQD template < typename T >
swGp{wJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Spqbr@j {
8nSEAr~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j[e<CGZ }
d%wy@h bh&Wy<Y 同时也要修改assignment的operator()
H/?@UJ5m a#L:L8T;j template < typename T2 >
c1x{$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lH#C:n 现在代码看起来就很一致了。
NZW)$c' .%x%b6EI 六. 问题2:链式操作
}\$CU
N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4J9VdEKk 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。
)4tOTi[ 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。
r\."=l 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。
uGW!~qAr* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
FJCL K#- \)'5V!B|s template < typename T >
m*f"Y"B.1I struct result_1
s'4%ZE2Dr {
dMlJ2\]u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=v:}{~M^$ } ;
w =2; QJ< gCL?{oVU 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:
-%)S~R <To$Hb,NP template < typename T >
9@^N*
E+ struct ref
F"| ; {
dIq*"Ry+~ typedef T & reference;
jb83Y> } ;
C-sFTf7 template < typename T >
^9zlxs`<d
struct ref < T &>
ZuNUha&a {
]MmFtdvE typedef T & reference;
K
+l-A>Ic } ;
oH"VrS 6 vtw97G 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cof+iI~9O% ^OrO&w| template < typename T >
l[Ko> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
u$rSM0CJ {
+#Ga}eCM return l(t) = r(t);
KSve_CBOh }
6ee1^> 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。
rKkFflOVO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:/\KVz'fw} DCSmEy`. 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
R
q .2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9|l6.$Me/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
hH]oJ}H \ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
t; b1<TLn0 最后的布局是:
5;CqGzgoP Add
>>T,M@s-: / \
nU23D@l Divide 5
B,4
3b O / \
,E&W{b _1 3
PnJA'@x 似乎一切都解决了?不。
!N74y%=M 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。
S76xEL 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。
$VJE&b 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:
"\O{!Hj8 J?/NJ-F template < typename Right >
nkkUby9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c?}{>ig/) Right & rt) const
i;<K)5Z {
1Gw_S?$7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M!Ywjvw*)3 }
\=j|ju3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#&Fd16ov XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
T~naAP 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
:Tdl84 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
,!bcm 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
o@qI!?p& 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
L"'L@A|U 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
EASN#VG 'e*:eBoyb template < class Action >
3A'9=h,lVK class picker : public Action
fiQ/ &]|5 {
:auq#$B public :
6)1xjE# picker( const Action & act) : Action(act) {}
.#_g.0< // all the operator overloaded
k8w:8*y'. } ;
7
aN}lQM 1Ba.'~: 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。
w-5_Ru 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:
Qy\Koo e^h4cC\^ template < typename Right >
'<aFd)- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lTZcbaO?] {
xz){RkVzP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@O| lA }
!$!"$-5 E@8< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$*;ke5Dm4 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
_))--+cL Z`yW2ON$' template < typename T > struct picker_maker
0kL
tL!3 {
#IxCI)!I{[ typedef picker < constant_t < T > > result;
$`txU5#vs } ;
#4{9l
SbU template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+.|8W !h`1 {
lt|UehJF typedef picker < T > result;
ePY69!pO5e } ;
ol@LLT_m TN.&FDqC9 下面总的结构就有了:
N=;VS- functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
k2DBm q; picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
B'KZ >jO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
YvPs 至此链式操作完美实现。
!po29w:S ^:]~6p# J0yo@O 七. 问题3
g({dD; 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*!u
a? ?q hme template < typename T1, typename T2 >
qj<_* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|^t8ct?x~ {
T0lbMp return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z$ 6yB }
H:`[$
^ h7[PU^ m 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:
nX-%qc" B#K2?Et!t template < typename T1, typename T2 >
<m+$@:cO struct result_2
5#$5ct {
av}pT)]\
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]y<<zQ_fhY } ;
zP#%ya:I 1}jwv_0lL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
&g5+ |g ( 这个差事就留给了holder自己。
y%xn(Bn dS"%( ?o M\jTeB"Z template < int Order >
2Ls class holder;
\7A6+[
`fa template <>
roE*8:Y class holder < 1 >
AE&IN.- {
}|4dEao\ public :
jl~?I*Gr template < typename T >
&ajpD sz; struct result_1
zIgD R {
J(%kcueb
typedef T & result;
VU
8~hF } ;
%)G]rta# template < typename T1, typename T2 >
P]||Xbbp struct result_2
Pdw[#X<[` {
9Sk?tl typedef T1 & result;
-<.b3M h } ;
mqb6 MnK - template < typename T >
e$y VV# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~$Pz`amT| {
{;XO ' return (T & )r;
aC=D_JJ\ }
) ]3(ue template < typename T1, typename T2 >
5<KY} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rg{|/ ;imT {
KsBi<wY return (T1 & )r1;
RE}$(T= }
({#M*=&" } ;
fS(IN~ [_?dp aTt template <>
q/HwcX+[b class holder < 2 >
mo-
Y % {
iLD:}yK public :
&ZUV=q%g9n template < typename T >
JJ$q * struct result_1
sy;_%,}N {
BV01&.<| typedef T & result;
J)leRR& } ;
)Y}8)/Pud template < typename T1, typename T2 >
{expx<+4F struct result_2
smN|r {
#DFfySH)A typedef T2 & result;
OFe?T\dQn } ;
1O,<JrE+- template < typename T >
V,qc[*_3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mh=YrDU+L {
2RC|u?+@ return (T & )r;
8RJ^e[?o( }
NLA/XZ template < typename T1, typename T2 >
W6 U**ir. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D<d4"*qo {
O#962\ return (T2 & )r2;
y}t1r |p }
hbg:}R=B< } ;
R:t>PFwo }{.0mu9 a2'f#[as 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
b
qNM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;5 JzrbtL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V O=
o)H\ rr=e return l(i, j) = r(i, j);
pZg}7F{$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-@EAL:kY >MeM return ( int & )i;
n6Qsug$z return ( int & )j;
#[C=LGi 最后执行i = j;
_rU%DL? 可见,参数被正确的选择了。
kg^VzNX qu:nV"~_ 8A ;)5! H<`<5M 8 ;9rS[$^$O 八. 中期总结
"bC1dl< 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:
t5Oeb<REz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
O.% $oV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vRQ7=N{3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
',Q|g^rF] NP#:} ) k ED1s's ^Voi4; %2jRJ *lT: P- 九. 简化
}; ;Thfd 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
g VPtd[r 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:ENdF `nC 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
KtO|14R: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z/f%$~Ch +-*/&|^等
EDf"1b{PX 2. 返回引用。
9_ =,各种复合赋值等
+xc1cki_{ 3. 返回固定类型。
0<";9qN)6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(q]_&%yW 4. 原样返回。
|r%NMw #y operator,
t0*,%ge:< 5. 返回解引用的类型。
Oe["4C operator*(单目)
Fb0r(vQ^ 6. 返回地址。
/5$;W'I operator&(单目)
vk&6L%_~a 7. 下表访问返回类型。
^I CSs]}1 operator[]
+'VSD`BR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Ey#7L
M) operator<<和operator>>
!\6<kQg# f"}g5eg+ 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。
15X.gx 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NlG~{rfI ~]_U!r[FA template < typename Left >
s9)U", struct value_return
Ap<kK0#h {
ZZu{ct9 template < typename T >
:+qd>;yf# struct result_1
7H l>UX,| {
-$2a@K,i typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
nign"r } ;
45aUz@ \QvoL template < typename T1, typename T2 >
wJ%;\06 struct result_2
{)?:d6" {
9k.5'# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
S<Os\/* } ;
w$##GM=Tq } ;
A 6IrA/b V*<`!w /L yoTBG 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+ ;LO|! lPyY 下面我们来剥离functor中的operator()
J_S8=`f% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$&~moAl 2t,N9@u=UN return l(t) op r(t)
J{!U;r!6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|Fi{]9(G2 return op l(t)
=f/CBYNw@V return op l(t1, t2)
0;Oe&Y return l(t) op
yCvP-?2 return l(t1, t2) op
srCpgs]h return l(t)[r(t)]
77b^d9! ~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZO#f)>s2 E#!tXO&, 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:
F(?O7z"d 单目: return f(l(t), r(t));
-Lhq.Q*a return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
B{ A b# 双目: return f(l(t));
:*} -,{uX return f(l(t1, t2));
'EHtA9M 下面就是f的实现,以operator/为例
YWFq&II|Z uo8[,' struct meta_divide
omMOA {
Cvp!(<<gK template < typename T1, typename T2 >
ZccvZl ;b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9?XQB%44 {
4=~+Bz return t1 / t2;
&.l^> # }
?Qxf~,F } ;
FMi:2.E HSk_'g(\0 这个工作可以让宏来做:
x fa- 4`GOBX1b.y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~NMx:PP template < typename T1, typename T2 > \
)GYnQoV4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@ tvz9N 以后可以直接用
nZ'-3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?XbM 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
=%ok:+D] (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。。。)
y1)ZO_' @PT([1C ZuFcJ?8i 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
V1&qgAy~ L</k+a?H! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RY
.@_{ class unary_op : public Rettype
.He}f,!f< {
Rb!y(&>v Left l;
F)Iz: public :
@C|nc&E2s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ObfRwZh?q w^"IR template < typename T >
,v%'2[} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@y'0_Y0-B {
KdBpfPny@ return FuncType::execute(l(t));
^)y8X.iO }
Yb=77(QV JC MUK<CG template < typename T1, typename T2 >
W cGg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bd]k]v+ {
/%mT2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
;1HzY\d%< }
q6,z 1A" } ;
|h?2~D!+d
+CM>]Ze 4*ZY#7h 同样还可以申明一个binary_op
Y4C<4L? P)l_ :;& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f"*k>=ETI class binary_op : public Rettype
=C2KHNc {
vc :% Left l;
/&c2O X|Z Right r;
g#MLA5%=u public :
>%ovL8F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(3"N~\9m %.m+6
zaF template < typename T >
ZTibF'\5N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D4b-Y[/" {
XEnu0gr return FuncType::execute(l(t), r(t));
W=#AfPi$& }
}v's>Ae~p 2Rt6)hgY template < typename T1, typename T2 >
1uO2I&B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#R>x]Nt} {
R_O=WmD return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jsQHg2Vd }
z %Bzf~N9 } ;
*a\6X(
~ 9O- 2 lm6hFvEZ 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
D#AqZS>B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
S=0DQ19 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*s,[Uy![ 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。
lLp,sNAj 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?G5,}% 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。。。
?!K6")SE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9b&|'BBW 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)
P}]o$nWT 下面是修改过的unary_op
{l)$9! EJ>&\Iq template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
fZezDm(Q class unary_op
6Cz
O
ztn {
qVKd c*R- Left l;
o K>(yC[ CxTmW5l public :
^nK<t?KS x9,jXd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.[}G{%M~[ z)S6f79`Q template < typename T >
0'Si
^>bW struct result_1
Z,/K$;YWo {
<n4` #d typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e{7\pQK } ;
Bb:C^CHIQm qa-FLUkIk! template < typename T1, typename T2 >
r=&,2meo struct result_2
qXg&E}]:= {
h~m,0nGO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.07`nIs" } ;
~N/r;omVc wS);KLe3 template < typename T1, typename T2 >
CVWT>M< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+rJ6DZ {
."H;bfcL_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bx(@ fl:m }
8[KKi ~A 4WJY+) template < typename T >
p_h/hTi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QYMfxpiC {
yo=L1;H return OpClass::execute(lt(t));
{u/1ph- }
Y@`uBB[ U
fyhd } ;
1!KROes4 P{--R\ HJ]xZ83pC 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
|L8
[+_m 好啦,现在才真正完美了。
V2ih/mh 现在在picker里面就可以这么添加了:
pY`$k#5 ts!tv6@ template < typename Right >
.P$m?p# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]:Gy]qkO {
=nGFLH6) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HbegdbTJ }
!,$#i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
uYMn VE" Xj
1Oxm42 :YI5O/gsk? =3.dgtH wX0D^)NtF 十. bind
"_q~S$i^ 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。
Sv T0%2 先来分析一下一段例子
1o`1W4Q E ?Mgbd3 I&{T 4.B:U int foo( int x, int y) { return x - y;}
s`jlE|jtN bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
n.&7lg^X bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
SO=gG 2E 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。
c|k_[8L 我们来写个简单的。
2n,z`(= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&{V |%u}v 对于函数对象类的版本:
gS5REC4I/ !?nO0Ao-$ template < typename Func >
KClkPL!jP struct functor_trait
y#j7vO {
4<i#TCGex3 typedef typename Func::result_type result_type;
[UA*We 1 } ;
,*J@ic7" 对于无参数函数的版本:
s/tLY/U/ XgC^-A w template < typename Ret >
f6%k;R.Wz struct functor_trait < Ret ( * )() >
9j:]<?D,A {
F
qH))2 typedef Ret result_type;
ENuL!H>;* } ;
hzsQK_;S 对于单参数函数的版本:
d}\]!x3t uu.X>agg template < typename Ret, typename V1 >
~HB#7+b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1.du#w {
dd typedef Ret result_type;
lxyTh'
} ;
)8A.Wg4S;c 对于双参数函数的版本:
! :&SfPv ,VS\ mG/}s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^%$IdDx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9;+&}:IVS {
h$&Tg_/'#D typedef Ret result_type;
CPJ21^ } ;
;k!.ey$S 等等。。。
Kk8wlC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8"j $=T6;W c["1t1G template < typename Func >
V
vrsf6l] struct func_return
.dU91> ~Ov {
/o9it; template < typename T >
NV*
2 struct result_1
kG/1 {
<=NnrZOF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4
neZw'm } ;
C}h(WOcr`X `
IVQ template < typename T1, typename T2 >
z}[u~P, struct result_2
< o?ua} {
k+9F;p7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g>VtPS5 y } ;
q-(~w!e } ;
ni/s/^ :^]Po$fl $5i\D
rs 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~^2w)-N 6Cy Byj& template < typename Func, typename aPicker >
3N_KNW class binder_1
';3>rv_ {
/(^-=pAX Func fn;
4;6"I2;zfG aPicker pk;
=3035{\ public :
PaaMh[OmG B~I ]3f template < typename T >
T \/^4N` struct result_1
zIF1A*UH {
%@PcQJg U< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N/o?\q8 } ;
[)I^v3]U S%\5"uGa template < typename T1, typename T2 >
+ywz@0nx struct result_2
jr`T6!\ {
]Ozz"4Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~!({Unt+' } ;
8WytvwB} 2U[/"JL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>)WE3PT/O" u.2X" template < typename T >
w~+*Vd~U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5S4Nx> {
<#:iltO return fn(pk(t));
oO
tjG3B({ }
&E]) sJ0 template < typename T1, typename T2 >
;-1KPDIp` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dzIBdth {
bSIY|/d+ return fn(pk(t1, t2));
N6[Z*5efR }
'gN[LERT } ;
tV=Qt[|@ ?*~
~Ok [\ku,yd%0 一目了然不是么?
/uWUQ#9 最后实现bind
U9]&KNx ]4t1dVD Xn"#Zy_ template < typename Func, typename aPicker >
#bd=G(o~6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}!K
# {
gX!K%qJBg return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
bmHj)^v5] }
A5R"|<UPR 46f-po_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
?.,F3@W " 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
I]HYqI Oyb9
ql^ 十一. phoenix
NkUY_rKPb Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
F42^Uoaz -d?<t}a for_each(v.begin(), v.end(),
%;wDB2k* (
P=}l.R*1G do_
i{}m 8K) [
3x(Y+
ymP cout << _1 << " , "
bSTori5 ]
"A[.7 w .while_( -- _1),
{v!w2p@ cout << var( " \n " )
=&g:dX|q8 )
@[D5{v)S );
C,ldi"| qi@Nz=t#HJ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
-.)f~#8 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<e Y2}Ml operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<YCjo[(~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GB+$ed5@< 7IUJHc[R? [?6+ r template < typename Cond, typename Actor >
JSFNn]z2P class do_while
Zq{gp1WC {
#}1yBxB<= Cond cd;
:tENn
r.9v Actor act;
([m4dr public :
<OiH%:G/1 template < typename T >
ke6,&s%{j struct result_1
5aVZ"h" {
?z.
Z_A& typedef int result_type;
#}6~>A } ;
L]YJ#5 E\2f"s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
% M_F/ O kJ* N`= template < typename T >
An]Vx<PD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-Nr*na^H9# {
UnDX .W*2 do
;qzn_W {
e9\_H=t+ act(t);
YPs9Pqkn }
:S`12*_g" while (cd(t));
{_>XsB return 0 ;
p>U= Jg }
>xRUw5jN } ;
"SuG6!k3 uEsF 8 6Po{tKU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
asW
W@E 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。
{#t7lV'4 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。
t.!?"kP"c 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。
c*w0Jz>@.7 下面就是产生这个functor的类:
Nn0j}ZI)1 }V/iU_) ~Y1nU- template < typename Actor >
a/CY@V- class do_while_actor
AO-~dV {
aEEb1Y Actor act;
8VpmcGvc3 public :
;5|d[r}k3 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p;%5 o0{1 e[Z-&' template < typename Cond >
[IyC}lSW^- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
eiA$) rzy } ;
?`:+SncI"b M )v='O<H8 Z@ec}`UO|u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
OgK' ~j 最后,是那个do_
uxX 3wY;M \R
3O39[ >kuu\ class do_while_invoker
Vo%ikR # {
juWbd|ad" public :
?>R(;B|ER template < typename Actor >
<\d`}A:& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.*?-j?U. {
Dz$dJF1
8 return do_while_actor < Actor > (act);
"-HWw?rx/ }
T7Y+ WfYh } do_;
$|@-u0sv ;iN[du 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1yS:` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'^Q$:P{G? 最后来说说怎么处理break和continue
vgn,ZcX 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。
z+c8G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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