一. 什么是Lambda
b/5;377_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<\2,7K{{+; 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,
M<g>z6 yv4hH4Io VEo>uR ;se-IDN class filler
C x$|7J=O {
0(:"q!h public :
[g_f`ZJ= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q9icj } ;
C!RxMccTh d8dREhK& }c%QF 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
C37KvLQ Vk@u|6U' lj'c0k8 b\dBt#mB! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Gzc{2"p !-LPFy> yhgHwES" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
VU}UK$JN AEOo]b*&d Aj SIM. tlI3jrgw 二. 战前分析
G5bi,^G7 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。
qmtVk 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
B5zu?AG [1 w YeYFPi# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h* h+VM /* --------------------------------------------- */
byyz\>yAVq vector < int *> vp( 10 );
}4
P@`>e/` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
IEjKI" /* --------------------------------------------- */
n=L;(jp<j sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+cQ4u4 /* --------------------------------------------- */
"xdXHuX int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>77
/e@ /* --------------------------------------------- */
u23^* - for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
WTSY:kvcCY /* --------------------------------------------- */
=TwV_Dro~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
z#8GF^U:T L8/o9N1 j}#48{ 3Ki`W!C 看了之后,我们可以思考一些问题:
r >u0Y 1._1, _2是什么?
P_,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。
) ?+-Z2BwA 2._1 = 1是在做什么?
OT{qb!eYI 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。
#@3RYx 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。
b4S7Q"g ) m%ghpX J$j&j` 三. 动工
!gW$A-XD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pj?+cy
v~ Z\6azhbI} :*)~nPVV 1sGkbfh{t template < typename T >
s80:.B class assignment
z,I7 PY& G {
"Yq-s$yBi T value;
q~_Nv5r%O public :
~}$:iyJV(> assignment( const T & v) : value(v) {}
!94&Uk(O template < typename T2 >
D8paIp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<!-8g! } ;
(
y'i{:B 4Y Xtl+G xJJlV P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
D0~ WK
stl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?b^VEp.;} t`Mm TB*g$* )PB&w%J class holder
{KdC51"Nv {
4/~8zvz&3 public :
*{)[:; template < typename T >
E)NH6~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
B`T|M$Ug {
t A\N$ return assignment < T > (t);
k2j:s}RHY }
Gxy>aS3 } ;
t \Fc < nxA]EFS FOM~Uj 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:
PF1!aAvVb Kg~<h B6 static holder _1;
rcF;Lp : Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3k5Mty j K$4G.x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HI,1~Jw+ 而不用手动写一个函数对象。
<E&1HeP Iwize,J~X h"
P4 j/#kO? 四. 问题分析
V`pTl3 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
1LJ
?Ka[_* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~ifq_Ag. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&!N5}N& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
U@ALo 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`(_cR@\ jtS+y)2 五. 问题1:一致性
+r2E5s 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
f8lB xK 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
HP3~.1Sp B5 C]4 struct holder
?0DCjh8We {
#fk)Y1 //
,B5Ptf# template < typename T >
0{BPT>' T & operator ()( const T & r) const
^ B=x-G. {
v"F.<Q return (T & )r;
h<Yn0(. }
&oWWc$ } ;
Hm-+1Wx })M$#%( 这样的话assignment也必须相应改动:
|n}W^}S5 --Dw template < typename Left, typename Right >
c1jHg2xim class assignment
{,]BqFXv {
)gmDxD
^C Left l;
fB3O zff Right r;
zt[TShD^ public :
l^uP?l" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$Y,,e3R3 template < typename T2 >
@1*lmFq'kV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>tr_Ypfv,c } ;
6!n"E@Bwu SR*%-JbA 同时,holder的operator=也需要改动:
vk5pnCM^3 xv$^%(Ujp template < typename T >
T!"<Kv]J assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>m:.5][yu {
^n@iCr9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
YQ,IdWav }
p0qQ( /I7sa* i 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。
|Mo# +{~c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
w_KGn17 _a+0LTo". return l(rhs) = r;
Jtd@8fVi 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。
?Ih24>:D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_xl#1>G^J C:
kl/9M@ template < typename Tp >
`eND3c class constant_t
6lT1X) {
yx{Ac|<mR const Tp t;
]1)@.b;QR public :
hO;bnt%( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>:W)9o template < typename T >
8kW9.
const Tp & operator ()( const T & r) const
,H22;UV9 {
vEtogkFA" return t;
qt^%jIv }
iJ?8)} } ;
Q,#M
0 'x+0
yd 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2}$Vi$
R 下面就可以修改holder的operator=了
c`doR(oZ UM|GX template < typename T >
>B8)Wb: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jph~g*Z {
f#eTi&w return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AA>5h<NM }
Wn0r[h5t *VHBTO9 同时也要修改assignment的operator()
4TwU0N+> rJ\A)O+Mq( template < typename T2 >
ua|qL! L+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
h,FP,w;G 现在代码看起来就很一致了。
+}m j6I 6WceDY 六. 问题2:链式操作
j"94hWb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4fzq C) 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。
Q Aygr4\X^ 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。
2-j|q6m5 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。
Qi=rhN` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M? [lpH3 JO :m:
M template < typename T >
lmH!I)5 struct result_1
rt^z#2$ {
}^`{YD
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Gk[P-%%b / } ;
3-o ]H'6 Cf`UMQ a 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:
\M>AN
Z}
~{^AP template < typename T >
ei\X/Z*q%P struct ref
OQ+?nB {
7MoO2 typedef T & reference;
+QldZba } ;
`d
OjCA_& template < typename T >
pM(y?zGt struct ref < T &>
:\4O9f*5+ {
6Otv[8^} typedef T & reference;
}ZVNDvGH } ;
/jj@ =H U-WrZ|- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\R79^ p-*BB_J" template < typename T >
Z#V[N9L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A8Jbl^7E+ {
fi bR:8 return l(t) = r(t);
HowlJ[ km% }
F6%rH$aS 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;A-Ef 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6\::Ku4_2 5+ fS$Q
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
Cs]xs9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0
|F(qR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4?%0z) g +5 调用divide的对象返回一个add对象。
tmb0zuJ&C! 最后的布局是:
da I-* Add
$<ZX};/D / \
~gBqkZ# y? Divide 5
wV5<sH__ / \
oK(ua
_1 3
QQ!,W': 似乎一切都解决了?不。
kQ'G+Kw~F 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。
Ym F`7W 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。
vm4]KEyrX 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:
{< kl)} .-WCB template < typename Right >
xPb`CY7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C{2UPG4 x Right & rt) const
|9_e2OwH {
8uI^ B return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!. 0W?6yo }
I gFz[)
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9R ugkGy 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。
Z>M*!mQi 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。
ZT^PL3j+ 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。
[Xz7.<0#U 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。
2l\Oufer" 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?
S:1! )7 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:
,9A[o`b PMrvUM62 template < class Action >
Nm;ka&' class picker : public Action
Q2fa]*Z5 {
MaMs( public :
C}00S{nAZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
7XwFO0== // all the operator overloaded
UyF]gO } ;
SnXYq7`t F[ ? t"d 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。
7
'f> 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:
D2?7=5DgS WrG)&&d template < typename Right >
p1|@F^Q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H>Fy 2w {
CV&
SNA return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
90ORx\Oeo }
4Yn*q~f q-!m|<Z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dvXu?F55 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。
M~"K@g=Wr `q5*VqIhs template < typename T > struct picker_maker
HX=`kkX {
_C*}14
"3 typedef picker < constant_t < T > > result;
,>~92 } ;
a{-}8f6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|bBYJ {
ZAiQofQ:2 typedef picker < T > result;
]0O pd9 } ;
^$T>3@rDB 1= <Qnmw 下面总的结构就有了:
~Aq UT]l 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。
35,SP R 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。
a]ftE\99 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Y)!5Z.K 至此链式操作完美实现。
"C0oFRk -bs~{ h\20 七. 问题3
M&>Z[o 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。
|~Z+Xla M"V?fn' template < typename T1, typename T2 >
7Y$p3]0e+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qb SX'mx< {
a"ht\v}1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gx9H=c>/ }
dwmj*+ M VsIyP 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:
$Itehy my*/MC^O template < typename T1, typename T2 >
k'S/nF A struct result_2
&PGU%"rN {
g.,IQ4o typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,7/N=mz } ;
M/#<=XhA [1Vh3~>J6 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
un..UU4 这个差事就留给了holder自己。
W/&cnp\ p'_*>%4~ tt`b+NOH> template < int Order >
]^.#d class holder;
Z$+0gm\Cnw template <>
Bh@j6fv class holder < 1 >
N]5-# {
!rwv~9I public :
//AS44^IS template < typename T >
#5'9T:8 struct result_1
sYp@.?Tz {
ya|7hz { typedef T & result;
e&wWlB![ } ;
v_oNM5w template < typename T1, typename T2 >
*,z__S$Q) struct result_2
CRS/qso[Q' {
EY&hWl*a^ typedef T1 & result;
W**a\[~$ } ;
&%INfl>o7. template < typename T >
G#K=n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Qs*g)Yr {
Y.=v!*p?} return (T & )r;
M3x%D)* }
Ga~IOlS template < typename T1, typename T2 >
P~=|R9t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D[9eu>"'9M {
]X{LZYk return (T1 & )r1;
[['un\~r~ }
s_VP(Fe@K } ;
uZg Kex;c =cg0o_q8 template <>
1'Kn:I class holder < 2 >
,qt9S0QS {
,AWN *OS public :
Joe k4t&0< template < typename T >
\J:/l|h struct result_1
l*/I ;a$ {
@@_f''f$ typedef T & result;
@Vc*JEW } ;
XG*Luc-v template < typename T1, typename T2 >
6x6PP}IX struct result_2
`&j5/[>v {
?!8M
I,c/ typedef T2 & result;
P b2exS( } ;
p]IF=~b template < typename T >
i!jxjP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|WlWZ8] {
^qYJx return (T & )r;
!SEg4z }
Svy bP&i| template < typename T1, typename T2 >
BEN=/
v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:SziQQ {
T/uj5pMG return (T2 & )r2;
Wu9@Ecb }
yp_:]RE } ;
(B]rINY| mq su8ti h0d;a 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> >。
~[ isR|> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
05.^MU?^U 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
TU7 Qt< t%V!SvT8+ return l(i, j) = r(i, j);
U c$RYPq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
K`768%q 9UZKL@KC return ( int & )i;
jL>IX`,+6 return ( int & )j;
&8z`]mB{t 最后执行i = j;
n<uF9N< 可见,参数被正确的选择了。
4tof[n3us X^eTf-*T | Fm( uI!rJc>TX PW~+=, 八. 中期总结
%sbDH 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
xP
"7B9B 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ab: yH ') 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;1A4p`) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yk,o*g ehV`@ss V31<~&O~% kR3g,P{L VkZrb2]v >/Gz*. 九. 简化
8lg$] 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。
Zchs/C 9{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2X!O ' 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:
{'NdN+_C 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B#N(PvtE +-*/&|^等
D
]: sR 2. 返回引用。
R6r'[-B2 =,各种复合赋值等
Cq(dj^/~m 3. 返回固定类型。
Xk8+m> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
esIEi!d 4. 原样返回。
mw-0n operator,
uK2MC?LP 5. 返回解引用的类型。
b*\K I operator*(单目)
! av
B &Z 6. 返回地址。
?k
CK$P operator&(单目)
D .oX>L#: 7. 下表访问返回类型。
^y]CHr operator[]
o['HiX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aqSHo2]DX9 operator<<和operator>>
^OnU;8IC \!Cix}}1 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
p'M5]G 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[#.E=s+& m-dyvW+ template < typename Left >
AK]{^Hvz struct value_return
)
wtVFG {
E LZCrh6* template < typename T >
3Un
q
9 struct result_1
n,q+EZd {
}1VxMx@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]d=SkOq } ;
L<'3O),} dbQUW#<Q template < typename T1, typename T2 >
*NHBwXg+ struct result_2
;P3sDN {
jCa%(2~iQ7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rXPq'k'h#- } ;
w7@fiH{ } ;
3(0k!o0" .'k]]2%ILp `xMmo8u4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@KfFtR-; =ZR9zL=h 下面我们来剥离functor中的operator()
=Yg36J4[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?5_~Kn%2 `$vTGkGpY return l(t) op r(t)
~8L*N>Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
kscZ
zXv return op l(t)
G0Q}
1 return op l(t1, t2)
aw&:$twbM return l(t) op
:8\!; ! return l(t1, t2) op
,K'>s<} return l(t)[r(t)]
VJmX@zX9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>77N5>]e Y_tLSOD#/ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
|WqEJ*$, 单目: return f(l(t), r(t));
r2M Iw return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(&HAjB 双目: return f(l(t));
pLjet~2}iJ return f(l(t1, t2));
D/uGL
t~D( 下面就是f的实现,以operator/为例
v10p]=HmO _H@Y%"ZHJ6 struct meta_divide
5N<f\W, {
78zjC6}` template < typename T1, typename T2 >
Fr_esx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5G"LuA {
+RWP;rk return t1 / t2;
HI)MBrj;r }
4+2XPaIm } ;
{\3k(NdEX /I&Hq7SW` 这个工作可以让宏来做:
Yt*2/jw^ ,WSK
' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ilJeI@ template < typename T1, typename T2 > \
=
}0M^F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{5w'.Z]0v 以后可以直接用
~'>RK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
E^B*:w3 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
H<T9$7Yr%r (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
{C3AxK0 *W
aL}i(P1 E]$YM5 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
Jf6uE?. Elth xj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9 f$S4O5 class unary_op : public Rettype
8fA9yQ8 {
oE@{h$= Left l;
KzD5>Xf]4$ public :
o (fZZ`6Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g-lF{Z 5y-8_)y8o template < typename T >
AKs=2N>7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C$Pe<C# {
=Lx*TbsFYt return FuncType::execute(l(t));
NJK?5{H' }
hpp>+= Xb +)@Y4h template < typename T1, typename T2 >
b[p<kMTir typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;ELQIHnD" {
DwM4/m return FuncType::execute(l(t1, t2));
(}E-+:vFU }
pgT XyAP{ } ;
U7O]g'BP 6&V4W"k \;AW/&Ea 同样还可以申明一个binary_op
~um+r],@@ n.zVCKNH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kB_u U !G class binary_op : public Rettype
]=ar&1}J {
.C=&`;Vs Left l;
3&i8C,u]/O Right r;
SjgF&LD public :
*4}lV8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S~^0
_? &X0/7)*"v template < typename T >
_\yrR.HIa typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V#
Mw {
[P#^nyOh( return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q)N$h07R }
QYDTb=h~ 8\c=Un template < typename T1, typename T2 >
{MX_t/o=f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XP'Mv_!Z {
|rJ_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&We1i&w }
u*_I7.}9 } ;
N{Og; roGD - bL
7M5 +o&E)S}wP 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
VU,\OOp 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
W}B4^l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
MU5@(s3B? 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。
H -('!^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
R<W#.mpo6 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。。。
L'=e /& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xTQV?g
J 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)
,Ie~zZE& 下面是修改过的unary_op
*8k`m)h26 fM8kS template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
BcV;EEi class unary_op
Yh/-6wg {
$$YLAgO4 Left l;
$t5
0<1
G3QB Rh{ public :
Q"c!%`\ -eAo3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L^PZ\OC q|m8G template < typename T >
9R.IYnq struct result_1
(?-5p; {
[;B_ENV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9/C0DDb } ;
j}YZl@dYV @(.?e< template < typename T1, typename T2 >
YN4P
>d struct result_2
=DTn9}u {
b7fP)nb695 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X70 vDoW } ;
~h -G =0xuH>WY}w template < typename T1, typename T2 >
Avw"[~Xd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9[5NnRv$P {
&B3Eq1A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
nut;ohIh }
AG)N^yd #FF5xe template < typename T >
9Vk61x6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R7T"fN {
%kD WUJZ return OpClass::execute(lt(t));
AF
D/
J }
77/y{#Sk +Cx~4zEq } ;
sw*k(i a AYO(;3 (omdmT%D 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
qcke8Q 好啦,现在才真正完美了。
C|"T!1MlY4 现在在picker里面就可以这么添加了:
f
; |[ q,d]i/T template < typename Right >
xt
+fuL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R@>R@V>c {
[a;lYsOsJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~bT0gIc }
hXS'*vO" 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。
x@.iDP@( 9<<$uf.B 0<{/T*AU: mquna"}N YkPz ~; 十. bind
Y'/` ?CK 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.^#{rk 先来分析一下一段例子
'N=' B<^;% eFXxkWR) =pWpHbB. int foo( int x, int y) { return x - y;}
/0SG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&{&lCBN bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H*|Bukgt/M 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
&.kg8|s{ 我们来写个简单的。
`(;d+fof 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A4';((OXy 对于函数对象类的版本:
V]H<:UE 23+6u{
template < typename Func >
Tv3 ZNh struct functor_trait
P?n!fA>! {
O~d!*A typedef typename Func::result_type result_type;
psRm*,*O } ;
y5a^xRDw 对于无参数函数的版本:
EN.yU!N.4 lGG1d template < typename Ret >
HAo8]?J struct functor_trait < Ret ( * )() >
U'-MMwE] {
ThWZ>hyJ typedef Ret result_type;
?O4Dhu } ;
DJ}xD&G 对于单参数函数的版本:
xx;'WL,g Fh v) template < typename Ret, typename V1 >
:;0?;dpO struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Vu`dEvL? {
tP!sOvQ: typedef Ret result_type;
j K[VEhs } ;
a-!"m 对于双参数函数的版本:
+6<MK; LDV{#5J template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\07Vh6cj struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}J`{g/ {
2l5@gDk5 typedef Ret result_type;
w0/W=!_ } ;
l$m^{6IYc 等等。。。
Bo%M-Gmu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
BqZLqGOKu 3=bzIU template < typename Func >
GU&XK7L struct func_return
U\VwJ2
{i {
ie.cTTOI template < typename T >
gK)B3dH*& struct result_1
vA`[#(C {
5tq$SF42X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
MiRH i<g0 } ;
\TMRS( <S$y=>.9 template < typename T1, typename T2 >
w5n>hz_5 struct result_2
S"3g 1yU^_ {
k})9(Sy~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6\0GVM\ } ;
{##A|{$3% } ;
|xKB>< g1zqh, Tg:NeAN7( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3;:xEPb._6 4zf#zJw template < typename Func, typename aPicker >
H8\{GGg class binder_1
<Isr {
Z,iklB- Func fn;
iI
^{OD aPicker pk;
(/*-M]> public :
_4E+7+ t&r?O dc&m template < typename T >
|um)vlN;9 struct result_1
vN4X%^:( {
fs)O7x-B( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9(X
*[X# } ;
%;W8; m9e$ZZG$ template < typename T1, typename T2 >
#='#`5_5 struct result_2
pu>LC6m3a {
um8ZhXq typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J7cqn j } ;
D3^v[>E2 T >-F~?7Sv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
` j Un >LLz G template < typename T >
Q o= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@ics {
wy-!1wd return fn(pk(t));
El+]}D" }
wK\SeX template < typename T1, typename T2 >
3QR-8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3K0J6/mc {
fV5#k@,") return fn(pk(t1, t2));
15s?QSKj }
F
H%yyT } ;
_%L3?PpF" X@D3 Bkz 一目了然不是么?
JGdBpj: 最后实现bind
9a4RW}S< ;zJ_apZ:{ [R:O'AP}@} template < typename Func, typename aPicker >
ix/uV)]k` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ftH
0aI {
CNN?8/u!@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d*AV(g#B }
1)Ag|4 q;AQ6k( 2个以上参数的bind可以同理实现。
?41| e+p 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。
>qgBu_ 2 rBF<z7 十一. phoenix
oDP|>yXC) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}`g*pp* Anm5Cvt;i for_each(v.begin(), v.end(),
Ux<h`
s (
Fwqv1+ do_
Rd!.8K[ [
n&Tv]- cout << _1 << " , "
.ev]tu2N ]
[{c8:)ar .while_( -- _1),
~G$OY9UC cout << var( " \n " )
"l@~WE )
"bO] );
vaU7tJ: +I~?8* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
rLXn35O 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
g!QumRF operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
aOuon0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W>Kwl*Cis"
*>#cs#) x$p\ocA template < typename Cond, typename Actor >
J+4uUf/d! class do_while
Q:LuRE!t {
Umd!j, Cond cd;
S:j0&* Actor act;
| UaI i^ public :
Q6>vF)(
- template < typename T >
b$e JH struct result_1
IpP0|:} {
d^Wh-U typedef int result_type;
m6gr!aT } ;
(Zn\S*_@/ %2+]3h>g do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@rF\6I \r2qH0B template < typename T >
2u:j6ic typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FSB$D)4z>b {
!(~>-;A8 do
3$b(iI< " {
:tgTYIF act(t);
/l`XJs }
5C&f-* Bh while (cd(t));
|q>Mw-= return 0 ;
u rOG Oa$ }
EpfmH ` } ;
K|/a]I": +u2Co_FJ& ; n@C(hG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h.^DRR^S 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。
mc=*wr$ 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。
buFtLPe 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。
Rt|Hma 下面就是产生这个functor的类:
n\YxRs7
hF `3KprpE8v L_r &'B template < typename Actor >
CvJm7c class do_while_actor
N'1~ wxd {
:&%;s*-9 Actor act;
#Q"vwek public :
Z^l!y5s/H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E~P0}' $5IrM7i template < typename Cond >
THp `!l picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.g~@e_;): } ;
8iN As#s o~K 2K5I -(.7/G'Vk> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
57>ne)51 最后,是那个do_
_ XZ=4s h"ylpv+ OKVYpf class do_while_invoker
|DD?3#G01 {
>C[1@-]G%7 public :
gT
OMD template < typename Actor >
lo: ~~l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
c5R{Sl {
yh:,[<q return do_while_actor < Actor > (act);
cZ >W8{G }
}v,THj } do_;
bEKLameKv ^j %UZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nS4S[|w" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E2IV R]C2^ 最后来说说怎么处理break和continue
q1Sm#_7 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+8K 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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