一. 什么是Lambda
e;G}T%W 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nWz7$O 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
;S.o`z1GI kzuI<DW s7>a A4>j4\A[M class filler
(764-iv( {
82*nC!P3E public :
'V#$PZx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6(0ME$ } ;
8.m9 =+)8 ]w;!x7bU( !5XH.DYq! 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:
|%l&H/ R Q2DTQ-$ 3JJEj1O @zGz8IF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
UHT2a9rG O=E?m=FR" #<*=) [ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
wFX>y^ 1 V|W[>/ h1AZ+9 `+0K~k|DC 二. 战前分析
EYXHxo 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。
BDiN*.w5 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
^Ez`WP >Xv
Fg `ZhS=ezgr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u]uZc~T /* --------------------------------------------- */
0 F-db vector < int *> vp( 10 );
;\48Q; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o@47WD'm /* --------------------------------------------- */
+ko-oZ7V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O@-|_N*;K /* --------------------------------------------- */
vg;9"A!( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jH~VjE> /* --------------------------------------------- */
*)u%KYGr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H05xt$J /* --------------------------------------------- */
% db for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V3v/hV: J-d>#'Wb| *1c1XN<7 e61e|hoX\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
Mv\]uAT` 1._1, _2是什么?
jWNF3\ 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。
&r0U9J 2._1 = 1是在做什么?
M>g%wg7Ah 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。
X 3q2XU 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$y-Dt'
_y5J]Yu`j ^={s(B2 三. 动工
Xn= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+b_o2'' g?OC-zw ,LftQ1*;
YG K7b6
template < typename T >
WinwPn+9 class assignment
o/4U`U)Q0v {
(t_%8Eu T value;
|kK_B
:K public :
26B+qXEt assignment( const T & v) : value(v) {}
nv'YtmR template < typename T2 >
q)Qg'l^f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
B`mTp01 } ;
8'|_O ,%<ICusZ ZZ2vdy38 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JS2h/Y$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y*H rv HVH <S k.<OO S2<evs1d class holder
BBDt^$ {
nXM[#~ public :
Q|7l!YTzVu template < typename T >
< VrHWJo assignment < T > operator = ( const T & t) const
J>N^ FR9 {
Gc*p%2c return assignment < T > (t);
|{V@t1` }
-F`uz,wZ } ;
PQvpJFpb~h SbK6o:[ JxmFUheLt 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:
"(+p1
|] cFsB#G static holder _1;
D*}_L
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7
V3r!y lOEB ,/P
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*|Bt! 而不用手动写一个函数对象。
Ju"K" Z# o;H$ xua
E\*m wn/Y5 四. 问题分析
gn)>(MG 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。
jeWI<ms 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。
5fY7[{2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
SL5QhP 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fjh,e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
we&D"V cH6<'W{* 五. 问题1:一致性
L['g')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?|
* _@t$W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'dJ(x 0 HPqoen$ struct holder
1w} DfI {
T
)!kJ;vc //
LOi/+;> template < typename T >
,t@B]ll T & operator ()( const T & r) const
ZVni'ym {
?5j}&Y3 return (T & )r;
]=vRjw }
=58:e7(df } ;
):Pzsz7 S1U>Q~ZPA 这样的话assignment也必须相应改动:
t7 +U! ?!a8'jfs template < typename Left, typename Right >
d7P'c!@+ class assignment
}e]tn) {
|32uC3?o Left l;
;D|g5$OE& Right r;
EYSBC", public :
LO@o`JF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bzyy;`;6Q~ template < typename T2 >
l]~mB~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
71G\b|5 } ;
cceh`s=cU ,;)_$%bHc 同时,holder的operator=也需要改动:
qQp;i{X bY}:!aR<mK template < typename T >
c1ptN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L "5;< {
M,dp; return assignment < holder, T > ( * this , t);
qZYh^\ }
a\*_b2 ^n (d*~Qpi{7 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。
x:iLBYf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1 Szv4 {]Ec:6 return l(rhs) = r;
guk{3<d:Jy 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。
R 6
-RH7. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ZZrvl4h ~S~4pK template < typename Tp >
Mz: "p. class constant_t
S!8q>d,%L {
)-^[;:B\k" const Tp t;
W%@0Y m`7 public :
-+fW/Uo constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k{J\)z template < typename T >
cv"Bhql const Tp & operator ()( const T & r) const
JQDS3v=1$ {
go?}M]c%7 return t;
NeR1}W }
"L+NN| } ;
J[al4e^ ,qwVDYJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kE854Ej 下面就可以修改holder的operator=了
[sZ,nB/ 1s-=zs template < typename T >
Np@RK1} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]ASTw(4 {
L0>7v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WZN0`Od }
Ntlbn&lc;D i|!W;2KL5 同时也要修改assignment的operator()
0?*":o30 d@ef+- template < typename T2 >
OZ4% 6/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`>u^Pm
现在代码看起来就很一致了。
o[aIQ|G ?0?+~0sI 六. 问题2:链式操作
.#LvvAeh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
JZ)w 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。
B4{F)Zb 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。
&
Tkl-{I 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。
u-R;rf5%k 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6ag0c&k ~\u~>mtchu template < typename T >
rO]2we/B,4 struct result_1
juB /?'$~ {
SI/3Dz[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
E=]$nE]b } ;
Bpp(5 WDF6.i ? 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:
^%NjdZu DO [<.dOe7| template < typename T >
8gJg7RxL struct ref
LCMn9I {
Ygc.0VKMR typedef T & reference;
(r/))I9^ } ;
Q1RUmIe_& template < typename T >
KouIzWf. struct ref < T &>
;!B>b)% {
2#@-t{\3-p typedef T & reference;
~j[mM E} } ;
/! M%9gu ]uXmug 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wDKA1i%G h3V;
J template < typename T >
R<Ct{f! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vu3zZMl {
b&!x.+d-z return l(t) = r(t);
9>ML;$T& }
.NMZHK?% 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。
TRFza}4:i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KSO%89R' uo3o[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
VKu|=m2vB _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<*z9:jzQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e7n`fEpO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&XB1=b5 最后的布局是:
{CQI*\O Add
lh-zE5; / \
nQ;M@k&9eV Divide 5
scyv]5Hm! / \
UQq Qim _1 3
!BR@"%hx 似乎一切都解决了?不。
&"=<w 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。
&?^"m\K4J* 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。
LT:8/&\ 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:
Fr hI[D 86W.z6 template < typename Right >
}8Nr.gY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@+Anp4%;Y Right & rt) const
@!B%ynrG {
iz2;xa* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9n;6;K# }
c. uD% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xd!GRJ<I 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。
7o9[cq w 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。
p5#UH 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。
E2Ec`o 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。
jBJ|%KM 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}?QA cC 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:
8[x{]l[ J'*`K>wV template < class Action >
v4r%'bA class picker : public Action
.`^wRpa2M {
i*e'eZ;) public :
Dj{=Y`Tw picker( const Action & act) : Action(act) {}
'e8O
\FOf // all the operator overloaded
{
P @mAw } ;
8:k-]+#o
\1?: 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。
?{r -z3@ N 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:
Q\aC:68 ),I g u template < typename Right >
AizLzR$OG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JxlZ,FF$@ {
lz(}N7SLa return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QoS]QY'bZ }
,j%feC3 Z(BZGO< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
aA-s{af 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。
LuWY}ste BCt>P?,UO template < typename T > struct picker_maker
-fD W>]_ {
RH"EO4 typedef picker < constant_t < T > > result;
/;`-[ } ;
-qpe;=g&f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.<Jq8J {
U)D}J_Zi( typedef picker < T > result;
j~O"=?7!O } ;
0(+dXzcwM vO8CT-) 下面总的结构就有了:
>Slu?{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。
YT<(2u#Ng 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。
O[R
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
E]ZIm 至此链式操作完美实现。
7%i6zP/a s:^Xtox/ MG4(,"c! 七. 问题3
N.-*ig.YR7 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。
Zi.w+V A3Y}|7QA template < typename T1, typename T2 >
8\m[Nuq5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BHDd^bd {
CFG(4IMx return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
tTPjCl }
I~25}(IDZ" ]GXE2A_i; 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:
PGA
`R +g%Ah template < typename T1, typename T2 >
F`57;)F struct result_2
I GB) {
G9h B p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hc]5f3Z } ;
$#FA/+<&$ Cd7l+~*Y 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?
)gNVJ 这个差事就留给了holder自己。
r_3=+ VX e7b qnnP*15` template < int Order >
92M_Z1_w[ class holder;
v.Xmrry template <>
?]0bR]}y class holder < 1 >
B2,JfKk/ {
>RXDuCVi public :
^Kn:T`vB template < typename T >
9 tIE+RD struct result_1
j_}f6d/h {
,pa=OF typedef T & result;
#A^(1 } ;
cT#R B7 template < typename T1, typename T2 >
1qh SN#s{_ struct result_2
sF1j4 NC {
;% 4N@Z typedef T1 & result;
"@rXN"4 } ;
y-o54e$4Cq template < typename T >
k
Hh0&~( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^Dys#^ {
6<9gVh<=w return (T & )r;
yGlOs]>n }
e%KCcU template < typename T1, typename T2 >
y-)5d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5Pd^Sew {
B{ cb'\C return (T1 & )r1;
3=IY0Q>/( }
J;Veza } ;
Vn6]h|vm !p(N
DQm template <>
Ky)*6QOw class holder < 2 >
iTJE:[W"y {
vSGvv43G public :
S0tPnwco[~ template < typename T >
B q7Qbj struct result_1
*w6(nG'M{ {
_[S<Cb*1 typedef T & result;
AI2@VvB } ;
Kl w9 template < typename T1, typename T2 >
L*1yK* struct result_2
</|m^$v {
]gDX~]f[ typedef T2 & result;
m]'P3^<{P } ;
n!%'%%o2v template < typename T >
X!f` !tZ:{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9oxn-)6JC {
$'Qv
{ return (T & )r;
<>fT_ }
i>z {QE template < typename T1, typename T2 >
3Hkb)Wu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_rvO#h {
kTm>`.kKJ= return (T2 & )r2;
}Bn`0;] }
6>F]Z)]} } ;
Io7o*::6iw iU?xw@WR Yk
yB 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> >。
fi';Mb3B3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
48n 7<M;I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
N6%M+R/Q 0-Vx!( return l(i, j) = r(i, j);
!Bn,f2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
y/!jC]!+c #>O>=#Q return ( int & )i;
&\AW}xp return ( int & )j;
YY
8vhnw 最后执行i = j;
OsNJ;B 可见,参数被正确的选择了。
+cC$4t0$^A P6u%-# rjL4t^rT |M(0CYO Ep1p>s^ 八. 中期总结
[PL]!\NJ 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:
YH'j"|{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;BYv&(#u1q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o/mGd~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YB"=eld \Qei}5P, z-?WU poVtg}n ljJR7< JId|LHf*P 九. 简化
UGK,+FN 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。
oE'Flc. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=x}p>#o,J 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:
[K"&1h<> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8d8GYTl b) +-*/&|^等
KN"<f:u 2. 返回引用。
ZMmf!cKY:' =,各种复合赋值等
Jn)DZv8? 3. 返回固定类型。
6G]hsgro 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c^`(5}39v 4. 原样返回。
w4j,t operator,
`E-cf 7% 5. 返回解引用的类型。
R6-Z]Hu operator*(单目)
_/cL"Wf 6. 返回地址。
\Ea(f**2B operator&(单目)
T/TMi&:?. 7. 下表访问返回类型。
_A,mY6* operator[]
{qL}:ha? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i=X
B0- operator<<和operator>>
::2(pgH \wxLt}T-Q 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。
|!"qz$8fB 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@]X5g8h #w&N)
c> template < typename Left >
b]Z>P{ j struct value_return
q,*([yX {
}WEF*4B! template < typename T >
c<]~q1 struct result_1
lbiMB~rwI {
y(*#0fJrTV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.yb=I6D;<3 } ;
Kld#C51X f S F&EVRv template < typename T1, typename T2 >
d2(3 , struct result_2
)m.U"giG++ {
c,_??8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GNab\M. } ;
IJv+si:k } ;
gkL{]*9&% -1c{Jo <^fvTb &* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sH /08Z =w2_1F" 下面我们来剥离functor中的operator()
/'Q2TLy= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZCz#B2Sf8 CCU<t
Q return l(t) op r(t)
;eT+Ly|{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Or,W2 return op l(t)
:XeRc"m< return op l(t1, t2)
Tb<}GcwJ return l(t) op
w ^8i!jCy return l(t1, t2) op
fe!{vrS return l(t)[r(t)]
jC_m0Iwc return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
c@/K} ^{l$>e] 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:
3jDAj!_ea 单目: return f(l(t), r(t));
y]b&3& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!nt[J$.z^ 双目: return f(l(t));
40Hm+Ge return f(l(t1, t2));
i4H,Ggb 下面就是f的实现,以operator/为例
V3q[ #.o feG#*m2g struct meta_divide
C] >?YR4 {
j-9Zzgr template < typename T1, typename T2 >
a/dq+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
se&Q\!&M {
OO*2>Qy~z return t1 / t2;
p~f=0K }
^s_7-p])( } ;
`$i/f(t6` XWv;l) 这个工作可以让宏来做:
yNOoAnGT W +S
],){ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ucd~-D template < typename T1, typename T2 > \
Qkb=KS%z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
55Ag<\7 以后可以直接用
}b=Cv?Zg$m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
eH^~r{{R 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
*m*sg64Zw (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+wxDK A_ =gQ^,x0R9 olca
Z 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
!"<~n-$B E8"$vl&c] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5dkXDta[G class unary_op : public Rettype
XN}^:j_2 {
P9jPdls Left l;
?3a:ntX h public :
|VQmB/a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SkyX\& hD9b2KZv template < typename T >
]'5 G/H5?; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'ZAl7k . {
,v_NrX=f? return FuncType::execute(l(t));
)>I-j$%=2 }
W.Z`kH *B Hp5.jor(k template < typename T1, typename T2 >
3oBR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{.o@XP,. {
3{9d5p|\i return FuncType::execute(l(t1, t2));
t$g@+1p4 }
3 @%XR8ss } ;
<d~si^*\ch IQeiT[TF y7|
3]>Z 同样还可以申明一个binary_op
HMmB90P` iB#*XJ;q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lb\VQZp!y class binary_op : public Rettype
.JX9(#Uk {
DhD^w;f] Left l;
D";@)\jN Right r;
?}"39n public :
'wni.E& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h&2l0|8k y3OF+;E template < typename T >
vp(ow]Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ticx]_+~T {
T,h9xl9i return FuncType::execute(l(t), r(t));
.FC|~Z1T<F }
\IZY\WU}2 IR|#]en template < typename T1, typename T2 >
vKBijmE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I&;9
{
AK(x;4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`k`P;(: }
Y&-%
N } ;
]i\;#pj} n&3}F? GQ2/3kt 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Y`rli 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nt8&Mf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w|c200Is}e 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
iF
Zq oz 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Oi<yT"7 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5i+cjT2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
XIn,nCY; 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
%Ni"*\ 下面是修改过的unary_op
5GbC}y> xJ9aFpTC template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\3`r/,wY class unary_op
33g$mUB {
Lg{M<Q)4 Left l;
}:57Ym)7w hkMVA
public :
yMXf&$C u9fJ:a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MUSsanCA Q89fXi0Ivb template < typename T >
Z)md]Twt struct result_1
\/ipYc {
}$i/4?dYsQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9}5o> iR } ;
VS >xvF et?FX K"y template < typename T1, typename T2 >
}=Ul8
< struct result_2
.wB'"z8L {
gloJ;dEB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d/!\iLF } ;
i` Q&5KL ;8a9S0eS template < typename T1, typename T2 >
T^vhhfCUr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+lxjuEiae {
>wb Uxl%{5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
b0Dco0U( }
RFoCM^ ?tA%A template < typename T >
EjMVlZC> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m`}mbm^ {
5Dzf[V^]` return OpClass::execute(lt(t));
U~USwUzgY }
3&mpn, Ft38)T"2R\ } ;
Lv#0-+]$Bt mm;sf w!'y,yb% 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
.N( X.C 好啦,现在才真正完美了。
`]^W#6l 现在在picker里面就可以这么添加了:
n'0r
( > l]Ble template < typename Right >
Ft?eqDS1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V>/,&~0 {
vn!5@""T return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
hQ'W7EF }
YmOj.Q& 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。
+abb[ $JUkwsc ja9=b?]0, S`$%C=a. x-]:g&5T 十. bind
t+_\^Oa) 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。
D|ra ;d 先来分析一下一段例子
(cyvE}g 6l[v3l"t U!NuiKaQ26 int foo( int x, int y) { return x - y;}
zXD/hM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
U8J9 #+: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lrj&60R`w 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。
bv VkN 我们来写个简单的。
b$yIM 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&>]U c%JK 对于函数对象类的版本:
6~Dyr82"B e ^oGiL~ template < typename Func >
Yxbg _RQm struct functor_trait
T*%rhnTv0 {
0N~kq-6.\ typedef typename Func::result_type result_type;
.$7RF!p } ;
]YtN6Rq/ 对于无参数函数的版本:
]tf`[bINP OGIv".~s4 template < typename Ret >
x;<0Gg~jB struct functor_trait < Ret ( * )() >
1y\bJ {
3&CV!+z typedef Ret result_type;
:;eQ*{ `\ } ;
WMC\J(@. 对于单参数函数的版本:
T0Xm}i ;i\N!T{> template < typename Ret, typename V1 >
/(*Ucv2i}T struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Wy}^5]R0E {
3E^qh03( typedef Ret result_type;
Rk7F;2 } ;
.{\eco 对于双参数函数的版本:
qdn_ZE }X?#"JFX? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
lg8@^Pm$r; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/]^Y\U ^ {
_cE_\Ay typedef Ret result_type;
KE ?NQMU } ;
G%FZTA6a 等等。。。
jU~ x^Y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`g3AM%3 #-@Uq6Y template < typename Func >
DH%PkGn struct func_return
]WY V {
`FQ]ad Fz template < typename T >
>~nr,V.q struct result_1
yvj /u
c {
NLK1IH# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T[)!7@4r } ;
5!fOc]]Ow r5N TTc
template < typename T1, typename T2 >
:\JCxS=EW struct result_2
\
a,}1FS {
m$=}nI(H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>mX6;6FF } ;
/AADFa } ;
8QK8q:| ]"b:IWPeI ?tL' X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!p).3Kx0 |Z94@uB template < typename Func, typename aPicker >
)~)l^0X class binder_1
nH&z4-1Y? {
`MCiybl,&P Func fn;
z?.9)T9_ aPicker pk;
(_"Zbw%cJy public :
xYCJO(& h?p_jI template < typename T >
E&
i (T2c struct result_1
@;` 's {
+/Y2\s typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S'8+jY } ;
:`zO%h P%lD9<jED template < typename T1, typename T2 >
s{R,- \_ struct result_2
_%=CW'
B {
3 a.!9R> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\?
)S{ } ;
erW2>^My V~[b`&F
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Gmi?xGn J)Y`G4l2@ template < typename T >
<O
0Q]`i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G(.G>8pf {
Ba8=nGa4KY return fn(pk(t));
Q&xH }
WM?-BIlT= template < typename T1, typename T2 >
W/bW=.d
Jd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-
[h[ {
F0p=|W return fn(pk(t1, t2));
X':FFD4h }
Ajm!;LA[jO } ;
}LS8q EN\cwa#FU }n4 T!N 一目了然不是么?
lbda/Zx 最后实现bind
(Fon!_$: KCyV |,+n sdZ$3oE. template < typename Func, typename aPicker >
mdEJ'];AH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0|FxSc {
'Og@<~/Xy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?LmeZ}K }
Bh2l3J4X Hvm}@3F| 2个以上参数的bind可以同理实现。
h;jO7+W 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
2P^|juc)sU s{Qae=$Q 十一. phoenix
h8asj0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wpM2{NTP 6whPW
. for_each(v.begin(), v.end(),
} 7
o! (
4F|79U # do_
@d0f +9d [
K<*6E@+i cout << _1 << " , "
aE5-b ub c ]
kZz'&xdv'. .while_( -- _1),
"ktuq\a@ cout << var( " \n " )
I{cH$jt< )
K 77iv );
i`2SebDj'w c%/b*nQ(= 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:
>|A,rE^Ojt 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
|qn2b= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W :]2Tp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
e9{0hw7 dgpE3
37Lt "jum*<QZz template < typename Cond, typename Actor >
PiKP. class do_while
o@zxzZWg {
:TU|:2+ Cond cd;
ZQE1]ht Actor act;
z qq public :
VQHB}Y@^ template < typename T >
vd[7Pxe struct result_1
'_G\_h}5 {
q k^FyZ< typedef int result_type;
I;t@wbY, } ;
|ZH(Z}m '-%1ILK$3r do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A+RW=|: UmWXv#q\l template < typename T >
/%& d: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^1.*NG8 {
m}wn+R do
T06(Q[) {
-_ I)5*N act(t);
D8wf`RUt }
W]oD(eZ while (cd(t));
ae sk. return 0 ;
a
~v$ bNu }
xc#t8` } ;
89LD:+p/ fQa*> **j; {oqbV#/& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%42a>piev 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。
%LMpErZO 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。
+Umsr 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。
RhE~Rwbx 下面就是产生这个functor的类:
tr<fii3< `HRL .uX e%JIqKS template < typename Actor >
eT".psRiC class do_while_actor
skcyLIb {
`MSig)V Actor act;
cuQ!"iH public :
@vlP)" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5j`xSG WY!\^| , template < typename Cond >
n>ui'}L picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TF/NA\0c$ } ;
U*r54AyP 7{F\b VC88re` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$z%(He 最后,是那个do_
>)ekb7 q~R8<G%YK OS,!`8cw class do_while_invoker
*<xu3){:c {
uslu-|b!% public :
"@nH;Xlq template < typename Actor >
e-ta 7R4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-"I$$C {
jhm3:;Z return do_while_actor < Actor > (act);
,' |J }
lr>NG,N } do_;
f(|k0$EIu [ey#
,&T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`MI;.t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Q ]CMm2L^f 最后来说说怎么处理break和continue
@njNP^'Kx 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。
"u^Erj# / 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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