一. 什么是Lambda
=$}P'[V 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@/lLLGrZ" 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
`)`_G!a D%LqLLD o$'Fz[U >-r\]/^ class filler
KZ6}),p {
q]0a8[]3 public :
';+; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
82&JYx } ;
V5i_\A D7X-|`kH #StD]d 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:
X"(!\{ySI; 9xB^dKM3 *;7& = PqQJE} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gd_w;{WP q#pBlJ.LK ?Mp~^sgp' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
B cX}[?c 2}'qu) 7$z")JB V,<,;d fR 二. 战前分析
+e)So+.W 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
rwtSn?0z" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/&$'v:VB U)zd~ug?m R$K.; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7,!Mmu /* --------------------------------------------- */
9;&2LT7z vector < int *> vp( 10 );
aj20, w transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
R)I 8 ) /* --------------------------------------------- */
^8o'\V"m^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/1h`O@VA /* --------------------------------------------- */
@\i6m]\X int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
R I:x`do /* --------------------------------------------- */
6]\F_Z41 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yH|ucN~k5S /* --------------------------------------------- */
T73oW/.0X? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`-D6:- ,w ?#qA>:2, ~4U[p 50 '# "Z$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
~{n_rKYV 1._1, _2是什么?
@I]uK[qd 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。
]"dZE2! 2._1 = 1是在做什么?
j23OgbI 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。
n8w|8[uV^ 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。
;J2U5Y NO Gnl6>/L, $9y]>R 三. 动工
}kT;UdIu; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%{yr#F=t#] EQyRP.
dq u%V=Ze -]Z!_[MlDF template < typename T >
KA`1IW; class assignment
dY~3YD[ {
ba%[! T value;
L:`|lc=^ public :
6[69|& assignment( const T & v) : value(v) {}
394u']M template < typename T2 >
Z"lL=0rY/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\C
ZiU3 } ;
B+jT|Y' .!U `,)I XU2HWa 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=P'=P0G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!}"npUgE ]b'K
BAMy Umv_{n` 3HO4h\mp class holder
S5"xb {
K^J;iu 4 public :
RT9fp(6* template < typename T >
j*I0]!- assignment < T > operator = ( const T & t) const
J6hWcA6g {
1|;WaO1Q return assignment < T > (t);
,ZD!Qb }
YM 7P!8Gc } ;
yZb@ bC$n+G>6k #Jy+:|jJ 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:
/_*: |O+R%'z'< static holder _1;
E5jK}1t4V Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/Or76kE %saTyF, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Fy`VQ\%7t 而不用手动写一个函数对象。
CLQ \Is^] Yl&eeM 5>j,P nkS6A}i3o 四. 问题分析
3dcZ1Yrn 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。
*7ap[YXZ\w 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。
8ji!FZf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pP{b!1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
e:AB!k^xp$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>7vSN<w~m FDbx"%A 五. 问题1:一致性
$
ohwBv3S 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?|
^dZ,Itho 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5irewh'R >Eik>dQ a struct holder
eY\tO"Hc {
/p<mD-:.M //
\Y>^L{ template < typename T >
I4m)5G?O2 T & operator ()( const T & r) const
;r49H<z {
d;D^<-[i return (T & )r;
q1r\60M }
[mw#a9 } ;
/%=#*/E7 xtpD/,2 这样的话assignment也必须相应改动:
j[iJo
5 p&Nw:S template < typename Left, typename Right >
xdYjl.f class assignment
QdUl-( {
M[<O]p6 Left l;
t^8#~o!% Right r;
RZOk.~[v public :
J-Sf9^G assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tI.(+-q template < typename T2 >
g|)e3q{M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(niZN_qv } ;
9^igzRn0 nqgfAQsE) 同时,holder的operator=也需要改动:
-/#3U{O b'3#FI=: template < typename T >
qbqJ1^!6R assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8 Sl[& {
0<nKB}9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
/RX7AXXB }
Y8\Ms^rz 0AR4/5. 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。
5Tn4iyg;B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uBl&|yvxB b.YQN' return l(rhs) = r;
tHJ1MDw' 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。
ot_jG) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kZUuRB~om @VxBURZ? template < typename Tp >
g=i|D(". class constant_t
{[r'+=}l\S {
[C771~BL> const Tp t;
d[TcA2nF public :
, LcMNP r constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
SB$~Btr template < typename T >
*aG0p&n} const Tp & operator ()( const T & r) const
EnwiE {
8Yb/ c* return t;
~\ie/}zYj }
ip1jY!
} ;
bpUN8BI[T F4bF&% R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<=A&y5o 下面就可以修改holder的operator=了
_QXo4z!a8 QXXcJc~ template < typename T >
c^Wm~"r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FAPgXmFzx {
.rxc"fR4_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ig N,]y }
em>CSBx Yd/qcC(& 同时也要修改assignment的operator()
{W `/KU?u :^l*_v{ template < typename T2 >
2$T~(tem T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
WY*}|R2R 现在代码看起来就很一致了。
=1\'xz}p? ;=C^l 六. 问题2:链式操作
fC~WuG3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
uVp R^
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。
K
=7(=Y{ 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。
1$xt=*.u| 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。
*qz]vUb/0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
N3x}YHFF W_iP/xL template < typename T >
>"`:w
struct result_1
]^ RgzK {
veK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vP,WV9Q1u } ;
*}mtVa_| _10#rucr 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:
J4S2vBe16 78 UT]<Q;K template < typename T >
J~c]9t struct ref
<D&75C# {
Q{$2D& typedef T & reference;
)dlt$VX } ;
f5sk,Z template < typename T >
(8H^{2K~ struct ref < T &>
L G=Q {
@]2cL typedef T & reference;
Crww\#E; } ;
fF *a/\h % @|d|orMC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9k$uo_i' { ET+V template < typename T >
:;7q up typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/iukiWeW {
F,lQj7 return l(t) = r(t);
lzwr]J%|? }
9ykmz ( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
sq<y2j1oF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
VF[]E0=u6 !PQ@"L)p 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
BF]b\/I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
DtZkrj)D/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pD &\Z~5T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Uel*:c 最后的布局是:
W6\s@)b; Add
aEL6-['( / \
Ex<-<tY Divide 5
kB :")$ / \
fE^rTUtn _1 3
){ wE)NN 似乎一切都解决了?不。
/8GVu7 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。
>O?EFd>E 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。
koAc-o
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:
hVR=g!e#X Ad`;O+/; template < typename Right >
szKs9er& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'X[3y^q Right & rt) const
e|{6^g<ru {
Xw![}L> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7H./o Vl }
hd^?svID 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xkqt(ng( 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。
Z7%>O:@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。
`aSz"4Wd 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。
Ag?@fuk$J 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
y~W6DL} 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?
-4V1s;QUZ 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:
_A%z^&k(i %q:V template < class Action >
|yqx
] class picker : public Action
fx=aT {
rZzto;NDS public :
o"5R^a@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
uK
t>6DN. // all the operator overloaded
6wxQ_Qz:Q } ;
Uh&MoIBs# 2TIZltFS0e 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。
&z,w0FOre 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:
fe&K2C%bm lRentNg0b template < typename Right >
VxsW3*` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
r,0> 40^ {
C>j"Ck^< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X,gXgx P\ }
j@ =n|cq '2#O{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
am@\$Sa4 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。
i12iB+q #t{?WkO[ template < typename T > struct picker_maker
'8dgYj {
]@Zj-n8 typedef picker < constant_t < T > > result;
B"8^5#t4s } ;
%>pglI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*<BasP {
X hTp'2,] typedef picker < T > result;
~>+}(%<, } ;
0y6nMI Hk.+1^?% 下面总的结构就有了:
$~U_VQIA^ 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。
yyBfLPXZ 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。
18|H picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
oIf-s[uH 至此链式操作完美实现。
<5q:mG88 X $cW!a U3p=H^MB. 七. 问题3
"iOT14J!7 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6g7 X1C 9 ?h)U|J?G template < typename T1, typename T2 >
=Y
/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3hb1^HNT {
k>2 xm return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w^P4_Yr[T }
0M:.Jhp "-N%`UA 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
'w!Hjq]$ O/0m|~`iY template < typename T1, typename T2 >
+
PGfQN struct result_2
lE%0ifu {
22(0Jb\_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\{abyi; } ;
2<|+h=
& du`],/ 6 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?
d}IVYI 这个差事就留给了holder自己。
gK`6NUj $yhQ)@#1 ,AACE7%l template < int Order >
^d4# class holder;
;|}6\=( template <>
27w]Q_C class holder < 1 >
8n1Sy7K!; {
He&dVP public :
/sC$;l template < typename T >
epz2d~; struct result_1
`2Ff2D^ ? {
=yvyd0|35 typedef T & result;
2hu;N } ;
:DQHb"( template < typename T1, typename T2 >
6g( 2O[n. struct result_2
;^t<LhN: {
QH#|R92: typedef T1 & result;
O"_FfwO
a } ;
*H:;pIWP template < typename T >
\
$z.x-U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3Pkzzyk_|D {
rzEE | return (T & )r;
t$R|lv5< }
>qCUs3}C{* template < typename T1, typename T2 >
}U%2)M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^;Ap-2Ww {
v8_HaA$5Y return (T1 & )r1;
D|6prC%/ }
j9%=8Dn.< } ;
uppA`> #ZF|5r + template <>
Dj
#G{X". class holder < 2 >
:+m|KC(Z {
7BdvJ" public :
Cc/?-0a2! template < typename T >
3`Y struct result_1
]J:?@}\^ {
UPUO8W)<Z6 typedef T & result;
="<+^$7:k } ;
4vGkgH<, template < typename T1, typename T2 >
WE68a!6 struct result_2
9`QWqu[ {
OBl-6W typedef T2 & result;
H2|& } ;
t&H) :P template < typename T >
-=5z&)
X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D_(xhM {
j`ggg]"&$ return (T & )r;
^|-x mUC }
,W7\AY07] template < typename T1, typename T2 >
X^r HugQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r9z/hm}E {
jZ7#xRt5w return (T2 & )r2;
:C_\.pA }
vgo-[^FiP$ } ;
4Poi:0oOys _`*x} 97NF*-)N 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> >。
k9'%8(7M: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8cF-kfbfZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tDF6%RG ``$At ,m return l(i, j) = r(i, j);
*5.s@L( VU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xSug- 3m return ( int & )i;
cAV9.VS<L return ( int & )j;
2*F["E 最后执行i = j;
_
B",? } 可见,参数被正确的选择了。
(]vHW+' KP -g<Zc )9{?C4NQ K/
I3r_ p!|ok#sW 八. 中期总结
(,[m}Qb?! 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:
%AXa(C\1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$ZH$x3; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
JrQ*.lJj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
G*3O5m ?)'j;1_=E3 #ZeZs 31 DNq=|?qn] o5@
l!NQ Q!zg=_z- 九. 简化
|wQ|h$| 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7Ha
+@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(zCas}YAKI 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
.~4%TsBaY 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
w J/k\ +-*/&|^等
e(O"V3wq*6 2. 返回引用。
!!%vs
6 =,各种复合赋值等
|j#x}8[( 3. 返回固定类型。
w%GEOIj} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.3 m^yo
c/ 4. 原样返回。
~^w;`~L operator,
L'`W5B@ 5. 返回解引用的类型。
]SFB_5Gb operator*(单目)
GGo
nA 6. 返回地址。
"=MRzSke3 operator&(单目)
kG:uXbUI' 7. 下表访问返回类型。
=X2 Ieb operator[]
l5l:'EY> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*ukE"Aj operator<<和operator>>
oIAP dn QA+qFP OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
gmJiKuAL5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Xv|~1v%s7 X0*
y8" template < typename Left >
9@nX 6\, struct value_return
_6;T
/_R= {
bP`yLz template < typename T >
.fk!~8b[Q+ struct result_1
dUk^DI,:l {
%TyR8
% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Q
Bc\=} } ;
oQBfDD0 f5IO<(:E^ template < typename T1, typename T2 >
5#!pwjt~7 struct result_2
!E'jd72O {
_1VtVfiZ{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
fpwge/w } ;
hp/}Z"A= } ;
!ANv XPp X8~cWW dBE
:rZu 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^PMP2\JQA )wQR2$x~ 下面我们来剥离functor中的operator()
~^2Y*|{) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~N&j6wHg# |
y\B*P return l(t) op r(t)
MW=2GhD= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\(R(S!xr_
return op l(t)
DI'wZySS^ return op l(t1, t2)
NmthvKhH return l(t) op
N J9H= return l(t1, t2) op
hub1rY|No return l(t)[r(t)]
Mf^ ;('~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
wLAGe'GX Nc()$Nl8 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:
3ybEQp9 单目: return f(l(t), r(t));
RAxAy{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CTv-$7# 双目: return f(l(t));
[R iCa return f(l(t1, t2));
MM"{ehd{^a 下面就是f的实现,以operator/为例
a.L ?J 2VyLt=mdh struct meta_divide
f*04=R?w7> {
H,9e<x#own template < typename T1, typename T2 >
1tHTjEG4^3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
n a])bBn {
d nWh}! return t1 / t2;
c!AGKc }
gmB?L0UV } ;
%,g6:Zc@ D0/ \ 这个工作可以让宏来做:
/[`bPKr i|0H {q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ev7Y^
template < typename T1, typename T2 > \
|_{-hNiz0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
y,v*jE 以后可以直接用
Lj6$?(x} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~rN~Ql%S 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
a$.(Zl (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
f'Dl*d v?F~fRH 6H\3 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
id8a#&t] nyD(G=Q5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=ltT6of@o class unary_op : public Rettype
]e@'9`G-' {
P(8zJk6h), Left l;
*D!$gfa public :
/KFCq|;7s, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\74+ cN zpx template < typename T >
^P
>; % typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fn>MOD!l {
,.6Hh'^65^ return FuncType::execute(l(t));
UaA6 }
.e%PK[o >y#<WB$i template < typename T1, typename T2 >
T B~C4H K= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c7.%Bn, {
}A;J-7g6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
B@D3aOvO }
y((I2g1rv } ;
Rm`_0}5 N1`/~Gi H]K(`)y}4 同样还可以申明一个binary_op
Q"n|<!DN (E )@@p7,: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`j{5$X class binary_op : public Rettype
9IZ}}x {
UmZ#Cm Left l;
G]X72R?g Right r;
E+k#1c|v$ public :
i9+(gX(t binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#G%[4.$n. 9ar+P h@* template < typename T >
DyIuM{Owj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ue@ fry {
|fkz=*rn return FuncType::execute(l(t), r(t));
Hz&a~ }
(9$z+Zmm? MX2Zm template < typename T1, typename T2 >
//S/pCqED typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NPF"_[RoeV {
PMC5qQ%x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
AAUFX/}8P }
A
J<Sa= } ;
6 Ty;m>j `3m7b!0k J24<X9b 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
bII pJQ1.[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
XgE\q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{Hg.ctam 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。
i_8v >F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q{1Q w'+@ 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。。。
?_*X\En*3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
KfD=3h= 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)
9bd $mp 下面是修改过的unary_op
'r3yFoP} Y@N-q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
sw
A^oU class unary_op
jz ;N&62| {
1{{z[w# Left l;
=0!PnBGYn {2QCdj46 public :
mDZ/Kp{ L,6v!9@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eK[8$1 `5,46_ template < typename T >
OOJg%y*H struct result_1
BnJpC<xm {
r/o1a't; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uL| Wuq } ;
o6L\39v_ hq[;QF:B template < typename T1, typename T2 >
}n /6.% struct result_2
W
u?A} fH {
}Fs;sfH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*9Eep~ 6 } ;
\~u7 k K@yLcgr{O2 template < typename T1, typename T2 >
*l\wl @{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OI:G~Wg {
?Vg251-H return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jFS])",\i }
W6STjtT3P ((OQs. template < typename T >
/o@6?UH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2ZUI~:U Z {
jD]Ci#|W return OpClass::execute(lt(t));
3Wv-olv }
(S MnYh4 zM:&`6;e } ;
]34fG3D| kF{'?R5w "QCtF55X& 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
E<6Fjy 好啦,现在才真正完美了。
i" 0]L5=P 现在在picker里面就可以这么添加了:
!' ;1;k); /Mq9~oC template < typename Right >
}.`no picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s}3g+T\l1w {
DAYR=s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b2rlj6d }
?fv5KdD 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。
VS.~gHx Jkf%k3H3I* LdAWCBLS :@x_& b \_GG6 十. bind
Vz4/u|gt 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。
,v^A;,q 先来分析一下一段例子
ldFK3+V NA@<v{z QlxzWd3=q int foo( int x, int y) { return x - y;}
)67pBj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
sn>2dRW{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R9+0ZoS 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。
K+WbxovXU 我们来写个简单的。
K14FY2" 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?Pec:3% 对于函数对象类的版本:
[2~^~K d `eX_] Z template < typename Func >
b({K6#?'[ struct functor_trait
S1d^mu {
8/i];/,v*M typedef typename Func::result_type result_type;
&oJ1v<` } ;
N+0[p@0 对于无参数函数的版本:
Z+8Q{|Ev Sm7O%V8{p template < typename Ret >
p"'knZG struct functor_trait < Ret ( * )() >
U!y GZEU"[ {
;,WI_iP(w typedef Ret result_type;
O%Hc%EfG } ;
Qk5pRoL_ 对于单参数函数的版本:
?**9hu\BG ^Kbq.4 template < typename Ret, typename V1 >
GMv.G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0gevn {
$V/Hr/0 typedef Ret result_type;
4`X]$. } ;
b7uxCH]Z
对于双参数函数的版本:
Cf~vT" LdH23\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
U))2?# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
J]AkWEiCJ {
J=l\t7w typedef Ret result_type;
:abpht } ;
>Tf <8r, 等等。。。
Hoj'zY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
yhPO$L ByU&fx2Z template < typename Func >
Kb$6a'u7 struct func_return
L>3- z>u, {
#qnK nxD template < typename T >
O-3R#sZ0 struct result_1
)i^+=TZ q {
Jc=~BT_G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vB?(| } ;
v?@=WG t3l-] template < typename T1, typename T2 >
S!Bnz(z struct result_2
<(E9U. {
6Cpn::WW} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8V?*Bz-4` } ;
}VU7wMk } ;
Can:!48 NScUlR"nE A[hvT\X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#TG7WF5 L> \/%x>Wx template < typename Func, typename aPicker >
kJ_XG;8 class binder_1
'Szk!,_ {
@{ CP18~: Func fn;
F2^qf aPicker pk;
(~Hwq:=. public :
KvvG
H-] (?vKe5 template < typename T >
Z~{0x#?4% struct result_1
4#Rq}/h {
RD_l typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8mnzxtk } ;
9O{b8=\} V9\y*6#Y, template < typename T1, typename T2 >
D/`b~Yl struct result_2
P3_&( {
@-% .+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e_h`x+\: } ;
E]&tgZO #I-qL/Lm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[+3~wpU(p krSOS WJ template < typename T >
dXMO{*MF{H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hmES@^n!_ {
NGp^/PZX0 return fn(pk(t));
}nt,DG!r }
/I@`B2 template < typename T1, typename T2 >
Y{`hRz` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*USzzLq {
XJguw/[wm return fn(pk(t1, t2));
+rOfQ'lQ }
btDPP k' } ;
B@K =^77 {SJnPr3R rhH !-`m 一目了然不是么?
M1,1J-h 最后实现bind
Aw,#oG {N feA(Rj +V,Ld&r template < typename Func, typename aPicker >
pP^"p"<s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<=gf|( {
|n~Vpy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3IYbgUG }
rrc>O*>{i *<l9d 2个以上参数的bind可以同理实现。
;Ebpf J 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。
`\Hs{t] x-Fl|kwX.5 十一. phoenix
QV*W#K\7q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
qy,X#y'FuE _Z3_I_lW for_each(v.begin(), v.end(),
Jh`6@d (
W<OO:B.ty do_
{3kI~s [
3=Va0}#& cout << _1 << " , "
7p+uHm ]
JNSH'9!n6 .while_( -- _1),
1+NmiGKg cout << var( " \n " )
aj6{ )
od`:w[2\ );
:}[[G2|9 TM$Ek^fQ. 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:
mqv!"rk'w 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
F/chE c
V operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
QP[`*X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DOGg=`XK1 ]qNPOnlp 8+U':xR template < typename Cond, typename Actor >
90]{4 ]y; class do_while
Nk/Ms:57y {
c69M
Cond cd;
VsR`y]"g Actor act;
R:FyCT_, public :
*l\vqgv.Z template < typename T >
zP;1mN struct result_1
x|IG'R1:Y {
Bg0 aLU)[ typedef int result_type;
& wG3RR| } ;
jHWJpm( _<P~'IN+n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:>GT<PPD; %Q[+bN[/ template < typename T >
m[!AOln) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>6cENe_@t {
:fE*fU@ do
`<kV)d%xEF {
MB]Y|Vee act(t);
{r?qI }
)bPF@'rF2 while (cd(t));
-"Q[n,"Y return 0 ;
Y'S9
}
X>6VucH{\ } ;
g+iV0bbT `%M}
:T ~*Ir\wE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.`Ts'0vVy 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。
j[o5fr)L 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;a#?Du o 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。
DUK.-|a7 下面就是产生这个functor的类:
;q&\>u: UZUG?UUM .1C|J template < typename Actor >
3`aJ"qQE class do_while_actor
,*$/2nB^ {
tXIre-. 2} Actor act;
Oz1ou[8k public :
/+F|+1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
F ttny] 4ng*SE_ template < typename Cond >
pd{;`EW| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%C8fv|@:f } ;
k^PqB+P! (B zf~#]~
YErn50L 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7F{=bL 最后,是那个do_
!%2aw0Yv lC|{{?m +/Lf4??JV class do_while_invoker
fKY1=3 {
~-w public :
<#9zc'ED: template < typename Actor >
/@bLc1" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~Zd n#z\ {
r,4V SyZF\ return do_while_actor < Actor > (act);
C4P7, }
(d C<N3 } do_;
jdY v*/^ f-tV8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6)eU &5z1? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}PY?
ZG 最后来说说怎么处理break和continue
aUy=D:\ 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。
OQh36BM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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