一. 什么是Lambda
Z4 +6' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$R2iSu{kO 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
0//?,'. =x/Ap1 "[rChso %9!,PeRe class filler
M ;\iL?, {
N%k6*FBp~ public :
1webk;IM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|KHaL? } ;
AUm"^-@x#> ebSG|F ueyz@{On~ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
?W*{%my +EZ Lic ur,!-t(~t 4Y)rgLFj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<GbF4\ue 5*ip}wA kf8-#Q/B 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
78}QaE v\3:R,|' (|<e4HfZL !y&uK&1 二. 战前分析
&o$z[b 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。
G^`IfF-j 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
5,I|beM 3++}4%w 4;]<#u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=q1=.VTn /* --------------------------------------------- */
(aAv7kB& vector < int *> vp( 10 );
g ni=S~u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`K ,{Y_ /* --------------------------------------------- */
q`HuVilNH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
''{REFjK7 /* --------------------------------------------- */
6`>WO_<z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bjQp6!TsZ /* --------------------------------------------- */
~6HpI0i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"$->nC. /* --------------------------------------------- */
u3"0K['3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G E=J Y MX@t[{ Gg9 otA59 ;Z 5s=ZA*(sY 看了之后,我们可以思考一些问题:
c>_tV3TDA 1._1, _2是什么?
LW={| 3} 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
i++a^f 2._1 = 1是在做什么?
YP^=b} 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
1ZL91'U Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
FeW}tKH z n,y'}, O_9M
/[< 三. 动工
MI:
rH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
g*]hmkYe9 n~1F[ * W'|NYw_B iKJ-$x_5 template < typename T >
p<eu0B_V class assignment
DjyqQyq~ {
dRdI(' T value;
Frn<~ public :
{7kJj(Ue assignment( const T & v) : value(v) {}
N('=qp9 template < typename T2 >
iS p +~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@U8}K# } ;
[@VM'@e7 q 9e(YX> YFJw<5& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PBeBI: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>>cb0fH5 $U_M|Xa Fy;
sVB 9QQiIi$74U class holder
XIGz_g;#'w {
R]h3a:ic public :
6"h,0rR template < typename T >
}508wwv assignment < T > operator = ( const T & t) const
:F |ll? {
w4nU86oZYl return assignment < T > (t);
AV>_bw. }
L">\c5ca } ;
mn].8F o2 ; jIL+^{K< 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
d-sT+4o} >\7Mf@c static holder _1;
6e;POW Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WYUel4Z :>|dE%/e$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gTS}'w{ 而不用手动写一个函数对象。
k-Z:z?M ,M.phRJ-` 4,P(w+ 1KUM!DUD 四. 问题分析
j* ZU}Ss 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。
kSpy-bVn 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。
qs%UJ0tR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-U{CWn3G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y#5v5
下面我们可以对这几个问题进行分析。
-d. i4X3j kaT
! 五. 问题1:一致性
H%b c.c 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?|
EzeU-!|W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
n *EGOS h"y~!NWn struct holder
`-!kqJ {
bZ>dr{%%e //
Zsn@O2 template < typename T >
2lCgUe)N T & operator ()( const T & r) const
]6
HR {
3L CT-rp return (T & )r;
=.qX u+ }
\ iA'^69 } ;
y9N6!M|'y P6I<M}p 这样的话assignment也必须相应改动:
/^L<q 'T|EwrS j template < typename Left, typename Right >
' GUCXx class assignment
y`i?Qo3 {
zsLMROo3 Left l;
o-o -'0l Right r;
[4hi/60 public :
gq]@*C assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)$GCur~ template < typename T2 >
P}^Y"zF2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kLF~^/ } ;
!9{hbmF# qj/Zk[ 同时,holder的operator=也需要改动:
g=KvCqJN FUXJy{n6"2 template < typename T >
N4z[=b> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ilXKJJda {
Zd'Yu{<_2N return assignment < holder, T > ( * this , t);
5UJ ?1"J }
fk9q 3
LJ;&02w@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
nLOK1@,4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P3IBi_YyG1 wwRPfr[ return l(rhs) = r;
ACy}w?D< 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
2$MoKOx8$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?lfyC/ Bd 0oA
)i template < typename Tp >
=''WA:,=h class constant_t
Wx8:GBM$2 {
S?6-I,]h const Tp t;
Td|u-9OM public :
*~YdL7f)J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~]#-S20 template < typename T >
Uf|uFGb const Tp & operator ()( const T & r) const
71>,tq {
9XYm8g'X return t;
Zoc4@%
n }
YXZP-=fB>i } ;
QVJpX;u 5|~nX8> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
SSCs96 下面就可以修改holder的operator=了
)hl7)~S< }!{R;,5/n template < typename T >
;N(L, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D/Ok {
uY(8KW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m?4hEwQxf }
:<bhQY 3!\h'5{ 同时也要修改assignment的operator()
maDWV&Db Woj5
yr template < typename T2 >
~;]kqYIJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7V8k = 现在代码看起来就很一致了。
n?$c"} #R:&Irh 六. 问题2:链式操作
NA/`LaJ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:hs~;vn) 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。
343d`FRa} 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。
.D ^~!A 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。
AX$r,KmE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>qOG^{&x 4ryG_p52l template < typename T >
q4Wr$T$gs= struct result_1
%cg| KB"l {
$pAJ$0=sw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ye=4<b_ } ;
Q.$Rhjb 7 s{vou 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:
-e}(\ H7.l)' template < typename T >
h2T\%V_j struct ref
MTCfs~}m {
BCe'J! typedef T & reference;
RZV6;=/ } ;
[.fh2XrVM template < typename T >
8ta@@h struct ref < T &>
!hZ:
\&V {
*|g[Mn typedef T & reference;
5N$XY@ } ;
Nj3iZD| 6
h#U,G 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dt:$:,"
z9[TjTH^}T template < typename T >
3k9n*jY0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$'3xl2T {
U< G 2tn( return l(t) = r(t);
Y2QX< }
/Yp#`}Ii 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。
?$109wZ:9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1Y'4 g3T D;V[9E=g/ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
0dC5
-/+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Yu3S3aRE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
X n!mdR +5 调用divide的对象返回一个add对象。
50N4J 最后的布局是:
"g^i% Add
f<@!{y2Xe / \
|cma7q}p Divide 5
a2?@OJ / \
zw'%n+5m _1 3
@GXKqi 似乎一切都解决了?不。
8(ZQM01; 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Lapeh>1T 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
DhxS@/ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
AyUw @?s>oSyV template < typename Right >
OL_#Uu assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}e|cszNRd Right & rt) const
_KloX{a {
?(zCv9Pg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6yYjZ< }
0NSw^dO\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%J'/ cmR& XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
].Bx"L!B 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
(z;lNl(*C 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
;d>n2 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
S/*\j7cj 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
g/l:q&Q< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
M_+W5Gz< Px-VRANZt template < class Action >
,_$J-F? class picker : public Action
5'DY)s-K {
-Sh&x public :
CN` ~DD{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
2aR9vmR // all the operator overloaded
rF}Q(<Y86 } ;
izcjI.3e, ,gpEXUp\ 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。
J:'_S `J 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:
0datzEns` o R8'^G0< template < typename Right >
G3y8M|: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
sk07|9nU {
]5@n`;. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*otgI"y\ }
*MlEfmB( y4@gw.pt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GzaGTd.b 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。
SHSfe{n S W6oaa81 template < typename T > struct picker_maker
)RTWt` {
f`;w@gR`= typedef picker < constant_t < T > > result;
sMVk]Mb } ;
vP#*if[V5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wjH1Ombt {
zp:QcL" typedef picker < T > result;
kf<c[ su } ;
{A< 9 61 Tc"J(GWG 下面总的结构就有了:
Hn(Eut7% 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。
vw:GNpg'R6 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。
RhB)AUAj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pl[@U<8aw 至此链式操作完美实现。
_OjZ>j<B. \6MM7x(U3 ig YYkt 七. 问题3
cK\
u 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。
Sx
J0Y8#z |cnps$fk~ template < typename T1, typename T2 >
N2HD=[*cr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\\13n4fAv {
~@6l7H6{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
uxDM
# }
gjz-CY.hz (y6}xOa( 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
<'UGYY\wg0 <)!,$]S template < typename T1, typename T2 >
+XO\#$o>W struct result_2
(p12=EB< {
\X\f~CB typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`)cH(Rj } ;
J]Z~.f=" 6@8t>"} 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
6|B9kh} 这个差事就留给了holder自己。
}Md;=_TP =&pLlG #O;JV}y template < int Order >
(57!{[J class holder;
.1;UEb|T template <>
#z%D d{E class holder < 1 >
Ic_NQ<8 {
ojlyW})$% public :
TvDC4tm-: template < typename T >
I-g/)2 struct result_1
P33xt~ {
9NU0K2S typedef T & result;
M$Z2"F; } ;
3BCD0
%8 template < typename T1, typename T2 >
0'Ho'wDb struct result_2
51y"#\7 {
I-r+1gty typedef T1 & result;
yCN_vrH> } ;
=(7nl#o template < typename T >
2 HQ3G~U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4RtAwB {
b \`S[ return (T & )r;
r*l3Hrho~K }
kq5X<'MM9N template < typename T1, typename T2 >
]nB|8k=J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yTd8)zWq {
%2zmc%]r return (T1 & )r1;
< z2wt }
<OGG(dI } ;
?BfE*I$\h +K'Hr:( template <>
m:?"|.] class holder < 2 >
9/(jY$Ar {
aU_Hl+; public :
K$M+"#./ template < typename T >
Wvr{l struct result_1
(n*:LS=0 {
`nl n@ ; typedef T & result;
PY^#hC5: } ;
-<6?ISF2 template < typename T1, typename T2 >
BtC*]WB"_' struct result_2
;cI*"-I:F {
z2uL[deN'" typedef T2 & result;
rtj`FH??11 } ;
Ck
Nl;g l template < typename T >
@;bBc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RTm/-6[N {
\uJRjw+ return (T & )r;
ccHf+= }
~_D.&-xUF template < typename T1, typename T2 >
K@O^\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+
t5SrO!` {
;ItH2Lw<& return (T2 & )r2;
V]p{jLG }
H3D<"4Q> } ;
9RJF /D&&7;jJ CBEf;Ig 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> >。
+P2oQ_Fk`9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?q:|vt 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@&ZQDi 9D3{[ return l(i, j) = r(i, j);
!ajBZ>Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"o&8\KSs x=oV!x return ( int & )i;
T-en|. return ( int & )j;
Y_JQPup
最后执行i = j;
. 5(YL8d 可见,参数被正确的选择了。
K oJ=0jM# 6c-/D.M @Vre)OrN# JLoF!MK} Wo1xZZ 八. 中期总结
}Kp!, 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:
fST.p|b7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I=y7$+7% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
s?w2^<P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s@F&N9oh m\6/:~qWW h_%q`y , {zwH3)|Hn y{%0[x*N<m D'g,<-ahl 九. 简化
]`/>hH>+~9 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Eomfa:WL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t6DSZ^Zq 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
o(*\MTt? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
im<bo Mv +-*/&|^等
M3tl4%j 2. 返回引用。
D:z'`v0j =,各种复合赋值等
'f5
8Jwql 3. 返回固定类型。
d:%b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[G<ga80 4. 原样返回。
m2PUU/8B/ operator,
p*;!5;OUR 5. 返回解引用的类型。
ingG
operator*(单目)
>q eDb0 6. 返回地址。
\ruQx)5M operator&(单目)
s L^+$Mq6 7. 下表访问返回类型。
cOV j @z operator[]
\V? .^/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
B=|R?t (* operator<<和operator>>
L;Ff(0x| qSY\a\.< 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。
"#1 \ uoH 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Rb6BY-/J r,6~%T0 template < typename Left >
@{Rb]d?&F? struct value_return
L'+bVP{L {
Z-iU7 O template < typename T >
4MgN struct result_1
+kL7" {
lw@Yn>eza typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>?$2`I } ;
(i~UH04r>s Z&
_kq| template < typename T1, typename T2 >
Lq(=0U\"P struct result_2
m<CrkKfpG {
y;b#qUd5a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
67j kU! } ;
pN9 ! } ;
.?Eb{W)^br c8uaZvfW ]Lv P)0= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
x3+
-wv (?z?/4>7< 下面我们来剥离functor中的operator()
PCT&d)} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
wm5&5F4: #C9f?fnM return l(t) op r(t)
25X|N=} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\e86'& return op l(t)
kWr1>})' return op l(t1, t2)
&~:EmLgv return l(t) op
]#o;`5' return l(t1, t2) op
j.=:S; return l(t)[r(t)]
"Bd-h|J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yYz{*hq !>48`o^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Ao K9=F} 单目: return f(l(t), r(t));
wd`p> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
FB6Lz5:Vf 双目: return f(l(t));
iv*RE9?^ return f(l(t1, t2));
tA(oD4H9 下面就是f的实现,以operator/为例
'\bokwsP x6cG'3&T struct meta_divide
hz/mNDE] {
L^qCE-[ template < typename T1, typename T2 >
}a" =K%b<\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ii0\Skb {
P^te return t1 / t2;
]]|#+$ ~ }
RP~nLh3=\ } ;
h8/tKyr8( Uh/=HNR 这个工作可以让宏来做:
DOWWG!mx {
j_-iF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
o*K7(yUL4 template < typename T1, typename T2 > \
e66Ag}Sw| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
h1~h&F? 以后可以直接用
-r*|N.5c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
P00G*iY~\ 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
lf"w/pb' (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。。。)
';R]`vWFe C@a I*+@-" !Q\*a-C 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
R+!U.:-yz .=:f]fs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%oiF} > class unary_op : public Rettype
fr~Eb'8
{
)f3A\^ Left l;
#?)6^uTW public :
[W
)%0lx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p@pb[Bx~[ K~#?Y,}O template < typename T >
du$lS':` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N[eLQe]q {
GP+=b:C{E return FuncType::execute(l(t));
Sfe[z=7S }
3?D,
Wu '/`O*KD] template < typename T1, typename T2 >
2Pb+/1*ix typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$'l<2h>4 {
UG\2wH_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Xc[ym }
Gy L9} } ;
<Y6Vfee,& >V8!OaY5n #_^p~: 同样还可以申明一个binary_op
xDeM7L' {ccc[G?>.Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$-/-%= class binary_op : public Rettype
d"5_x]Z; {
z?13~e[D Left l;
;G`]`=s#Lq Right r;
,m*HRUY public :
Q@}SR%p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
sDs.da#*2 X8v)yDtw template < typename T >
x
.@O]}UH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F4~OsgZ'N {
a;dWM(;Kw return FuncType::execute(l(t), r(t));
gGE{r}$ }
2Bi]t%<{ 1<~n2} template < typename T1, typename T2 >
+o3n%( ^~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j)G%I y[` {
`yq)
y>_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_S[@?]=`b }
47Vt8oyh% } ;
I!Dx)>E& ?#c "wA& c61 1& 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
]u<U[l-w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
o[wiQ9Tl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xN$V(ZX4 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。
c\[&IlM 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tYMr 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。。。
O.#Rr/+) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1c/<2 xO~ 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)
)/f#~$ws 下面是修改过的unary_op
&:C[
n q )6XnxBSH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_s-X5xU class unary_op
|
#a{1Z) {
!M }-N Left l;
o9ys$vXt* g<~ODMCO?W public :
)s7 EhIP G~_eBy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wmK;0 )|H PRYm1Y template < typename T >
AvIheR struct result_1
W@GU;Nr {
XmO]^ ` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s(5(zcBK } ;
CNj |vYj U4a8z<l$ template < typename T1, typename T2 >
}|-8-; struct result_2
,:
z]15fX {
y]i}j,e0L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
= ?/6hB=7< } ;
Z@m5hx& u ?F},VL; template < typename T1, typename T2 >
oQVm)Bn'R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
we}5'bS> {
vGH]7jht return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}!*|VdL0 }
$Y$s*h_-/< [$>@f{: template < typename T >
$^e_4]k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\ z*<^ONq {
LEg|R+6E return OpClass::execute(lt(t));
7k#>$sY+ }
,
P1m# fP;I{AiN~ } ;
P$O@G$n %0u5d$b q &"1 _n]JO 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
H11@ DQ6 好啦,现在才真正完美了。
/K,@{__JP 现在在picker里面就可以这么添加了:
-G1R><8[ j9%vw.3b template < typename Right >
vl`St$$| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s}^W2 {
1 j|XC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Cb|R }
hR>`I0|p& 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。
zyK11 :W'.SRD OtZtl*5 -|czhO)R ~vZ1.y4 十. bind
Ko0T[TNkh 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。
z.t,qi$;{U 先来分析一下一段例子
Hc0V4NHCaL Yk7^?W Pj^Ccd'>= int foo( int x, int y) { return x - y;}
,+5!1>\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AUU(fy#< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ZI!;~q 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
?I.bC 我们来写个简单的。
2ZxZ2?.uJ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/5XdZu6k`h 对于函数对象类的版本:
8?o{{ay )d5mZE!3
template < typename Func >
pAtxEaXh struct functor_trait
p!(]`N {
Kku@!lv typedef typename Func::result_type result_type;
ZN;fDv } ;
BLo=@C%w5 对于无参数函数的版本:
aXD|XE% AIwp2Fz template < typename Ret >
x1`Jlzrp, struct functor_trait < Ret ( * )() >
~HX'8\5 {
B{Lzgw u; typedef Ret result_type;
];Bk|xJ/> } ;
<*4r6UFR 对于单参数函数的版本:
-fx$)d~
Xu[A,6 template < typename Ret, typename V1 >
wIQt
f|ZI> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z0tm3ovp {
Nu%MXu+ typedef Ret result_type;
^<e(3S: } ;
K&iU+ 对于双参数函数的版本:
u+]8Sq !2g*=oY template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
iC<qWq|S_m struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k`,>52 {
meyO=> typedef Ret result_type;
, *Z!Bd8 } ;
h\OMWJ~ 等等。。。
Ivc/g, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
p w`YMk HS
1zA template < typename Func >
Bjsg!^X7 struct func_return
RZ:='; {
n]WVT@ template < typename T >
#;>v,Jo struct result_1
USyOHHPW@ {
H_ 7E K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b(:U]>J } ;
q{+Pf/M5 10e~Yc template < typename T1, typename T2 >
4#wZ#} struct result_2
$2pkh% {
QetyuhS~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
: ]~G9]R` } ;
@L5s.]vg= } ;
|]x>|Z?/u \zyvu7YA qv$m5CJvK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>du|DZq QNgfvy template < typename Func, typename aPicker >
-1tiy.^$F class binder_1
'@,M
'H{ {
PFPZ]XI%F Func fn;
5}"9)LT@@w aPicker pk;
Hn!13+fS public :
yk&PJ;%O< ~-o[v-\ template < typename T >
<]h?_) struct result_1
4b:q84 {
f#b;s<G typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4S3uzy% } ;
xy[aZr $irF template < typename T1, typename T2 >
jdAjCy; s! struct result_2
wOs t). {
LF\HmKM, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
eNX!EN(^ } ;
GEUC<bL+ )@[##F2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4Bz:n =`Lci1#pu} template < typename T >
H[D<G9: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$u
P'> {
EE$\8Gx']! return fn(pk(t));
VHqHG`}: }
6,a:s:$>}R template < typename T1, typename T2 >
SZ(]su: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X_aC$_b {
yr/G1?k%ML return fn(pk(t1, t2));
7B{LRm6;Vu }
2rPmu } ;
chA7R'+LA x>$e* _=-B%m 一目了然不是么?
cK.z&y0] 最后实现bind
o&ETs)n| ?!HU$> 6W[~@~D= template < typename Func, typename aPicker >
h5<eU;Rw+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|wINb~trz {
F<TIZ^gFP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*WaqNMD[% }
B;e (5y- Yhte&,D" 2个以上参数的bind可以同理实现。
f9D01R fo 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。
@L$!hTaP sm"s2Ci=} 十一. phoenix
L Q0e@5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Kv9Z.DY T:Nc^QP|tm for_each(v.begin(), v.end(),
O',Vce$ (
N@0cn
q:" do_
;2 P [
)M><09 cout << _1 << " , "
"S H=|5+ ]
lHAWZyO .while_( -- _1),
%
:h%i| cout << var( " \n " )
Z+=M_{`{ )
$C{,`{= );
}i{A4f`
T~L&c 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
h0$Y;=YA 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
p(6 sN= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_\na9T~g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]I_*+^?tI BP}@E$ ~7anj. template < typename Cond, typename Actor >
"VDMO^ class do_while
E>+>!On)b {
-9::M}^2 Cond cd;
dIfy!B" Actor act;
2+_a<5l~ public :
IC?(F]$%> template < typename T >
.+,U9e:% struct result_1
o7t{?| {
qVfl6q5 typedef int result_type;
stUUez> } ;
Re&"Q8I.8 u"4B5D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
C]p@7"l 7Ja*T@ ! h template < typename T >
bF6J>&]! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c_8<N7 C {
MqJ5|C.q do
=3 Vug2*wd {
\ 'Va(}v act(t);
s&Y"a,|Z }
?w+ V:D while (cd(t));
"F%JZO51 return 0 ;
{`Gd }
X'-Yz7J?o } ;
1X&.po i[@13kr nwh @F1| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n}j6gN! O 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
JJM<ywPGp 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
9v[V"m`M 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
> (9\ cF{ 下面就是产生这个functor的类:
eIfQ
TV 4e Y?#8 NB4O,w template < typename Actor >
-sfv"? class do_while_actor
U(9_&sL {
P6R_W Actor act;
L- !1ybB^ public :
[ r8 ZAS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wV"`Du7E; P/girce0 template < typename Cond >
&'x~<rx picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
f+Sb>$ } ;
@(~:JP?KNC r]UF<*$ Z sTtSM\Ac 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!~Uj 'w 最后,是那个do_
}}{n|l+R5 qfyZda0d {VE
h@yn class do_while_invoker
QCF'/G {
{@^;Nw%J public :
%^pi template < typename Actor >
yGf7k>K' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`(sb {
LWN{ return do_while_actor < Actor > (act);
Wc[,kc }
UnF8#~ } do_;
^k;]"NR =O![>Fu5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2t-w0~O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\A"o[A2v 最后来说说怎么处理break和continue
9)ALJd,M 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
_!R$a- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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