一. 什么是Lambda
hd=j56P5P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IgiqFV{ 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,
AuM:2N2 - coy@S=.' K#U{<pUP ?',}?{"c class filler
p
d%LL?O {
D; yd{]< public :
R]fYe#!" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Dpp@*xX> } ;
@>9A$w$H|a v*gLNB,ZH H.;yLL= 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:
c( 8W8R k%a?SU<f x_pMG!2 ^"/Dih\_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
I]UA0[8X bAdAp W YmA) @1@U 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5lG|A6+w{ J4&XPr9 {)jk_&c7 qIUC2,&g 二. 战前分析
zVn* !c 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。
GHqBnE{B 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
vzQyE0T/ @YbZ8Uc Hm<M@M$aG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-<12~HKK:: /* --------------------------------------------- */
gtl;P_ vector < int *> vp( 10 );
aSxG|OkKy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ny[s+2? /* --------------------------------------------- */
"Vq@bNtu+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
y>&VtN{E /* --------------------------------------------- */
)<tzm'Rc int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8:BQHYeJK /* --------------------------------------------- */
oO}>i0ax* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X$ejy/+. /* --------------------------------------------- */
s:G[Em1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gx&\Kw6HM N_*u5mfQX TosPk(o( tgS+"ugl 看了之后,我们可以思考一些问题:
_;%.1H{N 1._1, _2是什么?
R\i]O 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。
ENpaaW@!Y 2._1 = 1是在做什么?
4E,hcu 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。
re2Fv:4{ 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。
c@)p Ki#W L)j]~^P$- 8p3ZF@c~t 三. 动工
Rqt[D @;m 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ejDCmD wZ}n3R, u_hE7#i yDDghW'\WU template < typename T >
dW:w<{a!R class assignment
T;xHIg4 {
f45;fT> T value;
&8o : public :
|q9,,i}! assignment( const T & v) : value(v) {}
b"*mi template < typename T2 >
I>(;bNgNE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P<TpG0~( } ;
V%VrAi. 8-W"4)@b B=r]_&u-u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vEX|Q\b6' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
wGZ>iLe: m.;{ 8AM%f -O>^eMWywo -%7Jj;yA class holder
jcT{ugpq {
0 m)-7@ public :
" {,\]l&o template < typename T >
A?^A*e assignment < T > operator = ( const T & t) const
:%+^} {
K*J4&5?/ return assignment < T > (t);
`bBfNI?3d* }
mRg ,A\ } ;
\pT^Zhp) $l0eI 58a)&s[+ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Vq? 8u/ H'j_<R N static holder _1;
401/33yBJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
60.[t9pk6 d;*OO xQV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jb#1&L14 而不用手动写一个函数对象。
5#N"WHz! v ^ FV
t QE`:jxyad ~4p]E'b 四. 问题分析
VNJDl 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
P':]A{<Z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
^59YfC<f 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[esX{6,i 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
uyS^W'fF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{7j6$.7J$& 3N)Ycf8 五. 问题1:一致性
/*mFP.en 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
@U 7#, G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BXKlO(7 8iII)+ struct holder
5yO#N2jY\ {
3> n2 //
pGZl.OI template < typename T >
2Mv)0%,c T & operator ()( const T & r) const
cP$wI;P {
GA%"w=M\ return (T & )r;
Azdz3/ }
P|!/mu] } ;
OXa5Jg}= 4jq`No_ 这样的话assignment也必须相应改动:
\]~kyy ePPp)= template < typename Left, typename Right >
2\$WP-)% class assignment
l>[QrRXiSN {
ouu-wQ|(mM Left l;
:_I
wc= Right r;
a{%52B" public :
&)fhlp5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d=c1WK template < typename T2 >
P_^|KEz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/S2p ``E+ } ;
~Q{[fy= !)l%EJngL 同时,holder的operator=也需要改动:
z_[3IAZ hhh: rmEZl template < typename T >
af`f*{Co3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G*{ u(x( {
f"Vm'0r return assignment < holder, T > ( * this , t);
5K_N }
sEgeS9a{ Fh3Dc 83~ 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。
C7c|\ T 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
oto
wvm zwniS6R1 return l(rhs) = r;
k8t Na@H 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。
0W<nE[U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hD9'`SQ X&;] template < typename Tp >
$
uIwRG
< class constant_t
,&pF:qlF {
Pvb+
const Tp t;
2)j#O public :
^r?sgJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]Pg?(lr6) template < typename T >
,~=z_G`R const Tp & operator ()( const T & r) const
9<0$mE^: {
l#5k8+s return t;
\I o?ul}za }
Sv^'CpQ } ;
}IalgQ(i \Im\*A 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
fv 1!^CDia 下面就可以修改holder的operator=了
5k7(! Zia|`}peW template < typename T >
U}C#:Xi>$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zdpLAr {
0o^#Fmuz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WriJco<v }
N6m*xxI{ (
_F 同时也要修改assignment的operator()
lDX&v$ {0Ol/N;|D template < typename T2 >
~%!U,)- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
GXvo't@N 现在代码看起来就很一致了。
Wp~4[f`, #I{Yf(2Z 六. 问题2:链式操作
tRrY)eElS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w
_6Y+ 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。
1{fwr1b 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。
6w`}+3 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。
(Q
p]0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;0_J7 ~ dI&> CL template < typename T >
A1 s=;qr struct result_1
;hRpAN {
d_?Zr`: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
576-X_a, } ;
AB|VO4-? p(b1I+! 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:
=g>7|?6>= @W5hrei template < typename T >
a^)4q\E struct ref
:tS>D5dz( {
zZjLt1 typedef T & reference;
u g$\&rM> } ;
Z=5}17kA template < typename T >
YPJx/@Z` struct ref < T &>
uP'w.nA&2 {
-~GJ; Uw typedef T & reference;
%K f. F } ;
FSZoT! @ke})0`5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^1&
LHrT sN`o_q{Q template < typename T >
`/j|Rb|eow typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`0WA!(W {
H2R^t{w return l(t) = r(t);
] GPz>k }
DP'Dg /D 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。
r D!.N
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|>fS"u 1?#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
z?> y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
M,!no _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vz_g2.7l\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W%<]_u[-} 最后的布局是:
0-; P&m!! Add
48NXj\L[y / \
E#F9<=mA) Divide 5
oHFDg?Z` / \
Z.OrHg1 _1 3
.p*D[o2 9 似乎一切都解决了?不。
I)/7M}t` 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。
$m0x8<7nu 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
6XCX#4'i% OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
7D_kkhN m~IWazj;A template < typename Right >
!U~#H_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j I@$h_n Right & rt) const
?RAR {
+
d)~;I$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]f @LhC1x }
fB"gM2' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nKJ7K8) 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。
kITmo"$K 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。
ITY!=>S- 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。
Hh=::Bi 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。
~W2&z]xD 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?
?D 9#dGK 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:
ph (k2cb b2kbuk] template < class Action >
^* v{t?u class picker : public Action
"X}F%:HL {
$P9$ ,w4 public :
`V2j[Fz picker( const Action & act) : Action(act) {}
gbv[*R{<% // all the operator overloaded
5va&N<U } ;
!w\;Q8irN 72.IhBNtT 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。
Im1qWe 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:
n\al}KG .-6s`C2
Y} template < typename Right >
$ttr_4= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(G!J== {
q x }fn/: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0c6AQP"=V }
-t#a*?"$w o5@P>\u> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Jm,X~Si 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。
rX
d2[pp Y]0y
-H template < typename T > struct picker_maker
ghR]$SG {
fB}5,22 typedef picker < constant_t < T > > result;
'ZgW~G]S } ;
6U3@-+lF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{!bJ.O
l {
z`7C)p: typedef picker < T > result;
*fX)=?h56 } ;
K1nwv" R@aT=\u+ 下面总的结构就有了:
9+|,aG s 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。
Io X9yGq 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。
\uIC<#o"N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5i&V ~G 至此链式操作完美实现。
rmoEc]kt] ^Exq=oV e(N <Mf 七. 问题3
u`nn{C4D" 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。
k~F/Ho+R& Vs(Zs[ template < typename T1, typename T2 >
.HJHJ.Js8X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B\w`)c {
/Loe y
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NistW+{< }
OyZ>R~c'B dAt[i\S 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:
_(
Cp oIgj)AY< template < typename T1, typename T2 >
j"=jK^ struct result_2
m,q<R1 {
bv];Gk*Z- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|?W } ;
E#]%e^ e@VRdhb 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?
^/,yZ: 这个差事就留给了holder自己。
mmK_xu~f28 U<gw<[>f ]gk1h=Y~h template < int Order >
Y>~zt - class holder;
cK@K\AE template <>
7!)%%K.z6 class holder < 1 >
:M`BVZ1t {
"VCr^' public :
:UciFIa template < typename T >
7QFEQ} struct result_1
,FO|'l {
"G(/MT^C typedef T & result;
=LzW#s=O } ;
06;{2&ju< template < typename T1, typename T2 >
31Du@h8YX struct result_2
ajr8tp' {
I{bi3y0 typedef T1 & result;
\Y p
oJ!- } ;
~5529 template < typename T >
Ey%NqOs0# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@]4 s&;
{
J n/=v\K@ return (T & )r;
nVD
YAg' }
WRM}gWv* template < typename T1, typename T2 >
[X]o` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gQwmYe {
X2Mj|_#u return (T1 & )r1;
LOzKpvGl }
?sE21m?b- } ;
(#lS?+w) +(0eOO'\M template <>
&rKhB-18) class holder < 2 >
_>I5Ud8(- {
[8#l~
|U public :
Qg=~n:j template < typename T >
h08T Q=n struct result_1
IuD<lMeJJ {
3.Kdz} typedef T & result;
hI0l2OE } ;
iL<O|' be template < typename T1, typename T2 >
]ghPbS@ struct result_2
o~p^`5# {
(ShJ! typedef T2 & result;
4LLCb7/5lP } ;
pDQ,v" template < typename T >
^<-SW]x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V-0Y~T {
2t<CAKBB
return (T & )r;
)1le- SC }
j*}xe'# template < typename T1, typename T2 >
Pipif. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r9[J3t*({~ {
g;T`~
return (T2 & )r2;
pz+#1=b] }
?*=Jq } ;
W#7c`nm M*%Z5,Tc *d 4D9( 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> >。
mDUS9> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
PoZBiw@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fsoS!6h0k SbY i|V,H return l(i, j) = r(i, j);
;7}*Xr| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q>$v~v?9 b._pG(o1 return ( int & )i;
1|--Xnv return ( int & )j;
sKtH4d5) 最后执行i = j;
>b0}X)Z+U 可见,参数被正确的选择了。
RWYA` ="4 )! KMa?2cJH# gC_U7a w LJ?7W,? 八. 中期总结
I6+5 mv\ 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:
"\
md 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#"l=Lv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
KVBz= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:s\s3#? $l=m?r= CAfG3;
-VL3em|0 Jh1fM`kB5K #\qES7We6 九. 简化
MeC@+@C 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。
~7|z 2L 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^<c?I re 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:
H`sV\'`!} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TD'1L:mv +-*/&|^等
oT
OMqR{" 2. 返回引用。
.3#Tw'% G =,各种复合赋值等
iM-@?!WF 3. 返回固定类型。
NR" Xn7G 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hz!.|U@,{< 4. 原样返回。
{dDU^7O operator,
Q =Z-vTD+ 5. 返回解引用的类型。
1QThAFN operator*(单目)
=>9`qcNW_ 6. 返回地址。
:v#3;('7 operator&(单目)
@C#lA2(I4 7. 下表访问返回类型。
gwyz)CUkL operator[]
{.v+ iSM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t5S S] operator<<和operator>>
9"[#\TW9Vb hq|/XBd|| 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。
I?gbu@o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
09r.0Ks M%m$5[;n template < typename Left >
&12.| struct value_return
92EvCtf {
R"jX9~3Ln template < typename T >
kjH0u$n struct result_1
rRxqV?>n! {
D?$f[+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wml`3$"cf } ;
QM=X<?m/,= 72aj4k]^ template < typename T1, typename T2 >
7+fFKZFKF struct result_2
uTQ/_$
{
8D-g%Aj- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Zi^&x6y^ } ;
gqE{ } ;
@l 1 piz8 K:mb$YJ& JHcC}+H[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b1-JnEc w1[F]| 下面我们来剥离functor中的operator()
a!;?!f-i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?g1%-F+ F[LBQI`zq return l(t) op r(t)
RX'(
l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
HA| YLj?|g return op l(t)
y 2bZo'Z return op l(t1, t2)
mD tD7FzJ return l(t) op
S>nM&758 return l(t1, t2) op
-YD6 return l(t)[r(t)]
{$b]K-B return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
13Q|p,^R ^$VOC>>9 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:
WL<Cj_N_{H 单目: return f(l(t), r(t));
o@}Jd0D4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.hUndg 双目: return f(l(t));
2s~X return f(l(t1, t2));
? r^+- 下面就是f的实现,以operator/为例
0e&Vvl4DK |dXmg13( - struct meta_divide
S~hNSw(- {
|+%K89W template < typename T1, typename T2 >
0]&~ddL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$w{#o E {
fDf:Jec`[ return t1 / t2;
]*?qaIdqu }
|:C=j/f } ;
!ce:S!P 1qtu,yIf 这个工作可以让宏来做:
in$Pk$ c X2~>Z^,
U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]oj
2 template < typename T1, typename T2 > \
:Fm)<VN" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L9(fa+$+# 以后可以直接用
Ga"t4[=I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
s J,:[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
\f.ceh;! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
K[O'@v s#>Bwn&b) j*xxOwf 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{x
s{ >O?5mfMK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.>_p7=a class unary_op : public Rettype
?Jio9Zr {
YvR MUT
Left l;
Gz@'W%6yaV public :
t0(1qFi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5^+>*z ;CD@RP{$n template < typename T >
qdWsP9}q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(bY#!16C: {
Y;G+jC8
return FuncType::execute(l(t));
N^H~VG&D( }
ewN!7 zQ&`|kS template < typename T1, typename T2 >
B/7c`V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P
>HEV
a {
va[@XGaC3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Hn+w1v&3 }
rfku]A$ } ;
?*){%eE dX?8@uzu Q)#+S(TG 同样还可以申明一个binary_op
lku}I4 QE1DTU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#**vIwX-Q class binary_op : public Rettype
2Ck'A0d {
bd_&=VLTC Left l;
0j@gC0xu)| Right r;
v@(Y:\> public :
|]y]K% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v!JQ;OX BxVo>r template < typename T >
0rP`BK| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]lV\D8# {
PRa#;Wb return FuncType::execute(l(t), r(t));
B@U;[cO& }
>,wm-4&E nO.RB#I$F template < typename T1, typename T2 >
ckG`^< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9)}Nx>K {
vau0Jn%=ck return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z)*7LI }
>VIb|YA } ;
XR3=Y0YDf kwF4I)6 /Sy:/BQ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
WrP4*6;" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
KG=h!]Meq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(r78AZ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
OiAP%7i9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*c9/ I 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ruiAEC<Ej 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
qD0sD2 x 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
C{^U^>bU 下面是修改过的unary_op
HuzHXn) `tZ m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
csABfxib class unary_op
\-i5b {
vy&q7EX<i Left l;
x=]PE}<E 2?J[D7 public :
T-S6`^_L 2GkJ7cL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C^2J< w% Vw*i6o template < typename T >
A"ApWJ3 struct result_1
&b~if}vcb {
x"7`,W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a8$gXX-2 } ;
R{N9'2l: _ljdo`j#N template < typename T1, typename T2 >
nZ7FG struct result_2
8y:c3jzP_ {
;]/>n:[E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"kHFt|%@ } ;
zPWJ=T@N %VZQX_ template < typename T1, typename T2 >
A 9\]y%! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&"G4yM {
gN./u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J)yNp,V }
?7n(6kmj4Q uj
6dP template < typename T >
G3r9@2OC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0 1~&H8 = {
&T"X
kgU5 return OpClass::execute(lt(t));
hqr V {c }
t.f#_C\ B}Lz#'5_ } ;
p:g`K#[F $;@LPE +T\c<lJ9 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
B{`4"uEb$G 好啦,现在才真正完美了。
dG{D2~# 现在在picker里面就可以这么添加了:
9#C hn~ \ e(t,~( template < typename Right >
~ 8hAmM picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZMFV iE;8 {
D
H}gvV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D`|.% }
f/!^QL{ 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。
&}N=a ? dD<KCbP, 5yC$G{yV HZ>8@AVa\ WrzyBG_ 十. bind
i]sz*\P~ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
=[X..<bW9: 先来分析一下一段例子
gtizgUS7 MGoYL\ Y bX3_N& int foo( int x, int y) { return x - y;}
]6#7TT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+vR$% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
aDXdr\C6 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。
R['k&jyi 我们来写个简单的。
x^s2bb 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zQ[g* 对于函数对象类的版本:
)qi/> GR, * &iSW~s template < typename Func >
Y6J7N^ struct functor_trait
N|G=n9p {
Zjo8/ typedef typename Func::result_type result_type;
u2p5*gzZ } ;
~[E@P1 对于无参数函数的版本:
G|WO v\LcZt`} template < typename Ret >
m@qM|%(0x struct functor_trait < Ret ( * )() >
Qf?5"=:# {
)T4%}$( typedef Ret result_type;
iGCA>5UE } ;
A(!nT=0o 对于单参数函数的版本:
/~k)#44 v&.`^O3W template < typename Ret, typename V1 >
>O7ITy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AYB
=iLa {
J?Y1G<& typedef Ret result_type;
t")+L{ } ;
%&D,|Yl6 对于双参数函数的版本:
Cpyv@+;D Y+ZQN> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
p^=>N9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
n9qO;X4& {
cyR K&J typedef Ret result_type;
32DSZ0
} ;
Sk*-B@!S 等等。。。
.*9+%FN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
vXdz? I(i/|S&^ template < typename Func >
i{['18Q$F3 struct func_return
j _r?4k {
_;8aiZt|u template < typename T >
ah82S)a`} struct result_1
=N_7DT {
P|rsq|', typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$]&0`F } ;
}Pu|%\ 1pT
v6 template < typename T1, typename T2 >
Cfizh@< struct result_2
(WW*yv.J {
t#kPEiD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i\4Q v"% } ;
||{V*"+\ } ;
Xp(e/QB ;(]O*{F7k RoL5uha,l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M"q]jeaM =44hI86 template < typename Func, typename aPicker >
HwE1cOT class binder_1
r*-e~ {
mp^;8??; Func fn;
@uIY+_E40g aPicker pk;
lq4vX^S public :
ZcTxE]Y #g ;][ template < typename T >
NPN* k]. struct result_1
o6H\JCne {
c5>'1 L typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
# g.J,L } ;
P)7_RE*gY /F>\-
template < typename T1, typename T2 >
x~7_`=}rO struct result_2
>DHpD?Pm! {
1P"akc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`(SWE+m1g } ;
LGxQ>f[V .JR"|;M} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2TR l@ &4aY5y`8+f template < typename T >
uYh6q1@"~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k\:f2%!! {
1|4'3^3 return fn(pk(t));
|2yTt*!-r }
<Pg]V:=g' template < typename T1, typename T2 >
\ 2Jr(?U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(h"Yw {
v-*CE[ return fn(pk(t1, t2));
4JF8S#8B }
Ri,8rf0u } ;
owYSR?aG Y0kDHG oB3,"zY 一目了然不是么?
&hK5WP6whW 最后实现bind
5kwDmJy 5W0'r'{ mY+.(N7m template < typename Func, typename aPicker >
'O#,;n picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eRlJ {
n&?]GyQ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z19d Ted33 }
UOWOOdWSB *{5L*\AZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
X%+FM] 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。
4:!KtpR[O (7P{k<5 十一. phoenix
0:W*_w0Ge Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kNX(@f :#M(,S"Qq for_each(v.begin(), v.end(),
UX-l`ygl (
8]DN]\\o do_
V24 i8 Qx [
!ul)e;a cout << _1 << " , "
Sb&sW?M ]
xg'FC/1LD .while_( -- _1),
T=8>0D^v5 cout << var( " \n " )
ulnG|3A9 )
+C~,q{u );
|?c
v5l7E |TOz{ 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:
$qN+BKd]3 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
cJ 5":^O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
G0sg\] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F,CQAgx h[()!\vBy F, ^< template < typename Cond, typename Actor >
=rj5 q class do_while
"RuH"~o {
tS2 P|fl Cond cd;
]xf
lfZ Actor act;
7y",%WYSD public :
Qtmsk:qm template < typename T >
U!@3[' struct result_1
]Y|Y ? {
&`7tX.iMlh typedef int result_type;
(h0i2>K } ;
8aw'Q? <De29'},y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xACAtJ'gc ~+VIELU<% template < typename T >
cad%:%p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NpRT\cx3 {
/easmf] do
>6XGF(G
{
?YY'-\h? act(t);
*iB_$7n` }
V@jR8zv|_ while (cd(t));
)W&H{2No return 0 ;
`0+zF- }
?i*kwEj= } ;
%g3@m5& 3@e#E4+ff !+T9NqDv[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wi]|"\ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
|H&2[B"l 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
48]1"h%*qB 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
#!\g5 ')mC 下面就是产生这个functor的类:
wK@k}d Mn(:qQo^&` brN:Ypf-e template < typename Actor >
4LYeacL B class do_while_actor
`gq@LP"o {
3_(fisvx Actor act;
n!mtMPH$ public :
>Pv#)qtm do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<`EZ^S L; %&bO+$H3 template < typename Cond >
^8dJJ* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
D@tuu]%p } ;
3O<:eS~ `[V]xP%V +Io^U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6\(wU?m'/ 最后,是那个do_
%s~MfK.k [3++Q-rR= ZK))91;v class do_while_invoker
wmFI? {
#5)E4"m public :
^B2>lx\n template < typename Actor >
E1:{5F5/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
b,YTw {
sW 7R&t!G return do_while_actor < Actor > (act);
G S-@drZp_ }
vX})6O } do_;
D0,U2d hVRpk0IJDK 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#KZ6S9>@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ji SJi? 最后来说说怎么处理break和continue
hKb-l`KO 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。
:(,uaX>{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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