一. 什么是Lambda
Ax;i;<md 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lip1wR7 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,
)o@-h85"; }CXL\,; _^pg!j[Fy} #i~2C@] class filler
hA_Y@&=W {
YF<;s^&@u public :
QO%#.s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
nd1%txIsr } ;
jZvQMW WAt | J2 /5c;,.hm1R 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:
]f"l4ay@M $s-HG[lX[ \+B+M 7 ]@MBE1M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C 9:5c@G e^ygQ<6% -P>f2It 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;F!wyTF>} 4TW>BA BJi 2K1odqO# 二. 战前分析
2m/=0sb\{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
'v*Y7zZ#K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.U:D uyT L=wg"$ hhVyz{u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^Q$U.sN?R /* --------------------------------------------- */
MHVHEwr.{ vector < int *> vp( 10 );
cp7Rpqg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
GGR hM1II /* --------------------------------------------- */
Nn;p1n
dN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'cx&:s /* --------------------------------------------- */
z rV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zT5@wm /* --------------------------------------------- */
iB,Nqs3i* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-K K)}I` /* --------------------------------------------- */
9e|]H+y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L:g!f
~ST7@-D0 ~~_!& DxLN{g]B 看了之后,我们可以思考一些问题:
p kR+H| 1._1, _2是什么?
C r~!N|( 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
,!RbFME&H 2._1 = 1是在做什么?
P|OjtI 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,^UNQO*{GI Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
3K57xJzK 'y?(s+ 8[|RsM 三. 动工
)./%/
_*K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i2EXE0; xN +j]LC dm&vLQVS 7]~65@%R-& template < typename T >
)"IBw0] class assignment
pv2u.qg5z {
mGmkeD' T value;
XY;cz public :
?4U|6|1 assignment( const T & v) : value(v) {}
'}D$"2I* template < typename T2 >
^=nJ,-(h_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rU/V~;#% } ;
kR0d]"dr l 6;}nG ;nPjyu'g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=2z9Aq{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
P%6-W5< wY`yP!xO fr1/9E; OI9V'W$ class holder
q+/c+u?=^ {
W7a aL public :
1{sf Dw[s template < typename T >
/OpVr15 assignment < T > operator = ( const T & t) const
4q`$nI Bi {
;MqH)M return assignment < T > (t);
cj:!uhZp7 }
Ed%8| M3 } ;
J0e~s RfMrGC^? (P-Bmu!s 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
{:VUu?5-t; (YbRYu static holder _1;
S[bFS7[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j#TtY|Po +K3SAGm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/=zzym~<> 而不用手动写一个函数对象。
S?bG U8R5 Zjz< Q- do2~LmeW N|v3a>;*l 四. 问题分析
e>Vr#a4 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
2[W1EQI 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
5y. n 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Ri@`sc{n 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ZX0ZN2 ] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6]%79?'A &J)q _Z8 五. 问题1:一致性
&VIX?UngE 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
vpy_piG| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ydCVG," R0R Xw struct holder
w !N;Y0 {
Xj/U~ //
u;xl} template < typename T >
xhAORhw# T & operator ()( const T & r) const
\4RVJ[2 {
qV%t[> return (T & )r;
kMGK8y }
&95iGL28Q } ;
s}]qlg sbZ$h
< 这样的话assignment也必须相应改动:
7a@%^G @! 17Q1Xa template < typename Left, typename Right >
:>U2yI class assignment
%z6.}4h {
'1lr "}"Q+ Left l;
1sL#XB$@N Right r;
L~yu public :
G:f\wK[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"#H@d+u template < typename T2 >
J`T1 88 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(~~*PT- } ;
!%' 1x2?
=v4;t'_^ 同时,holder的operator=也需要改动:
qW57h8M mJ=3faM template < typename T >
yv:8=.r}M assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<MhjvHg {
/P~@__XN return assignment < holder, T > ( * this , t);
x&6SjlDb$K }
(vCMff/ Y1 B/S~Jn 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。
\bze-|C 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r7z8ICX'q ,~
D_T return l(rhs) = r;
6N}>@Y5 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。
`mro2A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8Z TN r)P^CZm template < typename Tp >
;}!hgyq class constant_t
g">E it*[ {
=Rl?. +uE const Tp t;
), >jBYMJ public :
M+<xX) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
d,fX3 template < typename T >
@V/Lqia const Tp & operator ()( const T & r) const
?)$+W+vK {
lsV9-)yyl return t;
lW^bn(_gQ }
\Kph?l9Ww } ;
gC81ICM ~n:dHK` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~$1Zw&X 下面就可以修改holder的operator=了
-@49Zh2' D-8NDa(` template < typename T >
P"dWh;I_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5"4O_JQ {
5T?esF< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
MTZbRi6z }
$sDvE~f0n N;cEf7+f 同时也要修改assignment的operator()
I g/SaEF ]Mu
+
DZ template < typename T2 >
8r^~`rL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
pyEi@L1p 现在代码看起来就很一致了。
T:ye2yg /"A)}>a 六. 问题2:链式操作
S/}6AX#F4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:DP%>H| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
B3V:? # 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
<qD/ #$ 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。
J: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
GzJLG=M a+$WlG/x template < typename T >
z4f\0uQ struct result_1
[#y/` {
x!klnpGp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2c>e Mfa } ;
8*rd`k1|g d\aarhD8* 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
14TA( v]T ^dB~#A1 template < typename T >
[KA&KI^hF struct ref
7 jq?zS| {
5Xn+cw* typedef T & reference;
'p=5hsG } ;
"mbcZ5_ template < typename T >
+NGjDa struct ref < T &>
rn^7B-V {
O>)<w
Ms` typedef T & reference;
2s, [DC } ;
Bl5*sfjG J /3qJst 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZMmaM "9 l[=7<F template < typename T >
YQ}xr^VA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t^0^He$Ot {
e)dPv:oK3 return l(t) = r(t);
l4+!H\2 }
|zD{]y?S- 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。
Pl_4;q!$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ZhqrN]x rzJNHf=FVY 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
=5NrkCk#V _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5'f4=J$Z) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Z$R6'EUb1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/\L|F?+@ 最后的布局是:
H=E`4E#k Add
[%(}e1T( / \
]M
AB Divide 5
,-PzUR4_Kj / \
gakmg#ki _1 3
qms+s~oA 似乎一切都解决了?不。
qbjBN z 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。
Ov1$7 r@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
/0Q=}:d OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
y,&UST y:Xs/RS template < typename Right >
aY 8"Sw|4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>jEn>H? Right & rt) const
Xz)UH< {
'Eds0"3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-x~h.s, }
m9bR
%j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&jCT-dj XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
;K<e]RI;? 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Wx#((T 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
<
aeBhg% 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
g z!q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,L#Qy>MOb 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[Nb0&:$ay `n%uvo}UT template < class Action >
'>[l1<d!G class picker : public Action
CW*Kdt {
WF0%zxg ] public :
CZB!vh0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
/(C?3}}L // all the operator overloaded
mm-!UsT } ;
9"Vch;U$ }ge~Nu>w 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。
1qWIku 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:
Xd%c00"U !mNXPqnN template < typename Right >
m&/{iCwp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
VU+` yQp {
IXb]\ ) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
68ce+| }
f8`K8Y]4 ,at"Q$)T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
x)eYqH~i 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。
,KvF:xqA K_/8MLJQ template < typename T > struct picker_maker
$qkVu {
Wyu$J typedef picker < constant_t < T > > result;
R?"sM<3`e } ;
P7GuFn/p~2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
PI{;3X}9$, {
;J|sH>i typedef picker < T > result;
*,$cW,LN } ;
9(?9yFbj5 Cz=HxU80J 下面总的结构就有了:
SN!TE,=I 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。
s*`_Ka57]~ 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。
>ZMB}pt` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A4RA5N/} 至此链式操作完美实现。
XWH{+c" Il(p!l<Xz# 5W/!o&x~7 七. 问题3
_`yd"0Ux 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。
pME17 af _ndc^OG template < typename T1, typename T2 >
y]|Hrx
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V<~.:G$3H {
<<#-IsT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_'9("m V }
[fF0Qa- =O= 0 D 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
:s8^nEK K)z{R n template < typename T1, typename T2 >
\lj.vzD-A struct result_2
r*#ApM"L {
V1Yab# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:1h1+b@, } ;
S~BBBD SMHQo/c r 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
MD(?Wh 这个差事就留给了holder自己。
[JAHPy=+w >TSPEvWc eF]`?AeWQ template < int Order >
yuyI)ebC class holder;
GE;S5X]X template <>
H#pl&/+ class holder < 1 >
@tQu3Rq@ {
3vx5dUgl, public :
kev|AU (WX template < typename T >
6H+'ezM struct result_1
^%(HZ'$wC {
f681i(q" typedef T & result;
cM&5SyxiuE } ;
on?<3eED template < typename T1, typename T2 >
+/u)/ey struct result_2
YyOPgF] M {
h`O"]2 typedef T1 & result;
Q]j[+e } ;
IXE`MLc template < typename T >
?f@g1jJP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cj
?aCVa {
rG7E[kii return (T & )r;
;pk4Voo$ }
eqvbDva^ template < typename T1, typename T2 >
uw'>tb@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
><<(6 {
Lhg4fuos@) return (T1 & )r1;
&PY~m<F }
0$RZ~ } ;
}xZR`xP( +NML>g#F~z template <>
ra87~kj< class holder < 2 >
8 xfn$ {
Y0nnn public :
pq8XCOllXx template < typename T >
;U7o)A; struct result_1
k'O^HMAn! {
VaYL#\;c< typedef T & result;
Swugt"`nN } ;
f
uzz3# template < typename T1, typename T2 >
m]C|8b7Y struct result_2
OIi8x?
.~] {
bv %Bo4s typedef T2 & result;
tK@|sZ>3\ } ;
G]Rb{v,r template < typename T >
#cHH<09rl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ug?gVK {
UoDS)(i return (T & )r;
A0mj!P 9 }
6"3-8orj template < typename T1, typename T2 >
p~(+4uA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m Acny$u {
UZcsMMKH return (T2 & )r2;
w'Y(doY, }
OS$}ej\ } ;
6I)[6R 12 {F Uh6LU5 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> >。
5ynBVrYf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;Fo%R$y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c@SNbY4}% }sy^ed return l(i, j) = r(i, j);
GvAP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U}#3LFr.? %"<|u)E return ( int & )i;
o%EzK;Df return ( int & )j;
Q{+*F8%8V< 最后执行i = j;
2@TgeV0Y[ 可见,参数被正确的选择了。
#}M\ J0QG IP?15l w \[\4= !v L{pz)')I x*`S>_j27= 八. 中期总结
}~I(e 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:
|uUGvIsXn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#%Hk-a=>)# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=g.R?H8cj5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o7gYj\ w\V1pu^6@ h#hx(5"6 T]er_n 0H$6_YX4A ON(OYXj 九. 简化
-FOn%7r#Y 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
RB\
Hl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
K#"J8h;x 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
uez"{ _I 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b]0]*<~y +-*/&|^等
LDDgg
u
2. 返回引用。
>m$jJlAv8 =,各种复合赋值等
/Dd.C<F 3. 返回固定类型。
W8blHw" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`}r)0,Z}3 4. 原样返回。
L/J1; operator,
5taR[ukM 5. 返回解引用的类型。
%*}h{n operator*(单目)
h+gaKh=k+ 6. 返回地址。
XC(:O(jdA2 operator&(单目)
bA_/6r)u 7. 下表访问返回类型。
%IA1Y>` operator[]
}4uHT.) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v9,<2 operator<<和operator>>
H^Mfj!S 5VS};&f 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。
Ie<H4G5Vh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T\ *#9a
A
".v+ template < typename Left >
@d&JtA struct value_return
TS_5R>R3 {
f: 9bq}vH template < typename T >
8AjQPDn+ struct result_1
Y9/`w@"v {
qix$ }(P typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'iM#iA8 } ;
"L0Q"t: (U{,D1? template < typename T1, typename T2 >
Z5j\ M struct result_2
@Ojbu@A {
t !8(I R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+TZVx(Z&A } ;
Af"p:;^z } ;
v~*Co}0OB ~xa yGk 1^ijKn@6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a
Xn:hn~O AqA.,;G 下面我们来剥离functor中的operator()
>]L\B w 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C3K":JB :'
=le*h return l(t) op r(t)
ptc.JB6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
} =p e;l return op l(t)
_v#Vf*# return op l(t1, t2)
dO1h1yJJ return l(t) op
,Y&7` m return l(t1, t2) op
l\/uXP? return l(t)[r(t)]
j%U'mGx return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
XtZeT~/7RT ]+k]Gbty6 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:
Yu}[RXC(= 单目: return f(l(t), r(t));
4C#r=Uw` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
eP|_ 双目: return f(l(t));
yMz dM&a!* return f(l(t1, t2));
w61*jnvi@ 下面就是f的实现,以operator/为例
2@6Qifxd@ Ueu~803~ struct meta_divide
h ^.jK2I {
>1qum' template < typename T1, typename T2 >
#AR$'TE# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
DO
0 {
R0#'t+7^ return t1 / t2;
{.j030Q }
J'E?Z0 } ;
cGSG}m@B` o
zMn8@R 这个工作可以让宏来做:
fB)S: f| +gyGA/5:d$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M9QYYo@ template < typename T1, typename T2 > \
to{7B7t>q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>g;995tG 以后可以直接用
+ MtxS l DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7<*,O&![| 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
JA$RY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
S-[S?&c` RhWW61!" g5;Ig 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
kxLWk%V `qV*R
2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FN<Sagj class unary_op : public Rettype
l`Ae&nc6 {
l[6lXR&| Left l;
0m,q3 public :
`< 82"cAT{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hK UK#xx ?sW}<8\ template < typename T >
[VE>{4]W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T<%%f.x[s {
)&$mFwf return FuncType::execute(l(t));
aM4-quaG] }
4 'DEdx,&f gle<{
` template < typename T1, typename T2 >
goOw.~dZ' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oh7tE$"c {
iOtf7.@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
3=("vR`! }
6@;sOiN+ } ;
:rU,7`sE/ 6@VgLa, -br): }f 同样还可以申明一个binary_op
C{>dE:*K^ ^x2@KMKXZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ki>XLX,er= class binary_op : public Rettype
25;(`Td5 {
2Z-QVwa*U
Left l;
3*E]
:l_ Right r;
&W}6Xg( public :
KJv[z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[ut[W9 txiX1o!/L template < typename T >
Cw l: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\[d~O>k2 {
`PT'Lakf;3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
G8.nKoHv7x }
4>Y*owa4 .;)V;! template < typename T1, typename T2 >
B dP+>Ij typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
')TS'p,n {
(K('@W%\? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hlfdmh?/ }
{TvB3QOsj } ;
<cFj-Ys(T M6j~`KSE z<_a4ffR 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
8v)iOPmDC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7#7AK} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&@ ${@ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
9TbbIP1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7M~/[f7Z{ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
pM~-o? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PU4-}!K 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
LKA/s ~G 下面是修改过的unary_op
pjma<^|F [@2$W?0i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
p||mR class unary_op
U_RWqKL {
$WO{!R Left l;
4Ik'beZqK .vie#,la public :
A6
Rw LX +i[vJRLxl~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z0UtKE^b +~sqv?8 template < typename T >
dU2:H} struct result_1
0]zMb^wo {
QQt4pDir> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?XV3Y3 } ;
F##xVmR~ L#S|2L_hC template < typename T1, typename T2 >
CaVVlL struct result_2
%LuA:{EVD {
M^lP`=sSv typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oPVt
qQ } ;
r^{Bw1+ B=%x#em template < typename T1, typename T2 >
7nsovWp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}qR6=J+Dx {
Tv9\`F[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!Sl_qL }
}D-jTZlC PsZ>L template < typename T >
g@ .e% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$Tal. {
\uO^wJ} return OpClass::execute(lt(t));
e-%q!F(Bf }
vOq N=bp F,V|In } ;
z6P~HF+&h L#%)@ q7I!wD9Cff 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
7GCxd#DJ 好啦,现在才真正完美了。
yb>R(y 现在在picker里面就可以这么添加了:
]<K"`q2 ~[f`oC template < typename Right >
Er
-rm picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7*
[ {
N( f0, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
QP<.~^ao }
zN=s]b=/ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
yMC6 Gvp s5V|.R Vt,P.CfdC zZP/C
5#y_EpL" 十. bind
Zy.3yQM9i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
B*9?mcP\ 先来分析一下一段例子
aj/+#G2 d%RH]j4 9aX!<Z int foo( int x, int y) { return x - y;}
#$]8WSl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ou{V/?rb bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(g&@E(@]? 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。
]u:_r)T 我们来写个简单的。
[KCR@__ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:F9Oj1lM% 对于函数对象类的版本:
bkz/V/ Y bcT'!: template < typename Func >
X<5&R{oZ struct functor_trait
jeB"j {
qJ .XI typedef typename Func::result_type result_type;
nB0KDt_ } ;
Yh Ow0 x 对于无参数函数的版本:
JcMl*k suYbD!`( template < typename Ret >
G(ZEP.h`u struct functor_trait < Ret ( * )() >
dk"@2%xJ2d {
7-C])9 typedef Ret result_type;
=pTTXo } ;
4TYtgP1 对于单参数函数的版本:
j WMTQLE. *Vg) E*s template < typename Ret, typename V1 >
_xy[\X;9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"rfBYl` {
<;uM/vSi typedef Ret result_type;
?b"'w } ;
&aa3BgxyE 对于双参数函数的版本:
-%Rbd0gVH\ awjAv8tPO! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}Oqt=Wm struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
kB%.i%9\\ {
}8s&~fH typedef Ret result_type;
_g-0"a{- } ;
WQ9Q:F2 等等。。。
gVy`||z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4#:C t* f EXwU{Hl template < typename Func >
owI:Qs_/4 struct func_return
|68u4z K {
z@ `u$D$n template < typename T >
hm
k ~ struct result_1
[_}8Vv&6 {
Rf2mBjJ(z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/a9CqK } ;
C7f*Q[ %|1s9?h7\ template < typename T1, typename T2 >
id" l" struct result_2
M%RH4%NZ0 {
&pR 8sySu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TAqX
f_ } ;
l ?YO!$ } ;
>YsM'.EF D 3g5r}Ug 0Wc_m; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2m} bddS e,Y<$kPV template < typename Func, typename aPicker >
.}uri1k"@k class binder_1
Y9&na&vY? {
x34GRe!! Func fn;
B|8|f(tsSa aPicker pk;
/ {[p?7x> public :
q~Al[`K rl&.|;5uH; template < typename T >
)heHERbJ struct result_1
.:GOKyr(~ {
#{^qBP[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g#Ta03\ } ;
yy[ Y= SLUQFoz} template < typename T1, typename T2 >
BjA$^ i|8 struct result_2
SXN]${ {
@1<VvW= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0\s&;@xKk } ;
^,)nuUy bI_MF/r'' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7+IRI|d 9\T9pjdZE template < typename T >
2-Wy@\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(ss,x CF {
*OIBMx#qxn return fn(pk(t));
ZU;jz[} }
F6b;qb6n template < typename T1, typename T2 >
}qWB=,8HQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qw
}1mRv {
Z",2db return fn(pk(t1, t2));
DsD? &: }
@`8a3sL) } ;
?Zk;NL9 @*- 6DG-f Li$2 Gpc/ 一目了然不是么?
>3&V"^r(| 最后实现bind
>,I'S2_Zl m6]6!_ %DA`.Z9# template < typename Func, typename aPicker >
9sd}Z,l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{MTtj4$ {
(d
(>0YMv return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
eT ]*c?" }
r y@p ^tI&5S]nE 2个以上参数的bind可以同理实现。
<[K)PI 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。
m|t\w|B2 N:S2X+}( 十一. phoenix
$|TLt{ K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
R,=8)OI2 q">}3`k for_each(v.begin(), v.end(),
zjSl;ru (
(/!@
-]1 do_
~C>Q+tR8 [
_-^mxC|M cout << _1 << " , "
U@{>+G[ ]
7^mQfQv .while_( -- _1),
Ap;^\5 cout << var( " \n " )
<*-8E(a )
m/(/!MVy );
n:b,zssP :i@
$s/ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
t~nW&]E 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%+;l|Z{Uf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5,V*aP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"r3h+(5 3bjCa\ " v\qyDZ VV template < typename Cond, typename Actor >
fX6pW%Q'6 class do_while
m\bmBK"I {
G ;ZN>8NB Cond cd;
RAws{<6T- Actor act;
}[MkJ21! public :
csxn"Dz\ template < typename T >
.tyV=B:h struct result_1
a1u4v/Qu9 {
mH5>50H; typedef int result_type;
Ggsts } ;
Wg,@S*x( *.+F]- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_`0DO4IU }d iE' template < typename T >
%L7DC` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SW+;%+` {
+aPe)U<t do
N'$P(
bx {
P4c3kO0 act(t);
UvB\kIH }
]#rV]As while (cd(t));
E}a.qM' return 0 ;
4^4T#f2=e }
RL/7>YQ } ;
ua &uR7 1/qD5 *`Y _bg Zl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
jVN=_Y}\ 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。
d(R8^v/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。
-vk/z+-^! 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。
GK6CnSV8d 下面就是产生这个functor的类:
UX.rzYM&T KxeqQ@ 6c/0OM# template < typename Actor >
riaL[4c class do_while_actor
f~TkU\Rh {
2Ur&_c6P Actor act;
Aw4)=-LKO public :
]n<Ba7Y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oWi#?' WX_g template < typename Cond >
HU4h.Lm picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
u|u)8;'9( } ;
_v,Wl/YAp 3webAaO $AMcU5^b7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
M(C}2.20 最后,是那个do_
)`\Q/TMl5 j]5e$e{ 0Q,Tcj class do_while_invoker
gSyBoY {
$#W^JWN1 public :
TlX:05/V8 template < typename Actor >
]VtP7Y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B4+u/hkbh? {
-49I3& return do_while_actor < Actor > (act);
tx`^'%GMA }
I3T;|;P7 } do_;
DW :\6k [eTEK W] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7M5HvG#w% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
a\Gd;C ^` 最后来说说怎么处理break和continue
Nl%5OBm 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。
Ukf:m&G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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