一. 什么是Lambda
J}<k`af 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%.<w8ag 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,
Az"3f r#^X] [}d
3u! I_Oa<J\+ class filler
3LX<&."z {
2<Ub[R public :
:^?ZVi59j void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,R*ru* } ;
.qF@
}dO ]y!|x_5c3 _X;5ORH" 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^al`lg+y 1kTJMtZG~ {w{|y[[d~ v)J6}H}e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
UAH} ])U `@=}5 9+| L suc*Ps 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
lusINILc 1
!OQxY}f nQg6
j Zf %,>> <8 二. 战前分析
/1Rm^s)2z 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。
cdzMao 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
mVU(u_lh Px'% 5TKN E%jOJA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tse(iX/D /* --------------------------------------------- */
aI+:rk^ vector < int *> vp( 10 );
Fi(_A transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rN}{v}n /* --------------------------------------------- */
RR^I*kRH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=s1"<hH}O) /* --------------------------------------------- */
$5cLhi"` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}q27M /* --------------------------------------------- */
0>Ecm# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<;SMczR /* --------------------------------------------- */
Alh%Z\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3vmLftZE} $ShL^g@ -\AB!#fh S1 %{/w 看了之后,我们可以思考一些问题:
(a]'}c$X9` 1._1, _2是什么?
[*8wv^ 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。
luLm:NWUM 2._1 = 1是在做什么?
\wO)w@" 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。
8R8J./i.K 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。
5GT,:0 ZK3?"|vhC ~"brfjd| 三. 动工
=4+UX*&i?. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z4bN|\I f{WJM>$: <}N0y*m '-gk))u>) template < typename T >
:3{@LOil^ class assignment
Og"50 - {
ObMsncn T value;
1wqCoDgkp public :
fy9{W @E3p assignment( const T & v) : value(v) {}
*sB=Ys? template < typename T2 >
xg\M9&J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S
#&HB } ;
h'w9=Pk~6y 8~\Fpz|Og qs 52)$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Zdj~B1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;Z
C18@ GAtK1%nPD :#c? `>uV W{ @lt} class holder
S1E2E3 {
3 +BPqhzf public :
x-CYG?-x template < typename T >
=<O{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
6i%LM`8GEk {
BAg*zYV7 return assignment < T > (t);
FbWkT4t| }
_N9yC\ } ;
E)H8jBm6w E=sBcb/v VH+^G)^) W 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:
VXR.2C SX/yY static holder _1;
#B)/d?aa' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
m{(D*Vuqd ldanM>5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DU]MMR 而不用手动写一个函数对象。
G\Toi98d* B58H7NH ;G /Eh\07p BAdHGwomh 四. 问题分析
_Vj O
[hx 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。
6~;fj+S 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。
a5L#c= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'rp(k\pY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-md2Z0^ Kc 下面我们可以对这几个问题进行分析。
W q F( g4RkkoZ>) 五. 问题1:一致性
|3Oe2qb 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?|
QVn!60[lj 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~=Er=
0 eV1O#FLbi struct holder
.;iXe {
4x e:+sA.N //
`H+ 7Hj template < typename T >
Q*( ]&qr"E T & operator ()( const T & r) const
$
7O[|:Yv {
N;Hrc6nin^ return (T & )r;
Qaq{UW }
;=*b:y Y } ;
)8st zd>[uIOR 这样的话assignment也必须相应改动:
]A9Vh h7[VXE template < typename Left, typename Right >
:v1'(A1t class assignment
ElqHZ$a? {
gC<\1AIu Left l;
C[n,j#Mvje Right r;
}1z=
C< public :
<)?H98S assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{BY`Wu:w template < typename T2 >
eem.lVVD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@bfaAh~ } ;
tvf"w`H "&Q-'L!M'/ 同时,holder的operator=也需要改动:
Dn<2.!ZKQ v-42_} template < typename T >
$C,f>^1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H Y.,f_m {
<4C`^p return assignment < holder, T > ( * this , t);
`$G7Ia_ $] }
f ,K1 a9. xf % ,UQ 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。
)1~4Tl,S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
kH-1l>": ZMg%/C return l(rhs) = r;
TLPy/, 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。
JjyQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{ tim{nV A9p$5jt7 template < typename Tp >
c c
,] class constant_t
:==kC672 {
]bhzB const Tp t;
5(2g*I public :
I;uZ/cZ|/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
e>uV8!u template < typename T >
Xb)XV$0 const Tp & operator ()( const T & r) const
kxThtjgv {
T7Lk4cU return t;
9 n|H%AC }
xqmJPbA
} ;
%}+j4n Y\dK-M{$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\>23_d0 下面就可以修改holder的operator=了
^p|@{4f] P,xayy template < typename T >
h"#^0$f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0Q]x[;!k {
-
Kj$A@~x return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,UH`l./3DX }
o=w&&B PKwHq<vAsB 同时也要修改assignment的operator()
PX\}lTJ k,X` }AJ6 template < typename T2 >
3M+hjc. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|~8iNcIS 现在代码看起来就很一致了。
GB^Ch YOb 8
E.u3eS 六. 问题2:链式操作
7I(Sa?D: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+3]@0VM26; 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。
m-*du( 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。
6LNm>O 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。
QIBv}hgcy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YOP=gvZq A~h.,<+" template < typename T >
+ 5sTGNG struct result_1
8l+\Qyj {
XZZ Ml typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)I.[@#- } ;
wEKm3mY; qJ5Y}/r 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:
z/6kxV 89 \8{C$"F template < typename T >
<`H:Am` struct ref
S"5</* {
r\` R$ typedef T & reference;
-[0)n{AVvU } ;
]*[S#Jk template < typename T >
3$(1LN struct ref < T &>
E-.M+[ {
m`4Sp#m typedef T & reference;
+)L
'qbCSM } ;
S[X bb=n S-.!BQ@RMZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
HQQc<7c", j9x}D;?n template < typename T >
Maf!,/U4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
pYceMZ$ {
bYgrKz@uK return l(t) = r(t);
'JKFEUzM }
#*}4= 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。
l4L&hY^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w<-CKM3qe BU<A+Pe> 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
i^Ep[3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v)okVyv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wEQV"I +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Co[ rhs 最后的布局是:
B07(15y] Add
gqyQ Zew / \
%I&Hx<Hj Divide 5
:T5l0h-eC / \
Ko>pwhR} _1 3
{p
yo 似乎一切都解决了?不。
$@}6P,mg 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
|a3)U%rUEQ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
)z2Tm4>iql OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`|
L+a~~ r,L#JR w#- template < typename Right >
My,ki:V?g6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(NScG[$} Right & rt) const
7MOjZD4? {
?`,Xb.NA$K return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#N[nvIi} }
ZK{VQ~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;W'y^jp]" XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
B~jl1g| 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
E`u=$~K 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。
a}hpcr({? 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。
J+Q
;'J 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?
2/E3~X7 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:
5?kF'yksR @Zjy"u template < class Action >
UccnQZ7/I class picker : public Action
q 1Rk'k4+ {
]wER&/v" public :
8QXxRD;0: picker( const Action & act) : Action(act) {}
UfOF's_'< // all the operator overloaded
B9>3xxp(by } ;
z )a8
^]` ]y2(ZTNTs 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。
R1 hb- 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:
7t0\}e VbKky1a@ template < typename Right >
mxGa\{D#y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vd9l1"S {
`~(KbH=] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;rV0 }
[^8*9?i4 `.#e4 FBW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
6^if%62l& 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。
_;G"{e.= &
WYIfx{ template < typename T > struct picker_maker
}f; Zx)! {
esLPJx typedef picker < constant_t < T > > result;
kzbgy)PK3 } ;
[3]!*Cd template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(SkI9[1\@3 {
* G.6\ typedef picker < T > result;
*jCXH<?R
} ;
4u"V52 rgRh ySud 下面总的结构就有了:
OzA"i y 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。
U~s&}M\n 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。
V`l.F"<L picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v,KH2 (N 至此链式操作完美实现。
M9fAv BYqDC<Fq qCc'w8A 七. 问题3
4IG'Tm 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。
<DvpqlT <q~&g
&&+ template < typename T1, typename T2 >
)67Kd] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BBnj}XP*4 {
8]YFlW9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7M<7^)9 }
di
"rvw;R : N> 5{ 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:
V+nqQ~pJ& dScit!T" template < typename T1, typename T2 >
k10dkBoEX struct result_2
pV=X {
s4@AK48 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<ij;^ygYD } ;
INyreoMp sG%Q?&- 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?
QukLsl]U 这个差事就留给了holder自己。
TlYeYN5V Q6`oo/ DQ?'f@I&* template < int Order >
%+:%%r=Q class holder;
r\F`xtR( template <>
x&8HBF' class holder < 1 >
S=U*is {
smoz5~ public :
N>z_uPy{A template < typename T >
vnw83a%3 struct result_1
`$JPF Z {
R.Ao%VT typedef T & result;
8*V3g_z } ;
Co4QWyt: template < typename T1, typename T2 >
_ncqd,&z struct result_2
'&I.w p`^ {
xm6=l".%z typedef T1 & result;
Sl/[9-a) } ;
Dr^#e template < typename T >
+#"CgZ] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[;7&E{,C {
$A`D p{e" return (T & )r;
GO.mT/rB }
O'Lgb9 template < typename T1, typename T2 >
Q0Y0Zt,h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V)mRG`L {
(%rO'X return (T1 & )r1;
qSlC@@.> }
]S[M]-I } ;
6#MIt:# !_QE|tVeR template <>
.RxH-]xk class holder < 2 >
V2W)%c' {
I0h/x5 public :
XkHO = template < typename T >
p~Fc*g[! struct result_1
U;<07
aMj {
z4D[>2* typedef T & result;
G1K5J`"* } ;
Wsyq template < typename T1, typename T2 >
Ms;:+JI struct result_2
Z
7rVM {
C:\BvPoO typedef T2 & result;
~e~iCyW;S } ;
h|$.`$ template < typename T >
Kr3L~4> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ijOUv 6=- {
2 1.;lj return (T & )r;
J+r\EN^9 }
MKq:=^ w template < typename T1, typename T2 >
7dhip typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PJA%aRP,: {
d#9
\]Ul& return (T2 & )r2;
|_@ '_ }
)R.y>Ucb0 } ;
u=I \0H N2[EdOJT_ *~~ >? 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> >。
u )cc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g)c<\% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uO8z . DUUQz:?{J return l(i, j) = r(i, j);
>0z(+}]3z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pJ!:mt 0Ah'G return ( int & )i;
|dcRDOTe return ( int & )j;
&sleV5V 最后执行i = j;
l ?RsXC 可见,参数被正确的选择了。
\_;zm+ <{ &,/_"N"?D #!(OTe L 6}zargu(; c193Or'6Y 八. 中期总结
K;Qlg{v 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:
{XAm3's 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oh
c/{D2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f-6-!
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
H/n3il_-I &~Qi+b0! 5]D"y Ay81 (!`TO{ !6P j#mo Vq BM9J/24 九. 简化
y,e#e` 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。
is@8x!c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
h8OmO5/H 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:
{}!`v%z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&Jw]3U5J +-*/&|^等
VL4ErOoZ 2. 返回引用。
Wm_:1~ =,各种复合赋值等
!cS
A|C 3. 返回固定类型。
C{AVV< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q'xZ\t 4. 原样返回。
EF1aw2 operator,
-wJ/j~+m+ 5. 返回解引用的类型。
yzJ
VU0s operator*(单目)
\1x<bx/1 6. 返回地址。
M_asf7|v operator&(单目)
kH:! 7L_= 7. 下表访问返回类型。
OtK=UtVI operator[]
>(nb8T| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
S- @E operator<<和operator>>
>Wvb!8N 91Bl{ 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。
w;f$oT 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%6c[\ubr M{\W$xPL) template < typename Left >
)rX["= struct value_return
\0.
c_ {
F#d`nZ=M template < typename T >
!U,W; R struct result_1
lQ/u#c$n {
x`:zC# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
G1K72M}CW } ;
B+W 4r9# cVCylRU" template < typename T1, typename T2 >
ON"F
h'? struct result_2
8:s"
^YLN {
mc37Y. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
b3Nr>(Z<} } ;
!58j xh } ;
q=Cc2|Ve ~@g7b`t=la yKSvg5lLy 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}AdA?
:7A 9[#9cv 下面我们来剥离functor中的operator()
#{97<sU\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
yn &+ >{ H$GJpXIb return l(t) op r(t)
-U'3kaX5< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:f1Q0klwP return op l(t)
(vL-Z[M! return op l(t1, t2)
7ip$#pzo return l(t) op
aH@GhI^@ return l(t1, t2) op
:mOHR&2xR% return l(t)[r(t)]
Hqsj5j2i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<<a1a rmVF88/; 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ks{y=@<, 单目: return f(l(t), r(t));
MA9Oi(L)K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!8'mIXZ$ 双目: return f(l(t));
B[2 qI7D$ return f(l(t1, t2));
qo,uOi 下面就是f的实现,以operator/为例
LRe2wT>I R`%C]uG struct meta_divide
)L^GGy8w {
|#uA(V template < typename T1, typename T2 >
@JFfyQ {- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+-8S,Rg@ {
$A>\I3B return t1 / t2;
7Q_AZR4 }
~o"VZp } ;
0xv@l^B !aylrJJ 这个工作可以让宏来做:
?;{d bo>4:i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`|9NxF+ template < typename T1, typename T2 > \
ji'NR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fC1PPgQ\ 以后可以直接用
Z1@E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0M[O(.x 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
Q[5j5vry (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。。。)
TV^m1uC h%2;B;p] A}./ ;[ 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
\J@i:J6x$1 AC`4n|,zJ; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.rfKItd class unary_op : public Rettype
Z %?:
CA {
>b6!*Lrhs Left l;
T~=r*4 public :
?_hKhn%K9
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)83UF
r4kP <m") 2dJ template < typename T >
x d9+P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-1~-uE.~4d {
CC8M1iW3 return FuncType::execute(l(t));
Nd5G-eYI }
rUg<(/c ?zFeP6C template < typename T1, typename T2 >
"t[9EbFL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>gQJ6q {
}@+3QHwYU return FuncType::execute(l(t1, t2));
-o\o{?t, }
xbZx&`( } ;
16;r+.FB' n2e#rn cM'\u~m{ 同样还可以申明一个binary_op
{xW HKsI>, `,-w+3?Al template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
BYhF? class binary_op : public Rettype
ao+lLCr {
wNNInS6 Left l;
0[/GEY@ Right r;
R&lJ& SgC public :
UG@9X/l} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?vnO@Bb/a H>zX8qP+ template < typename T >
n\X'2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nTy8:k '] {
U%<E9G594 return FuncType::execute(l(t), r(t));
[;/4' }
P@LFX[HtM u
ZzO$e template < typename T1, typename T2 >
QQ*`tmy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CtEpS<*c {
TnuNoMD. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!+<OED=qe }
f1Az|h } ;
m'j]T/WF T+a\dgd t> ~a/K" 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
6\9
Zc-% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v--Qbu DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N9SC\ 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。
6}(;~/L 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%a'Nf/9=: 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。。。
*h <_gn 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
X-lB1uq^ 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)
~!t# M2Sk 下面是修改过的unary_op
E~4d6~s
+n'-%?LD& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
FZk=-.Hk class unary_op
%ZKP d8 {
?QJS6i'k Left l;
hggP9I:s, zp4aiMn1F public :
Ml"i^LR+ z_;:6*l=: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`rWT^E@p5m 5.IX template < typename T >
>TKl`O struct result_1
?KB+2]7m6 {
uG\ @e'pr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ro2Ab^rQ| } ;
fRt`]o:Om Ad:}i9-x template < typename T1, typename T2 >
D
,U#z struct result_2
,
z-#B] {
9"g!J|+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jmE\+yz } ;
t.s;dlx[@
*v}3So template < typename T1, typename T2 >
oe4r_EkYwW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7NFRCCXHQ {
X2[d15!9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2HX#:y{\l }
:j<ij]rsI Ic<J]+Xq template < typename T >
D#.N)@\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q{c/TRp7 {
lihV! 1 return OpClass::execute(lt(t));
C"gH>G }
gP13n!7 c}-WK*v } ;
>V,i7v*? Vm"{m/K0 `mt x+C 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
I{8sLzA03S 好啦,现在才真正完美了。
_rN1(=J 现在在picker里面就可以这么添加了:
<N~&Leh -W\1n#J template < typename Right >
&{R]v/{p] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-50Nd=1 {
fZ6-ap,u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
QnZ7e#@UP }
Vlf =gP 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。
us,~<e0 |eu:qn8 *a[iq`499 8q"C=t7 e.>>al 十. bind
Py!
F 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/*X)mBuB 先来分析一下一段例子
LJh^-FQ !l7D1i~ -*nd5(lY& int foo( int x, int y) { return x - y;}
V."qxKsz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
qt.Y6s:r_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gP^p7aYwn 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。
.S6u{B 我们来写个简单的。
/ygC_,mx 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
C4h4W3w 对于函数对象类的版本:
aj|gt *?`<Ea template < typename Func >
uO{'eT~ struct functor_trait
c`M
,KXott {
3;F+.{Icc typedef typename Func::result_type result_type;
F8*zG 4/& } ;
xC5`|JW 对于无参数函数的版本:
G,-x+e" 66Tx>c"H template < typename Ret >
cg|C S? struct functor_trait < Ret ( * )() >
qN@-H6D1= {
_yu_Ev}R typedef Ret result_type;
Mv 1V
Vk } ;
ln*_mM/Q% 对于单参数函数的版本:
'7ps_pz 9C"d7-- template < typename Ret, typename V1 >
';J><z{> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{sR|W:fS$ {
79y'PFSms typedef Ret result_type;
Y )](jU%o } ;
wQR0R~|M 对于双参数函数的版本:
rl0|)j NNTUl$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5n#@,V.O/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h;RKF\U:" {
E!6 Nf[ typedef Ret result_type;
M!Wjfq
^~ } ;
a(|,KWHn 等等。。。
J.g4I|{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,>vI|p,/G* :h!&.FB template < typename Func >
;R4qE$u2^ struct func_return
bi<?m^j {
JXNfE,_ template < typename T >
#-^y9B struct result_1
G8hq;W4@]/ {
c)Ep<W<r1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.KX LWH } ;
dl; ]4
q6N template < typename T1, typename T2 >
_rIFwT1] struct result_2
\|< 5zL {
#$*l#j"#A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j%TcW!D-_ } ;
QBwgI>zfS" } ;
j{ :>"6 i3usZ{_r w}:&+B: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s<`54o , nLjc.Z\Bl template < typename Func, typename aPicker >
.`5BgX7W class binder_1
4.o[:5' {
LE>b_gQ$
2 Func fn;
U|YIu!^ aPicker pk;
W%&'EJ)62 public :
lRr ={
>s YLAGTH0.] template < typename T >
r!WXD9# struct result_1
etD8S KD {
$ri'tJ+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E2xcd#ZD } ;
h}@)oSX
} Vt;!FZ template < typename T1, typename T2 >
D@
R>gqb struct result_2
8Z1pQx-P2C {
Kulh:d:w typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*5Aq\g,n } ;
~K-_]*[x 4Px binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q?7:XbN tw?\bB template < typename T >
<-%OXEG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ljq!\D {
dLnu\bSF return fn(pk(t));
,f2tG+P }
[7|j:! template < typename T1, typename T2 >
9p '#a: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/:o (Ghc? {
!5escR!\D return fn(pk(t1, t2));
MDqUl:] }
Qin;{8I0 } ;
[bIR$c[G S`v+rQjW FaVeP%v 一目了然不是么?
g XThdNU4G 最后实现bind
o;\c$|TNU 2ij/! DTi\ 4&41 template < typename Func, typename aPicker >
hJIF!eoI picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
u{>_Pb {
YnLwBJ 2i return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L^Q q[> }
rh%-va9 PRi3=3oF 2个以上参数的bind可以同理实现。
H6Qb]H.C 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]Y%U5\$ ujMics( 十一. phoenix
UC{Tm f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cy+EJq I #ekz>/Im* for_each(v.begin(), v.end(),
^,;AM(E (
M(+;AS?; do_
sKU?"|G81G [
,*}5xpX cout << _1 << " , "
7Rix=* ]
x-3!sf@ .while_( -- _1),
YR$)yl cout << var( " \n " )
O"Ua|8 )
#vnJJ#uI|> );
|Vq&IfP 3$hbb6N%6. 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
k=o>DaEh( 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
SFdSA4D" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
nL[zXl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
; Da[jFP hExw} c {#Vck\& template < typename Cond, typename Actor >
2*<'=*zaQ class do_while
5/{";k)L+ {
3jG
#<4;J Cond cd;
yk<$XNc Actor act;
PiTe/ public :
!o k6*m template < typename T >
Gd08RW struct result_1
m=7Z8@sX}, {
vKCgtk typedef int result_type;
!R/-|Kjy } ;
lx vRF93a. $4j$c|S! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
".=LzjE<gv 5W29oz}-S template < typename T >
ag
\d4y6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y=- ILN(" {
rWXw/a do
ZO ! {
,*w act(t);
BL&D|e }
QlFt:?7f while (cd(t));
J"TM[4^\Y return 0 ;
,@b7N[h }
#ErIot } ;
^ew<|J2,B =:;KYuTr *xl930y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3n=`SLj/a 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。
s?2DLXv}! 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。
m@_m"1_; 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。
lv*fK 下面就是产生这个functor的类:
V>2mzc 0B;cQSH!q s, 8a1o template < typename Actor >
G\U'_G> class do_while_actor
b35Z1sfD
j {
SB3=5"q Actor act;
YsHZFF public :
(DW[#2\. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZSu0e% xq2
,S template < typename Cond >
ca!=D $ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
v\UwL-4[ } ;
vj23j[!| |4F3Gu kK]^q|vb6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EpO5_T_ 最后,是那个do_
t#0/_tD dK45&JHoW^ ]-D;t~ class do_while_invoker
1;4]
HNI {
#''q :^EQ public :
rU{E} template < typename Actor >
E|aPkq]
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1M4I7*r {
]757oAXl return do_while_actor < Actor > (act);
nv9kl Q@ }
+cw;a]o^> } do_;
)/hb9+S ThLnp@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g`skmHS89 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r9a?Y!( 最后来说说怎么处理break和continue
{[&_)AW6m% 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。
-[I}"Glz: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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