一. 什么是Lambda
'G3B02* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+(VHnxNQs 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,
IiV:bHUE}0 p%_#"dkC7 s5>=!yX `d,hP"jBc class filler
-"iGcVV {
5QU7!jbI public :
2E^zQ>;01 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3k;*xjv6@ } ;
m]JZ@ t%<nS=u D^To:N7U 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:
I ;N)jj`b ~qm<~T_0 \w{x-} |a#4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QT /TZ: ++-\^'&1 0n+Wv@/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U@dztX@u r#
5))q- }wrZP}zM> ,{A-<=6t 二. 战前分析
bS_!KU 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。
d !
A)H<Zt 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
[>+(zlK" mmm025. ,p/iN9+Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Esw#D90q /* --------------------------------------------- */
/j!?qID vector < int *> vp( 10 );
KK`P<^8J transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2/f:VB?<T /* --------------------------------------------- */
gT*0WgB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CZv.$H"lW /* --------------------------------------------- */
]L4B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j8?z@iG /* --------------------------------------------- */
3!&lio+< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;=1]h&S /* --------------------------------------------- */
t0p^0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<#JJS}TLk DoAK]zyJA
e!b?SmNN wxEFM)zr 看了之后,我们可以思考一些问题:
*yOpMxE 1._1, _2是什么?
A@#9X'C$^ 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。
O.CRF-`t 2._1 = 1是在做什么?
"|V{@)!t 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。
_, /m 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。
/o#!9H $A)i}M;uK w~QUG^0Fx 三. 动工
7%L%dyN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>l{<p( a(s}Ec${Z z-K?AkB1 72@raA#y template < typename T >
4UmTA_& Io class assignment
&=5 {
#\*ODMk$4| T value;
w<-8cvNhiz public :
BL6t> assignment( const T & v) : value(v) {}
#~%tdmGuL template < typename T2 >
4(Gs$QkSo| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
" &'Jw } ;
'F^nW_ryW C72?vAc,F gP1~N^hke] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pzmm cjEC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
E6|!G >tXn9'S Fy5xIRyI\F ?I&ha-." class holder
|3W\^4>, {
.j:[R. public :
+ia F$ template < typename T >
SC)4u l% assignment < T > operator = ( const T & t) const
.g_BKeU {
-Czq[n=0( return assignment < T > (t);
[4sI<aH }
J
Sz'oA5 } ;
,A9pj k' Ps5UX6\ .m =wHHR1e 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:
LivPk`[ I
<`9ANe static holder _1;
6*%3O=* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8WK%g0gm WJCEiH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$Z(fPKRN/ 而不用手动写一个函数对象。
uhvmh bs$x%CR jC>l<d_ rXXIpQRi$S 四. 问题分析
[,)yc/{* 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
De,4r(5 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
@=q,,t$r 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e|u|b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b}4k-hZL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Hi #'h [?VYxX@ 五. 问题1:一致性
;xaOve;9 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?|
[vb>5EhL! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/*s:ehj p%
ESp& struct holder
"|w..%Wc {
0o2o]{rM{2 //
`'9Kj9} template < typename T >
sL|lfc'bB T & operator ()( const T & r) const
wP3_RA]z {
ei'=%r8~ return (T & )r;
BUB#\v#a }
eSf
e
s } ;
x;"! ;mH1J'.(a 这样的话assignment也必须相应改动:
]^MOFzSz~ dk~ h template < typename Left, typename Right >
0mo^I==J1 class assignment
D(xgadr {
uP/PVoKQ Left l;
Vzf{gr? Right r;
O~F/{:U public :
R>H*MvN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<r]7xsr template < typename T2 >
2f(5C*~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o8\@R } ;
_l,?Y;OF c\~H_ ~F 同时,holder的operator=也需要改动:
bA\TuB Q/r0p> template < typename T >
}ny,Nl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L'=2Uk#.D {
5g
,u\` return assignment < holder, T > ( * this , t);
{n}6 }
+%(iGI{ c7T9kV8hS 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。
Gb+cT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%J4]T35^2 3`_jNPV1 return l(rhs) = r;
bf2R15|t5` 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。
xExy?5H7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q+2yp&zF NfcY30}: template < typename Tp >
%
INRds class constant_t
b<v \ {
)
?rJKr[` const Tp t;
Ao)hb4ex public :
1L1_x'tT% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FrD.{(/~ template < typename T >
f'aQ T const Tp & operator ()( const T & r) const
']^e,9=Q {
G|FF return t;
e"(l }
5zG6V2 } ;
Vt{C80n&N !
{lcF% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2%\Nq:;T 下面就可以修改holder的operator=了
Jhu<^pjs _l]`Og@Y template < typename T >
pj>b6^TI6C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'Ht$LqG {
)BNm~sP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q(h,P+ }
F^bC!;~x {V%ZOdg9 同时也要修改assignment的operator()
WL-+;h@VQ Im%|9g;P template < typename T2 >
Zzr+p. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w]
LN(o: 现在代码看起来就很一致了。
Frn#?n)S9 j{N;2#.u 六. 问题2:链式操作
Z'dY,<@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ls#pe 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
i.2O~30ST 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
~LGkc
t 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ElAJR4'{*i 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
adtK$@Yeg cAC2Xq template < typename T >
eU_|.2 struct result_1
R-]QU`c {
ep<A d typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>R3~P~@30 } ;
7t`<`BY^ x-+[gNc
6 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:
vFY/o,b \ pW O-YZ#+ template < typename T >
=Xzqp, struct ref
f ^mxj/%L {
YXXUYi~!f typedef T & reference;
Z:aDKAboU } ;
nMc3.fM template < typename T >
Ne*I$T 5 struct ref < T &>
xjOy3_Js {
%Bmi3
=Rr typedef T & reference;
)xCpQ=nS } ;
]3hz{zqV^ I=&5m g=m 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_v4TyJ _=B(jJZ template < typename T >
?@Z~i]gE[V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5)V]qV$
{
evsH>hE^ return l(t) = r(t);
C- ]H+p }
q:#,b0|bv 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。
-_'M
*- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pr>Qu: ]+)z}lr8 C 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
N%6jZmKip _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%*OKhrM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{r.#R|
4v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mJewUc!<5 最后的布局是:
6}R^L(^M Add
vrn IEur / \
TveCy & Divide 5
:Oo / \
"-XL Y_ _1 3
aAO[Y"-:,Y 似乎一切都解决了?不。
qhVDC 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。
KL*ZPKG 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。
N^q*lV#kob 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:
oTo'? E# 3O%[k<S\VO template < typename Right >
liFNJd`|o+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
: Ey Right & rt) const
/a17B {
=sedkrM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4nkH0dJQ }
_Pa(5-S'KR 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D9e"E1f+" 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。
}r`!p5\$K0 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。
l#%Y]1* 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。
MdU_zY(c 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。
K"eR6_k 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?
$;7?w-. 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
aGNt?)8WPZ eB/3MUz1 template < class Action >
VJD$nh
#M5 class picker : public Action
N::_JH?^= {
`y0ZFh1>X public :
00?^!'; picker( const Action & act) : Action(act) {}
*gHOH!K,S // all the operator overloaded
&PD4+%! } ;
IvetQ+ X55Eemg/ 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[)iok 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:
*La*j3|: dGQxGt1 template < typename Right >
QpS0iUG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Kr=DoQ."d8 {
N:0/8jmmO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s!Y>\3rMW }
e{O mW {"y{V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
QV+(' 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。
) gvXeJ \% &QIe;:k template < typename T > struct picker_maker
ko
im@B {
1 dz&J\|E# typedef picker < constant_t < T > > result;
/-E>5 w U } ;
]N-K`c] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|k)h' ? {
F0bmGDp@- typedef picker < T > result;
(Z) } ;
k<"ZNQm$. Ha$|9li` 下面总的结构就有了:
?ZdHuuDN~ 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。
f!P.=Qo[= 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。
"My \&0- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KmZUDU%R 至此链式操作完美实现。
>2Al+m<w CcgCKT =/.[&DG 七. 问题3
y2\, L 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。
T9{94Ra "FcA:7 + template < typename T1, typename T2 >
+F&w~UT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|GL#E"[&' {
3RscuD& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
q{@>2AlK }
7\JRHw p}R)qz-=5U 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:
tAP~ PAH;
+ template < typename T1, typename T2 >
Niou=PI@ struct result_2
(8@._ {
SWO$#X / typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
93)& } ;
Da_g3z 0%k`*8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
RFDwL~-p 这个差事就留给了holder自己。
;.!AX|v ff-9NvW4v
Rla1,{1 template < int Order >
nXb;&n% class holder;
+?*,J=/ template <>
h:"<x$F class holder < 1 >
-}9ZZ#K {
LEc%BQx public :
1
W2AE? template < typename T >
B Gh%3"q struct result_1
_(<[!c!@0 {
*7nlel typedef T & result;
3tS~/o+]
} ;
"1&C\}.7 template < typename T1, typename T2 >
#]:yCiA struct result_2
TTmNPp4q {
`DC)U1 typedef T1 & result;
zvdtP'&uj } ;
~(-B%Az template < typename T >
Pf]6'?kQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xV~`sqf {
,8c` return (T & )r;
pUYa1 = }
MJ8z"SKnV template < typename T1, typename T2 >
ZR6KE_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&0K
H00l {
4B-v\3Ff return (T1 & )r1;
j?g{*M }
wCkhE,#-_ } ;
JDD(e_dw dW,$yH_ template <>
j*q]-$ 2E class holder < 2 >
p/cVQ {
op"RrZAZBT public :
My:wA;# template < typename T >
1r\? uD struct result_1
N#6&t8;kTC {
2y,NT|jp typedef T & result;
mj%Iow. } ;
)e4nKh], template < typename T1, typename T2 >
n_v|fxF1 struct result_2
$wdIOfaH {
:a0qm.EN typedef T2 & result;
hCc_+/j| } ;
CcLP/ template < typename T >
C*/d%eHD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n$axqvG {
enO5XsIc return (T & )r;
)`,3/i9C$ }
|B;:Ald template < typename T1, typename T2 >
V!DQ_T+a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Fj7cI + {
(m-(5 CaJ return (T2 & )r2;
D5]T.8kX(7 }
O6YYOmt3 } ;
.?<,J -wW%+wH U5Q `r7 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> >。
7$\;G82_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
wX<)Fj' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZvkO#j
}Rt?p8p return l(i, j) = r(i, j);
=sG C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B7fURL
Rqr Z<0M_q9?MO return ( int & )i;
'eLO#1Ipf return ( int & )j;
U9SByqa1 最后执行i = j;
H`9E_[ 可见,参数被正确的选择了。
Wepa; E/Q[J.$o z$QYl*F1 TF^Rh4 # yAt ` 八. 中期总结
{}s7q|$ 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:
>IJH#>i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
: ,fs'! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qYl%v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1Vp['& ';^VdR]fk dArg'Dc4 bfVKf} jRmv~] #B88w9
b`D 九. 简化
"S,,Bj L 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。
>j4;{r+eQw 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fx_7X15 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:
VEkv
JX. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_<+! +-*/&|^等
G yvEc3|@ 2. 返回引用。
2!QJa= =,各种复合赋值等
XPBKQm_} 3. 返回固定类型。
?R(fxx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f0~<qT?:n 4. 原样返回。
^|5vmI'E operator,
h
rW 5. 返回解引用的类型。
f1rP+l-C< operator*(单目)
QaH32(iH 6. 返回地址。
5*/~) wN\U operator&(单目)
-v/1R1$e1 7. 下表访问返回类型。
Ovxs+mQ operator[]
[1F.
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
k-Hy>5; operator<<和operator>>
Eh^c4x `+CRUdr OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
B36_OH 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NoB)tAvw jL8.*pfv template < typename Left >
8doKB<#_+= struct value_return
08n2TL;EsX {
~Y7>P$G) template < typename T >
^":UkPFCx: struct result_1
D|9xD {
c$Z3P%aP'V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b(Zh$ 86 } ;
fa//~$#"{L 6ey{+8 template < typename T1, typename T2 >
l~b# Y& struct result_2
?NOc]'<(G {
-|bnvPmE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M4w,J2_8MK } ;
F{WV}o=MY } ;
r5M {* }^+E S^~ QbjO*:c4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w
&1_k:Z& Za_w@o 下面我们来剥离functor中的operator()
_ I"}3* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
v*iD)k:|t K|%.mcs4 return l(t) op r(t)
_C2iP[YwQ{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2w_[c. return op l(t)
!'8.qs return op l(t1, t2)
R}_B\# Q return l(t) op
j#G4A%_ return l(t1, t2) op
rE$0a-d2B return l(t)[r(t)]
8s16yuM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
BpBMFEiP $REz{xgA= 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:
^SM>bJ1Z_ 单目: return f(l(t), r(t));
f^Sl(^f return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~Ap.#VIc' 双目: return f(l(t));
`fMdO return f(l(t1, t2));
td JA? 下面就是f的实现,以operator/为例
.;}vp* UCV1 { struct meta_divide
!0!m |^c5 {
$ha,DlN template < typename T1, typename T2 >
vX1 8
] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B6ee\23 {
C$WUg<kcK' return t1 / t2;
r&+8\/{ }
+i^@QNOa } ;
cZC%W!pT 2>TOCBB" 这个工作可以让宏来做:
3N c#6VI "`g5iUHqUl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
g]&7c:/ template < typename T1, typename T2 > \
1i3;P/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v+d}
_rCT 以后可以直接用
7"Qj(N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ZDny=&># 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
K93L-K^J (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。。。)
%4' <0 eFKF9m yUnNf 2i 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
H j [!F% _Ns/#Xe/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lldNIL6B% class unary_op : public Rettype
j/ [V< {
.ni<' Left l;
rDI}X?JmX public :
fVf
@Ngvu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|2ImitN0 ['m7Wry template < typename T >
$,u>, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*!oV?N[eA' {
Yo%ph%e return FuncType::execute(l(t));
HpP82X xj }
&?g!)O ;P
*`v template < typename T1, typename T2 >
E<RPMd @a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fofYe0z {
,="hI:*< return FuncType::execute(l(t1, t2));
{ooztC }
FD'yT8]" } ;
}fO+b5U #ZkT![` !,lk>j.V 同样还可以申明一个binary_op
w.VjGPp "hid3"G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AjVX class binary_op : public Rettype
or,:5Z {
FYs]I0}| Left l;
=E.!Ff4~( Right r;
MB7`'W public :
~Uw;6VXV1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
y>^FKN/ rjK]zD9 template < typename T >
)E|{.K typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H2lQ(Y+H {
;
DXsPpZC return FuncType::execute(l(t), r(t));
^'\JI }
-wa"&Q @yM$Et5 template < typename T1, typename T2 >
@U+#@6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/|0xOiib {
Z_U4Yy'NNw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+Tt.5>N }
mq}V @H5 } ;
n
g%~mt
E/V_gci @AtJO>w 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
(^oN, 7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`=V p 0tPI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z~"Q_gme 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。
brCXimG&jo 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!He_f-eZ 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。。。
j"hNkCF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
dBw7l} 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)
dd=ca0c7e 下面是修改过的unary_op
a[Nm<
qV05 mW2 D"-s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
% 2wr%*h class unary_op
H +'6*akV {
]"/SU6#4: Left l;
E+ctiVL 8eVy*h2:= public :
gky+.EP. _h+7KK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[QFAkEJ--o h0R.c|g[ template < typename T >
,wf:Fr struct result_1
G2<$to~{ {
a,36FF~& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IaZmN.k* } ;
L{&>,ww AJ+\Qs(0 template < typename T1, typename T2 >
wBDHhXi0 struct result_2
0!-'4+" {
:i4AkBNK typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0K'{w]Q } ;
5vFM0 zo1T`"Y template < typename T1, typename T2 >
inY_cn? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0W0GSDx {
3!
#|hI>f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;A4qE W }
|a#=o}R_ P3 . template < typename T >
iX o( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-AD@wn!wCJ {
uwQgu!|x return OpClass::execute(lt(t));
qfG:vTm }
Nw9@E R E[WU } ;
#.rkvoB0N idB1%?< ul3~!9F5F 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
X- tw) 好啦,现在才真正完美了。
)ut$644R 现在在picker里面就可以这么添加了:
-RJ~Sky[ =igTY1|af template < typename Right >
^vxx]Hji picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*^%+PQ {
]0&X[? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O1UArD }
R%4Yg(-Q 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
i}:hmy' Q7<Y5+ oi]XSh[_s g zlxkv-F{ O&MH5^I 十. bind
;O1jf4y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
LofpBO6^ 先来分析一下一段例子
9 Jw,ls >yr;Y4y7K /lbj!\~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
K\wu9z8M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T;5VNRgpI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*v%gNq 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
-.r"|\1X 我们来写个简单的。
GMg!2CIU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3$xpZm60 对于函数对象类的版本:
~r?tFE*+ KTt+}-vP^ template < typename Func >
L@z[b^ struct functor_trait
i6P}MtC1 {
r&Nh>6<&/ typedef typename Func::result_type result_type;
YO-B|f } ;
e,{k!BXU#' 对于无参数函数的版本:
yKuZJXGVo '$Z@oCY# template < typename Ret >
[ )
0JI6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
|||m5(`S {
i3mw.`7 typedef Ret result_type;
_YG@P1 } ;
)Nqx=ms[(! 对于单参数函数的版本:
|{(JUXo6K |$6Ten[B# template < typename Ret, typename V1 >
Zo-,TKgY' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@sG*u >
{
t{yj`Vg typedef Ret result_type;
+pq)
7 } ;
z6 }p4 对于双参数函数的版本:
p7 !y# dH.Fb/7f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G62;p# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>?OUs>}3y2 {
T u%XhXl:j typedef Ret result_type;
&"WgO!pzD } ;
>]anTF`d 等等。。。
n Bd]rak' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$W=)-X\> -<k)|]8 template < typename Func >
%E/#h8oN{ struct func_return
+,,dsL {
xOPQ~J|z template < typename T >
Iila|,cM struct result_1
GApvRR+Z {
pY-!NoES typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)b (+= } ;
\BH?GMoP W!T[
^+ template < typename T1, typename T2 >
s-5#P,Lw struct result_2
7FkiT {
iDX<`) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
50|nQ:u, } ;
(tq);m& } ;
7XT(n v IJKdVb~ (^W
:f{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;hODzfNkS P`O`MwEAf template < typename Func, typename aPicker >
8 e_] class binder_1
w)* H&8h@ {
0FE_><e Func fn;
7[='m{{=C aPicker pk;
}5 n\us public :
^V1\boo= g]JRAM template < typename T >
GFE3p struct result_1
GOGS"q {
X^dasU{* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0sA`})Dk } ;
c%O97J.5b }"nm3\Df template < typename T1, typename T2 >
KPDJ$,: struct result_2
{`k&Q +gY {
-O,:~a=*_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S&-F(#CF^ } ;
;7EeR M* 5#x[rr{^* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9>0OpgvC( nu:l;+,VY template < typename T >
Z
ztp %2c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y${`W94 {
-hfkF+=U' return fn(pk(t));
R\X;`ptT }
\2[tM/+Bs template < typename T1, typename T2 >
-dF (_ %C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p
%.Adxx {
g$mMH return fn(pk(t1, t2));
*2N0r2t& }
"M+I$*] } ;
^b~ZOg[p )(yaX v!DK.PZbi 一目了然不是么?
)Ghw!m 最后实现bind
G5OGyQp (VmFYNt& **z^aH?B2 template < typename Func, typename aPicker >
"[k>pzl6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yMM2us#*+q {
b@=H$" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
DF-PBVfpu }
Vv5T(~ <KtL,a=2+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
0FH.=
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。
hP{+`\&<f Il>o60u1 十一. phoenix
0~_I9|FN Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k:iy()n[ XYD-5pG for_each(v.begin(), v.end(),
J#j3?qrxu (
Q(Q?L5
do_
ZybfqBTD&c [
Wl=yxJu_( cout << _1 << " , "
TG8 U=9qt ]
vfj{j=
G .while_( -- _1),
<h+@;/v: cout << var( " \n " )
(4RtoYWW )
7!(/7U6rP );
)mI>2<Z! dT&u}o3X 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:
q^6#.} 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
N}[!QE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T*Ge67 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4JXvP1` -G? IXgG fWW B]h template < typename Cond, typename Actor >
GV) "[O class do_while
}#M>CNi'PU {
xT* 3QwK Cond cd;
?-o_]!*v0/ Actor act;
)h>dD public :
dblf,x template < typename T >
^jb;4nf struct result_1
ndT_;== {
!a\HdQ typedef int result_type;
9An\uH)mL } ;
?li/mc.XG Sfc,F8$&N do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
H/ Ql )K::WqR%w) template < typename T >
O[L#|_BnEO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HE_UHv {
B]b/(Q+ do
z0a`*3 -2 {
}M"])B I
act(t);
'qde#[VB }
VM&Ref4 while (cd(t));
Y}q~Km return 0 ;
hMvJNI6O }
k EAF1RP: } ;
3m4
sh~ n"}*C|(k 6@47%%,} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Wlq3r# 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
"+`u ] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:i
{;
81V 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
c05-1 下面就是产生这个functor的类:
u0)9IZxc vr?u=_%Z Pk(%=P, template < typename Actor >
G;pmR^ class do_while_actor
rK}sQ4z= {
-bSM]86 Actor act;
U1fqs{> public :
5&_")k3$* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#cW:04 ZFH-srs{
template < typename Cond >
]mNsG0r6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Oi$1ma xT } ;
m!^$_d\%~ =(P$P v_v>gPl, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&
@_PY 最后,是那个do_
X&rsWk <4@8T7
m#O; 1/P class do_while_invoker
(]&B'1b {
9H:J&'Xi7 public :
Zy?!;`c*{ template < typename Actor >
GNB'.tJ:0Y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B Nb_i H {
*uccY_ return do_while_actor < Actor > (act);
2~ETu&R: }
7PUy`H,& } do_;
@8aV*zjB 7i02M~*uS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
08k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
` l'QAIo 最后来说说怎么处理break和continue
*A}td8( 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。
U,fPG/9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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