一. 什么是Lambda
.l#Pmd! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s'LG3YV-< 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,
+86\&y) .:<c[EJ
b dcXtT3,kpX i37W^9 R class filler
!pDS*{)E {
D0"+E* public :
u&pLF%'EQ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
pRt )B`# } ;
gvwR16N %J+$p\c "gK2!N|# 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
YZ*Si3L q$EVd9aN q8[Nr3. eZg31. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cl)MI,/> /md`tqI>i< ]=]'*Z% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-,XS2[ oD"fRBS+$ r-[z!S
(<8T*Xo 二. 战前分析
)FU4i N)ei 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。
R@"N{ [9 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
7&HP2r HjV^6oP 1f}S:Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6E_YQbdy /* --------------------------------------------- */
iB]kn(2C vector < int *> vp( 10 );
B /Dj2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c~$ipX /* --------------------------------------------- */
aD3$z;E sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1J<-P9 vk+ /* --------------------------------------------- */
/~AwX8X int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IM
+Dm /* --------------------------------------------- */
<GoE2a4Va for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
q*'hSt@+D /* --------------------------------------------- */
{]Lc]4J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.|iUDp6vz =U,;/f Ylo@ kMI\GQW 看了之后,我们可以思考一些问题:
qBCZ)JEN#U 1._1, _2是什么?
Sb,{+Wk 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。
RNi&OG( 2._1 = 1是在做什么?
KTf!Pf?g 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。
2etlR 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。
7:1Hgj( ?m~x%[Vn zGz5|u 三. 动工
+<3tv&" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]B5\S ]v9<^! @aj"12 5_`.9@eh. template < typename T >
/&kTVuN"( class assignment
071wo7 {
FPcgQ
v;p T value;
PE4{;|a } public :
C?E;sRr0 assignment( const T & v) : value(v) {}
@${!C\([1 template < typename T2 >
@j^qT-0M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;9prsvf
} ;
|
C2k( xt3IR0 BJ&>'rc 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pq4+n'uO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
wI`uAZ=" { !FrI@ g[eI-J+F _ROe!w 1 class holder
~&KfJ {
6QxLHQA public :
moc_}( template < typename T >
my04>6j0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
*,
{b]6v {
n
P 69W return assignment < T > (t);
wefQmRK }
1p{\jCi,2 } ;
^&cI+xZ2Y >\>HRyt% yV`!Fq 1k 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:
DU[UGJg D|+H!f{k static holder _1;
pf2$%lE Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8, WQ}cC }Y-f+qX* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wuh$=fya 而不用手动写一个函数对象。
Fa>Y]Y0r @c{Z?>dUc# 31bKgU{ "@Te!.~A. 四. 问题分析
k_y@vW3 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$1p/9' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ETtK%%F0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ls/:/x(5d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
TuX#;!p6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
lSbAZ6 S:t7U% 五. 问题1:一致性
0|NbU 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
jo"[$%0` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]" )i~-|R vKI,|UD&- struct holder
qA03EU {
&[kwM395 //
qkR.{?x template < typename T >
+\}]`uS: T & operator ()( const T & r) const
fEgZ/p!g {
D6v0n6w return (T & )r;
57HMWlg }
"b} ^xy } ;
AWf zMJ;VS SmtH2%y I 这样的话assignment也必须相应改动:
q Rtgk .[CXW2k template < typename Left, typename Right >
O?{pln class assignment
||/noUK {
x9@%L{* Left l;
n*-#VKK^ Right r;
U2SxRFs >
public :
HPU7
` b4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v3~,1)#aI template < typename T2 >
6o{anHBB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
e"2 wXd_} } ;
Gq0~&6 ,Q}/#/ 同时,holder的operator=也需要改动:
7OW;omT` VT+GmS template < typename T >
i{%~&! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
a+J :1' {
V{a 7@_y return assignment < holder, T > ( * this , t);
.Sb|+[{ }
J .El&Dev -;Hd_ ~O>j 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。
hDz_BvE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wd1*wt fV;&Ag*ZiV return l(rhs) = r;
BT`6v+,h7k 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。
eo,m ^& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
JfC.U,7Nc M,mj{OY~x template < typename Tp >
"-I> class constant_t
ImvkB~8N {
6,oi(RAf const Tp t;
a2x2N_\=/D public :
mu:Q2t^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9hLPo template < typename T >
;qzCoe const Tp & operator ()( const T & r) const
# Dy;x\a {
fC(lY4,H3R return t;
s7&%_!4 }
u8o!ncy } ;
*D`,z3/* ~L 4"t_- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
auS$B% 下面就可以修改holder的operator=了
AbfLV942 Url8Z\;aM template < typename T >
}3N8EmS assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`uGX/yQ#= {
7p2x}[ .\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V+( }
)_+#yaC >~XX'} 同时也要修改assignment的operator()
'+-R 7# yqCy`TK8 template < typename T2 >
#7'ww*+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W+1V&a}E 现在代码看起来就很一致了。
SDTX0v $\0j:<o 六. 问题2:链式操作
:X@;XEol~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"I_3!Yu 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。
\`4}h[ 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。
DY,Sfh;tp 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。
7E|0'PPR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S:
/ShT l*%?C* template < typename T >
|=GRPvvi struct result_1
1!=$3]l0Lj {
|nocz]yU$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
E<~/AReo } ;
a}e7Q<cGj 0Z9jlwcQ 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:
+F 5 Dc (<1DPpy95O template < typename T >
{|>~#a49h struct ref
!%5{jO1 {
1w\Y._jK typedef T & reference;
/\Q{i#v } ;
W%Um:C\I template < typename T >
2X6y^f';\ struct ref < T &>
d6(qc< /!r {
IO,kP`Wcx typedef T & reference;
36lIV,YnU } ;
9lny[ {9 )Cx8?\/c=x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
o@;w!' u4Vc:n template < typename T >
\
fwf\& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)\^%w9h {
d8Upr1_ return l(t) = r(t);
hRA.u'M }
Qaagi
` 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。
{)F-US 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l:faI&o.@ ^hbh|Du 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
)?4m} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'}XW _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u1nv'\* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
c~c3; 最后的布局是:
<5L!.Ci Add
$H5PB' b / \
`D#l(gZ Divide 5
6"%[s@C / \
q2,@># _1 3
+ E S.O]?> 似乎一切都解决了?不。
9|'bPOKe 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
VgoQz]z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
E$Ge#
M@dM 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:
SuuWrt}5 6W#+U< template < typename Right >
flb3Iih assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2c+q~8Jv Right & rt) const
Y!Z@1V` {
Fs&m'g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TF3Tha] }
SSI&WZ2a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
EBebyQcon 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。
)8 iDjNM< 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。
iJsw:Nc 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。
ClfpA?vv 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。
?xeq*<qfI 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?
2TAy'BB;) 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:
_q8s 7H FtF!Dtv template < class Action >
kfmIhHlYQ class picker : public Action
^5GS!u" {
t_j.@|/FZ public :
;$0za]x picker( const Action & act) : Action(act) {}
gW*ee // all the operator overloaded
^?juY}rZ=| } ;
*|` ' L X;}_[=- Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
sI^1c$sBN 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:
Ex*g>~e =%RDT9T. template < typename Right >
r &TxRsg{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!`aodz*PO {
VK|!aqA{b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T;FzKfT| }
(@&| wvq<5gy} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_Juhl^LM; 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。
6XX5K@ [KjQW/sb' template < typename T > struct picker_maker
+_`F@^R_ {
Th!S?{v typedef picker < constant_t < T > > result;
}!.7QpA$ } ;
-(1e!5_-@
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ltD:w{PO] {
-7+Fb^"L typedef picker < T > result;
X^@d@xU4v } ;
[hFyu|I! Z:n33xh=< 下面总的结构就有了:
.{8lG^0U< 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。
=,?@p{g} 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。
ZW\h,8% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|kVxrq 至此链式操作完美实现。
ME |"pJ _wX'u,HrC +osY
iP5 七. 问题3
'.^JN@ 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。
1 9)78kV{ Q!|71{5U template < typename T1, typename T2 >
/
Sp+MB9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S"_vD<q {
r+Z+x{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
95(VY)_6#A }
QeQbO X5<L 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:
bqLv81 V :m+:%keK template < typename T1, typename T2 >
]_-$ struct result_2
&V2G<gm0 {
Z1OcGRN! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s%/0WW0y^ } ;
(/N`Wu {@3=vBl%O+ 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?
_c #P 这个差事就留给了holder自己。
&E9%8Q)r( l_kH^ET |Z"hq template < int Order >
9PR&/Q
F5 class holder;
_wqFKj template <>
~MQN& class holder < 1 >
?Ts
Z_ {
as\V,
{< public :
~ 01]VA template < typename T >
82w<q( struct result_1
___+5r21\ {
XBeHyQp typedef T & result;
mV'd9(s? } ;
km3-Hp1 template < typename T1, typename T2 >
xbmOch}j6 struct result_2
VSSiuo'5w {
N4D_ 43jz typedef T1 & result;
Z`:V~8=l } ;
I]$kVa1iN template < typename T >
Lh. L~M1X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CP?\'a"Kt {
m.4y=69 & return (T & )r;
()SG }
v=L^jw template < typename T1, typename T2 >
X'3F79` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>%W"u`Q {
I/@Xr return (T1 & )r1;
f{b"=hQ }
"+AeqrYYm5 } ;
BS{">lPmx R.RCa$ template <>
&0o&!P8CB class holder < 2 >
-BjB>Vt {
"oTwMU public :
J5l:_hZUV template < typename T >
lOEbh struct result_1
EM([N*8o
{
(d~'H{q typedef T & result;
8EP^M~rv } ;
RZz] .Nx template < typename T1, typename T2 >
C( r?1ma struct result_2
2Hq!YsJ4] {
c(eu[vj: typedef T2 & result;
ricDP 9#a } ;
VX- f~ template < typename T >
0_Y;r{3m" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_mn4z+ {
jUfc&bi3 return (T & )r;
>M +!i+ }
(*M(gM{; template < typename T1, typename T2 >
8,H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6Es-{u(, {
lc'Jn$O@ return (T2 & )r2;
}LE/{]A }
'Y-c*q } ;
9> (8r+ M2m@N-+R
",K6zALJ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
w)}[)}T! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%iX+" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8
{QvB"w =6%0pu]0 return l(i, j) = r(i, j);
Eu0_/{: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8d>OtDLa 3|~(9b{+ return ( int & )i;
!u=[/> return ( int & )j;
?vk&k(FT 最后执行i = j;
?HBc7$nW 可见,参数被正确的选择了。
DG&
kY+ ?= fJu\; gFW1Nm_DJ PgxU;N7Y 0ogTQ`2Z: 八. 中期总结
9x:c"S* 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:
$w65/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:|d3BuY 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3L;)asF 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+tO V+6Uz a{{([uZ }5%!:= 0{jRXa-( !e%#Zb
MIo g{nu3F}8){ 九. 简化
2R)Y}*VX 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
<7)@Jds\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/FQumqbnt 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
gsZCWT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2B*9]AHny +-*/&|^等
JNsK 2. 返回引用。
e0aeiG$/0 =,各种复合赋值等
L>xN7N3&m 3. 返回固定类型。
T}g;kppC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_jr%s 4. 原样返回。
BG=h1ybz operator,
;[*7UE+#7 5. 返回解引用的类型。
F02NnF operator*(单目)
sbG3,'i) 6. 返回地址。
~s
!+9\Fi operator&(单目)
\=nY&Ml 7. 下表访问返回类型。
]xFd_OHdb operator[]
@(ev``L5g 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l3.HL> o operator<<和operator>>
2"2b\b}my xKIm2% U9 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。
7gvkd+-* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(h2bxfV~+ UW40Y3W0 template < typename Left >
=0O`VSb struct value_return
j'v2m 6/ {
xeZ,}YP) template < typename T >
aP2 struct result_1
|>d56 {
^[5yff 4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]"F0"UH, } ;
v k<By R ;ML21OjgN template < typename T1, typename T2 >
.( 75.^b2) struct result_2
=)'AXtvE {
c7sW:Yzil typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T?Hs_u{ } ;
/}(w{6C } ;
5{j1<4zxR [1l ,I[ 8/]5h% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
A LKU mKn:EqA 下面我们来剥离functor中的operator()
yn`H }@`k 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@VVBl I v=@Z,- return l(t) op r(t)
\V}?K0#bt return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#dU-*wmJ return op l(t)
-2bu`oD
` return op l(t1, t2)
uh@ZHef[l return l(t) op
Pij*?qmeQ return l(t1, t2) op
qm]k
(/w return l(t)[r(t)]
Y}ITA=L7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2Fp.m}42i( DzH1q r 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:
b,~6cDU 单目: return f(l(t), r(t));
"Q-TLN5( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c]#F^(-A` 双目: return f(l(t));
ub7|'+5 return f(l(t1, t2));
/+iU1m'( 下面就是f的实现,以operator/为例
U z[#t1* ?%#3p[ struct meta_divide
[gx6e 44 {
D O#4E<]5 template < typename T1, typename T2 >
t4~Bn<= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
P^T]U bv" {
-n+=[M return t1 / t2;
c|IH|y }
Z!v)zH\ } ;
gT?:zd=; X\V1c$13CK 这个工作可以让宏来做:
L>Y%$|4 ~*ST fyFw #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_e7Y R+ template < typename T1, typename T2 > \
[y&yy|*\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
aF]4%E 以后可以直接用
w<*6pPy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+VCG/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
#px74EeI\ (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。。。)
y)C nH4{ Hj2E -RwG s<h]2W 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
:I[nA?d[& STtjkZ6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sZxf. class unary_op : public Rettype
Pq KbG<}Y {
V*Ta[)E Left l;
U\s.fIr public :
F^fL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6Q"fRXM Gx,<|v template < typename T >
4l_!OUvt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)7f;FWI {
(_Ph{IN return FuncType::execute(l(t));
At3> }
Psm5J80}n bwG$\Oe6 template < typename T1, typename T2 >
PFq1Zai}n| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iGlg@ {
:2ILN.& return FuncType::execute(l(t1, t2));
@Fvp~]jCb }
.!/w[Z] } ;
CC"}aV5 9kZ[Z
,=> ?d&l_Pa0e 同样还可以申明一个binary_op
<$metN~9j Y=6569U2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`#Z=cq^_ class binary_op : public Rettype
9EHhVi {
g3B%}!| Left l;
zZR_&z< Right r;
pL2P
. public :
rr~O6Db binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"{>BP$Jz [
*P~\' U template < typename T >
S8>1l?UH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)09>#!* {
N5_` return FuncType::execute(l(t), r(t));
wo>7^ZA }
B6UTooj `X)y5*##wq template < typename T1, typename T2 >
Lp31Y .4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)seeBm-` {
Wz{,N07Q#{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^1`Mz< }
%j $r" } ;
]"q9 ~ V?t56n Y} (r*"}"ZG 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
c6-~PKJL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9 n0?0mk DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?$$Xg3w_# 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。
`s8*n(\h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K4U_sCh#f 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。。。
KEPNe(H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*3@ =XY7 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)
(sDZ&R 下面是修改过的unary_op
vd{ban9 'Hf+Y/` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<DR$WsDG class unary_op
12]rfd {
]Xm+-{5?!R Left l;
ExKyjWAJ u0;k_6N public :
H^ds<I<) e92,@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NdxPC~Z+ KwAc Ga}J template < typename T >
pGRk struct result_1
K&4FFZ {
Wr+/9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V
|cPAT% } ;
:;Xh`br zQ~N(Jj?h template < typename T1, typename T2 >
~~r7TPq struct result_2
p!/!ZIo {
L$t.$[~L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/Z|K9a } ;
u(W>HVEG vC^Ul template < typename T1, typename T2 >
QtHK`f>4#n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[zJ|61^ {
tqD=)0Uzs return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ls({{34NF }
slnvrel (&i
c3/- template < typename T >
B=}s7$^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J.(mg
D {
<s=i5t
My5 return OpClass::execute(lt(t));
DFMf"_p }
%w#z [Smqe>U1 } ;
Nr"gj$v NG5k9pJ s|vx2-Cu] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Egt !N 好啦,现在才真正完美了。
#g#[|c. 现在在picker里面就可以这么添加了:
f4;V7DJ Z~AgZM
R template < typename Right >
laRn![[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#EA` | {
a9_KoOa.H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1lYQR`Uh }
L[voouaqm 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\MDhm,H< K%.t%)A_3 MK.TBv rL,kDSLs )mH(Hx 十. bind
'YB{W8bR 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
|R;` 先来分析一下一段例子
m1D,#=C,_ z2iWr .I Io int foo( int x, int y) { return x - y;}
e}NB ,o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\E1CQP- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=F% <W7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1*?XI 我们来写个简单的。
~^/BAc 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KBDNK_7A 对于函数对象类的版本:
Tmk'rOg5 1RauI0d* template < typename Func >
mKJO?7tj struct functor_trait
|RH^|2:x9Q {
,f~)CXNT? typedef typename Func::result_type result_type;
kl|m @Nxp } ;
BPSie0 对于无参数函数的版本:
+3J5j+ uHuL9Q^ template < typename Ret >
qN'%q+n struct functor_trait < Ret ( * )() >
0HI0/Tvu$< {
W[LQ$uj typedef Ret result_type;
p^C$(}Yh } ;
7O~hA*Z 对于单参数函数的版本:
.[
s6x5M HggINMG template < typename Ret, typename V1 >
\0;EHB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&hEkm {
JSoInR1E typedef Ret result_type;
ikb;,Js } ;
p#N2K{E 对于双参数函数的版本:
Bxf&gDwjgr IN@ =UAc& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xUPg~c0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Iv{uk$^7S {
5 Nt9'" typedef Ret result_type;
nj#kzD[n> } ;
7yal T. 等等。。。
[33=+Ca 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#[]B:
n6 ]4Q~x template < typename Func >
# ';b>J struct func_return
),@m
3wQ {
6 u,w template < typename T >
cS>xT cj struct result_1
C_ W%]8u {
}-@h H( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fM3ZoH/ } ;
gMPvzBpP #<5i/5& template < typename T1, typename T2 >
i'`>YX struct result_2
eI/@ut}v {
'Uo|@tK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#TIlM]5% } ;
s,j=Kym% } ;
L-|u=c-6 7-}/{o*,5 Nkx W*w%}l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;Ouu+#s bLC+73BjC template < typename Func, typename aPicker >
X
CHN'l' class binder_1
J@IF='{ {
^x_+& Func fn;
RWZjD#5%Z aPicker pk;
k^%F4d3z@C public :
eK/rsr &ZJ$V template < typename T >
8*sP struct result_1
Sr-!-eC {
T9AFL;1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Sj;:*jk!h } ;
qSQsY:]j0 t x1(6V&l; template < typename T1, typename T2 >
gFxa UrZA struct result_2
:+ AqY(Gz {
F D.L{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4Z/]7Ie } ;
|Gt]V`4 {WuUzq` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#Qd"d3QG Gu%}B@ 4^ template < typename T >
TYedem<$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b(_PV#@$ {
5xc-MkIRL return fn(pk(t));
`IK3e9QpcA }
R-5e9vyS template < typename T1, typename T2 >
/&RS+By(i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9]|G-cyt {
Tl*FK?)MC^ return fn(pk(t1, t2));
;CA7\&L> }
E>rWm_G } ;
gX]'RBTb
Lu~M=Fh SA.,Q~_T7 一目了然不是么?
G=>LW1E| 最后实现bind
h|.*V$3 =mh)b]].4\ 6}q# c template < typename Func, typename aPicker >
$1myf Z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^qPS&G {
I@YX-@&7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
PxgLt2dXa }
~'/_q4 5OX5\#Ux 2个以上参数的bind可以同理实现。
R^GLATM 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
H_7X%TvXb #VM-\02o 十一. phoenix
% I;iP|/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g/ x\#W S)*!jI for_each(v.begin(), v.end(),
i)+2?<] (
+FYhDB~m do_
QfsTUAfR [
e[J0+
x#;r cout << _1 << " , "
8}Su7v1 ]
}P"JP[#E\ .while_( -- _1),
df!n.&\y! cout << var( " \n " )
X"
;ly0Mb )
44_CT?t< );
wvNddu>@ ceGo:Aa<) 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
JS! 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
I)F3sS45} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#zc{N"! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
j?P8&Fm< D[R<H(( xnG,1doa template < typename Cond, typename Actor >
3}X; WE ` class do_while
|%-:qk4rG {
oj~0zJI Cond cd;
Y7
`i~K; Actor act;
9oJ=:E~CP public :
U/bQ(,3} template < typename T >
6GtXM3qtS struct result_1
zq&,KZ {
[vY? ! typedef int result_type;
xt"GO
b } ;
3re|=_
Hy ZCS{D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6s|4'! tL~?)2uEN template < typename T >
JOJ?.H&su typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*,d>(\&[f {
#35@YMF do
J|2OmbJ e {
QGV~Y+ act(t);
?$LKn2C }
b
ZEyP
W while (cd(t));
!{L`Zd;C>w return 0 ;
+yd(t}H@ }
\Q<Ur&J]% } ;
0 SeDBs *eo<5YUHt wIT}>8o 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)Vb_0 n=^ 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。
?[G!6 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。
QcDWVM'v 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。
xl~%hwBd 下面就是产生这个functor的类:
S<V__Sv P ME
?{%& 0cm+: template < typename Actor >
\#; -C<[b class do_while_actor
(S["
ak {
r*!sA5 Actor act;
T7{Z0- public :
.<C}/Cl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:LwNOuavN GKNH{|B$D template < typename Cond >
l[q%1-N picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$Z;?d@6yI } ;
-Vi"hSsUP @i[z4)"S `9
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1>SCY_Cv 最后,是那个do_
~"+Fp&[9f 9\]%N;;Lo -
zQ class do_while_invoker
t<6`?\Gk {
{IW pI * public :
nsJN)Pt template < typename Actor >
'_~=C-g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ex
?)FL$4 {
%:eepG| return do_while_actor < Actor > (act);
Jy x6{Oj }
/ ` 7p'i } do_;
;@@1$mzK IZ;%lV7t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
: qKxm( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+Zx+DW cq 最后来说说怎么处理break和continue
O&!tW^ih 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.
1Vpfy 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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