一. 什么是Lambda
LPBa!fq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
jz`3xFy *] 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,
PW|=IPS "w$,`M?2 pU9.#O Gbjh|j= class filler
MT"&|Og {
~;?<OOt|wG public :
)
[?xT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
iMt3h8 } ;
[zBi*%5O 2,dWD<h {aN pk,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:
`<yQ`Y_X nj0sh"~+ g9q}D- ,%
QhS5e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zPND$3&' }^iqhUvT F (De{r| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
HO['o{>BL ~x!up9 (T0MWp 0 G~o!u8^; 二. 战前分析
}rI:pp^KS 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。
cLl~4jL 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
RSe4lw >xabn*Kq -1Dq_!i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7jIBE /* --------------------------------------------- */
7M~sol[* vector < int *> vp( 10 );
5gtf`ebs/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'{UKO7 /* --------------------------------------------- */
R8k4?_W?T sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Cp(2]Eb /* --------------------------------------------- */
g/JF(nkP int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jZzTnmm&? /* --------------------------------------------- */
!CWe1Dm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.Zczya /* --------------------------------------------- */
>PSO]%mE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/O}<e TR bO2?DszT5 3{$7tck, u*G<? 看了之后,我们可以思考一些问题:
l P3|h* 1._1, _2是什么?
^"X.aksA 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
9Q%lS 2._1 = 1是在做什么?
X}v*"`@Q 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2Qp}f^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(MI>7| '; GYx0U8MJ[e :.,9}\LK 三. 动工
teg5g|* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
={)85N uqC#h,~
0 FKTF?4+\U Bz/Vzc( template < typename T >
\;)g<TwL class assignment
Kd`(^ {
e4tIO T value;
V ql4*OJW public :
#m.e9MU assignment( const T & v) : value(v) {}
>#|%'Us template < typename T2 >
Or5?Gt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2|,L 9 } ;
^m w]u"5\ xmv%O&0^} Ai<
beUS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2'Dl$DH 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
iYStl bV8+Eu Af;Pl|Zh[ B$_4ul\) class holder
etr-\Cp {
vmqa_gU\ public :
32[}@f2q template < typename T >
y&zFS4"x assignment < T > operator = ( const T & t) const
b_31 \ {
<?nI O return assignment < T > (t);
=%X."i1A }
}=^ ,c } ;
y|5s D~6[C:m m^D'p 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:
;5 j|B|v '47
b"uV static holder _1;
>!=@TK(~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
egaX[j r E=s,- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
] 3{t}qY$A 而不用手动写一个函数对象。
N(&{~*YE iS$[dC ?N 0\dmp'j] >v:ex(y0 四. 问题分析
=_dM@ j 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。
]@&X*~c^Z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ED&nrd1P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<7^|@L
6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7rjl-FUA~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\=ML*Gi* #fuUAbU0X 五. 问题1:一致性
iq; |
i! 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?|
W0gS>L_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yLa@27T\A axC|,8~tq struct holder
op6]"ZV-C {
C%o|}i v" //
#A/OGi template < typename T >
OIblBQ! T & operator ()( const T & r) const
`|'w]rj:"+ {
<]rayUyaf return (T & )r;
NL9.J@"b }
7>yd } ;
l]]NVBA]) cgb>Naa< 这样的话assignment也必须相应改动:
';I}6N hi8q?4jE template < typename Left, typename Right >
*qpu!z2m|| class assignment
z=D5* {
4S_f2P2J Left l;
(!}N&!t Right r;
pv]@}+<Dt public :
j
3<Ci {3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J6Ilg@}\ template < typename T2 >
s%jBIeh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
gT)(RS`_) } ;
uKJ:)oyaCP _^<vp 同时,holder的operator=也需要改动:
\Id8X`,eD tiK M+
;C template < typename T >
FQWjL>NB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*l_a=[<[ {
b<u\THy# return assignment < holder, T > ( * this , t);
tV++QC7@L }
7Jb&~{DVk ~^F]t$rz 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
<-`bWz=+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:|j[{;asY q`e0%^U return l(rhs) = r;
48xgl1R(j 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Ab$E@H# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
st w@@GQ &GH[$( template < typename Tp >
?1\5X<|, class constant_t
(
fFrX_K] {
_c]}m3/ const Tp t;
K'&,]r# public :
8r(Vz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TXB!Y!RG# template < typename T >
YdI6|o@vc const Tp & operator ()( const T & r) const
6C$+D {
&OU.BR> return t;
%jAc8~vW? }
|6AR! } ;
h#zm+( [B* zfU Do`V~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&^ERaPynd 下面就可以修改holder的operator=了
2?,lr2 .r/s.g template < typename T >
c<1$zQY! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
caEIE0H~ {
T#&1q]P1F return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
i7H([b<_m }
c:${qY:! 88u[s@ 同时也要修改assignment的operator()
R/{h4/+vJ ^aaj=p:cV template < typename T2 >
{Lju7'5L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[CHN3&l-5S 现在代码看起来就很一致了。
-Ua5anzB J#d,? 六. 问题2:链式操作
,vR>hyM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T:j41`g%s 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。
9Zx| L/\ 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。
p&}m') 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。
E.#JCO|(1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X'd\b}Bm K%9!1' template < typename T >
2zo>`;l struct result_1
8\il~IFyi {
hj=n;,a9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a aVq>$G3 } ;
Q8TR@0d s2sJJdN 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:
`~axOp9N HmXxM:[4; template < typename T >
:|l0x a struct ref
FkaQVT {
xqT} 9, typedef T & reference;
e23& d } ;
C
B;j[. template < typename T >
=
CXX.%N struct ref < T &>
__z/X"H {
KYhL}C+ typedef T & reference;
B"7~[,he } ;
j;Z
hI y SOD3MsAK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
][f 0ZMa M7DoAS{6e template < typename T >
rl"yE= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:>y5'q@R {
)x5w`N]lm return l(t) = r(t);
[CnoMN }
<Rt0
V%}- 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。
.j!:Hp(z} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
AfW:'>2
X/!Y mV! 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
ZA4sEVHW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&WbHM)_n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@M*5q# s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(Q"s;g 最后的布局是:
]:6IW: Add
++kVq$9@y / \
CwF=@:*d Divide 5
t-FrF </0 / \
K>+c2;t; _1 3
<XpG5vV 似乎一切都解决了?不。
!;PKx]/& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Xt*h2& 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Jl)Q# OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
?cr^.LV|h^ ^O5PcV 3Eg template < typename Right >
uoY]@. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=sXk,I; Right & rt) const
g dBH\K (\ {
\T!tUd return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j&?@:Zg v }
{NIE:MXX 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ut"F b XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
k8sjW!2 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
_`]YWvh 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
k5Df97\s 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
^paM{'J\\) 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
w#$Q?u ,G 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:
\H?r[]*c% )e\IdKl= template < class Action >
4q^'MZm1 class picker : public Action
_$qH\>se {
I_h&35^t public :
NHzhGg] picker( const Action & act) : Action(act) {}
G
C3G=DTt // all the operator overloaded
xcl8q: } ;
|NWo.j>4- .37Jrh0Iv Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
|rk4,NG. 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
q6>%1~? eN]9=Y~-K template < typename Right >
f>_' ]eM% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
p# (5
; {
\ssqIRk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_QOZ`st }
eB*0}) -]~vEfq+T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(E?X@d iu 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
5"9!kZ(< (\NZ)Ys template < typename T > struct picker_maker
3N 5b3F {
6{PlclI ! typedef picker < constant_t < T > > result;
P>i[X0UnL } ;
dJD8c2G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}0~4Z)?e3 {
a@V`EEZ typedef picker < T > result;
J PK(S~ } ;
g
O ;oM?| V0!$k.Wk 下面总的结构就有了:
avo[~ `. 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。
}&O}t{gS* 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。
h"DxgG picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"xKykSk 至此链式操作完美实现。
1MnT*w &!5S'J% [GqQ6\ 七. 问题3
+Q+>{HK 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。
e$ {Cf '6zD`Q template < typename T1, typename T2 >
Q9h;`G
7t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1iTI8h&[@ {
-'mTSJ.} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w5uOkz # }
B6#^a eQqx0+-0c 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 0M&D, FH}2wO~ _ template < typename T1, typename T2 >
#XPY\n^k struct result_2
_gl7Ma {
xaG( 3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Oq3]ZUVa } ;
:@8N${7`$A dF<GuS;l5 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?
=AIeYUh 这个差事就留给了holder自己。
K r DG [DzZ:8 /pS Y ~* template < int Order >
}5qpiS"V9 class holder;
g ONybz6] template <>
gJC~$/2 class holder < 1 >
vQ",rP% {
A4>j4\A[M public :
MGU%"7i'} template < typename T >
]5Mq^@mD' struct result_1
6(0ME$ {
j}fu|- typedef T & result;
P ")1_! } ;
p]E \!/ template < typename T1, typename T2 >
d,d ohi struct result_2
@&xWd{8' {
^ 9`O
^ typedef T1 & result;
x>TIQU=\ } ;
d$T856 template < typename T >
?)V?6"fFP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DO{Lj#@ {
NA;OT7X[ return (T & )r;
.Gq]Mrim9G }
&6q67 template < typename T1, typename T2 >
fDD^?/^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h51)kN: {
/=IBK` return (T1 & )r1;
W|-<ekH_u }
=Hf`yH\# } ;
'}BYMEd/m% }2+*E}g template <>
$WICyI{$ class holder < 2 >
6 TkV+\ {
KzWqHq public :
k!)Pl,nJ template < typename T >
$;VY`n struct result_1
yp
l`vJ]X {
+b_o2'' typedef T & result;
gPqdl6#c } ;
Bh
,GQHJ template < typename T1, typename T2 >
-a\[`JHi struct result_2
|kK_B
:K {
Q.i_?a typedef T2 & result;
)y"8Bx=x4 } ;
:TkR]bhm template < typename T >
ZZ2vdy38 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.{,fb {
HVH <S return (T & )r;
A w"Y_S8. }
&MJcLM] template < typename T1, typename T2 >
C7Ny-rj}IA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
< VrHWJo {
F~;UD<<"H return (T2 & )r2;
:sA$LNj} }
WWjc.A$ } ;
JxmFUheLt 6x iCTs0@ G7SmlFn? 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> >。
lOEB ,/P
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e]zd6{g[m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,%d?gi"& Gy6PS{yY6t return l(i, j) = r(i, j);
jeWI<ms 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,-`A6ehg J. $U_k return ( int & )i;
<*[D30< return ( int & )j;
^u-;VoK 最后执行i = j;
m<I>NYfE 可见,参数被正确的选择了。
Ye]-RN/W LOi/+;> ?.Lq`~T` p5`={'>- )QAS 7w#k 八. 中期总结
<~}NxY\5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
{66P-4Ev( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|"aop| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^8V8,C) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b*TQKYT LO@o`JF pSdtAv XCj8QM.o ^*'fDP* 9}$'q$0R] 九. 简化
]/[$3rPwZ 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。
Nin7AOO 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
L "5;< 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:
1~y\MD*-j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:=?od
0]W +-*/&|^等
s(pNg?R 2. 返回引用。
{]Ec:6 =,各种复合赋值等
:vJ1Fo! 3. 返回固定类型。
9w.ZXd
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
h
;1D T 4. 原样返回。
@cB6,iUr operator,
*]*0uo 5. 返回解引用的类型。
-0>s`ruor operator*(单目)
Dd'J"|jF38 6. 返回地址。
TT^L)d operator&(单目)
ImsyyeY] 7. 下表访问返回类型。
j5!pS xOC operator[]
#L+ZHs~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$fAZ^ operator<<和operator>>
,SH^L|I [z,6 K= OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
`{H!V~42 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
09J,!NN /)<Xoa template < typename Left >
q"VC#97` struct value_return
Le2rc*T {
q0KGI/5s4+ template < typename T >
4VP$,|a struct result_1
&
Tkl-{I {
C}]143a/Q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DHVfb(H5e } ;
#&snl AA5UOg\jI template < typename T1, typename T2 >
]%Lk#BA@A struct result_2
J<MuWgx& {
Ws:+P~8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
H8h,JBg5<F } ;
7ZFd;- } ;
a0PClbf2. Erm]uI9` :nS p
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/2Bf6 Cf.(/5X 下面我们来剥离functor中的operator()
D
4<,YBvV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
B~`:?f9ny5 V3$zlzSm, return l(t) op r(t)
&{S@v9~IT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$?y\3GX return op l(t)
Kza5_7p`L return op l(t1, t2)
?'U@oz8 B return l(t) op
b$Q#Fv&P return l(t1, t2) op
;RS^^vDm return l(t)[r(t)]
f<vZ4 IU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K
Vnz{cx` y-_IMu.J` 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:
p*|Ct 单目: return f(l(t), r(t));
LT:8/&\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6JD~G\$ 双目: return f(l(t));
6A-nhvDP return f(l(t1, t2));
@!B%ynrG 下面就是f的实现,以operator/为例
v(l:N@L =W"9a\m struct meta_divide
)|
F O> {
u XVs<im template < typename T1, typename T2 >
C,,S<=L: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
35Fs/Gf-n {
O7yIFqI=/ return t1 / t2;
j5m]zh5\J= }
,p6o "- } ;
G`z=qa j (#rhD} 这个工作可以让宏来做:
Q\aC:68 *C,1x5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X yD*V;.E template < typename T1, typename T2 > \
nw=:+? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Z(BZGO< 以后可以直接用
gqDSHFm: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l:j>d^V*&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
#4F0o@Z (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。。。)
.:iO$wjp5 uwu`ms7z 2 GhW{6.^
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
66HxwY3a -Hg,:re2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
URMxCL^" class unary_op : public Rettype
*P+8^t#Vp {
h/7_I uD Left l;
z*`nfTw l public :
Zi.w+V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wcW}Sv[r G,XUMZ template < typename T >
tTPjCl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I1W~;2cK {
z/|tsVK return FuncType::execute(l(t));
%=5 m!"F }
G9h B p jNW/Biy4u template < typename T1, typename T2 >
*zWf8X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aV G4Df {
jiP^Hz"e
return FuncType::execute(l(t1, t2));
+6f[<^K# }
5>&C.+A 9 } ;
>RXDuCVi yVH>Q-{ W+#Zmvo 同样还可以申明一个binary_op
"\"sM{x 0-8'.C1v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q[%SF=~<k{ class binary_op : public Rettype
>{=~''d,w {
DaqpveKa Left l;
mh8)yy5\ Right r;
"^5 %g% public :
n4
J*04K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e%KCcU hvF>Tu]^r template < typename T >
lNB<_SO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;a`I8F j {
!p(N
DQm return FuncType::execute(l(t), r(t));
sF p% T4j }
I=&Kn@^ ?9;r|G template < typename T1, typename T2 >
a<&GsDw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&U
yQ<O> {
,5P
tB]8&3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=Y-mc#{8 }
|:5[` } ;
$Zf]1?|xa )"f*Mp WS1#i\0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zN,2
(v" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^MUvd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^-26K|{3 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
KNqs=:i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<6!/B[!O= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
+XL|bdK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fi';Mb3B3 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
+%LR1+/%b 下面是修改过的unary_op
l&uBEYx 'klYGp template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j~k+d$a class unary_op
?=%#lZ&? {
&9\8IR > Left l;
P6u%-# ,2lH*=m; public :
++Fk8R/$U[ ?TY/'-M5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2G)q?_Q4S bSS=<G9 template < typename T >
z-?WU struct result_1
(GbZt{. {
kr>F=|R] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Rge\8H/z } ;
GbJVw\5Z* uui3jZ: template < typename T1, typename T2 >
z;6,, struct result_2
L<_zQ {
;@V1*7y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xaW9Sj0ZM } ;
_/cL"Wf jt6,id)& template < typename T1, typename T2 >
s:Io5C( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J|:Zs1.<d {
}<g-0&GLm return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y@Ti2bI`v }
W,ik ;P\ =JfSg'7 template < typename T >
V25u_R`{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j2Uu8.8d {
`rZS\A return OpClass::execute(lt(t));
@t<KS& }
kyu
PN<? 0:qR,NW^# } ;
ioJr2wq6 IJv+si:k >!%F$$ 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
&~#y-o" 好啦,现在才真正完美了。
c`xgz#]v 现在在picker里面就可以这么添加了:
OGn-~
#E M*7:-Tb]C template < typename Right >
_ 68{
{. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z 3N'Xk {
qotWWe# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
gPw{'7'U }
^{l$>e] 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
`F4gal^ ^ ! ,&{1p G'f5MP1 raCgctYVq )k6kK} 十. bind
a/dq+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
D2MWrX 先来分析一下一段例子
tl+ 9SBl S0mzDLgE .vWwYG int foo( int x, int y) { return x - y;}
>m#bj^F\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
0UOjk.~b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6Eyinv 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
vk.P| Y-; 我们来写个简单的。
Q Zv}\C-c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2+cpNk$ 对于函数对象类的版本:
L=wpZ`@
y *:V+whBY template < typename Func >
oUx%ra{ struct functor_trait
}) Zcw1g {
ndS8p]P&o( typedef typename Func::result_type result_type;
(0u(<qA\ } ;
#dDM
"s 对于无参数函数的版本:
&l?AC%a5 @^Yr=d ba template < typename Ret >
5[Uv%A?H#_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
+l<l3uBNS {
yZkS
typedef Ret result_type;
P$5K[Y4f } ;
*cAI gO7 对于单参数函数的版本:
D`3`5.b D";@)\jN template < typename Ret, typename V1 >
~Xz?H=}U+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{[dY$
{
u7lO2C7 typedef Ret result_type;
UX%J?;g } ;
{Bz E 对于双参数函数的版本:
8\Bb7* @7K(_Wd template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pD;fFLvN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`k`P;(: {
uR6 `@F typedef Ret result_type;
e%C_> } ;
'9!J' [W 等等。。。
L}6!D zl 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
oS^KC}X ^09-SUl^ template < typename Func >
b_^y
Ke^W struct func_return
!RSJb {
|enb5b78 template < typename T >
"3/&<0k struct result_1
9e Fj+ {
B>g(i=E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H*Tzw,f~ v } ;
Q89fXi0Ivb 3~:9ZWQ/ template < typename T1, typename T2 >
/xj`'8 struct result_2
+QNsI2t;r {
L~AU4Q0o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p>B-Ubu } ;
8N \<o7t% } ;
p<3<Zk 7~0 ~;#sj&~ >wb Uxl%{5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Jj?HOtaM Ph8@V}80"Y template < typename Func, typename aPicker >
cQ
|Q-S class binder_1
iBI->xU[U {
eph2&)D}Ep Func fn;
x#gZC1$Y aPicker pk;
sUU[QP- public :
qw1W}+~g )F Nn template < typename T >
[S1 b\f# struct result_1
/l_u $" {
bi^Pk,' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ea]qX6)UZ } ;
u /]P *jvP4Nz)k template < typename T1, typename T2 >
t+_\^Oa) struct result_2
t<ZBp0 {
KIp^|
k7> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zXD/hM } ;
No)0|C8: .]s? 01Z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
h3-^RE5\`S
JJmW%%]i template < typename T >
T*%rhnTv0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mP Hto-=fB {
$v # return fn(pk(t));
P;o{t }
_",<at template < typename T1, typename T2 >
z~3GgR"1d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zjh:jrv~ {
FzcXSKHV% return fn(pk(t1, t2));
rZ|p{ym }
#/o~h|g } ;
BGxwPJd *hru);OJr DxwR&S{ 一目了然不是么?
{kw%7}! 最后实现bind
ox%j_P9@:
ti (Hx jU~ x^Y template < typename Func, typename aPicker >
'tY(&& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
G;flj}z {
3]GMQA{L) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
oKsArZG }
n1{[CCee@ 5!fOc]]Ow 2个以上参数的bind可以同理实现。
mvK^') 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
V:'F_/&X? kl]MP}wc 十一. phoenix
sYBmL]Hr Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]"b:IWPeI }x\#ul) for_each(v.begin(), v.end(),
|T$?vIG[ (
nH&z4-1Y? do_
:ujpLIjvVG [
X=KW
> cout << _1 << " , "
Qv5fK ]
;b*qunJ3L .while_( -- _1),
#Zw:&'
QB cout << var( " \n " )
JJ7A`
; )
h{iuk3G`h6 );
"A"YgD#t N-?5[T" 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:
/0H}-i 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
,wes* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m9A%Z bQ^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$QwpoVp`~ oG1zPspL RW+u5Y template < typename Cond, typename Actor >
CTW\Dt5 class do_while
TDDMx |{ {
U,#x\[3!Jt Cond cd;
fMg9h9U Actor act;
HzGwO^tbK public :
M,_
$s, template < typename T >
/HLI9 struct result_1
17Cb{Q {
BYX c
'K typedef int result_type;
NOQ^HEi } ;
%rG4X (cOe*>L; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@6yc^DAA __'4Qt template < typename T >
L? DlR hu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IS&qFi}W|W {
kZz'&xdv'. do
)1 T2u {
|-}.Y(y act(t);
c%/b*nQ(= }
]nUr E6 while (cd(t));
]6^<VC`5D return 0 ;
F]yB= }
GLtd<M" } ;
x^[,0?y2 }8x+F2i c EYHB1*cT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~Mn3ADIb= 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Ahwi 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
6XWNJb 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
H KrENk 下面就是产生这个functor的类:
d#0:U
Y% ~ &|Duc} t Y 3ApW vS template < typename Actor >
'NlhLu class do_while_actor
C12UZE; {
^<OYW|q?\r Actor act;
R7Y_ 7@p public :
~|}] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}CBQdH&g; Wn=sF,c template < typename Cond >
}(t`s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]!/U9"_e"B } ;
>4X2uNbZS k\ #; `MSig)V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
zkRAul32| 最后,是那个do_
+-<G(^ D!o[Sm}JO[ GJ*IH9YR class do_while_invoker
7{F\b {
w[-)c6J yE public :
!vgY3S0?rq template < typename Actor >
[;z\bV<S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z0L($ {
1c0'i return do_while_actor < Actor > (act);
-"I$$C }
[Y](Y3 /.N } do_;
'Bue* @Ul3J )=m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
srv4kodj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g{]6*`/Z 最后来说说怎么处理break和continue
2o?j{K 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。
4,sE{%vb 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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