一. 什么是Lambda
T@n};,SQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/<o?T{z<- 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,
4NIb_E0 aq(i^d Kzwe36O;? G12o?N0p class filler
4'N 4,3d$ {
g12.4+ public :
T[J8zLO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/\E3p6\* } ;
e8z?) 4T U1|{7.R ?U2 'L2y 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:
e_1L J xi)M8\K 5<7sVd. <anU#bEuQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^r{N^ @CC
6`D Y{X%C\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]BmnE#n& wiM4, SJsbuLxR x5M+\?I<2 二. 战前分析
Hig.` P 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。
W/%9=g$m 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
)k4&S{= ~!/a gLwY uME_/S uO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zN\C /* --------------------------------------------- */
t
^1uj:vD vector < int *> vp( 10 );
+zl[C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=n8M' /* --------------------------------------------- */
6ywOL'OBM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
NK%Ok /* --------------------------------------------- */
FbW$H]C$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]Z[0xs /* --------------------------------------------- */
hE4qs~YB! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^ Qxv5HS2 /* --------------------------------------------- */
5wv7]F< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
! 'Hd:oD< /?}2OCq aTBFF NA#,q 8 看了之后,我们可以思考一些问题:
ZRFHs>0 1._1, _2是什么?
:fnK`RnaQ 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。
6 8Vxy 2._1 = 1是在做什么?
*mW 2vJ/B 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。
vxrqUjK7 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。
0sF|Y%N Qzv& gYmO4/c,
三. 动工
-Q%Pg<Q-# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
KfQR(e9n $JiypX^DOP ]y"=/Nu-Ja gy"<[N
.?c template < typename T >
,!P}Y[| class assignment
[Y^h)k{-$ {
9{IDw T value;
R|_._Btu! public :
r,P`$- assignment( const T & v) : value(v) {}
Y6(=cm template < typename T2 >
1L=)93,M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8K&=]:( } ;
3XNk*Y[5 &{ZUY3 2_)gJ_kP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@H}Hjg_>m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9d!mGnl (N`GvB7; 4Ujy_E?^ d\r-)VWSr" class holder
F]s:`4 {
x1}Ono3"T public :
`dRqheX template < typename T >
BteeQ&A|~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
uhB
V)Qg {
a`LkP% return assignment < T > (t);
3h}i="i }
8U!$()^? } ;
;{v2s; '@HCwEuz r4b-.>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:
S7~HBgS< g~76c.u- static holder _1;
-oB=7+g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@0 [^SU? S,vdd7Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GH`y-Ul'K 而不用手动写一个函数对象。
2)-4?uz~ ?MS!t6 >oC{YYcK 2W#^^4^+ 四. 问题分析
h,,B"vPS 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。
4b6)+*[O 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。
eL{$=Um 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[ B*r{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ZEvK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)g KC}_h= ?F*I2rt# 五. 问题1:一致性
FW{K[km^P 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Zx7aae_{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mmy/YP) v 7%}ey[ struct holder
J|<C;[du> {
'6L@l //
;WhRDmT template < typename T >
8]rObT9> T & operator ()( const T & r) const
_CBMU'V {
"/ Gw`^t return (T & )r;
k(_OhV_ }
DhD##5a } ;
7OS i2 g1(5QWb 这样的话assignment也必须相应改动:
+[4y)y` U]g9t<jD template < typename Left, typename Right >
ab]Q1kD class assignment
hFxT@I~ {
wc&D[M]-/ Left l;
O2"V'( Right r;
7zIfsb public :
eBY/Y6 R assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/ vu]ch template < typename T2 >
q+cD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
X8A.ag0Uu } ;
h0I5zQZm "yj_v\@4 同时,holder的operator=也需要改动:
eC L_c>3! 1aUg({ template < typename T >
b~@+6? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+@*>N;$ {
cvhwd\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
kp#XpcS }
Nbv b_ +wQ}ZP& 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。
2b-g`60< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
u6| IKZ k4E9=y? return l(rhs) = r;
,s2C)bb- 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。
KVUub'k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$`lm]} {& \,r*-jr template < typename Tp >
]Tg@wMgI class constant_t
2 )3oX {
%5nEyZOq const Tp t;
%~,Fe7#p public :
Wu(^k25 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_x^rHADp template < typename T >
i
^2A:6}? const Tp & operator ()( const T & r) const
uh \Tf5 {
u|6-[I return t;
oK$Krrs0& }
]'w5s dP } ;
V`HnFAW kk4+>mk 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
zQ<;3+* 下面就可以修改holder的operator=了
nHRk2l| 4jZB%tH template < typename T >
4^ U%` 1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A}&YK,$5ED {
P ?nk> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
fNfa.0s }
R0LWuE%eD _*b`;{3 同时也要修改assignment的operator()
]cVDXLj$ E'5KJn;_7 template < typename T2 >
pZ3sp! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
=1'WZp}D5 现在代码看起来就很一致了。
o>bi~(H 96J]g*o(uU 六. 问题2:链式操作
65*Hf3~~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
po,Ue>n/ 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。
'> n&3`r5 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。
{9.UeVz 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。
FK94CI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-;FAS3(wy } # L_R template < typename T >
tE <?L struct result_1
#y[omla8 {
j+{cc: h"X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>]C/ Q6 } ;
jb{9W7;RL V\opC6*L_e 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:
!`1m. ;Bj&9DZd template < typename T >
~I%164B+/ struct ref
* fj`+J {
>5"e<mwD7d typedef T & reference;
0a#v}w^* } ;
d_0(;' template < typename T >
UK1 )U)*+ struct ref < T &>
qu dY9_ {
VmN 7a6a typedef T & reference;
m<kJH<!j } ;
hvNK"^\p (2M00J-o 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/c 7z[| }#%Ye CA? template < typename T >
-!O8V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z,7;+6*=L {
@:#J^CsM+' return l(t) = r(t);
jm@M"b'{ }
D!/ 4u0m 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。
/h.{g0Xc 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xpo^\E?2 -1d*zySL 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
?Tu=-ppw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A9u>bWIE7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
JtxVF!v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W*#5Sk 最后的布局是:
jw{B8<@s Add
5|N`:h'9M / \
^Jq('@ Divide 5
o$Nhx_F / \
e*PUs _1 3
3o/f, }_ 似乎一切都解决了?不。
R){O]<+ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
8>6<GdGL<n 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"kBVHy OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
ID!S}D <)T~_s template < typename Right >
_@[W[=|H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
b7I0R;Zj Right & rt) const
J5HK1 {
!6RDq` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hfyU}`]
}
!K}W.yv, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
QRBx}!:NZ# XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
vt* 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
~ss6yQ$ 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。
US"g>WLwJ 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。
OY:rcGc`t 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?
BG?>)]6 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:
W|2| v?v xS5 -m6/ template < class Action >
]4c+{ class picker : public Action
cc_'Kv! {
xP&7i'ag public :
0H^*VUyW/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q1x&Zm1v // all the operator overloaded
Lw_|o[I} } ;
" M?dU^U^ .Wy' 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。
PuGs%{$(h 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
f+n {9Hz H)gc"aRe;Y template < typename Right >
E?P>s T3B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5V =mj+X? {
3Wv^{|^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n5.sx|bI? }
xsJXf @ >c<xy>N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
UdM2!f 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
./Ek+p*96H #G F.M,O/h template < typename T > struct picker_maker
0 D
'^: {
_80L/92 typedef picker < constant_t < T > > result;
:Hm'o} } ;
Xo~q}(ze^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0+@:f^3]! {
-aok ]w
m typedef picker < T > result;
6?KUS}nRS } ;
[R%*C9Y d !3k-' ),z& 下面总的结构就有了:
{4Kvr4)4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
83/m^^F{] picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_u$DcA8B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"B
(?|r% 至此链式操作完美实现。
3.BUWMD u^{p'a' js <Up/1 七. 问题3
@_-,Q5 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。
>Jx=k"Kv+ =d^hiR!GN template < typename T1, typename T2 >
W&|?8%"l] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o ^UOkxs. {
4aBVO%t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ppvlU H5; }
Komdz/g }s<;YC 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:
?z l<"u -wV2
79^b template < typename T1, typename T2 >
iz`>'wpC struct result_2
hB.8\-}QMq {
#\m.3!Hcr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rnhLv$ } ;
2672oFD ,iP
YsW]5 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?
2 A!*8w 这个差事就留给了holder自己。
;NdH]a{ }k%6X@ S!=R\_{u$ template < int Order >
IBJNs$ class holder;
2xO[ ?fR template <>
=wDXlAQ class holder < 1 >
r.zgLZ}3&V {
[(#)9/3, public :
# M/n\em"X template < typename T >
'hBnV xd& struct result_1
!JrKTB% {
hZ
e{Ri typedef T & result;
8Z9>h:c1 } ;
'ZMh<M[ template < typename T1, typename T2 >
{._'Q[ struct result_2
_%D7D~2r| {
"%^_.Db>| typedef T1 & result;
[[AO6.Z } ;
B47 I?~{ template < typename T >
#vyf*jPr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cw
2!V@ {
54>0Dv??H return (T & )r;
HOWpTu( }
Fovah4q%V template < typename T1, typename T2 >
%?gG-R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a"U3h[;$y {
-sJD:G,% return (T1 & )r1;
q&v~9~^}d }
!10/M } ;
rmkBp_i{| {X(nn.GpC template <>
v8y Cf7+" class holder < 2 >
{*GBUv5 {
_h}(jEd! public :
*m<[ sS template < typename T >
U; m@ struct result_1
t}h(j| {
*aCVkFp typedef T & result;
W9w(a:~hY } ;
u]Vt>Ywu template < typename T1, typename T2 >
~210O5^ struct result_2
L$OZ]
{
^\O*e)#* typedef T2 & result;
_^GBfM. } ;
MjC<N[WO>N template < typename T >
TCyev[( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o<!H/PN {
T2w4D! return (T & )r;
ZOV,yuD{8{ }
zi6J|u template < typename T1, typename T2 >
[}HPV+j=U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wQy~5+LE {
,%IP27bPW return (T2 & )r2;
dR\yRC]I }
T]&?^QGAZ } ;
eUNaq&M E<3xv;v8r `0]N#G
T 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> >。
GZrN,M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
hfY/)-60o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Fn`Zw:vp6 h]& return l(i, j) = r(i, j);
"M
iJM+, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b;
C}=gg 4lX_2QT]E return ( int & )i;
SQK82/ return ( int & )j;
F6yFKNK!n 最后执行i = j;
K(upzn*a 可见,参数被正确的选择了。
us|Hb 1DcBF@3sWG Q}B]b-c+E \a;xJzc9 (jU_lsG 八. 中期总结
UwS7B~ 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:
Iga+8k 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y2l;NSWU 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8o|C43Q_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;AOLbmb)H4 =bD.5,F) ya~;Of5 nsi?.c&0! y-.{){uaD \v-I<":: 九. 简化
au50%sA~
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。
U'" #jT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A r>JQ@0 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:
`W)?d I?#M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^rq\kf*] +-*/&|^等
xOShO"4Z 2. 返回引用。
xP_%d, =,各种复合赋值等
*Xk5H,: 3. 返回固定类型。
|33t 5}we 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
a~LA&>@ 4. 原样返回。
!^F_7u@Q operator,
Iv 5. 返回解引用的类型。
<]G'& iv> operator*(单目)
=ZURh_{xV 6. 返回地址。
]}b operator&(单目)
tTTHQ7o*BD 7. 下表访问返回类型。
|X>'W"Mn operator[]
dYD;Z<l 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
hq{{XQ operator<<和operator>>
zL+t&P[\ Ip7#${f5M OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
"!vY{9, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
n!Y_SPg
v+{{j|x= template < typename Left >
Yu" Q struct value_return
oCkG {
].J;8} template < typename T >
Am@Ta "2 struct result_1
!`Kg&t [&V {
tc`3-goX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4s:M}=]N } ;
yN`hW&K !YGHJwW: template < typename T1, typename T2 >
N5zWeFq@6 struct result_2
D['J4B {
)s:kQ~+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|0}Xb|+ } ;
T\p>wiY2|F } ;
`!N}u ? Pi|`W 5%9Uh'y# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Go c*ugR U{ 0~& 下面我们来剥离functor中的operator()
a"YVr'| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9jf9u0 V]J"v#!{ return l(t) op r(t)
D<FQVdP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C@ q#s return op l(t)
[N~7PNd S return op l(t1, t2)
#'KM$l,P return l(t) op
`qmwAT return l(t1, t2) op
6 L4\UTr return l(t)[r(t)]
<?IDCOt ? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%E@o8 m_Ed[h/I 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:
/dg?6XT/ 单目: return f(l(t), r(t));
Rkk`+0K7$J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
j~\FDcG*ed 双目: return f(l(t));
H?;+C/-K`_ return f(l(t1, t2));
dpS@: 下面就是f的实现,以operator/为例
>H;m[ tx[;& ; struct meta_divide
_I; hM {
\,/ozfJ7dT template < typename T1, typename T2 >
/f?;,CyI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#FAW@6QG {
6P>Y2xV: return t1 / t2;
(Q||5 }
ejR$N!LL } ;
+-;v+{ 2"a%%fv 这个工作可以让宏来做:
3 $%#n* Gev\bQa #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0B9FPpx? : template < typename T1, typename T2 > \
X:`=\D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8iD7K@ 以后可以直接用
~ u1~% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$H3C/| 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
dkEbP*yXg (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
xzY/$? y_[VhZ% ={cM6F}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
CZ]Dm4 mB0`>?#i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R&t2 class unary_op : public Rettype
<75x@! {
MwQtf(_ Left l;
NMw5ixl public :
c %Y*XJ' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@6DKw;Q |b='DJz2 template < typename T >
bt1bTo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-}T7F+ {
K'8?%&IQ return FuncType::execute(l(t));
4IW90"uc }
7lF;(l^Z>} l<=k#d template < typename T1, typename T2 >
N4VZl[7? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X(d:!-_m * {
/o$6"~t return FuncType::execute(l(t1, t2));
"dndhoMq }
!X"nN9k } ;
aDz%
%%:r
+ah4 K(+3 3C=QWw? 同样还可以申明一个binary_op
dMjQV& rLD1Cpeb,w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@~$=96^ class binary_op : public Rettype
KMb'm+ {
;dZZOocV1 Left l;
7mi=Xa:U Right r;
-u~:Gd*l0 public :
?S=y>b9R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dmkGIg} I31Nu{ template < typename T >
l#ct;KZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8TH;6-RT {
`3[W~Cq return FuncType::execute(l(t), r(t));
~a7@O^q4 }
\hlS?uD\ TGG=9a]m template < typename T1, typename T2 >
K\ pZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A9Ea}v9: {
|iSwG=& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2XBHo ( }
BH}rg,]G } ;
G^ <m0ew| 4s>L]!
W$8 >W/mRv& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
j1Sjw6}GCH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
w"M!**bP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4M>]0%3.D 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
mrsN@(X0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0.!vp?
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
1$}Tn 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<Cs9$J 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)
uW}M1kq?+l 下面是修改过的unary_op
):=8w.yC Gyi0SM6v5& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&kWT<*;J) class unary_op
M9VAs~&S {
OHngpe4 Left l;
.gRb' 9XS>;<"2 public :
`tH F} =VWH8w.3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YyYp-0# 6x!iL\Y~ template < typename T >
FDGzh/ struct result_1
XI ><;# {
Bz,Xg-k+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZZxt90YR'5 } ;
gHL:XW^ A5}N[|z template < typename T1, typename T2 >
ZLP0SCkuR struct result_2
SZxnYVY {
NSx-~) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)TNG0[ } ;
qMO(j%N5 .UK`~17! template < typename T1, typename T2 >
[e|9%[.V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{Aj=Rj@ {
JGhK8E
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A i#~Eu* }
FhEfW7]0, [W'2z,S`WD template < typename T >
'OhGSs| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b9Eb" {
! v%%_sRV return OpClass::execute(lt(t));
+WxD=|p; }
7/=r- L[+4/a!HQ } ;
(G>g0(;D- ^m.%FIwR (r.y
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
-ebyW# 好啦,现在才真正完美了。
j3?@p5E( 现在在picker里面就可以这么添加了:
\$,;@H5I^ k_OzkEM9! template < typename Right >
K9RRY,JB picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)DQcf]I {
(f"LD8MJ/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L1SZutWD? }
)5diX
+
k 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。
IS{>(XT{ JAmpU^(C </Dv? kf' 4C
"} 0}>p)k3&A 十. bind
2tp95E`(O 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。
*u>[ 先来分析一下一段例子
<{HV|B7 wX@g>( ~P-^An^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
DnB :~&Dw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;T!ZO@1X bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Z7MGBwP( 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。
sdQ"[`~2R 我们来写个简单的。
*APTgXYR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
SQG9m2 对于函数对象类的版本:
qHYoQ.ke 7*Gg#XQ>( template < typename Func >
hus9Zv4 struct functor_trait
Hq <!& {
l8DZ2cw] typedef typename Func::result_type result_type;
R36A_ } ;
:u?L
y[x 对于无参数函数的版本:
[-=y*lx%g Jj+Hj[(@ template < typename Ret >
u>03l(X6f struct functor_trait < Ret ( * )() >
=kW7|c5Z {
5q}7#{A typedef Ret result_type;
RDu{U(! } ;
~N+H7T.L 对于单参数函数的版本:
6l(HD([_p 0ol*!@? template < typename Ret, typename V1 >
_/}/1/y$Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
io$fL_R= {
$viZ[Lu!m typedef Ret result_type;
b;G#MjQp' } ;
3gs7Xj%N 对于双参数函数的版本:
Gl>*e|} j@jUuYuDgl template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0SDyE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\2 `|eo {
gCI{g.[I! typedef Ret result_type;
h}GzQry1 } ;
Up1e4mNL 等等。。。
H')8p;~{} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I^gLiLUN*6 6PRP&|.# template < typename Func >
AUm5$;o,/ struct func_return
y?xFF9W@H {
Zx%6pZ(. template < typename T >
ALp|fZ\vp struct result_1
)#025>$z {
U{&gV~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3c[TPD_: } ;
3ZL<6`Y F f;a55%3c template < typename T1, typename T2 >
m+dJ3 struct result_2
9.l*#A^
{
[Pz['q L3t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k :`yxxYIh } ;
67P@YL } ;
~:"//%M3l KyRcZ" /qPhptV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^qNr<Ye *skmTioj& template < typename Func, typename aPicker >
E Ks4N4k class binder_1
M:.0]'[s5 {
t``q_!s}F Func fn;
"VQ7Y`,+ aPicker pk;
,uCgC4EP public :
;0:[X+"( #HmZe98[% template < typename T >
h9l 6AnbJ struct result_1
6{?B`gm7g {
C.?~D*Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l[b`4 } ;
A0gRX] )s>R~7 template < typename T1, typename T2 >
*f3?0w struct result_2
3V0^v {
' )KuLVE}S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tE;c>=>t } ;
")eY{C eDS,}Z' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1HBXD\! :#Nrypsu template < typename T >
!4(QeV-= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}<=_&n {
_+}#
return fn(pk(t));
E8b:MY }
Zd8`95 template < typename T1, typename T2 >
c4(og|ifk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BKd?%V8:Q {
RZqou|ki return fn(pk(t1, t2));
6l&,!fd }
t`E e/L% } ;
?=V;5H. Z6IWQo,)Rh DN;3VT.- 一目了然不是么?
K5}0!_)G 最后实现bind
b VcA#7
uA ~Nn}FNe #7p!xf^ template < typename Func, typename aPicker >
oR'u&\mB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D7v_< {
^D A<=C-[! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5b;~&N4~ }
|a>,FZv8e ;]^% 6B n 2个以上参数的bind可以同理实现。
dnCurWjdk 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。
-Rbv#Y *b\&R%6dR 十一. phoenix
z2[{3Kd* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cSYMnB @k-iy-|3) for_each(v.begin(), v.end(),
aS, (
"43F.!P do_
N%!{n7`N: [
9i+`,r
cout << _1 << " , "
>IJX=24Rc ]
_~O*V& .while_( -- _1),
kxt/I<cs cout << var( " \n " )
c]R27r E )
N}KL' );
t_jnp $1m Ar'k6NX 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
nt$q< 57 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
'>[Ut@lT; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
arN=OB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
% !Ih=DZ - |4 Oq R$i-%3 template < typename Cond, typename Actor >
)8;At'q} class do_while
~9n30j%]s {
N."x@mV Cond cd;
d8K|uEHVz Actor act;
.:~E.b public :
z"f+;1 template < typename T >
vF1Fcp.@ struct result_1
w$"^)EG,7 {
kbZpi`w typedef int result_type;
}/MmuPp } ;
in `|.# AejM\#> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y+nX(@~f] r*9*xZ>8u template < typename T >
2=uwGIF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'zOB!QqA`v {
HYl~)O> do
__}ut+H^5p {
l"/E,X act(t);
m}6Jdt'| }
-`UOqjb]3 while (cd(t));
"v/Yw'!
) return 0 ;
P|t2%:_ }
o+Fm+5t; } ;
Ako]34Rl, IYv.~IQO CV)K=Br5&_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
a9NIK/9 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。
{@hJPK8 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。
RoNE7|gF: 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。
6B+?X5-6DH 下面就是产生这个functor的类:
nWA>u J5 w@pJ49 N9 h|_ax template < typename Actor >
]A%~bQ7 class do_while_actor
\}W ! {
!6,rN_a@Y Actor act;
v[V7$.%5Q public :
v2k@yxt( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
tXcZl!3x s"R5'W\U template < typename Cond >
Po*!eD picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
& H8 % } ;
3n~O&{ qiH)J-
~GZ m|3Q' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
88l1g,`** 最后,是那个do_
u;+8Jg+xH/ RAWzQE} i|m8#*Hd class do_while_invoker
2#/23(Wc {
*Qyu
QF public :
&4ndi=.#rg template < typename Actor >
b[<L
l%K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/B)2L]6p {
Mfnfp{.) return do_while_actor < Actor > (act);
?TJ4L/"(k6 }
sDAP'& } do_;
E1SWZ&'; bo1J'pU 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Swh\^/B8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E\TWPV'/ 最后来说说怎么处理break和continue
q3C 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。
4U~'Oa@p 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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