一. 什么是Lambda
]E1aIt 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
CF`tNA3fxm 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,
d3fF|Wp1 5JE8/CbH ]OE{qXr{ 0jsU^m<g class filler
_y q"F#,* {
:h 1-i public :
0Dj<-n{9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;IC :]Zu } ;
H B+\2jEE +)C?v&N %t&5o>1C 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:
7-"ml\z \$o!M1j uFM]4v3 uUUj?% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
k#8,:B2 p m+_s]s, (c `t'e 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
pJC@}z^cw PK#; \Zw _7(>0GY t{\FV@R 二. 战前分析
TbqED\5@9w 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。
bDa(@QJ- 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
#{)=%5=c =}Np0UP )1%l$W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>5{Z'UWxh /* --------------------------------------------- */
lHBk&UN' vector < int *> vp( 10 );
3;(6tWWLT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@|:_ ? /* --------------------------------------------- */
#/NZ0IbHk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
VC
"66\d& /* --------------------------------------------- */
eeX^zaKl] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}(h_ztw /* --------------------------------------------- */
^u zJu( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4^T@n$2N /* --------------------------------------------- */
S) /(~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
TFbMrIF
eHCLENLmB jTbJL !/W[6'M#p 看了之后,我们可以思考一些问题:
*ip2|2G$ 1._1, _2是什么?
8=rD'* 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。
e_Na_l] 2._1 = 1是在做什么?
EQDsbG0x 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。
c"w}<8
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。
bce>DLF $;1#gq% [:-Ltfr 三. 动工
pp$WM\r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5;wA7@ gWm
-}Nb4 " (c#H ~y.{WuUD template < typename T >
(9r\YNK class assignment
"oZ-W?IK E {
6-U+<[,x T value;
\F;V69' public :
,bh OIuep3 assignment( const T & v) : value(v) {}
fZK&h. template < typename T2 >
ezRhSN? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-1Acprr } ;
3n;UXYJ% hj@< wU gs)wQgJ [ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!|hxr#q=4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t\J5np QiB^U^f q:4 51 C x8i;uH\8 class holder
iaAVGgA9+ {
gUf-1#g4\` public :
^vXMX^* template < typename T >
}gQ FWT assignment < T > operator = ( const T & t) const
Xx_v>Jn! {
Y !e return assignment < T > (t);
0|<ER3xkx }
vzl+0" } ;
tu}AJ uMl.}t2uYu *I)oDq3 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:
(uV~1 GxWA=Xp^~G static holder _1;
W]kh?+SZ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
FB{4& ; vL"U=Q+/eY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}oHA@o5 而不用手动写一个函数对象。
'@)47]~ <11pk UxI0Of&: [MfKBlA 四. 问题分析
,7:_M>-3g 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。
qkB)CY7 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。
PjriAlxD 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ea-NqdGs;m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.v<c_~y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?0_Bs4O\ mo1(dyjx 五. 问题1:一致性
M`!\$D 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?|
x&qC~F*QR% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^R.kThG rYUhGmg` struct holder
^:g8mt {
40cgsRa| //
t]?u<KD< template < typename T >
+JoE[; T & operator ()( const T & r) const
ZS51QB {
"L^Klk?Vn return (T & )r;
Ipo?>To }
yi`Z(j; } ;
J
[}8&sn MNURY A= 这样的话assignment也必须相应改动:
k,o|"9H CAg\-*P| template < typename Left, typename Right >
l]Ozy@
Ib class assignment
=KfV;.& {
m1DzUq; Left l;
0Lcd@3XL Right r;
vJ96qX public :
|0 #J=am assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[iE% P^ template < typename T2 >
!~5;Jb>s[/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
HMsTm}d } ;
`OzcL TCAtb('D 同时,holder的operator=也需要改动:
X;JptF^ '@1o M1 template < typename T >
H\]ZtSw8- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*B"p:F7J| {
90OSe{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
$]:ycn9l }
2O\p`,. # Vz9j 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
rjzRZ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
GKf,1kns RR h0G>* return l(rhs) = r;
69{^Vfd;Y 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1U[8OM{$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k.nq, u,i~,M template < typename Tp >
ud]O'@G< class constant_t
FHpS ?htRy {
j:'sbU const Tp t;
g.-{=kZ
public :
QixEMX4< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_@I<H\^ template < typename T >
F9rxm const Tp & operator ()( const T & r) const
ssbvuTr {
LGx]z.30B return t;
_:oB#-0
}
}3sj{:z{ } ;
Y;3DU1MG0 8[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7UQFAt_r 下面就可以修改holder的operator=了
YCvIB' $$7Mq*a> template < typename T >
p!5oz2RK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1eue.iuQ {
' b41#/- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9W3zcL8 }
wc7gOrPpm L{y%\:] 同时也要修改assignment的operator()
u0M[B7Q ~#/NpKHT@A template < typename T2 >
J})G l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f7B)iI! 现在代码看起来就很一致了。
]A oRK=aH v'`VyXetl 六. 问题2:链式操作
)cnH %6X 现在让我们来看看如何处理链式操作。
e>`+Vk^Jc 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。
qcau(#I9. 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。
yPG,+uQ$. 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
wZ7Opm<nt 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_U}pdzX? A$gP: 1&m template < typename T >
Rlc$2y@pU struct result_1
6Y4sv5G {
$10"lM[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/VFh3n>I2 } ;
o^P/ -&T ZmSe>}B= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
G9'Wo.$ t ;T1OXuQ template < typename T >
X|!VtO struct ref
$ M?VJ\8 {
*o<zo
` typedef T & reference;
wlc Cz } ;
F_>OpT template < typename T >
i("ok struct ref < T &>
f'
|JLhs {
TEQs\d typedef T & reference;
lYz{#UX} } ;
m2wGg/F5 _P6e%O8C# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3[mVPV .Jk[thyU template < typename T >
5>z`==N) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8nzDLFxp_ {
\09m
?;^ return l(t) = r(t);
HCOv<k }
Nn/me 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。
Ql`N)! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Ph@hk0dgr/ ~>8yJLZ.7 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
ZDHm@,d _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NP
}b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$tKz|H) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;+ : C 最后的布局是:
8YroEX[5l Add
#-T xhwYs / \
PVfky@wl" Divide 5
AQAZ+g(IK / \
(^h2'uB _1 3
qg_M9xJ 似乎一切都解决了?不。
0hJ,l. 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
N %;bV@A9 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
44e:K5;]7 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
sa8Q1i&% .%~m|t+Rt template < typename Right >
9j'(T:Zs assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D(bQFRBY6" Right & rt) const
B?bdHO:E~ {
:SBB3G)| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h=<x%sie }
,x (?7ZW> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-^C^3pms XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
be^+X[ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
-zn$h$N4 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
*@;Pns]L- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
lVb{bO9-O 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
[S Jx\Os 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
X*'i1)_h 10?+6*d template < class Action >
-jXO9Q class picker : public Action
Epo/}y {
mKTE%lsH public :
3MqyHOOv picker( const Action & act) : Action(act) {}
mbSG // all the operator overloaded
'! \t!@I$ } ;
tk]>\}%
r Uau?? 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。
x-E@[= 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:
4$~A%JN3 m$XMq template < typename Right >
wk+| }s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>#u9W'@| {
$"e$#<g return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&/+LY_r'<I }
9(-f)$u ~<Eu
@8+_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
t=(d, kf 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。
CdZS"I l% \p template < typename T > struct picker_maker
$I*<gn9 {
w20)~&LE- typedef picker < constant_t < T > > result;
1n3XB+* } ;
g"}j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
9-ei#|Vnt[ {
c_~tCKAZ typedef picker < T > result;
kleE\8_ } ;
|K.J@zW s~i73Qk/ 下面总的结构就有了:
@IE.@1 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
p;xMudM picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
DH9p1)L' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_&SST)Y| 至此链式操作完美实现。
A>9IE(C_ i]$/& / BV"l;&F[ 七. 问题3
lZ'ZL* 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。
Xd 5 vNmQn 'QOV! D template < typename T1, typename T2 >
Z [Q jl* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3[*x'"Q;H {
%(}%#-X return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)B$Uo,1 }
qk}Mb_*C) )x&4 Q= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xofxE4. 2G&H[` template < typename T1, typename T2 >
8-5g6qAS struct result_2
# A#,]XP {
*L{^em#b typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rnSrkn"j{ } ;
rds4eUxe 4R}$P1 E 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?
`Lj'2LoER 这个差事就留给了holder自己。
E51'TT9 ;659E_y> hd>_K*oH template < int Order >
/A82~ class holder;
WF_24Mw template <>
`p#u9M> class holder < 1 >
Q=u [j|0mc {
b O9PpOk+z public :
O*lMIWx template < typename T >
HO}eu struct result_1
v"x'rx# {
F9J9zs*, typedef T & result;
0c
GjOl } ;
EUmbNV0u template < typename T1, typename T2 >
-~NjZ=vPh struct result_2
j
V'~> {
3kW%,d*_ typedef T1 & result;
(nnIRN<}$ } ;
/4>|6l= template < typename T >
FIN0~
8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t~V?p'a0ys {
u`gY/]y! return (T & )r;
Uqd2{fji=# }
~Q2,~9Dkc template < typename T1, typename T2 >
h[& \OD,P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cnL@j_mb {
g0M/Sv return (T1 & )r1;
V8947h|& }
,e@707d`\ } ;
v$~ZT_"(9 )U+Pt98" template <>
*@E&O^%cO class holder < 2 >
%df[8eX{ {
>>.4@ public :
f)#nXTXeC template < typename T >
-~TgA*_5] struct result_1
|>v8yS5 {
seS) `@n typedef T & result;
i:sb_U+M } ;
eMOnzW|h template < typename T1, typename T2 >
\~#$o34V struct result_2
t-Zk)*d/0 {
&eFv~9 typedef T2 & result;
*n*po.Xr } ;
{SwvUWOf" template < typename T >
CuAA)B j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V\/5H~L {
W@WKdaJ return (T & )r;
P~@.(hed }
Lw<%?F ( template < typename T1, typename T2 >
iX6'3\Q3A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#vPf$y6jCI {
FQBAt0 return (T2 & )r2;
~+&Z4CYb }
n_S)9C'= } ;
pP*`b<| %0lJ(hm .]LP327u 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
wh#x`Nc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MB"<^ZX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/rzZU} 3[ @YI-@ return l(i, j) = r(i, j);
BE,H`G #h 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Nrfj[I ;hkzL_' E) return ( int & )i;
!3Ed0h]Bfa return ( int & )j;
8gXf4A(N 最后执行i = j;
~Aoo\fN_U 可见,参数被正确的选择了。
Ji;R{tZ.R 8+8P{_ D`@*udn= lk%W2N5 -3|i5,f 八. 中期总结
}^Ky)** 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
9RnXp&w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0ChdFf7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ir$:e*E> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o(3`-ucD` r1AG1Y -n]E\" zf?U q a{!
8T 0RkiD8U5 九. 简化
)" H r3 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。
}NF7"tOL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#RVN7-x 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:
t_{rKb,
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B$&&'i% +-*/&|^等
Z)dE#A_X 2. 返回引用。
|s{[<; =,各种复合赋值等
=(]||1. 3. 返回固定类型。
%z5P%F'5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
PXDwTuyc 4. 原样返回。
#_4JTGJ operator,
2R`/Oox 5. 返回解引用的类型。
@>Ul0&Mf? operator*(单目)
tjt#2i8/ 6. 返回地址。
UkgiSv+ operator&(单目)
'`/w%OEVC5 7. 下表访问返回类型。
U
Y')|2y
5 operator[]
6dQ]=]; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.+2@(r operator<<和operator>>
cP&XkAQ .h@HAnmE OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
G&v. cF#Y' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VQ'DNv| 9 h$I
2T template < typename Left >
(g#,AX struct value_return
$S{]` + {
sA[eKQjaD template < typename T >
-?PXj)< struct result_1
-A;4"" {
"M4gl typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ilv
_. } ;
>TQnCG= #`b5kqQm template < typename T1, typename T2 >
k5TPzm=y{ struct result_2
X7{ h/^ {
X)k+BJ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zx=AT } ;
A Z& ]@Ao } ;
5Q.z#]Lg ,`;Dre O*y@4AR"S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dRPX`%J }5a$Ka- 下面我们来剥离functor中的operator()
u|uPvbM 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(H-Y-Lk+ \ws^L,h return l(t) op r(t)
Gw0MDV&[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
= *~Q5F return op l(t)
E1V;eoK.D return op l(t1, t2)
(#%R'9Rv return l(t) op
G2e0\}q return l(t1, t2) op
A3c&VT6Q return l(t)[r(t)]
;,Q6AS! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/;\{zA$uC= YMTB4|{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
{ 0vHgi 单目: return f(l(t), r(t));
eE-c40Bae return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
u @eKh3! 双目: return f(l(t));
{5N!udLDr5 return f(l(t1, t2));
SM@RELA'Lb 下面就是f的实现,以operator/为例
L!V6Rfy >Pw
ZHY struct meta_divide
\`$RY')9|! {
sCw X| template < typename T1, typename T2 >
EABy<i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7d"gRM; {
>djTJ>dl_u return t1 / t2;
Rr3<ln }
k| Ye[GM* } ;
SB\T
iH/ %?~`'vYoi 这个工作可以让宏来做:
{'R\C5:D7 OJ Y_u[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2Ed template < typename T1, typename T2 > \
X__>r ?oJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*cnxp-)ub 以后可以直接用
UJ8V%0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
oiY&O]} 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
E^<.; (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。。。)
t:<dirw,o f*Dy>sw |)\{Rufb 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
~Q/G_^U: KW5u.phv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!;ipLC;e} class unary_op : public Rettype
FELTmQUV {
I:9jn" Left l;
,}hJ) public :
nax(V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+~L26T\8 69>N xr~k template < typename T >
KsMC+:`F typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/>E:}1}{ {
W u9))Ir return FuncType::execute(l(t));
3Az7urIY }
[#hoW"'Q9 (@y te template < typename T1, typename T2 >
QY]G+3W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3vK,vu q {
c5e
wG return FuncType::execute(l(t1, t2));
;[>g(W+ }
$pOgFA1' } ;
+bv-! rf 4fp]z9Y GDUOUl& 同样还可以申明一个binary_op
L&s|<<L rS3* k3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6s$jt-bH class binary_op : public Rettype
%W[#60 {
O3>m,v Left l;
WFBVAD Right r;
]@D#<[5\ public :
%Z#s9QC binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[esR!}) }co*%F{1 template < typename T >
RN0=jo!58 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z<,$XvL {
!=w&=O0( return FuncType::execute(l(t), r(t));
*tD`X(K }
(T]< LAT%k2%Wx template < typename T1, typename T2 >
3?rYt:Uf! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yd-Kg zm8n {
1VD8y_tC return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}&h*bim }
o :tz_5 } ;
Xob,jo}a Z1t?+v+Ro* dY'mY ~Tv 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
t@(`24 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ub* j&L=
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X\a*q]"_ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:Vyr8+] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
kA1C& 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
D'!
v9} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
v>&sb3I 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
_poe{@h! 下面是修改过的unary_op
AM ZWPU 'l| e}eti> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
J"&jR7-9 class unary_op
WLe9m02r {
j$z<wR7j0 Left l;
'.mHx#?7 0;bi*2U public :
RTgR>qI&) |<q9Ee unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x/pM.NZF1 }bg_?o;X} template < typename T >
=Bq3O58+ struct result_1
RrPo89o {
+TQMA>@g< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0Ek+ }` } ;
/s\_"p +?!x;qS^ template < typename T1, typename T2 >
^^-uq)A struct result_2
_ `RCY^t {
d
Xiv8B1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xp4w9.X5( } ;
APC,p," BV8-\R@ template < typename T1, typename T2 >
?1G7=R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
79?%g=#= {
d\R]> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fW,,@2P }
b&l/)DU }c"1;C&{ template < typename T >
jv
C.T]<B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NPL(5@ {
+@QN)ZwVy return OpClass::execute(lt(t));
6Wm`Vj(s }
x'.OLXx> b"t<B2N } ;
H)Zb _>iV n]N+ ;0R>D g 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
krw_1Mm 好啦,现在才真正完美了。
*,UD&N_)*6 现在在picker里面就可以这么添加了:
i"h '^6M1 ,1s,G]%M template < typename Right >
Gxtb@`f picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
JE<zQf( & {
QB Nnvg4v return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yJheni }
fn1G^a= 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。
q Z,7q 3y9K' 7q' _]$ >z`^Q[ RO([R=.`/ 十. bind
Z]1=nSv 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。
FuiEy=+ 先来分析一下一段例子
Qe&K scffWqEo 4TBK:Vm5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
{G+pI2^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
O%g%*9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Zewx*Y| 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。
wQ 7G_kVp 我们来写个简单的。
J<
E"ZoY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
oPX `/X# 对于函数对象类的版本:
+EmT+$>J nj (/It template < typename Func >
~4YLPMGKl struct functor_trait
{EoRY/] {
#q06K2 typedef typename Func::result_type result_type;
`ehZ(H} } ;
-7^A_!. 对于无参数函数的版本:
:%!}%fkxH jAa{;p"jU template < typename Ret >
q*Hf%I" struct functor_trait < Ret ( * )() >
w/L^w50pt {
A?DgeSm typedef Ret result_type;
&nc0stuL } ;
cmzu
@zq 对于单参数函数的版本:
6O`s&T,t D['z/r6F template < typename Ret, typename V1 >
SG&VZY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
y U-^w^4 {
6N%fJ typedef Ret result_type;
C)7T'[ } ;
+B
4&$z 对于双参数函数的版本:
$#cZJ@;] 'THcO*< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
92@/8,[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
sG/mmZHYzr {
9(9+h]h+3 typedef Ret result_type;
.%.kEJh` } ;
JJ50(h)U 等等。。。
]%{.zl! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
o)X(;o MWsjkI` template < typename Func >
WcCJ;z:S?k struct func_return
!n=?H1@ {
NhI&wl template < typename T >
D# $Fj struct result_1
$=x1_ {
0Cox+QJt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K+0&~XU } ;
_f~(g1sE j.3#rxq template < typename T1, typename T2 >
; bBz< struct result_2
"l-L-sc, {
(1
"unP- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N2?o6) } ;
(RDY-~#~ } ;
B8jSdlvz N=>6PLie &=1Ag}l57 最后一个单参数binder就很容易写出来了
qk;vn}auD] FS3MR9 template < typename Func, typename aPicker >
W\'njN class binder_1
X{n7)kgL {
DcNQ2Zz?% Func fn;
b7
pD#v aPicker pk;
X5@SLkJ-` public :
^w0V{qF{ 61Z#;2] template < typename T >
SIJ:[=5!7 struct result_1
=!axQ[)A {
thoAEG80 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>m}U|#;W } ;
K[wOK |x2+O template < typename T1, typename T2 >
1'skCR|!< struct result_2
^i"C%8 {
^2gDhoO_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+`EF0sux } ;
T 4}SF xW$F-n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
y$n7'W6 [m9Pt]j@
template < typename T >
]L'FYOfrpx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dXkgWLI~ {
+N161vo7 return fn(pk(t));
u!k]Q#2ZR }
<b-BJ2],k template < typename T1, typename T2 >
\JJ>y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1E(~x;*) {
N30w^W& return fn(pk(t1, t2));
%+WIv+< }
Fq{Z-yVp } ;
8+m[ %5lu u/Os Rw]4/ 一目了然不是么?
.U8Se+; 最后实现bind
$ae*3L>5M ;5wmQFr -{Lc?= template < typename Func, typename aPicker >
NDG3mCl picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5e!YYt> {
U Ox$Xwp5& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Km~\^(a ' }
!J34yro+s n-h2SQl! 2个以上参数的bind可以同理实现。
traJub 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。
+O<0q"E /Q7cQ2[EU 十一. phoenix
oB9t&yM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)P6n,\ gTI!b for_each(v.begin(), v.end(),
@w1@|"6vF (
Jjb(l W do_
\]y4e^FZZ [
jB8n\8Bs cout << _1 << " , "
8:Yha4<Bv7 ]
}*!7
Vrep .while_( -- _1),
u-W6 hZ$ cout << var( " \n " )
#1MEmt )
RP]hW{:U );
j@0/\:1(U { VC4rA 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:
{(}Mu R 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
39;Z+s"; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S-
Mh0o" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2 }QD> =<-tD< @MfuV4* template < typename Cond, typename Actor >
BX[92~Bq class do_while
*_<P%J {
(>qX> Cond cd;
=RR225 Actor act;
G"CV
S@ public :
Jji~MiMn template < typename T >
:uZfdu struct result_1
[/#c9RA {
Cc:4n1|]> typedef int result_type;
QMI&?Q:= } ;
Lm<"W_ Ti/t\'6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<uP> QDlEby m template < typename T >
_S:6;_bz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U;n$ {
bS{7 *S do
vjG:
1|*e {
_8C0z=hz act(t);
;dl> }
ZF
:e6em while (cd(t));
@;}bBHQz{p return 0 ;
hd~X c }
>_QC_UX>4i } ;
l-"c-2-! &6A'}9Ch yH>`Kbf T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i<|5~tm 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。
>:M3!6H_~{ 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。
R}F0_. 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。
!RLg[_' 下面就是产生这个functor的类:
y@[}FgVOh ODK$G
[- Y:C7S~ template < typename Actor >
OKfJ class do_while_actor
8~?3: IZ {
yc5C`r +6 Actor act;
"Mgx5d public :
:mLcb.E do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wZVY h P0J3ci}^ template < typename Cond >
HlqvXt\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Ktg{-Xl } ;
&Zl$7 $: "r$7 SU;PmG4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<v;;:RB6c 最后,是那个do_
I*R[8| _aVrQ@9 OaU-4
~n; class do_while_invoker
<=8REA? {
6k;__@B, public :
*vFVXJo template < typename Actor >
FblwQ-D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/_E8'qlx {
LZm6\x return do_while_actor < Actor > (act);
@sJ[<V }
^"\ jIP } do_;
vz:P2TkM Ed9ynJ~)X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N2uxiXpQZ= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
knX0b$$ 最后来说说怎么处理break和continue
6>v`6 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。
Vu '/o[nF> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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