一. 什么是Lambda
K+"3He 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{Qc,Nl
[? 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,
gu:vf/ %a
FZbLK -*Tf.c ',/# | class filler
W =;,ls {
O(VWJ@EHn public :
rT\~VJ>+i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
mE_% } ;
h=\1ZQKC) I L,l XB< hQ(^;QcSu 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:
$B7c\MR
j |}UA=? Xl KDP"z N;,zPW a
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w}#3 pU<< UBJYs{zz Nu3gkIz5z- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$2+s3) fDqDU hnH<m7 QO0@Ax\b 二. 战前分析
<-fvYer 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。
BMI`YGjY1 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
w,up`W7, K\xnQeS<W QT
zN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m.!LL]] /* --------------------------------------------- */
<VSB!:ew vector < int *> vp( 10 );
TGU7o:2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
J9OL>!J /* --------------------------------------------- */
QAt]sat sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d3
i(UN] /* --------------------------------------------- */
V)`A,7X int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\F-n}Z /* --------------------------------------------- */
4f~sRubK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DaJ,(DJY /* --------------------------------------------- */
wEwRW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$${3I4 dQ~GE}[ 'wtb"0 } {&XTa`C 看了之后,我们可以思考一些问题:
x;`Gn_ 1._1, _2是什么?
)+|wrK:*v 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。
M$.bC0}T 2._1 = 1是在做什么?
60]VOQku 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
U;TS7A3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|vm-(HY! jSM`bE+" OI*ltba? 三. 动工
*aC[Tv[-P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[s`B0V`04 QlV(D< bCr
W'}:de )P? F ni} template < typename T >
QV.>Cy class assignment
%rJDpB{ {
<bo^u w T value;
n#Dy
YVb public :
4M> pHz4 assignment( const T & v) : value(v) {}
X lItg\R template < typename T2 >
_>]/. w2= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Z.!<YfA) } ;
04&S.#+( 2O@ON/ I4+1P1z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`?.6}*4@_A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O`1!&XT{x 5._QI/d)'J 7Ok-T10 0TA8#c class holder
ky]^N) {
,/GFD[SQ public :
tmoCy0qWz template < typename T >
b;d7mh4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
5%(whSKZF {
=OtW!vx#R. return assignment < T > (t);
d*e8P ep }
qdwo 2u } ;
Ws1|idAT /Dd x[P5p= eY`9J4o ' 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
37:tu7e~c QxaMe8( static holder _1;
-zMvpe-am& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?Fa$lE4 &Ep$<kx8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
VyNF)$'T 而不用手动写一个函数对象。
}Hg\
tj}i f/Y7@y "PElQBLP:
`>g\gaQ 四. 问题分析
3BGcDyYE 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。
dc4XX5Z 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。
aM1WC 'c&) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Qj1%'wWG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Lg,ObVt! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0PFC%x D4(73 五. 问题1:一致性
frm[<-~ w0 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?|
Yc-5Mr8*, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
E&z^E2 FZ<6 kk4 struct holder
ib
'l:GM {
2-qWR<E //
v(JjvN21 template < typename T >
*y|w9rp T & operator ()( const T & r) const
c)N_"#& {
ZVJ6 {DS/ return (T & )r;
"QS(4yw?jg }
g8&& W_BI } ;
*c/| / % rnRy<9 这样的话assignment也必须相应改动:
YqXN|& }j1;0 kb? template < typename Left, typename Right >
W7~_XI class assignment
>YXb"g@. {
P8=J0&5 Left l;
y]obO|AH Right r;
?P9VdS1- public :
r/0#D+A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7^Us template < typename T2 >
q[vO
mes T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S/y(1.wh } ;
FMn|cO.vEP d^$cx(2$D 同时,holder的operator=也需要改动:
GmJ
\3]{PZ zK1\InP template < typename T >
{~}: oV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pp*MHM)x|q {
? N]bFW"t| return assignment < holder, T > ( * this , t);
u 1}dHMoX~ }
ZJGIib S\sy^Kt~4: 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。
y|*4XF<b 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y,Bj,zw 9"1=um= return l(rhs) = r;
#z.\pd 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。
#=Xa(<t 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Vu~fF@
| C'l\4ij)7 template < typename Tp >
j+/EG^*/ class constant_t
-~\7ZRP8 {
54TWFDmGi const Tp t;
F/p1?1M public :
cMy?& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
F{7
BY~d template < typename T >
L7(.dO0C const Tp & operator ()( const T & r) const
d@cyQFX {
_3f/lG?&- return t;
1uA-!T*e> }
Ly, ]; } ;
{O!;cI~ r[kHVT8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!{uV-c-5, 下面就可以修改holder的operator=了
F3Vvqt*2 U;.cXU{ template < typename T >
I|>IV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ci(BPnQ {
-ECnX/ " return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
98<^!mwF }
c[OQo~m$ M5`m5qc3 同时也要修改assignment的operator()
/n,a0U/ 6w{""K.{ template < typename T2 >
cY~lDLyB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
uSCI 现在代码看起来就很一致了。
O,J,Q|`H& ov!L8
9`[u 六. 问题2:链式操作
lu1T+@t 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.&^M
Z8 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。
u6\W"LW 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。
&w%%^ +n
| 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。
l$!NEOK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mn{R> F>@z&a}( template < typename T >
j=>WWlZ struct result_1
4=* ml}RP {
<sGioMr typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W$" >\A0% } ;
J/ vcP {`L,F 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:
dUceZmAl z5[Qh<M template < typename T >
2fUz}w ( struct ref
hM(Hq4ed, {
D%'rq typedef T & reference;
IifH=%2Y } ;
n6IN I~, template < typename T >
P(zquKm struct ref < T &>
{+QQ<)l^tJ {
]b&qC
( typedef T & reference;
D2#.qoP # } ;
yucbEDO. :OY7y`hRG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gi\UNT9x QV%eTA template < typename T >
UDa\* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jZ69sDhE {
F8Z6Ss|v3 return l(t) = r(t);
:3*0o3C/ }
'P-FeN^ 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。
zB{be_Tw 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zhde1JE <.6$zcW 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
+wr
5& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
RFm9dHI27 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"{(4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P1QGfp0-J 最后的布局是:
UBy:W^\g Add
8c'E / \
SbpO<8}8 Divide 5
QGd"Z lQ / \
'^M3g-C[Jg _1 3
b*qC 似乎一切都解决了?不。
K<tkNWasQ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
8DNGqaH;dt 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"PPn^{bYm OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
E)l@uPA'1 I#hzU8Cc template < typename Right >
;tLu assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{mV,bg,}~ Right & rt) const
*YY:JLe {
-n$fh::^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r`/tb^ }
w-MnJ(r 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%!1:BQ,p,i 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。
+EgQj*F* 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。
!~k-Sexh 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。
<%rG*vzi 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
^k?Ig.m 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?
=2[cpF] 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:
2myHn/%C F D6>[W template < class Action >
r&ex<(I{ class picker : public Action
^Q4m1?
40 {
v0} .!u>Ww public :
5gbJTh<JU picker( const Action & act) : Action(act) {}
n.Q?@\}2 // all the operator overloaded
Y1vSwS%{T } ;
w_i$/`i+ 6*2z^P9FRj Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-xf=dzm) 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
G%K<YyAP (UTt_ry g template < typename Right >
`ja**re picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"-TIao# {
Eyu?T return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m/0t;
cx }
`795K8 e]{X62] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
aKC3T- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
b9([)8 2}Q)&;u template < typename T > struct picker_maker
PRCr7f {
{N$G|bm]u< typedef picker < constant_t < T > > result;
Re
b^w, } ;
k^.9;FmQ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'&}B"1 {
-K)P|'-?m typedef picker < T > result;
g=:C/>g } ;
`7|v
D|n`9yv a 下面总的结构就有了:
CtA0W\9w5a 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。
L+s,,k 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。
LE!3'^Zq picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I=pTfkTT 至此链式操作完美实现。
fF8g3|p: :U<`iJwY 4jrY3gyBX 七. 问题3
,.fGZ4 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。
]baO{pJi u<\/T&S template < typename T1, typename T2 >
#x&1kHu< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;^FV {
pUr.<yc&u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TP oP%Yj" }
70m}+R(` y_8 8I:O 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:
-q\1Tlc]3 BaTE59W template < typename T1, typename T2 >
NQ%lwE~ struct result_2
hM(|d@) {
>+fet , typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,?7URx* } ;
(_E<? #f~#38_ 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?
Uw][ U 这个差事就留给了holder自己。
Ohnd:8E &}%3yrU B}YB%P_CWs template < int Order >
z}N=Oe class holder;
_y),C
template <>
#IyxH$ class holder < 1 >
K9gfS V>] {
#tdI;x3 public :
(~N&ov template < typename T >
Yt7R[| struct result_1
a!P?RbW {
N/mTG2'< typedef T & result;
Cjsy1gA
} ;
O%y. template < typename T1, typename T2 >
hIC$4lR~ struct result_2
X5527`?e {
*^Wx=#w$V typedef T1 & result;
2RidI&?c< } ;
-}{c;pT template < typename T >
>ZuWsA0q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/WB^h6qg {
4lE
j/#} return (T & )r;
/e6\F7 }
O[;>Y'zqC% template < typename T1, typename T2 >
uJm9h(xq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a}+|2k_ {
soXeHjNl return (T1 & )r1;
x\GCsVy }
f 6Bx>lh } ;
; 7[5%xM R-"A*/A 2 template <>
j}'spKxu class holder < 2 >
5EIh5Y EU> {
^c!"*L0E public :
;dNKe.`Dg template < typename T >
cRK1JxU struct result_1
[GX5jD# {
4}Y2
B$ typedef T & result;
:e`;["(, } ;
`\P#TBM template < typename T1, typename T2 >
?A;x%8} struct result_2
ksT2_Ic {
nWfOiw-t typedef T2 & result;
J"L+`i } ;
e-ILUzT template < typename T >
,n}X,#] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xg k~y,F {
lphQZ{8 return (T & )r;
a1_7plg }
OW\r } template < typename T1, typename T2 >
L\XnTL{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/Zap'S/ {
9H$#c_zrq return (T2 & )r2;
oEd+ }
+dcBh Dq } ;
Q-_&5/G htj:Z:C` hMh8)S 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> >。
Ro`9Ibqr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
yf*^Y74 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$rv&!/}]e ;z/Z(7<;; return l(i, j) = r(i, j);
;tP-#Xf 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
i<l_z& LWuciHfd+ return ( int & )i;
9`81br+~ return ( int & )j;
R$IxR=hMx 最后执行i = j;
'.r_6X$7Jt 可见,参数被正确的选择了。
<spV Up A'HFpsa
~oy=2Q<Z EaaQC]/OX5 (B{`In8G>y 八. 中期总结
w5w,jD[ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
OOn{Wp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ov*?[Y7|~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
U}<5%"!; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E*'sk kAA1+rG :*Lr(-N- 7)tkqfb] ~v"4;A6 @&p:J0hbp 九. 简化
uT:'Kkb! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:jlKj} 4A 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3oc p4x`[ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
E1 IT>_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ybo:2e +-*/&|^等
ce@1#}* 2. 返回引用。
}W^%5o87{ =,各种复合赋值等
Yl4XgjG 3. 返回固定类型。
jD1/`g% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;c p*] 4. 原样返回。
'c7C*6;a operator,
5]pvHc 5. 返回解引用的类型。
#@FMH*?xX6 operator*(单目)
m:&go2Y 6. 返回地址。
h|qTMwPr operator&(单目)
yuIy?K 7. 下表访问返回类型。
Cw6\'p%l-\ operator[]
0M=A,`qk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(iQ<
[3C= operator<<和operator>>
0z&]imU E><$sN6 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。
{\zTE1X9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
KUJCkwQ pGz 5!d template < typename Left >
Rp.42v#ck struct value_return
czNi)4x {
\#Md3!MG template < typename T >
2%4u/ struct result_1
E2dl}S zp {
lTb4quf8I typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ymH>]
cUm } ;
m1bkY#\ U| [g)HoR=& template < typename T1, typename T2 >
y7pwYRY struct result_2
Z~R7 G {
y5/frJ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
s0r::yO } ;
c8z6-6`i0 } ;
Wh).%K(t s&v7<)*q Uh[MBwK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`1Ui ;] v{3m 下面我们来剥离functor中的operator()
|5il5UP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7v'aw"~ J9aqmQj(' return l(t) op r(t)
U{1%ldOJ% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xB5qX7*. return op l(t)
p>#sR4d> return op l(t1, t2)
Q1kZ+b& return l(t) op
F8xz^UQO return l(t1, t2) op
^mH:8_=(. return l(t)[r(t)]
To/6=$wto return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
x%h4'Sm W%ml/ 4 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:
1t+uMhy*y 单目: return f(l(t), r(t));
L6d^e53AP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-@7?N6~qZx 双目: return f(l(t));
CFK{.{d]B return f(l(t1, t2));
|P_voht 下面就是f的实现,以operator/为例
3+[; ~8JOPzK struct meta_divide
'=AqC,\# {
"L4ZE4|) template < typename T1, typename T2 >
zv.#9^/y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tJe5`L {
tt4Z return t1 / t2;
`d c&B }
/,d]`N! } ;
cT21 (N"9C+S} 这个工作可以让宏来做:
953GmNZ7 HIGTo\]Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8u%rh[g' template < typename T1, typename T2 > \
SA{noM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
hKVb#|$ 以后可以直接用
Cl6P,C DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`y3*\l 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
}A}cq!I^ (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。。。)
:>CD; *epK17i= LbkQuq/d 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
(N6=+dNY 8q]_> X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^*G
UcQ$ class unary_op : public Rettype
Prc( {
5Vc~yMz Left l;
0VnRtLnqI public :
_U|rTil unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D dh \J(kevX template < typename T >
_TwEym.V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/Qu<>#[? {
L,yq'>*5s return FuncType::execute(l(t));
5{gv\S1 }
}wB!Bx2 lT?Vt`==~M template < typename T1, typename T2 >
XE'3p6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(%j V[Q {
A(9$!%#+L return FuncType::execute(l(t1, t2));
!k<k]^Z\ }
vYybQ&E/ } ;
FwE<_hq// v4qpE!W27~ e%km}m A 同样还可以申明一个binary_op
5KNa-\ FKtG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Z*R~dHr class binary_op : public Rettype
H 'IxB[ {
!5qV}5 Left l;
m2%n: Right r;
%!7A" >ai public :
^S`N\X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mg< v9# d};[^q6X template < typename T >
*V_b/Vt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ef@F!s_fI {
+4n}H}9l return FuncType::execute(l(t), r(t));
>]HvXEdNZ| }
ta@fNS4 Sim$:5P template < typename T1, typename T2 >
R2==<"gq
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[{0/'+;9 {
>E7s}bL" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SmS6B5j\R }
usNq] } ;
2eRv{_ +W/{UddeKU |.b&\ 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
IrIW>r} - 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`46|VQAx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_&N:%;9uD 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。
v8 II=9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L'$({ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
V#B'm?aQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=eR#]d 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
q&&uX-ez5W 下面是修改过的unary_op
Ld'3uM/ aI;fNy/K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1]W8A.ZS class unary_op
LWxP}? = {
mC$ te Left l;
&?I3xzvK qP+%ui5xR public :
+jN)$Y3Ya Y3ypca&P9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U ZL-mF:)& _QtW)\)5\ template < typename T >
,!^g8zO struct result_1
.B!L+M< [ {
A&d_!u> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@sRb1+nn } ;
eH 9-GGr VoyRB2t template < typename T1, typename T2 >
dCWq~[[ struct result_2
:UfaMe5 {
yn2k!2]&T< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L(/wsw~y*
} ;
BO 3z$c1yU ^C8f( template < typename T1, typename T2 >
-}5dZ; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zB"y^g {
3P*"$ fH return OpClass::execute(lt(t1, t2));
rY"EW"y }
'l1cuAP!+ InG<B,/W? template < typename T >
[5]*
Be typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ct0%3]<J {
G)=+Nt\* return OpClass::execute(lt(t));
^56#{~%^? }
>SS97 9 &qV_|f; } ;
AVp"<Uv ?o(Y\YJf I -XkxDw 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
,`( Qs7)Xx 好啦,现在才真正完美了。
yiczRex%rq 现在在picker里面就可以这么添加了:
6}_J;g\| Bn
Nu/02.= template < typename Right >
]Wc 2$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#~6X9,x= {
HmpV;
<t3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(Jy >,~O }
(!<G` ;}u 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。
=YR+`[bfI EkP(]F &^ =Y76 (XQl2C >&|/4`HSB 十. bind
oX-h7;SD 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。
{Yti 先来分析一下一段例子
p|=0EWo4U o&HFlDZ5jO {"^#CSi int foo( int x, int y) { return x - y;}
=!2(7Nr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
84-7!< 6i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-axmfE?g0 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。
i'0ol^~y6 我们来写个简单的。
H.TPKdVX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;4(FS 对于函数对象类的版本:
ACH!Gw~ y/ah<Y0( template < typename Func >
RTYhgq struct functor_trait
x;/%`gKn8 {
r)Iq47Uiw typedef typename Func::result_type result_type;
?E7.x%n7X5 } ;
av!~B, 对于无参数函数的版本:
mvBUm-X H{*R(S<I template < typename Ret >
;gW?Fnry; struct functor_trait < Ret ( * )() >
nB ,&m& {
JZ0u/x5 typedef Ret result_type;
9/50+2F } ;
@33-UP9o 对于单参数函数的版本:
yl~h
`b4 J_ `\}55n template < typename Ret, typename V1 >
B ? D|B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t/:]\|]WB {
51x)fZQ typedef Ret result_type;
Edav }z } ;
!CuLXuM 对于双参数函数的版本:
W_G'wU3R lmr:PX template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(~n0,$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
iLG~_Ob: {
(yi{<$U* typedef Ret result_type;
jiAN8t*P } ;
Yc1ve 等等。。。
m_1BB$lyP2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
38O_PK (:T\< template < typename Func >
+wg|~Lef h struct func_return
L-(.v* {
fmq9u(!R template < typename T >
ZfN%JJOz( struct result_1
fwi(qx1=} {
u:D,\`;) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J;7O`5J } ;
mGqT_
q/yL={H? template < typename T1, typename T2 >
Sf*b{6lcC struct result_2
D.R 7#^. {
@I|gA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fP:g}Z } ;
)%&~CW+ } ;
&\GB_UA \LpR7D Kdwt^8Umh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
X
Sw0t8 2N:|B O> template < typename Func, typename aPicker >
cp>1b8l6? class binder_1
|Ptv)D {
[.NG~ cpb Func fn;
)R'~{;z } aPicker pk;
]J7.d$7T public :
V}kQXz"9 =%V(n{7= template < typename T >
uDpCW} struct result_1
\4OX]{ {
?ydqmj2[F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m|w-}s, } ;
>HY(
Ij< -(]s!, template < typename T1, typename T2 >
rt[w
yz8 struct result_2
%Cz&7 qf" {
na1*^S`[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I
;Sm<P7* } ;
fSFb)+ g",htYoEnj binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[~<X|_LG U6@Hgi> template < typename T >
^xwnX=Np typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.`3O4]N[ {
==\Qj{
7` return fn(pk(t));
e$3{URg }
]e+88eQ template < typename T1, typename T2 >
?W(>Yefk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z.q^`01/H {
5dE@ePO[/9 return fn(pk(t1, t2));
M &g1'zv?/ }
3b2[i,m<L } ;
lef,-{X- R6A{u( =k\V~8XZ 一目了然不是么?
fGtUr_D 最后实现bind
Io81zA M_wj>NXZ #DI%l`B template < typename Func, typename aPicker >
U- UD27 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
S_VZ^1X] {
u2G{I? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:mwJJIjUW }
y7quKv7L} *|T]('xwC 2个以上参数的bind可以同理实现。
Xv%1W?
>@/ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
,MxTT!9Su NM;0@ o 十一. phoenix
;ctJ9"_g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1webk;IM <n)J~B^ for_each(v.begin(), v.end(),
Az}.Z'LJ (
VM1`:1Z:$ do_
oK5"RW [
Ip0~ cout << _1 << " , "
Mbua!m(0 ]
/Jjub3>Q .while_( -- _1),
;|.^_Xs cout << var( " \n " )
J.r^"K\ )
-r6cK,WVU );
t0 1@h_WS NT6OGBl& 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:
1gwnG& 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
Be=J*D!E=> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
H<|ilL'fX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kf8-#Q/B
\~]HfDu Z-fQ{&a{ template < typename Cond, typename Actor >
8T7E.guYr class do_while
wE.CZ%f {
_R,VNk Cond cd;
Pd<s# Actor act;
&p)]Cl/` public :
xpWx6 template < typename T >
X2?
^t]-N struct result_1
a5/6DK> {
b1(7<o typedef int result_type;
3 %ppvvQ } ;
F3XB}; LyaFWx do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aL9yNj}2 /A8ua=Kn template < typename T >
(aAv7kB& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eD4qh4|u. {
(h}5*u%h do
Q M#1XbT {
L9| 55z act(t);
Ho}"8YEXNV }
Rr'#OxF while (cd(t));
b) k\?'j return 0 ;
0h[pw }
Z`UwXp_s } ;
|\?mX=a.y s#%$aQ|Fp yJCqP= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3D"2yTM( 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
RObo4 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Rqi=AQ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
1G0U}-6RH 下面就是产生这个functor的类:
MX@t[{ Gg9
:!SVpCt3 Wchu-] template < typename Actor >
toq/G,N Q class do_while_actor
@H{QHi {
q&/<~RC* Actor act;
>UUcKq1M: public :
pO^PkX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Tz\ PQ)! 64)Fz} template < typename Cond >
|[)k5nUQ| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7#~v<M6 } ;
~$I9%z7@ WrA!'I uwQ~4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
PQl^jS 最后,是那个do_
lO
(MF U9<AL. Fgx{ s%&- class do_while_invoker
.!fhy[%o:D {
:y/1Jf'2f public :
03ol6y )C template < typename Actor >
#ujry.m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J`E,Xw>2 {
`D44I;e^1; return do_while_actor < Actor > (act);
q*L>MV }
(Dy6I;S } do_;
>@b]t,rrK 9H~2
iW,Q; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jGg,)~)Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
bW]7$?acv 最后来说说怎么处理break和continue
y*F !k{P 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。
@q98ac*{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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