一. 什么是Lambda
.$W} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?Sa,n^b*H 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
F
{L# ocK4Nxs hFr+K1 #rGCv~0*l class filler
@%L {
xZ`vcS( public :
bCC &5b void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*WJK& } ;
9e>2kd @d|Sv1d% uE (5q!/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+@f _xi&%F/ j#P4& OAW_c.)5D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B]<N7NYn1 =FIZh}JD HDzeotD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@}!?}QU {v=[~H>bt dnwzf=+>e I{U|'a 二. 战前分析
ts@$* 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。
8,RqhT)2# 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
H*3u]Ebh Q#ksf
h!D DA>nYj-s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
piIz ff /* --------------------------------------------- */
>d]-X] vector < int *> vp( 10 );
H\<0{#F transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ph.RWy") /* --------------------------------------------- */
,98 F sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o_Y?s+~i[/ /* --------------------------------------------- */
VZ`YbY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
t!J>853 /* --------------------------------------------- */
AT3HHQD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DaHbOs_< /* --------------------------------------------- */
3PRU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U*sQ5uq S\t!7Xs%*U ebCS4&c #EE<MKka 看了之后,我们可以思考一些问题:
PlA#xnq# 1._1, _2是什么?
8L/XZ) 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。
eS
?9}TG| 2._1 = 1是在做什么?
upk_;ae 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。
z~p!7q&g Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7^! zT Xg_l4!T_l iY2q^z/S 三. 动工
tlvZy+Blv 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f]?&R c2C 3y2L!&'z [`tNa Vg CA&VnO{r template < typename T >
$/#[,1 class assignment
;ud"1wH {
E
U RKzJk T value;
p^ROt'eQ< public :
3&M0@/ assignment( const T & v) : value(v) {}
oPbziB8 template < typename T2 >
w7pX]<?R" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
edlf++r~ } ;
'4~I%Z7L \fI05GZ A8S9HXL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3syA$0TZt 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
a;~< iB;3" N,VI55J:y> En&gI`3n eBmHb\ class holder
RK$( {
pTTM(Hrx public :
$X\2h+ Os template < typename T >
zO$r assignment < T > operator = ( const T & t) const
'T7 3V {
vAeVQ~ return assignment < T > (t);
~Ij/vyB_ }
J#3[,~ } ;
MMD=4;X \xC#Zs[< .Xe_Gp"x 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:
368 g>/#' rqm":N8@ static holder _1;
-w)v38iX! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/f+BeQ3#/ hPgYKa8u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pSYEC,0B 而不用手动写一个函数对象。
SsfC
m C CMv8n@ry V;J3lV< /"~UGn]R 四. 问题分析
P39oHW 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。
"<)Jso| 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。
o^owv( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m&(qr5>b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
v|]"uPxH? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n8T'}d+mm Q6
m.yds 五. 问题1:一致性
lU$0e09 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Q~' \oWz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
MTNC{:Q @" umY-1f struct holder
,i;#e {
@*UV|$~(Q //
Z^_zcH' template < typename T >
m] -cRf)9 T & operator ()( const T & r) const
G!%8DX5 {
x_C0=Q|K3 return (T & )r;
WNKP';(a@G }
b8vZ^8tBV } ;
?*7Mn` ` QW=<Le? 这样的话assignment也必须相应改动:
{c*5 )x! _ F|}=^Z` template < typename Left, typename Right >
L<Z,@q` class assignment
O.xtY@'" {
/5j5\F:33 Left l;
~gNFcJuy Right r;
iJmzVR+ public :
8gt&*;'}*D assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n5IQKYrg template < typename T2 >
DGS,iRLnA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Vry_X2 } ;
4fjwC,, |(PS
bu 同时,holder的operator=也需要改动:
r`h".=oD e+{lf*"3 template < typename T >
?.H]Y&XF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MOnTp8 {
mo(>SnS< return assignment < holder, T > ( * this , t);
wEJzLFCn }
v=cQ`nou 3T4HX|rC 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。
n&?)gKL0g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Dh?I Z,Us<du return l(rhs) = r;
WjM7s]ZRv 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。
(+/d*4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
NuD|%Ebs MxKTKBxQ template < typename Tp >
]yZ%wU9! class constant_t
*)6\V}` {
;^E_BJm const Tp t;
pIYXYQ=Z public :
.uxM&|0H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
aJA( UN45 template < typename T >
R<{Vgy const Tp & operator ()( const T & r) const
;z N1Qb {
}^p<Y5{b return t;
K:~tZ }
mZPvG } ;
j0a=v}j3 cGdYfi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(}.MB3`#C 下面就可以修改holder的operator=了
/@\R DZ\K7- template < typename T >
N@}h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?2dI8bG {
.Y^cs+-o return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
JPng !tvR }
8UqH"^9.Q7 xSSEDfq 同时也要修改assignment的operator()
tpO'<b ,-8-Y>[ template < typename T2 >
Q9xb7)G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
HTGLFY(& 现在代码看起来就很一致了。
!U1
vW}H 5r~jo7 六. 问题2:链式操作
`8RKpZv& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U,;796h 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。
4nh=Dq[ 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。
fFr9] 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。
f86Z #% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[Z#Sj=z ~QxW^DGa7] template < typename T >
[w|Klq5 struct result_1
_6ck@ {
,$>l[G;Bm typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
LCtVM70 } ;
_N^w5EBC] &r4|WM/ec 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
s*<T'0&w0S )`R}@(r. template < typename T >
%!(C?k!\ struct ref
Y68A+
B. {
qIsf!1I? typedef T & reference;
dpylJ2 } ;
18QqZ,t template < typename T >
uW=G1 *n- struct ref < T &>
#5z0~Mg-X {
,I x>.^| typedef T & reference;
-`* 'p i } ;
{tY1$}R kmc"`Ogotw 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"#E<Leh' <<A#4!f template < typename T >
n-l_PhPQ` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
CW?Z\ {
ftR& 5!Wm return l(t) = r(t);
+,LWyvc' }
9*ZlNZ
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
f'@ L|&w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2tpu v(H; PE4
L7 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
M>p<1`t-& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
It&CM,=t _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
TPk?MeVy%W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Wtcib- 最后的布局是:
SM4`Hys;p Add
B\)Te9k' / \
TaBya0- Divide 5
b(;u2 8 / \
`Y4K w _1 3
4Zwbu 似乎一切都解决了?不。
2*z~'i 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。
uMZ~[Sz 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。
<%S)6cw(3 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:
3J
&Ros dVEs^ZtI template < typename Right >
eDZ8F^0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\?T9v Right & rt) const
C:5-h(# {
Fw\Z[nh return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.
c+m(Pk }
0ck3II 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
i:0v6d 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。
2WFZ6 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。
$a*7Q~4 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7N[".V]c 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
?8"*B^*Sh 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
9>S)*lU&s 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
-GPJ,S V> Nyy&'\`! template < class Action >
jo<xrn\ class picker : public Action
HC6U_d1-6 {
C:t>u.. public :
#[{{&sN picker( const Action & act) : Action(act) {}
EpMxq7* // all the operator overloaded
rBTg"^jsw } ;
X_o#! =IsmPQKi Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
xBTx`+%WS 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
D`a6D }]o8}$&( template < typename Right >
w_Slg&S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)0exGx+: {
-|#{V.G3' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZPG,o5`% }
:.e'?a qsep9z. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
VRQ`-# 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。
c.IUqin KQNQ<OE4 template < typename T > struct picker_maker
JfN
'11,$ {
y%i9 b&gDd typedef picker < constant_t < T > > result;
Qq`S=:}~x } ;
rz%~=Ca2j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:C} I6v= {
lK=Is
v+ typedef picker < T > result;
j*?8w(! } ;
Jq&Hz$L| ,Zn6T"[$ 下面总的结构就有了:
{kk%_q 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。
//2O#Fg{/ 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。
?pW1}:z
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
uS`} 至此链式操作完美实现。
O>]i? BJux5Nh F(ydqgH~a 七. 问题3
HqW / 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。
-a)1L'R A
r]*?:4y[ template < typename T1, typename T2 >
>fXtu:C-!J ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qKfUm:7Q_ {
eavn.I8J return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:6nD "5( }
qhGz2<}_j _HHvL= 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:
HXKM<E{j 6T$=(I <4 template < typename T1, typename T2 >
,yltt+e struct result_2
+fXwbZ?p {
f-|?He4O] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KBB)xez8 } ;
4)w,gp Z|n|gxe 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
r&4Xf#QD6 这个差事就留给了holder自己。
=;0-t\w! q!:dZES [n[dr@J7v template < int Order >
U=~?ca class holder;
*0>`XK$mWo template <>
MT~^wI0a class holder < 1 >
!YAX.e {
k5Cy/gR public :
D5c
8sB template < typename T >
A,_O=hA2I struct result_1
) 1AAL0F\B {
F9j@KC(yg typedef T & result;
tC'E#2 } ;
=6dAF"b) template < typename T1, typename T2 >
NF8<9 struct result_2
[KMS/'; ] {
mj ,Oy typedef T1 & result;
zpy&\#Vc } ;
}vZTiuzC template < typename T >
16"L;r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pIPjTQ?cq {
N.vkM`Z return (T & )r;
")u)AQ }
u&'&E
template < typename T1, typename T2 >
=j@8/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K,!f7KKo {
{DX1/49 return (T1 & )r1;
o}Zl/&( }
u"(2Xer } ;
p+;x&h)[l zomg$@j template <>
;(s.G-9S class holder < 2 >
}<q=Zq+ {
lWFm>DiLY public :
3V/f-l]X/ template < typename T >
kZQ$Iv+^( struct result_1
.VkLF6 {
zc1~ q typedef T & result;
f.RwV+lq } ;
85](,YYz template < typename T1, typename T2 >
zeuSk|O struct result_2
h[]3# {
uvA 2`%T/ typedef T2 & result;
$KmE9Se6, } ;
nz`"f, template < typename T >
D[(T--LLT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nN(Q}bF {
;zo?o t/ return (T & )r;
HqA3.<=F, }
?e23[ template < typename T1, typename T2 >
h}%yG{'/M= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
; zfBe%Uf {
aIE\B4w return (T2 & )r2;
eD N%p }
^Y^5 @x= } ;
NmV][0(BS 9|hPl-.
.W F:-6Htmj 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
;W!hl<``d* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!Op18hP$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q?Uk%t\hwc #~ [mn_C return l(i, j) = r(i, j);
eS"sd^;R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(d-j/v*4 `=#ry*E^: return ( int & )i;
|9
4xRC return ( int & )j;
nmrdqSV 最后执行i = j;
@3>nVa 可见,参数被正确的选择了。
!7anJl MM Nz2DEy[ JmVha!<qk ;%PdSG=U ]I0(_e|z} 八. 中期总结
+isaqfy/ 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:
]TKM.[[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
kN$L8U8f 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,lw<dB@7"5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
XJf1LGT5 }UHoa B9h> S?m4 .:jfNp~jt [u`9R<>c"U 九. 简化
FZtILlw 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
cH$Sk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D\V
(r\i 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:
N%`Eq@5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"a>a
"Ei +-*/&|^等
6b#J!:? 2. 返回引用。
610hw376B =,各种复合赋值等
oNBYJ]t 3. 返回固定类型。
g/m%A2M&aH 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,h$j%->U 4. 原样返回。
3mM.#2=@> operator,
atWAhN 5. 返回解引用的类型。
XWFuAE operator*(单目)
w~=@+U$f 6. 返回地址。
t2vo;,^euL operator&(单目)
Ic&Jhw;]z 7. 下表访问返回类型。
#-u?+Nk/ operator[]
S#,
E)h/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f<G:}I operator<<和operator>>
)haHI)xR *G0r4Ui$ 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。
-* ;`~5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Fh$Xcz~i 3:WXrOl template < typename Left >
[8.w2\<? struct value_return
zbL6TP@= {
OQh(qa template < typename T >
5%6r,?/7KM struct result_1
lGP'OY"Q {
UBxQ4)% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!'EE8Tp~F } ;
$:MO/Suz{ B%Spmx8 template < typename T1, typename T2 >
K%"cVqb2V struct result_2
0UT2sM$ {
y:8*!}fR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.J3Dk=/ } ;
a<K@rgQ } ;
.4wp )7Ed}6% 7|Tu@0XXA 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o$DJL11E oLp:Z= 下面我们来剥离functor中的operator()
_*Z2</5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jVpk) ;vC _'E,g@ return l(t) op r(t)
` `R;x return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{?9s~{Dl return op l(t)
! G+/8Q^ return op l(t1, t2)
Q!VPk~~( return l(t) op
xl$#00|y return l(t1, t2) op
1(**JTe return l(t)[r(t)]
i
XI:yE; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$dLPvN ,&IBj6%Y 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
nP >*0Fq 单目: return f(l(t), r(t));
>K9uwUi|b] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:#QYwb~ 双目: return f(l(t));
h4^
a#%$ return f(l(t1, t2));
zk@KuBLL 下面就是f的实现,以operator/为例
]l'W=_XDg }9xEA[@; struct meta_divide
J$?*qZ(oO {
8vcV-+x template < typename T1, typename T2 >
{>cO&eiCt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ivbuS-f=r {
Whq@>pX8 return t1 / t2;
ymBevL }
` `A=p<W } ;
rsR0V+(W !s]LWCX+| 这个工作可以让宏来做:
QMfa~TH#p j [h4F"`- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r^k:$wJbRK template < typename T1, typename T2 > \
5Qik{cWxBq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6 /Apdn1[ 以后可以直接用
rnVh
]xJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
h*Y);mc$# 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
8vM}moper (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
{qCmZn5 WKQVT I&A. #<bt}Tht 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
@hiwq7[j <;.Zms${@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N}>XBZy class unary_op : public Rettype
mlY0G w_e {
8_K22]c5 Left l;
Q+[e)YO) public :
XX,iT~+- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0*"auGuX XnQo0
R.PW template < typename T >
0f
1Lu)
2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g@.RfX= {
#"a?3!wr return FuncType::execute(l(t));
x(z[S$6Y\ }
~3.1.
'A I#kK! m1Q template < typename T1, typename T2 >
*Ri?mEv
hF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pI
|; {
]}cai1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
})|+tZ }
8Z!+1b } ;
k|,pj^ 2@o_7w98 FG-w7a2mn 同样还可以申明一个binary_op
;PJWd|3 0sRby! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4?X#d)L( class binary_op : public Rettype
. oUaq|O {
*tjE#TW Left l;
2i4FIS|z0 Right r;
!=#E/il, public :
3C8'0DB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rO/mK$ a4X J0Tm template < typename T >
<w}k9(Ds typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I -i)D {
})Rmu."\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Roy0?6O }
O k_I}X EW$ Je
template < typename T1, typename T2 >
=8j;!7p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pc5-'; n {
TdP_L/>|J return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
E) >~0jv }
+}X?+Epm } ;
0,(U_+n -@G|i$! ]6</{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
V{fYMgv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BUv;BzyV
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~-Rr[O=E 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。
V#|#%
8 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
R)t"`'6| 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。。。
@?{n`K7{` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
f
5_n2 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)
L._I"g5 H9 下面是修改过的unary_op
Nm#VA.~ $g
_h9L template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
AL}c-#GG class unary_op
Xd66"k\b+ {
z?h\7
R Left l;
J}TS-j0 ;k/y[ x} public :
^v3ytS 1^R @X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tsU.c"^n //:.k#}~B template < typename T >
1&Rz'JQ+ struct result_1
+}>whyX1 {
?{$Q'c_I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yEtSyb~GK } ;
J& +s kYz)h template < typename T1, typename T2 >
)dG7$,g struct result_2
X^?<, Y)1. {
)m"NO/sJ2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(zBa2Vmmv } ;
._=Pa)T 6
EE7<& template < typename T1, typename T2 >
?)7uwJsH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RP7e)?5$s {
/+P
4cHv]F return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@h
X }
vyERt^z d37l/I template < typename T >
T%KZV/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%]>c4"H {
WhSQ>h!@s return OpClass::execute(lt(t));
0X`Qt[ }
ss% ahs CY0|.x } ;
$B*E k>EK RqXcL,,9 1a| q&L`o 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[sTr#9Z 好啦,现在才真正完美了。
#,q w~l] 现在在picker里面就可以这么添加了:
WDSkk"#TF wQ*vcbQX* template < typename Right >
?@(_GrE- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[E2afC>zrl {
9cWl/7;zXO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:+/V }
cG,B;kMjo 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
1s=M3m&H K/+5$SjF @ ILG3" y;yXOE_ B1JdkL 3h 十. bind
7tfMD(Q]e/ 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。
ly}6zOC\ 先来分析一下一段例子
?2%d;tW h5U@Ys -B9C2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
mgL~ $ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
R?(0:f bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(i1FMd}G 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1@P/h#_Vr 我们来写个简单的。
k)b}"' I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c#$B;? 对于函数对象类的版本:
05LVfgJ'q _jR%o1Y} template < typename Func >
4Ucg<Z&% struct functor_trait
S WVeUL#5 {
=2\k
Jv3 typedef typename Func::result_type result_type;
nY'0*:'u } ;
tjBs>w 对于无参数函数的版本:
y!6B Gz \$/)o1SG template < typename Ret >
x:88E78 struct functor_trait < Ret ( * )() >
7;#9\a:R? {
{xW?v; typedef Ret result_type;
Q$Ga.fI } ;
7$<.I#x 对于单参数函数的版本:
wXMKQ)$( KF|+#qCN template < typename Ret, typename V1 >
n&D<l '4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Z%y>q|: {
2^bq4c4J typedef Ret result_type;
|[CsLn; } ;
xpxUn8. 对于双参数函数的版本:
<MB]W`5 9s6@AJf template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
II3)Cz}xRG struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$/Gvz)M {
VJDF/)X3$ typedef Ret result_type;
>E|@3g
+2 } ;
GRB/N1= 等等。。。
zu5'Ex`gQa 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
h
+.8Rl ^&zwO7cS template < typename Func >
,G!M?@Q struct func_return
am{f<v,EI {
^I~2t|} template < typename T >
|Up+Kc:z/n struct result_1
7"2L|fG {
8B JxD< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8V >j-C } ;
.mn`/4 NKvBNf|D template < typename T1, typename T2 >
AV Gu* struct result_2
Yc3\NqQM {
!jN}n)FSq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<|cnQj* } ;
mp!KPw08': } ;
g34<0%6jd K]Q#B|_T PEac0rSW 最后一个单参数binder就很容易写出来了
];Z)=y,vM <gF=$u|}3[ template < typename Func, typename aPicker >
P9p:x6 class binder_1
SUINV_>7 {
_G|hKk^, Func fn;
K 4QJDC8 aPicker pk;
HYyO/U9z|I public :
p~6/+ap "+/%s#& template < typename T >
I 8vv struct result_1
MP(R2y {
z}.y
?# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j5,1`7\7B } ;
Umjt~K^Z 0vuL(W8) template < typename T1, typename T2 >
RbzSQr>a\ struct result_2
/:3:Ky3 {
0?KXQD typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-G e5gQ= } ;
n0F.Um FRd!UqMXY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\
T/i]z 26PUO$&b. template < typename T >
[zl@7X1{_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,yus44w[ {
M.$Li#So, return fn(pk(t));
g@wF2= }
qYR
$5 template < typename T1, typename T2 >
N-`Vb0;N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"RMBV}<T {
>/mi#Y6 return fn(pk(t1, t2));
D9,609w }
{*,~,iq } ;
"X0"=1R~ Oo|*q+{ M #'br<] 一目了然不是么?
uPKq<hBI 最后实现bind
]E'BFon XI:8_F;Q pd{W(M78g template < typename Func, typename aPicker >
=F'p#N0_2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-1iKeyyA
{
hTcy;zLLS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=+5z;3 }
A]ZCQ49 :f%FM&b 2个以上参数的bind可以同理实现。
DX GClH 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
VN[C%C 59mNb:< 十一. phoenix
K~ ,|~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
U/F<r3.`# 1c_gh12 for_each(v.begin(), v.end(),
q9fCoz (
'QGacV do_
B?Ac [
OLh`R]Sd cout << _1 << " , "
|$"2R3 ]
nX4R .while_( -- _1),
S$J}>a#Ry cout << var( " \n " )
fHhm)T8KB )
Atl`J.;G );
:W]?6= aEU[k>& 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:
]@X5'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
D^Ahw"X) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,K9\;{C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3D_Ky Z~M+ , dT.q io:g]g template < typename Cond, typename Actor >
0q'd }D W class do_while
L[l?}\ {
rMXIw Cond cd;
'f&o%5] Actor act;
$$ %4,\{l public :
y_O [r1MF template < typename T >
5tPBTS<<"L struct result_1
K$OxeJP?F {
-c-af%xD typedef int result_type;
. K`OEdr< } ;
wKF #8Y -
s[=$pDU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Gr9/@U+ vSty.:bY\p template < typename T >
X"WKgC g$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T=r-6eN {
Q#C;4)e do
_y#omEx {
kk]f*[Zi5 act(t);
u8ofgcFYE }
HQHFD0hv while (cd(t));
KHwzQ<Z3 return 0 ;
AA][}lU:5 }
z _qy> } ;
g8^\| W>C!V dWHl<BUm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
v|5:;,I 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。
is=sV:j: 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。
+mRFHZG 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。
sYV7t*l 下面就是产生这个functor的类:
[]HMUL]" 5.gM]si (<sZ8n=AD template < typename Actor >
l;i,V;@t class do_while_actor
!0ly1T 9 {
Y.I-hl1<r Actor act;
zJ{?'kp public :
6o@}k9AN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
89@\AjI 8N<0|u template < typename Cond >
W{E22J} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,#3}TDC } ;
kp3(/`xP _\E{T5 /dTy%hZC} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`5 py6, 最后,是那个do_
(]7*Kq ?pgdj|"a 5,=Yi$x class do_while_invoker
TR!^wB<F {
1);$#Dlt
k public :
7q bGA K template < typename Actor >
b *IJ + do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B{|g+c% {
/CpUq;^ return do_while_actor < Actor > (act);
3/IQ]8g" }
gLv|Hu7 } do_;
`abQlBb* j]7|5mC78 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[vki^M5i|Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?]%JQ]Gf* 最后来说说怎么处理break和continue
xsK{nM6g 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。
%bf+Y7m 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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