一. 什么是Lambda
@65xn)CD{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#Sx 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,
]!~?j3-k Q Q'JK *.l u6Wan*I? +|7N89l class filler
+!!G0Zj/ {
xSNGf@1b public :
c!'\k,ma<9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SynRi/BRmw } ;
qxsHhyB_n; BW}M/ }p?67y/ 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:
|lg jI!iK }L&LtW{X
3bR%#G% ^SKHYo`,,N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)rt%.` SMJRoK3 Jj5VBI!Ok 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S~E@A.7 {
0&l*@c& ~fb#/%SV :FfEjNil 二. 战前分析
f}p`<z 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。
&/ED.K 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
/fQ}Ls\ &q9=0So4\ +^&i(7a[? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R5%CK_ /* --------------------------------------------- */
[#RFdn< vector < int *> vp( 10 );
F",TP,X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
",J&UTUh /* --------------------------------------------- */
12m-$/5n+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U zc p /* --------------------------------------------- */
%KkC1.yu< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`JpFqZ'58 /* --------------------------------------------- */
6vR6=@(`> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}qhYHC /* --------------------------------------------- */
}!R*Q`m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-2 >s#/% !{+.)%d'g '`.-75T _cj=}!I 看了之后,我们可以思考一些问题:
hliO/3g 1._1, _2是什么?
c$^v~lQS 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。
U]_WX(4 @ 2._1 = 1是在做什么?
eEP{?F^I[ 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。
"bF52lLu 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。
QKB+mjMH#x 5u;//Cm ,(zV~-:9 三. 动工
HLG5SS7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\w>Rmf'| .P/0`A{& Ui" {0% $I>]61l% template < typename T >
$/tj<++W class assignment
L8!yP.3 {
9H/R@i[E T value;
v}a{nU' public :
0B!(i.w assignment( const T & v) : value(v) {}
D}lqd Ja template < typename T2 >
wytMoG\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OFyy!r@? } ;
*PV"&cx (dD7"zQ .%e>>U>F 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_*%K!%}l= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X[1D$1Dvw -]Su+/3(, r|DIf28MIq g?Nk-cg class holder
#asi%&3pP {
}2"W0ZdWD public :
R=D}([pi template < typename T >
j/=Tj'S?D assignment < T > operator = ( const T & t) const
*($,ay$&H {
AWx@Z7\z"g return assignment < T > (t);
k{{3nenAG }
{FKr^)g } ;
*fIn<Cc 6w;`A9G[YI oe2*$\?. 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:
V|kN 1
A &]RE 5! static holder _1;
%=9o'Y,4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X'
5R4j @KU;'th for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1zH?.- 而不用手动写一个函数对象。
*pSnEWwE g3&nxZ CJ%'VijhD K8MET& 四. 问题分析
,f>9oOqqA 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。
^>Z_3{s:$ 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。
8h@L_*Kr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]k^?= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Qkx*T9W 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yq k8)\p kk6
!krZ 五. 问题1:一致性
T$%QK?B 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?|
8>#ZU]cG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
GdNhEv OUF%DMl4 struct holder
gj
@9(dk% {
Ys}^hy //
WPNw")t! template < typename T >
;*j
K! T & operator ()( const T & r) const
Z'y &11 {
r(uo-/7z return (T & )r;
k?&GL!? }
%A'mXatk } ;
Xm>zT'B_tJ sL~4~178 这样的话assignment也必须相应改动:
YX-j|m| 6',Hs template < typename Left, typename Right >
zQ{bMj<S class assignment
'G>XI;g {
IauLT;! X Left l;
w)zJ $l Right r;
em3+V public :
!37I2*+4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oo &|(+"O_ template < typename T2 >
Q c&Y|]p" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
yTg|L9 } ;
U\:Y*Ai Aipm=C8 同时,holder的operator=也需要改动:
lW-h
@ I8)D template < typename T >
u%z'.#r; a assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(XmmbAbVom {
b/
\EN) return assignment < holder, T > ( * this , t);
;#9?3Os }
QJ(%rvn3 =LV-n 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
YCltS!k 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d[,Rgdd@I G>0d^bx;E return l(rhs) = r;
\|QB;7u
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
d9k` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
L +Uq4S^ T*%GeY
[ template < typename Tp >
UH%H9;
,$] class constant_t
SN ?Z7 {
-_5Dk'R#` const Tp t;
ZM -P public :
qna!j|90Lp constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)M+po-6$1 template < typename T >
\u[} const Tp & operator ()( const T & r) const
7AT8QC`u {
}#ta3 x return t;
[.xY>\e }
*w(n%f } ;
t :YZua GLecBF+>F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2hF^U+I} 下面就可以修改holder的operator=了
TY %zw6 #p P}5bSQ( a3 template < typename T >
iv +a5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g_c@Kyf {
77[TqRLf return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;k `51=Wi }
!;*flr`/ mih}?oi 同时也要修改assignment的operator()
,:L^vG@* Lr:n template < typename T2 >
B//*hH >F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z/4<x?}+hE 现在代码看起来就很一致了。
Uvm.|p_V 3 5.&!4} 六. 问题2:链式操作
G-9i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$%DoLpE> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
N ~=PecQ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
0*5Jq#5 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
-F `GZ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2yn"K| |\uj(| template < typename T >
<dP\vLH_ struct result_1
>YWK"~|i~ {
)4B`U(%M~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4PxP*j } ;
OXQA(%MK Rh~b," 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ux1(> ,.ivdg(/ template < typename T >
oOND]> struct ref
^P~,bO&H.Z {
_|12BVq typedef T & reference;
_";w*lg} } ;
rrRv 7J&Q template < typename T >
)e3w-es~4 struct ref < T &>
DmuQE~DV {
p
P@q
` typedef T & reference;
!q,'k2=b, } ;
"Tser*i ) 2@Yu:|d4U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3GE;:;8B eEVB template < typename T >
sS
?A<D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d)!'5ZrM {
xS12$ib ~G return l(t) = r(t);
/}E2Rr?{ }
hmkb!) 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。
Q<AOc\oO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
H}~K51 l VD{Y`) 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
P-2DBNB7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
EoPvF`T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0`7yPq* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AA^K/y 最后的布局是:
9;6)b0=$ Add
M| Gl&
/ \
hR|xUp
Divide 5
WZ6{9/%: / \
SS%Bde&<{ _1 3
]N]Fb3 似乎一切都解决了?不。
c]x-mj = 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。
"1Hn?4nz5 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。
lG0CCOdQ 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:
PZ6R+n8 Q`8-|(ngw template < typename Right >
[Lji LKW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$Xt""mlQ Right & rt) const
^"|q~2 {
Ey:?! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|g}r }
8*/;W&7y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]>[TF'pIAx XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
0'F/z%SMj 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
C)i8XX 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
LWqKSNE; 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
FNraof @Oy 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
YFu,<8"swe 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
bi}aVtG~z BV@q@C template < class Action >
W*S4gPGM class picker : public Action
5TpvJ1G {
,^e2ma|z public :
{,Vvm*L/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
q%d'pF // all the operator overloaded
{jYVA~.|Z } ;
P^F3,'N \e4AxLP Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Ng;?hT w 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
6X A(<1P =gSc{ i| template < typename Right >
REU&8J@k&? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
VOr:G85*s {
>F7HKwg}Z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H%l-@::+$ }
C;:=r:bth (=u!E+N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~
e?af 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。
QlB9m2XB \36 G``e template < typename T > struct picker_maker
nU{Qi;0 {
]}'bRq*] typedef picker < constant_t < T > > result;
4"eFR'g } ;
6e \?%,H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1qAE)8ie {
<ivG(a*=] typedef picker < T > result;
%-fXa2 } ;
36co'a4, ^C~_}/cZ 下面总的结构就有了:
Xa>'DO2 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。
om`B:=+ 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。
ygja{W. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
RTd,bi* 至此链式操作完美实现。
d<xi/ ;k@]"&t ^bPpcm= 七. 问题3
*A48shfO 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。
o<lmU8xB= RrBG=V template < typename T1, typename T2 >
5!'1;GLs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"[]oWPOj {
1hi return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
93.\.&L\ }
-32P}58R ^NX;zc 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;>Yk_(S 1O0)+9T82 template < typename T1, typename T2 >
AfO.D?4x struct result_2
T.z efoZ {
NL|c5y<r typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7P2(q } ;
p9G+la~;VM Zp[>[1@+ 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?
Ii}{{1N6 这个差事就留给了holder自己。
W Pr:d F(/<ADx (p#c p template < int Order >
&Hf%Va[B class holder;
/0k'w%V{n template <>
LrO[l0#'Q class holder < 1 >
8q]"CFpa {
+<@1)qZ(E public :
rkWy3X{%2< template < typename T >
7]?y
_%kT struct result_1
<f}:YDY' {
dEMv9"`*! typedef T & result;
`x?_yogPM } ;
$D65&R template < typename T1, typename T2 >
,ko#z}Z4r, struct result_2
w#a`k9y {
*B@#A4f" typedef T1 & result;
]b;a~Y0 } ;
QhTn9S:D template < typename T >
t5b cQ@Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@kDY c8 t9 {
_-{=Z=?6} return (T & )r;
1+3-Z>^ e }
3TjyKB *! template < typename T1, typename T2 >
DU,B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;m|N9' {
kc$W"J@ return (T1 & )r1;
+|GHbwvp }
b(U5n"cdA } ;
#sF#<nHZ hEo$Jz` template <>
]==7P;_- class holder < 2 >
p; , V {
)AieO-4* public :
$aT '~|? template < typename T >
Z?[R;V1j struct result_1
u&={hJ&7 {
>_]Ov:5 typedef T & result;
# ^,8JRA } ;
1xkk5\3] template < typename T1, typename T2 >
9+ve0P7$ struct result_2
\N|}V.r {
hB>FJZQ_ typedef T2 & result;
e 5(|9*t } ;
)~$ejS template < typename T >
@HI@PZ> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&uaSp,L {
|Om][z return (T & )r;
hqHk,# }
K0'p*[yO/j template < typename T1, typename T2 >
@$p6w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y*lc ~X {
"IJ1b~j? return (T2 & )r2;
)2d1@]6# }
%2'4h(Oq^ } ;
AGwdM-$iT 2XUIC^<@s lxD~l#)^ln 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
_E0yzkS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2C"i2/NH' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c?c"|.-<p x) %"i) return l(i, j) = r(i, j);
*<{hLf 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&Nr+-$ 1p/_U?H:| return ( int & )i;
d"3x11| return ( int & )j;
{=!BzNMj 最后执行i = j;
^^uY)AL 可见,参数被正确的选择了。
6P(jc ) .V,zmI $_HyE%F# 3S>rc0]6 qgWsf-di= 八. 中期总结
$LU|wW 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D}ZPgt#
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a|dgK+[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
VyIJ)F.c 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K-.%1d@$y vgNrHq&2q h^WMv
*2 ]w-W +-V4:@ mMu+MXTk< 九. 简化
IK4(r / 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。
F2n4#b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t >64^nS 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:
.[:WMCc\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
97>|eDc Y +-*/&|^等
XTb.cqOC 2. 返回引用。
>)>~S_u =,各种复合赋值等
,&O&h2= 3. 返回固定类型。
51AA,"2[_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KeyHxU=? 4. 原样返回。
La7}zXx operator,
Csgby(D*O 5. 返回解引用的类型。
pZc`!f" operator*(单目)
PCBV6Y7r 6. 返回地址。
m60hTJ?N) operator&(单目)
^6CPC@B1 7. 下表访问返回类型。
axXR-5c operator[]
h^{aG ]) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r24
s_ operator<<和operator>>
kMa|V0 Z0V6cikW6 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。
54s90 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0(uba3z sG|,#XQ template < typename Left >
tg%Sn+: struct value_return
O15~\8#' {
&MONg=s3 template < typename T >
p .~5k struct result_1
d-8g {
$iH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4;IZ}9|G } ;
>;xkiO>Y !0X"^VB template < typename T1, typename T2 >
I|/|\ struct result_2
eNFA.*p< {
85FzIX-F% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
W3MH8z
} ;
V<n#%!M5gV } ;
JJ_KfnH gp{Z]{io gi? wf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%we! J%'Y] ;O .;i,#Z 下面我们来剥离functor中的operator()
c-?0~A 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZmaW]3$ 3/su 1M[ return l(t) op r(t)
(b.Mtd return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lqoVfj'6M return op l(t)
w- wJhc| return op l(t1, t2)
Ojp|/yd^YL return l(t) op
iA"H*0 return l(t1, t2) op
/'>ck2drjk return l(t)[r(t)]
U}-hV@y
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s*>B"#En DK%@[D 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:
bde6
;=oM 单目: return f(l(t), r(t));
Y$ZDJNz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3KKq1][ 双目: return f(l(t));
uKT\\1Jrq return f(l(t1, t2));
{~=gKZ:-@ 下面就是f的实现,以operator/为例
D rouEm (rf8"T!" struct meta_divide
<$nMqUu0 {
Wb{8WPS template < typename T1, typename T2 >
**n109R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Q>/[*(.Wd {
lIatM@gU return t1 / t2;
"Z
a}p|Ct }
5PKdMEK|q } ;
sQ82(N7l {1vlz>82 这个工作可以让宏来做:
# 9ZO1\ )x&>Cf<, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
SYv5{bff = template < typename T1, typename T2 > \
tlmfDQD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
S'q4va" 以后可以直接用
04#r'UIF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+]#pm9 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]l.m!,r (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。。。)
{y>Kcfc/?E Biy$p6 `lE8dwL 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
L?hWH0^3 }RkD7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S#Pni}JD class unary_op : public Rettype
Q"`J-#L {
^Pc&`1Ap Left l;
G^w:c] public :
g
_u
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8.D9OpU J|o )c~ template < typename T >
R<8!lQ4s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OQsF$%* {
^/Frg<>'p return FuncType::execute(l(t));
4p/d>DTiM }
4ko(bW#jL =a./HCF template < typename T1, typename T2 >
7Dx<Sr! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C5'#0}6i {
;jT@eBJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
E#+|.0*!s }
r(/+-
t } ;
Lc13PTz>>g Z|$OPMLX %>k$'UWzK 同样还可以申明一个binary_op
;PX>] r5U0 lhx]r}@'MC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A{QA0X!p class binary_op : public Rettype
Q|:qs\6q5 {
s4{ >7`N2 Left l;
+,ojlTVlt Right r;
vBjrI*0 public :
wO ?A/s binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,qO2D_ %$SO9PY template < typename T >
[NIaWI,> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i;}mIsNBY {
=G%L:m* return FuncType::execute(l(t), r(t));
A<s9c=d6 }
S-KHot ? XfH[:XG3 template < typename T1, typename T2 >
&>%9JXU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5\eM3w'd {
YA%0{Tdxz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
YB'BAX<lI }
xnD"LK } ;
2uM\?*T@ 0Wc8\c _mn2bc9M 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
ORP-@-dap 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
lr_c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P+t`Rw 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。
Ov PTgiI!N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"s5[w+,R 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。。。
zsuXN * 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ub-q0[6 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)
'PVxc%[ 下面是修改过的unary_op
R k@xv;t; 2 VyJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l's*HExR class unary_op
tKKQli4Mn4 {
,c9K]>8m` Left l;
=S:Snk% R;EdYbiF b public :
TdWatvY5p .7|Iausv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%uy5la 24Uvi:B?~ template < typename T >
5|0} struct result_1
UCVdR<<Z {
==)q{e5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$I }k>F } ;
C6{\^kG^j2 5>u,Qh template < typename T1, typename T2 >
)7s(]~z struct result_2
U/l3C(bc! {
*'jI>^o typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5VR=D\j } ;
qz6@'1 K#!c<Li# template < typename T1, typename T2 >
.bvEE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|g,99YIv> {
Js}1_K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ni`uO<\U }
{ZIEIXWb2 >#~>!cv6D template < typename T >
YwnYTt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oZwu`~h Y {
hWD%_"yhd return OpClass::execute(lt(t));
-b$m<\0* }
4(D/~OG-6 rK} =<R } ;
3P2x%G p C
5
xsh d !=AS 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
b:t|9FE% 好啦,现在才真正完美了。
]L{diD2G 现在在picker里面就可以这么添加了:
@Tz}y"VG [H5BIM@{ template < typename Right >
$~5ax8u&!# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Dlqvz|X/ {
"cD MFu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5e}adHjM }
q)PLc{NO 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。
Bx9v2x. d.Ep#4 GLWEoV9< $@^*lUw v1}9i3Or# 十. bind
~6Pv5DKq 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
<e'/z3TbRW 先来分析一下一段例子
L-eO_tTh0 <@H`5[R _2
oZhJ int foo( int x, int y) { return x - y;}
s&7TARd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
DrA\-G_7 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(j?ckah%V 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
u1;sH{YK> 我们来写个简单的。
mr2fNA>kR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
dwJnPJ=z 对于函数对象类的版本:
</]a`h] #sM`>KG6T1 template < typename Func >
/ ?Hq struct functor_trait
{L/hhKT {
F_ -}GN% typedef typename Func::result_type result_type;
Xb2.t^
]f } ;
yIYQ.-DkS+ 对于无参数函数的版本:
MnTJFo" R@~=z5X(Q template < typename Ret >
.OcI.1H [ struct functor_trait < Ret ( * )() >
ex6QHUQ {
2$TwD*[ typedef Ret result_type;
8h,=yAn5 } ;
.s-*aoj 对于单参数函数的版本:
D=@bP B> hg2UZ%
Y template < typename Ret, typename V1 >
e?_uJh" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\=uD)9V {
#5%ipWPHb typedef Ret result_type;
&oxHVZJ } ;
:hTmt{LjN 对于双参数函数的版本:
^C'{# p" bXi(]5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;a 6Z=LB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Qz4Do6#y {
T~8kKw typedef Ret result_type;
s"5wnp6pW } ;
Y1G/1Z# 2 等等。。。
|eI!wgQx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wC?>,LOl uj:1_&g template < typename Func >
-% \LW1 struct func_return
0K4A0s_R` {
TeRH@oI template < typename T >
_$_,r H struct result_1
,H>'1~q {
mO2u9?N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_%G;^ b } ;
~S\8 ' N\anjG template < typename T1, typename T2 >
"0LSy x struct result_2
?Ta<.j {
x
Nb7VUV7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qSt\ 6~ } ;
-ImVXy]? } ;
YI>9C 76L e$7KMH= W`uq,r0Xsy 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9[R+m3V/` +GncQs
y template < typename Func, typename aPicker >
F^.~37=@ class binder_1
k)9+;bKQQ {
3
$a; Func fn;
1`GW>ZKv aPicker pk;
DE+k'8\T public :
UCj{
& fp}5QUm- template < typename T >
QmMA]Q struct result_1
X?o6=)SC| {
7{\6EC}d[& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~r_2V$sC2 } ;
E24j(> 3wg1wl| template < typename T1, typename T2 >
6O_l;A[=1 struct result_2
NOmFQ)/ & {
nNf*Q
r%Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*7w!~mn[m } ;
aNBwb9X B=~uJUr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=b, m31 0g9y4z{H template < typename T >
Z*Rgik typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~n$\[rQ {
Ehxu`>@N return fn(pk(t));
Hb/8X
!= }
nk;^sq4M: template < typename T1, typename T2 >
a$\Bt_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H@b4(6
{
nok-![ return fn(pk(t1, t2));
"'C5B>qO }
9h/Hy aN } ;
.>Qa3,v5 3m$ck$ axOEL:-|Bu 一目了然不是么?
Y<V$3h 最后实现bind
qeb} ~FL"o C-\3, xIwILY|W= template < typename Func, typename aPicker >
SLRF\mh!L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\AIFIy {
/P Tq. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vqZBDQ0 }
t)= dKC $+PyW(
r 2个以上参数的bind可以同理实现。
?L0 |$#Iw 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。
X` J86G ) B*t1Y<>x 十一. phoenix
mZG n:f}= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4;Vi@(G) DIfQ~O+u for_each(v.begin(), v.end(),
GG"6O_ (
`:C2Cj
do_
Z*ag{N [
r`\@Fv, cout << _1 << " , "
fjy7 gC2 ]
[jksOC)@4 .while_( -- _1),
9s*QHCB0 cout << var( " \n " )
Q7-iy )
!l]_c5 );
yZN~A: o/Q|R+yXV 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:
"
%qr*| 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
:K 5?&kT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ud7Z7?Ym 那么我们就照着这个思路来实现吧:
PT
}J.Dwx @;x*~0GZ !8D>Bczq) template < typename Cond, typename Actor >
7&9w_iCkV class do_while
slhMvHOk- {
~KV{m Cond cd;
o)>iHzR</ Actor act;
i"xV=. public :
,FXc_BCx4 template < typename T >
!zvOCAb, struct result_1
K|l}+:k {
*[m:4\ typedef int result_type;
y/:%S2za> } ;
d!4TwpIgx (z8;J>7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
R7K`9 c1f6 Fq_>}k@fI template < typename T >
,L lYRj 5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#oR`_Dm)P {
\XYidj do
)2#&l {
"LJV}L act(t);
SF9N S*mr }
9X,iQ while (cd(t));
H=\Tse_. return 0 ;
?@7!D8$9 }
=@S
a\; } ;
_/'VD!(MV T?QW$cU!e: @56*r@4:q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6yO5{._M 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。
~( 0bqt3c 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。
u{h67N 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。
znSlSQpTv 下面就是产生这个functor的类:
2g~ @99` : p)R,('g }+bo?~2E& template < typename Actor >
dJ#go*Gn class do_while_actor
wy
.96 {
^<;CIXo Actor act;
EpQy;#=; public :
aSu^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
LnKgT1 Aj=GekX{ template < typename Cond >
!h|,wq]k picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
S,ea[$_ } ;
/}J_2 Qe\vx1GRLH *W2)!C| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4(VV@:_% 最后,是那个do_
ExSM=
F\^8k /0 SDV#p];u class do_while_invoker
LMx/0 {
$v[mIR public :
S89j:KRXH% template < typename Actor >
3 o$zT9j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+RJKJ:W {
WJu(,zM?G return do_while_actor < Actor > (act);
>j3':>\U }
7}y@VO6] } do_;
6wj o:I u$C\#y7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]1XtV< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J*MH`;- 最后来说说怎么处理break和continue
a/J Mg 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。
0nL
#-`S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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