一. 什么是Lambda
#"Eks79s 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|?x^8e<* 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,
0 W~.WkD 0rk u4T #0P!xZ'|{ M8 iEVJ class filler
7o;x (9 {
F~z_>1lpP& public :
Z $!C= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
h'B9|Cm } ;
$Hp.{jw EvwbhvA( MxY50^}( 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
lir&e
9I+ rGTWcJ J#6LSD@(O 0SJ{@* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X$BXT 5Xwk*@t2a 5{')GTdX> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
TT|-aS0l(u /"(b.& {V[Ha~b%* s,84*6u 二. 战前分析
8dc538:q} 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。
"YuZ fL`bb 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
dO+kPC "VV914*z /ca(a\@R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?Rlgv5P! /* --------------------------------------------- */
-<O JqB vector < int *> vp( 10 );
BpH|/7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u/} xE7G /* --------------------------------------------- */
M6\7FP6G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YjFWC!Qj$ /* --------------------------------------------- */
E\w+kAAf int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_]P
a>8X* /* --------------------------------------------- */
Wt(Kd5k0'2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-zprNQW /* --------------------------------------------- */
}gCG&7C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
BjYOfu'~z B-$+UE>% .XIr?>G A xf^hBP 看了之后,我们可以思考一些问题:
oK)[p!D?0{ 1._1, _2是什么?
C]/&vh7ta 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&'#=K[ 2._1 = 1是在做什么?
.`Sw,XL5 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。
"tKNlHBu' 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。
*=TYVM9 o,J^ e_ )Xp Vu 三. 动工
a/34WFC 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Jns/v6 cg{Gc]'1# g*F~8+]Y fL2^\dB; template < typename T >
]9s\_A9 class assignment
SAy{YOLtl {
g**5z'7 T value;
!x8kB
Di, public :
w]F!2b! assignment( const T & v) : value(v) {}
{d,?bs) template < typename T2 >
5*Btb#: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G~(&3 } ;
\ZsP]};* 7/
t:YBR fQO
""qh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/~tP7<7A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
R1Yqz $# @gEr+O1K( nSHNis W6i3Psjsw class holder
1LX)4TCC {
??j&i6sp public :
vbaC+AiX template < typename T >
=gs~\q assignment < T > operator = ( const T & t) const
i&*<lff {
Zt_r9xs> return assignment < T > (t);
yuv4* }
S}b~_} } ;
Cx,-_ !?b/-~o7S Fv A8T2-v 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:
\FXp*FbQ #N$9u"8C static holder _1;
ZJvo9!DL|
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
R(`]n!V2 w&5/Zh[~~L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x9D/s`! 而不用手动写一个函数对象。
DN<M?u] _JA:.V^3gm @h9K .6Fsw
四. 问题分析
OJ>iq@> 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。
7f
r>ZY^ 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。
1mix+.d 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(l_:XG)7~b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
OpUA{P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$
9 =8@ gyFr"9';c 五. 问题1:一致性
+A\V ) 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?|
#j.FJFGX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)qd={ ^RDU
p5,T struct holder
}LQ\a8]< {
w5(yCyNp~ //
URQ@=W7 template < typename T >
dN0mYlu1| T & operator ()( const T & r) const
/ao<A\KR {
n.ct]+L return (T & )r;
=y<0UU }
Ro~fvL~Ps } ;
?Q?598MC oLw|uU-| 这样的话assignment也必须相应改动:
}<&d]N O]bKNA.5 template < typename Left, typename Right >
70=(.[^+ class assignment
T]uKH29.% {
+`Fb_m)f Left l;
RJwb@r<v Right r;
B/G3T
u uG public :
%l;*I?0H assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<r3Jf}%tT template < typename T2 >
3fl7~Lw, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
P=Puaz5&{ } ;
YuA7r"c ;:?*t{r4# 同时,holder的operator=也需要改动:
AA2ui% iJ4<f->t template < typename T >
nzWQQra|? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d EIa=e| {
4]EvT=Ro return assignment < holder, T > ( * this , t);
SM$\;)L }
?yf_Dt jr:drzr{I 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。
*W%'Di 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F^]aC98]1 ?Nu#]u- return l(rhs) = r;
$bFgsy*N2 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
s.KOBNCFa 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cCk1'D|X[e RyE_|]I62u template < typename Tp >
;M-,HK4= class constant_t
"h$D7 mL {
DP0Z*8Ia const Tp t;
QY=QQG public :
Yx!n*+ :J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&*jixqzvn template < typename T >
q 7` const Tp & operator ()( const T & r) const
[d\#[l_ {
}FZp840 return t;
gsi<S6DQ8 }
N4s$.` } ;
jWhD5k@v |\/~
8qP 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q4 $sc_0i 下面就可以修改holder的operator=了
hl}dgp(( ypxC1E template < typename T >
R4yJ.f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{8_:4`YZ {
>[hrJn[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
wAPO{3 }
c'SM>7L 31H|?cg< 同时也要修改assignment的operator()
=\*S'Ded N:5b1TdI, template < typename T2 >
f7K8m| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
i;gw=Be 现在代码看起来就很一致了。
(]oFB$ g}^4^88=a 六. 问题2:链式操作
I)qKS@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
YstXNN4 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。
+HYN$> 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。
[qq`cT@ 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。
TZ)(ZKX*R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3J23q lrM.RM96 template < typename T >
}Z<D^Z~w struct result_1
7m vSo350 {
eYPt typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8.6no } ;
}S1Z>ZA5 _gis+f/8h 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:
+F#=`+V `<.
7? template < typename T >
6yV5Yjs struct ref
$yP'k&b! {
dfYYyE typedef T & reference;
Nn~tb2\vk } ;
s:qxAUi\/ template < typename T >
:Q0?ub] struct ref < T &>
HPv&vdr3 {
/1s 9;'I typedef T & reference;
!xJLeQFJI] } ;
Qr^Z~$i t 8,Q.t7v 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^H@!)+
= 0`aHwt/F template < typename T >
2`q^Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
MZ >0K {
R(n0!h4 return l(t) = r(t);
]DL>
.<]d }
giA~+m~fN 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。
-Ihn<<uE? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^"6D0!'N dd
@COP? 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
|yId6v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
oK(W)[u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&j
wnM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ajcPt]f 最后的布局是:
V}Y~z)i0 Add
sbq44L) / \
!pFKC) Divide 5
hz>yv@1 / \
4u{E D( _1 3
%3@RZe 似乎一切都解决了?不。
l yLK$B?/ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
~$TE 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。
k*UR#z(I 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:
;]O 7^s#v aS1P]& template < typename Right >
EcS-tE4% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
b$$L]$q2 Right & rt) const
)MX1776kU {
{KQ-Ce-6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)eedfb1 }
7+2aG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"351s3ff
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。
$BO}D 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?\i
JNb 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。
q}76aa0e 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。
OHa{!SaL 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?
YQ[&h 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:
/EAQ.vxI h}VYA\+<B template < class Action >
5F_:[H =
class picker : public Action
Ul~}@^m]4} {
iRr&'k
public :
Zn=JmZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
cK} // all the operator overloaded
DuC u6j } ;
KX`nHu; #L*@~M^] 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。
KL_}:O68 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:
}mS0{rxD4 ^} pREe c= template < typename Right >
+M%2m3.Jo picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$A!h=] {
k~EPVJh" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
co%_~xO }
J,M5<s[Xqt I z=w2\r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r`"#c7)
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。
>mDubP ob5nk^y template < typename T > struct picker_maker
YbBH6RZr {
u4^"E+y^S typedef picker < constant_t < T > > result;
4 AmF^H } ;
^{+:w:g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
G(3la3\( {
h}<ZZ typedef picker < T > result;
: )*Ge3 } ;
iBW6<2@oZF 1E_Ui1 [ 下面总的结构就有了:
,%G2>PBt 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。
/+U)!$zm* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
54DR .>O picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|VEAzY|[# 至此链式操作完美实现。
3NZFW{u R'HA>?D VIdoT2 七. 问题3
\k-juF80 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
myX0<j3G5
I_s(yO4pw template < typename T1, typename T2 >
]+7c1MB(5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ryLNMh {
u(`A?H: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;!sGfrs0$ }
w o9f99 Hxi=\2- 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:
R*C+Yk)Tkt F;@&uXYgc template < typename T1, typename T2 >
Z-!T(:E] struct result_2
M 7$4KFNp {
^i1:PlW] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*lO+^\HXD } ;
`I{Q,HQ7 ^ w1R"qE"m 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
i_ T dI 这个差事就留给了holder自己。
`:O.g9 e/\_F+jyc )KQum`pO template < int Order >
X6 cb#s0| class holder;
qEz'l'%( template <>
1R9/AP class holder < 1 >
RtL'fd {
^4NH.q{ public :
KVy5/A/8c template < typename T >
Or>[_3 struct result_1
vn0*KIrX {
3zHiu*2/! typedef T & result;
J< M;vB) } ;
)>p6h]]a template < typename T1, typename T2 >
Gzt5efygKt struct result_2
k0?6.[ku {
r%n[PK^( typedef T1 & result;
_AHVMsz@ } ;
c*Nbz,: template < typename T >
hBu=40K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q(W@=-uDK {
XU7bWafy return (T & )r;
~]W8NaQB( }
")OLmkC template < typename T1, typename T2 >
a06DeRCej typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Xv:IbM>
Qc {
[4e5(!e return (T1 & )r1;
DBRJtU!5x }
"Wp<^s sMo } ;
6wgOmyJx ,}0pK\Y>$ template <>
p'*UM%@SIY class holder < 2 >
4KnDXQ% {
lTXU public :
W%ud nJ template < typename T >
9@06]EI_ struct result_1
;+U9; {
0"N %Vm typedef T & result;
wah` } ;
#,56vVY template < typename T1, typename T2 >
\bfHGo= struct result_2
j*{bM{~T< {
EIRf6jL typedef T2 & result;
7-DC"`Y8e } ;
\<} nn?~n template < typename T >
$c-3Q|C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,n*.Yq {
sAN#j
{ return (T & )r;
Gm.hBNgp }
pK4)>q template < typename T1, typename T2 >
yl}Hr* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=EKJ!{ {
MD7[}cB return (T2 & )r2;
RY'y%6Z]ZO }
\ *2IU"R } ;
I9E@2[=! Hpt)(Nz: [>-k(D5D 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
<da! #12L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+K?h]v]% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
",}VB8K `Ao:} return l(i, j) = r(i, j);
Xk2
75Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ol? 2Qy.2) 3X:F9x>y return ( int & )i;
[Ue>KG62= return ( int & )j;
Bg`b*(Q 最后执行i = j;
H)S3/%.| 可见,参数被正确的选择了。
9hv\%_>o ctZW7 z'fS%uI BXdT;b"J( 3EyN"Lvp{o 八. 中期总结
pTTif|c 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
=3"Nn4Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;7hf'k 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4uz\Me( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[)*fN|Hy 0QGl'u{F *) wp H`y- "L8q D1w_Vpz MB#%k#z`B 九. 简化
H1l'\ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
TqlUe@E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
EGs z{c[8@ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
}{lOsZA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B82A:t) +-*/&|^等
oreSu;`$ 2. 返回引用。
cZwQ{9> =,各种复合赋值等
D^A_ 0@ 3. 返回固定类型。
ZFRKh:| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
s8tI_h 4. 原样返回。
sST6_b operator,
y,%w` 5. 返回解引用的类型。
v9<p@GY"\ operator*(单目)
S"Efp/- 6. 返回地址。
hP7nt operator&(单目)
<q!{<(: 7. 下表访问返回类型。
Jjy}m0)#W_ operator[]
^=t yf&" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6s Pd")%G operator<<和operator>>
S4|)N,# -F*j` 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。
5B51^" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>V]>h&` nZ{~@E2 template < typename Left >
MM97$ struct value_return
v!x=fjr< {
p@!"x({@l template < typename T >
im&|H- struct result_1
M0^r!f>O {
0]" j, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,@P3!| } ;
]03!KE >_5D`^ template < typename T1, typename T2 >
{L8SDU{P struct result_2
sG\=_-"v( {
u^{Q|o:=x typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\>\w-ty[( } ;
\O^=
Z{3y } ;
bT8BJY%+ HkQ2G}< p}j{<y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s6qe5[ 1 ft.ZJ 下面我们来剥离functor中的operator()
5Wn6a$^
首先operator里面的代码全是下面的形式:
iG<|3I ln3.TR* return l(t) op r(t)
p1 o?^A& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wo?C7,-x return op l(t)
h<6r+*T' p return op l(t1, t2)
E[$['0 return l(t) op
@
#V31im"N return l(t1, t2) op
{t9U]hX%A[ return l(t)[r(t)]
)Dv"seH. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6/GhQ/T%D '2%hc\P6P 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:
_/KW5 单目: return f(l(t), r(t));
vK6bpzI
3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
OnG!5b 双目: return f(l(t));
ag] nVE/ return f(l(t1, t2));
cW MZw|t 下面就是f的实现,以operator/为例
)>=`[$D1t hwexv 9"" struct meta_divide
^tpy8TQ {
<q_H 3| template < typename T1, typename T2 >
(=p}b:Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*yt/
Dj {
`pLp+#1
`R return t1 / t2;
\0b",|"3 }
eNXpRvY } ;
5xRh'Jkyb ^P]: etld9 这个工作可以让宏来做:
D-[0^
Tvk= NJ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X-t4irZ) template < typename T1, typename T2 > \
#BM *40tch static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bf}r8$, 以后可以直接用
'dBzv>ngD DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ad]r )d{ 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
0}aJCJ9sx= (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。。。)
IPJs$PtKok 0V1kZ. o]jo R3 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
~L?p/3m :pNZQX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>+8mq]8^ class unary_op : public Rettype
Q>X ;7nt0 {
Phx/9Kk Left l;
y_J{+ public :
TN l$P~X> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GifD>c |z ]bRu8kn template < typename T >
LxMOs Nv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vnIxI a {
J :, return FuncType::execute(l(t));
DrW]`%Ql }
FxD" z3D z.{yVQE template < typename T1, typename T2 >
b5yb~;0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RPLr7Lb {
7\jH?Zi return FuncType::execute(l(t1, t2));
J\2F%kBej? }
TzPVO>s } ;
b"x:IDW qG ujwI4oj"c "ebn0<cZ 同样还可以申明一个binary_op
F.AO h#;yA"j1& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}P^n / class binary_op : public Rettype
/oWB7l& {
p-ry{"XA Left l;
]QpR>b=[j Right r;
:?lSa6de public :
Wlt shZo binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x!G\-2# #+r-$N.7 template < typename T >
GhQ.}@* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k
9s3@S {
Xst&QKU return FuncType::execute(l(t), r(t));
4CNK ]2 }
}LE.kd& 7O"T`> template < typename T1, typename T2 >
qo'pU/@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
23Eg|Xk {
))eR return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
js2?t~E] }
8lbNw_U } ;
|/rBR!kPq L V9\ tMupX-V 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
)Q9J, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vn|X,1o DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
pvcf_w`n 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1OJ:Vy}n 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t-/%|@?D 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
RCoz;|c`P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F[~qgS*; 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
[;};qQ-C2 下面是修改过的unary_op
mB_ba1r Rk`c'WP0* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Qza[~6 class unary_op
Be-gGJG {
R(x%<I Left l;
MJ>(HJY6?% EMJ}tvL0Tp public :
[_b10Z'{ idz6m]{~yT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ik~5j(^E- ?ILNp`k template < typename T >
XMuZ'I struct result_1
QULrE+@ {
[<OMv9(l'o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H2|w
} ;
US4X CJxB `/Z8mFs Y template < typename T1, typename T2 >
%K?~$;Z. struct result_2
\5X34'7 {
wxvt:== typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,ad~6.Z_) } ;
*:)#'cenI :Im_=S[0 template < typename T1, typename T2 >
Pq;1EI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SyTcp?H {
$eI[3{}X return OpClass::execute(lt(t1, t2));
cLJ|VD7 }
2<YHo{0BLS 4 YI,: template < typename T >
^Fy)
oWS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?T?%x(]I {
F;`es%8 return OpClass::execute(lt(t));
3{~hRd }
6lsU/`. 9?l(
}S` } ;
>P+V!-%# CuU"s) '$l*FWOEal 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
rJD>]3D 5p 好啦,现在才真正完美了。
V/J[~mN9 现在在picker里面就可以这么添加了:
;%Jp@'46 sK}Ru?a) template < typename Right >
%%klR{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7{/qQGL {
^:LF return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
r'w5i1C+ }
u.$.RkNMQ 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。
B% BO kRZ( ! X*L<)=nh aD24)?db- H~@aT7 十. bind
>8 VfijK 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。
6'|J
; 先来分析一下一段例子
7A7K:,c {n
# $F;$-2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
dID]{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
K.*zqQKlI| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Mp"] = 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。
Ypha{d 我们来写个简单的。
A]Q4fD1q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
hq(3%- 7& 对于函数对象类的版本:
V ;"?='vVe <P$b$fh/ template < typename Func >
-&@[]/ struct functor_trait
29x
"E$e {
Q
Gn4AW_ typedef typename Func::result_type result_type;
oKzV!~{0M; } ;
7u o4F=% 对于无参数函数的版本:
mpK|I|- t[)z/[m template < typename Ret >
x8tRa0-q struct functor_trait < Ret ( * )() >
)<IbQH|_ {
=:o)+NE typedef Ret result_type;
uh`~K6&*\w } ;
TJLz^%t 对于单参数函数的版本:
Ba!`x<wa 2ggW4`"c template < typename Ret, typename V1 >
/.7x[Yc struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pl|<g9 {
mS!/>.1[ typedef Ret result_type;
+~8/7V22 } ;
YWd:Ok0 对于双参数函数的版本:
D;d'ss; f5mk\^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gd# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F''4 j8 {
z8vFQO\I" typedef Ret result_type;
Xqf"Wx(X } ;
nPvR 等等。。。
1[u{3lQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$5%tGFh Ya304Pjd template < typename Func >
V
+*Vi^ struct func_return
.:l78>f {
_S@s template < typename T >
>(:KEA struct result_1
9bqfZ"6nXY {
0`,a@Q4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g7_a8_ } ;
q+|Dm<Ug )x?F1/ template < typename T1, typename T2 >
LW ntZ. struct result_2
/ExnW >wT {
0y2iS't
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AkT_ZU> } ;
@ iao"& } ;
{3
zq.e{ wyvs#T (p^q3\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&eK8v]|"W ?6tuo:gP template < typename Func, typename aPicker >
?Za1
b class binder_1
CNfeHMT {
wR>\5z)^ Func fn;
!{r Gt`y aPicker pk;
]5uCs[ public :
zx0{cNPK5 mw?,oiT,) template < typename T >
o5. q struct result_1
xqM R[W\x {
83)2c a
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a2o+tR;H } ;
`6Y'H2WJ? ,v>P05 template < typename T1, typename T2 >
CW, Kw struct result_2
spd>.Cm` {
won%(n,HT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
el- %#0 } ;
'1/uf;OXIH 70*Y4'u}A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(MwB%g OG!^:OY template < typename T >
:);GeZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:|N5fkhN {
A4 o'EQ?~ return fn(pk(t));
CbI[K| }
VY Va8[} template < typename T1, typename T2 >
zcP_-q]1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lE$X9yIt {
60^dzi!vs return fn(pk(t1, t2));
F7cv`i?2." }
N[ E
t } ;
80
i<Ij8J ndW??wiM z9'ME 一目了然不是么?
C+*: lLY 最后实现bind
V\X.AGc vYrqZie< mqw&SxU9 template < typename Func, typename aPicker >
h-Ffs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
VmV/~- <Z {
!W .ooy5( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$WrDZU 2z }
h]vA%VuE'E !);'Bk9o 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ba6''?;G 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
([tbFI}A v#nYH?+~mJ 十一. phoenix
EcBSi995dj Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(A/V(.! ;la(Q~# for_each(v.begin(), v.end(),
G W|~sE + (
NFU 5+X-c do_
LIirOf~e;! [
J=|fxR cout << _1 << " , "
C!%BW%"R ]
e ST8>r .while_( -- _1),
D~U4K- cout << var( " \n " )
0bS\VUB( )
N3 07lGb );
:74)nbS .K XpB7: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
-HS(<V=a?k 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
QcIa%lf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
K"#np!Y) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V!a\:%#^Y @/E5$mX` lLS`Ln)" template < typename Cond, typename Actor >
*";,HG?|Iz class do_while
Ql3hq.E {
~t.*B& A Cond cd;
_;L9&>!p6 Actor act;
i|)<#Ywl public :
bAGQ template < typename T >
&v'e;W struct result_1
V)f/umT%g {
+tES:3Pi typedef int result_type;
=Y?M#3P.I } ;
[8(e`6xePb ~4`LOROC
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZGH2 7rbl+:y2 template < typename T >
-|"mB"Dc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m}'kxZTOm {
gle_~es'K do
aS-rRL|\L {
A8dIL5 act(t);
R'u M7,7 }
q 6%jCt2' while (cd(t));
D42Bm&JocO return 0 ;
#Bj.#5 }
~?H _?}e } ;
A<ur20 wFnI M2a, ?m}vDd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q]uxZ;}aF 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。
`h+ sSIko 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。
vxzh|uF 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。
TG=) KS 下面就是产生这个functor的类:
`lRZQ:27X F%UyFUz N~=p+Ow[H template < typename Actor >
4'cdV0] class do_while_actor
t"cGv32b {
PeEC|&x Actor act;
=EA*h_"q9 public :
W`*S?QGzl@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,JYvfCA cz~Fz;)2{N template < typename Cond >
J'G 6Z7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GKTrf\"c } ;
b*+Od8r /U4F\pZl CE=&ZHt9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l&R~I6^E 最后,是那个do_
5Q;Fwtm e23}'qb $-Lk,}s.* class do_while_invoker
p-POg%|&< {
LBh|4S$K public :
rwWs\~.H template < typename Actor >
:aS8%m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
F4xYfbwY"] {
Ghs{B8 return do_while_actor < Actor > (act);
kAsYh4[ }
f"\G"2C } do_;
(j@3=-%6 G 0
XxU1w8\V 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s"7wG!yf 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w] i&N1i 最后来说说怎么处理break和continue
56Z 1jN^U 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。
B[%FZm $`M 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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