一. 什么是Lambda
#$FY+` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{>/)5AGs 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
:VJV 5f{ N ,+(>?yE '5AvT:
^u .?B{GnB> class filler
l^ARW
E {
\9'!"-i public :
p'gb)nI
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
?d4Boe0-a2 } ;
NIaF 5z A])OPqP{ O"\nR:\ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
C w%BZ RE 9nU%! MA$Xv`6I\
fSjs?zd` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
l~rb]6E oKRFd_r + alc] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
DKTD Z* %MbyKz:X t-!m
vx9Z pr$~8e=c 二. 战前分析
^Z#@3= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:&9TW]*g 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Ge^Qar @ ICbKg: 0Qp[\ia for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|0kXCq /* --------------------------------------------- */
Y87XLvig} vector < int *> vp( 10 );
+TF8WZZF.d transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PS$k >_=t /* --------------------------------------------- */
;T>+, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&L%Jy #= /* --------------------------------------------- */
PyFj@n int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'PpZ/ry$ /* --------------------------------------------- */
L%XXf3;c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
` 5#hjLe /* --------------------------------------------- */
a8zZgIV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nkRK+~> E?cZbn*>` lVoik*,B ETO$9}x[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
@(>XOj?+ 1._1, _2是什么?
[zQWyDu 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
T9?54r 2._1 = 1是在做什么?
3 z=\.R 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
v,jhE9_O0 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
=U"dPLax f`?0WJ(M #uKWuGz] 三. 动工
H2U:@.o2& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3$_*N(e 7}%H2$Do HxIoA P6YQK+ template < typename T >
B?3juyB`-- class assignment
hVM2/j {
r|fO7PD T value;
5)`h0TK public :
('4wXD]C assignment( const T & v) : value(v) {}
h55>{)(E template < typename T2 >
MwAJ( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JDA]t&D!v } ;
Y\(;!o0a ezn`
_x_? $P nLG]X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2+:'0Krc 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,{8v4b- OKAkl [;^,CD|P f4"4ZVcr class holder
=9$mbn
r {
'zxoRc-b@N public :
oHX$k{6 template < typename T >
uR_F,Mp?%u assignment < T > operator = ( const T & t) const
uPLErO9Es[ {
m$:&P|!'p return assignment < T > (t);
kjE*9bUc }
Q["t eo]DQ } ;
si(cOCj/ ($>XIb9f -DCa
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
4pPI'd&/7 e_rzA static holder _1;
S4bBafj[I Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%4,?kh``D m|F:b}0Hb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wz=z?AZW 而不用手动写一个函数对象。
pbLGe' ;#/0b{XFj S
GM!#K 78]gtJ 四. 问题分析
JJnYOau 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
jg_n 7 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
@Y-TOCadT 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0^&!6R 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2|{V,!/cvG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l r~gG3 hs(W;tR@W 五. 问题1:一致性
; LMWNy4 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
c1%rV`)] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_| zBUrN 62\&RRB
i struct holder
XYfv(y {
%|+E48 //
q3S+Y9L template < typename T >
ST;t,
D: T & operator ()( const T & r) const
&&7r+.Y {
Oy_c return (T & )r;
j@| `f((4 }
Eju~}:Lo } ;
WG5W0T_ fdv`7u+}a 这样的话assignment也必须相应改动:
BsLG^f W^3;F1 template < typename Left, typename Right >
1@_T m class assignment
#/
"+ {
; Lql_1 Left l;
/3B6Mtb Right r;
1%`7.;!i public :
BX< dSK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AGq>=avv template < typename T2 >
9wh2f7k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YRcps0Dx9 } ;
L*]0"E Xy7Z38G 同时,holder的operator=也需要改动:
jd:B \%#![ 1RqgMMJL template < typename T >
,t,wy37*D assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*b)Q5dw@1 {
x0Z5zV9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
*#&*`iJ( }
r;m`9,RW |vILp/"9=W 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%*W<vu>H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
SEd5)0X^ J|~26lG return l(rhs) = r;
L*JPe"N-e 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;>"nn
VW 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
uf' 4' 76H!)={ template < typename Tp >
i::\Z$L";i class constant_t
n&Yk< {
]Pc^#=(R0 const Tp t;
=Ho"N`Qy public :
IL!=mZ>2O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
h(' )" template < typename T >
=?
:@ const Tp & operator ()( const T & r) const
e/ s(ojDW {
]%dnKP~ return t;
:}q\tNY< }
\a|L/9% } ;
pq!%?m] #"f'7'TE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u8vuwbra! 下面就可以修改holder的operator=了
<J{'o`{ :`Az/U[ template < typename T >
Lm%GR[tyQ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aT!;{+ {
- u3e5gW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
R;}22s }
yR71%]*. y,Q5;$w8 同时也要修改assignment的operator()
b ,^*mx= ;<wS+4, template < typename T2 >
mpay^.(% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-J0WUN$2* 现在代码看起来就很一致了。
#exss=as/ 7Z,/g|s}z 六. 问题2:链式操作
9NpD!A&64< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U4,2 br> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
TMVryb 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=
+Xc4a 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
KEr\nKT1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ufid%T' { T]?o~W template < typename T >
=zg:aTMti struct result_1
X% {'<baR {
[_6 &N. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'mM jjG9 } ;
}_OM$nzj fI|[Z+" 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:
f4('gl9 ^U q template < typename T >
oFC) struct ref
Q<"[C
1Lj {
CAc
%f9!3 typedef T & reference;
eE]hy'{d< } ;
Om'(mr template < typename T >
|M~ON= struct ref < T &>
%y`7);.q {
yy2I2Bv typedef T & reference;
cu7(. } ;
Q(@IK&v ?.bnIwQe 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<,1fkq>, cma*Dc template < typename T >
-$a>f4] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0@=MOGQb {
HAB#pd9 return l(t) = r(t);
$#NQ<3 }
bE\,}DTy 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。
+: Ge_- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lE#m]D T1Ta?b 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
yJ2B3i@T4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4&X*pL2; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g /+oZU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WE!vSZ3R 最后的布局是:
'c`jyn Add
(?&=T.*^ / \
;h/pnmhP Divide 5
2j&@p> / \
>yK0iK{ _1 3
${&5]!E[>D 似乎一切都解决了?不。
m:CTPzAt 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
\E4B&!m 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
~Gv#iRi> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
lhLGG 7v"lNP-?jU template < typename Right >
O>0VTW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`)>7)={ Right & rt) const
:
mGAt[Cc {
7^e + return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1(dj[3Mt }
)mcEQ -!b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fys XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
MXh
"Y*} 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
)9j06(<A 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
-pb&-@Hul 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
%!j:fJ() 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
#;tT8[Ewuw 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
woOy*)@ z4U9n'{ template < class Action >
%}Q&1P= class picker : public Action
}=}>9DSM {
b\55,La public :
Jobiq]|> picker( const Action & act) : Action(act) {}
U]4pA#*{| // all the operator overloaded
v:_B kHN' } ;
l:(Rb-Wy iZ,YxN<R Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
6tjcAsV 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:osz !dcwq;Ea template < typename Right >
_%@=Uc6V picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
fZWGn6$ {
rXi uwz\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TCVl8)j }
E@)\Lc~ C*70;:b Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dKhA$f~ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
C*6S@4k IO$z%r7 template < typename T > struct picker_maker
b`mj_b {
*JCQu0 typedef picker < constant_t < T > > result;
*wbZ;rfF } ;
8cg`7(a template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
j5
wRGn3 {
W 0[N0c typedef picker < T > result;
Uu p(6`7 } ;
F
phDF $a;]_ Y 下面总的结构就有了:
'Pltn{iq[ 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。
MQ/
A]EeL 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。
adEJk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q 2?X"! 至此链式操作完美实现。
6vzk\n \>/M .2 n]!fO
6kj 七. 问题3
rp34?/Nz 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。
$6>?; 6gO9 MQY template < typename T1, typename T2 >
GJ(d&o8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CZ{k@z`r {
` (4pu6uT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
XR+3j/zEQ }
+FFG#6e 4jmK]. 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:
S5=Udd" 4N?v
template < typename T1, typename T2 >
I?!rOU=0
struct result_2
- 0HkT Y {
uV6g[J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yl]FP@N( } ;
2YwVU.*> y>VcgLIB 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?
F_;tT%ywfx 这个差事就留给了holder自己。
:K.4 n P1zK2sL_ !E\[SjY@J template < int Order >
}qPhx6nP class holder;
'md0] R| template <>
tB(4Eq
\ class holder < 1 >
f>Td)s1
M {
uYO|5a<f~ public :
eo]#sf@\0 template < typename T >
0Ce]V,i6C> struct result_1
ik1tidw {
n(Y%Vmy typedef T & result;
rx~[Zs+* } ;
5t:8.%<UK template < typename T1, typename T2 >
0au)g!ti struct result_2
'{?C{MK3Q {
YhKZ|@ typedef T1 & result;
NY } ;
MLVB^<qkeH template < typename T >
YrI|gz) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R""%F#4XJ2 {
%uESrc-; return (T & )r;
*e.*=$ }
;]D(33)( template < typename T1, typename T2 >
H6kf
K5, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P1kB>"bR {
0`#(Toe{B return (T1 & )r1;
=odkz}bU }
'w/qcD- } ;
2i=H"('G)+ PK6iY7Qp) template <>
m$Y
:0_^- class holder < 2 >
X!,@j\L {
P~C rtTss public :
pJpNO$$w template < typename T >
Gy29MUF struct result_1
Q%ad q-B {
5OLQw(E typedef T & result;
ReB7vpd } ;
F}?<v8#z0 template < typename T1, typename T2 >
n$+M%}/f struct result_2
Jn}n*t3 {
dJ3IUe typedef T2 & result;
{[G`Z9]z&- } ;
$K}.
+`vVO template < typename T >
('k<XOi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;6;H*Y0,|E {
P~$<X return (T & )r;
'"YYj$>
' }
7v~j=Z> template < typename T1, typename T2 >
'VnwG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ggm` ~fS {
Nud,\mXrY[ return (T2 & )r2;
mO rWJ~= }
G$WOzY( } ;
xN->cA$A y2Bh?>pg :KE/!]z 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
C*~aSl7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HD`>-E# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
F3E[wdT AHh#Fx+K return l(i, j) = r(i, j);
a' FN 3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
TR vZ cgZaPw2
bw return ( int & )i;
D@54QJ< return ( int & )j;
J\co1kO9/ 最后执行i = j;
n@>wwp 可见,参数被正确的选择了。
]?l{j O12Q8Oj!0 @"87F{! *YV
S|6bs fv'4f$U 八. 中期总结
85Y|CN] vQ 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:
0&w0aP`Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}p3b#fAr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rzLd"` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ISqfU]>[ $ @1u+w $~u.Wq
}uO5q42 Iin#Wd-/ b{[*N 九. 简化
4SVW/Zl.? 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Di(9]:+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:b#%C
pR 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
i.a _C'<$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
JJk#,AP +-*/&|^等
a:!uORQby 2. 返回引用。
pa/9F[ =,各种复合赋值等
zmFws-+A 3. 返回固定类型。
M@7Xp)S" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{[#(w75R{ 4. 原样返回。
r|Zi3+ operator,
7Ua7A 5. 返回解引用的类型。
CY"i-e"q<Q operator*(单目)
/'&;Q7!) 6. 返回地址。
pO/%N94s operator&(单目)
+oy*Kxs7 7. 下表访问返回类型。
2W$lQ;iO operator[]
SG]K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
M[P^]J@ operator<<和operator>>
POd/+e9d bg7n 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。
BW K IbG 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
f6ZZ}lwaV %efGt6& template < typename Left >
V'wi ^gq struct value_return
TUTe9;) {
|r=DBd3 template < typename T >
ExhL[1E struct result_1
HtBF=Boq {
&a #GXf typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.]t5q%}j } ;
4O$2]D.\ v|@1( template < typename T1, typename T2 >
@p!Q1-] = struct result_2
X>,A {
#BJ\{"b_}z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,)#.a%EKA } ;
zY
APf &5 } ;
/6tcSg) 3'#%c>_ 8 njuDl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d<T%`:s< B@cz
?%] 下面我们来剥离functor中的operator()
2i:zz?
'p` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
v*TeTA
% G}Z4g return l(t) op r(t)
h_ ZX/k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;h=S7M9. return op l(t)
(_8#YyW# return op l(t1, t2)
FmT
`Oa> return l(t) op
IC~ljy]y_ return l(t1, t2) op
&YX6"S_B return l(t)[r(t)]
uLW/f=7L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)x\z@g $h[Yz l 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
j$PI,` 单目: return f(l(t), r(t));
TmP8q
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x:-`o_Q*i 双目: return f(l(t));
/bcY6b=: return f(l(t1, t2));
eE3-t/= 下面就是f的实现,以operator/为例
/$`;r2LG h}6_ybmZ struct meta_divide
tgN92Q.i6T {
#5{sglC"|F template < typename T1, typename T2 >
j%xBo: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j#igu#MB* {
sR79
K1*j return t1 / t2;
6VR[)T% }
u4"r>e6_B } ;
<Jwo?[a L8P36]> 这个工作可以让宏来做:
#v/ry)2Y= l>Av5g)
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
K-@bwB7~s template < typename T1, typename T2 > \
Gpu_=9vzv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_Ex?Xk 以后可以直接用
]
09y y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-Enbcz(B 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
EA yukM2 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
!;WbOnLP -1m vhR~ d}% (jJ(I 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
`o-*Tr Lz6*H1~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2oB?Dn class unary_op : public Rettype
<7RfBR.9 {
<.$,`m,
Left l;
O5MDGg public :
B9W/bJ6% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"::9aYd! ~d+O/:=K_ template < typename T >
.0
X$rX= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lC{L6&T {
.zwVCW,u return FuncType::execute(l(t));
K+> V|zKuk }
B1,?{Ur 3 2y[ template < typename T1, typename T2 >
Zd XKI{b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nKu(XgFv {
%8<2> return FuncType::execute(l(t1, t2));
s01$fFJgO }
p">WK<N } ;
{X]9^=O" .EzSSU7n) 6o(lObfo 同样还可以申明一个binary_op
o16~l]Z|f c}cG<F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*-7fa0< class binary_op : public Rettype
i-"<[*ePd {
F*!gzKZ" Left l;
\7DCwu[0M Right r;
!PI0oh public :
!qS05 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+{^'i P $w `veP template < typename T >
ir+8:./6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H<z30r/-w {
|rFJ*.nD return FuncType::execute(l(t), r(t));
i&pMF O }
Ej5^Y ?-6 #:I^&~:
template < typename T1, typename T2 >
2;}xN! 8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&m4f1ZO* {
l]>!`'sJL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|i s 9 }
b<\G I7 } ;
M;PlSb ~QO<
B2hS} .Nk6 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*V<)p%l. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wRj~Qv~E DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*Ji9%IA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Sy:K:Z|[U 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9<w=),R`8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
+> ^[W~[2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xpz`))w 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
flPZlL 下面是修改过的unary_op
~Ji>[#W
K WQTendS template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
63SVIc~wT class unary_op
V"BVvSNu {
uiuTv)pwF Left l;
-$b?rt]h1g Ho>p ^p public :
QdirE4W p>!1S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(\tq<h0 y]MWd#U template < typename T >
[ns&Y0Y`t struct result_1
^Jn|*?+l {
<G&WYk%u* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vg5E/+4gp% } ;
:nt}7Dn' *:(1K%g template < typename T1, typename T2 >
M$#+W?m& struct result_2
01-p
`H+ {
Q.<giBh typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LuLy6]6D; } ;
Fz{o-4 2-p8rGI_F template < typename T1, typename T2 >
.5Q5\qc= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#qPVQt {
F61+n!%8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>[
@{$\?x: }
,,XS;X? QZWoKGd}+ template < typename T >
FV`3,NFk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X3<SP {
Yo>%s4_, return OpClass::execute(lt(t));
DCz\TwzU }
N4'
.a=1 rffVfw } ;
<.: 5Vx(Aw NuHL5C?To LZbRQ"!!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
gq=0L: 好啦,现在才真正完美了。
oJhEHx[f 现在在picker里面就可以这么添加了:
hcj{%^p {E3;r7 template < typename Right >
}`#j;H$i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{|G&W^` {
)x y9X0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?exALv'B }
cPx66Dh& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
K,Lr+ {c.}fyN N45s'rF VOD1xWrb % cU-5\xF 十. bind
[ e$]pN% 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。
XA=|]5C 先来分析一下一段例子
mI2|0RWI)l jc3ExOH |L*6x
S[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
9
Wxq) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ytg7p 5{!i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.0rJIO 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。
^XtHF|%0T 我们来写个简单的。
1OuSH+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^Z#<tN; 对于函数对象类的版本:
]%b0[7[ ?U7&R%Lh` template < typename Func >
n\~"Wim<b struct functor_trait
}S
Y`KoC1 {
s9^"wN YQ typedef typename Func::result_type result_type;
xKRfl1 } ;
ZKVp[A 对于无参数函数的版本:
[I#Q b=6ZdN1 template < typename Ret >
fJ,8g/f8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
*C,$W\6sz {
0]f?Dx/8 typedef Ret result_type;
{6REfY
c } ;
@`#OC# 对于单参数函数的版本:
P1M|f4* +:j4G^ V template < typename Ret, typename V1 >
fo/(() struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qg/Y;tGSx {
pmE1EDPag typedef Ret result_type;
{'cs![U } ;
FZ;YvdX6 对于双参数函数的版本:
uOy\{5s8 }s8*QfK> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g;|
n8] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{FrHm {
Ktj(&/~} typedef Ret result_type;
T1Ln)CS?9 } ;
1KfJl S+ 等等。。。
-Hl\j(D7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i[V,IP + BbXmT"@ template < typename Func >
Ip1QVND struct func_return
2}W6{T' {
0O@[on;Bd template < typename T >
*}50q9)/ struct result_1
iX&Z {
2b vYF;<r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6PVlZ } ;
4jI*Y6Wkz nJnO/~| template < typename T1, typename T2 >
kr &:; struct result_2
J\,@Bm|1n{ {
X F0*d~4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>QbI)if`1 } ;
mo97GW } ;
C 6:p Y- n~L'icD[ [xH2n\7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
IWSEssP av$\@4I template < typename Func, typename aPicker >
#dXZA>b9 class binder_1
?L.p9o-S0 {
Av\0GqF Func fn;
HvL9;^! aPicker pk;
*>R/(Q public :
l-JKcsM 6r?cpJV{
template < typename T >
U7f#Z struct result_1
60SenHKles {
ln_EL?V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nc^b8&
2J } ;
wZ#~+ }T _'o^@v: template < typename T1, typename T2 >
v:!7n struct result_2
rSzXa4m( {
et7 T)(k0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4%Wn}@ } ;
h_}BmJ h_ ?7uStqa binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YV>VA<c ^U|CNB%. template < typename T >
q,19NZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w Lg:YM" {
c"_H%x<[ return fn(pk(t));
%[31ZFYB }
E,nYtn|B template < typename T1, typename T2 >
d%"@#bB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{yl/T:Bh& {
`~s,W.Eu4 return fn(pk(t1, t2));
=Am*$wGI }
D6@4 } ;
7{6cLYl `dq3= bl QzVp- 一目了然不是么?
m$G?e9{ 最后实现bind
2v;
7ohK D=Yag!1 =FC;d[U template < typename Func, typename aPicker >
^5iY/t~Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
IDVY2`sM {
H;"N|pBy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#h|,GvmF<b }
lQ(BEv"2G[ -n$rKEC4 2个以上参数的bind可以同理实现。
y*TNJJ| 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Z!BQtICs d1LTyzLr 十一. phoenix
t+Q|l&|0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r
z>zdj5} Y+5A2Z)f[ for_each(v.begin(), v.end(),
pOe` *2[ (
Eo3Aak o do_
D-\'P31 [
"YJ;-$rb cout << _1 << " , "
Hi 0df3t ]
3qwYicq, .while_( -- _1),
@R Yb-d cout << var( " \n " )
q?'gwH37 )
6
Ge vO3 );
s9Q)6=mE %BP)m(S7 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:
^zs4tCW % 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
28L'7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%l$&_xV- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(YWc%f4 ]> "/<" R5~vmT5W template < typename Cond, typename Actor >
;ZW}47:BS6 class do_while
>[3,qP]E {
88LbO(q\d Cond cd;
oVZ8p- Actor act;
@nW(KF public :
i{x0#6_Y template < typename T >
%}AY0fg?T struct result_1
V<R+A* gY: {
1ROgUJ; typedef int result_type;
1VM5W!} } ;
NCh(-E XIW:Nk!S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7bW!u*v-c )|1JcnNSa template < typename T >
D0_x|a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g(F*Y>hk {
h],%va[ do
7)8}8tY^{ {
k=/|?% act(t);
r H_:7#.E }
uEO2,1+ while (cd(t));
2n r
UE return 0 ;
H_r'q9@<> }
ZN]c>w[
)I } ;
>Ti2E+}[M 0Y`tj w*R-E4S?2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y8xnvK* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
r{3`zqo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
QZq9$;>dW 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。
bB:X< 下面就是产生这个functor的类:
= 8e8!8 T7_ SO,X tcdn"]#U template < typename Actor >
^%/5-0?xE class do_while_actor
~oR&0et {
%Yn)t3d Actor act;
>u[1v public :
$%"}N_M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N5_.m(: 6&Ir0K/ template < typename Cond >
Q]'!FmXf picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3tcsj0Rb } ;
;GEu.PdxB h*LL(ow5 NjyIwo0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<;Z3
5{ 最后,是那个do_
%>U*A hCoLj6Vx M HB]' class do_while_invoker
ZVR 9vw28 {
|dzF>8< ) public :
tLXw&hFk`g template < typename Actor >
4'=N{.TtO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\uPTk)oaB {
`*!>79_2C return do_while_actor < Actor > (act);
I*R$*/) }
Oydmq,sVe( } do_;
TmZ[?IL, dct#ECT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E.bbIV6mQ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*/e5lRO\ 最后来说说怎么处理break和continue
R51!j>[fqM 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。
oKJ7i,xT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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