一. 什么是Lambda
J6J[\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
91d@/z 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,
F9@,T8I &.J8O+ A(zF[\{] ;43Ye
^= class filler
VrLU07"0n {
~b;l08 < public :
D1]%2: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Vz[E)(QX-` } ;
8s(?zK\ q_S`@2Dzz, S81Z\=eK 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:
O_^O1 b~dm+5W7 mCOJ1} erTb9`N4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
f'P}]_3( o>*vG .#0),JJZ[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FYq]-k{\ 9ZFvN*Zf' 7fRL'I#[@ v0hr ~1 二. 战前分析
64xq@_+ 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。
=+;1^sZ 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
^T*^L=L_( 1&N|k;#QS :&:IZkO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;]YQWK /* --------------------------------------------- */
{];4 vector < int *> vp( 10 );
oz
$T. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
juOOD /* --------------------------------------------- */
jusP
aAdW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h<;kj#qbb /* --------------------------------------------- */
nn><
k" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
R-nC+)^ /* --------------------------------------------- */
uMOm<kn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
HgL*/d /* --------------------------------------------- */
$T7hY$2Ql for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bU'{U0lM {.F``2 kw)@[1U wXw pKm 看了之后,我们可以思考一些问题:
'A@[a_ 1._1, _2是什么?
Bfhw0v]Z 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
GB Oz,_pw 2._1 = 1是在做什么?
F%QZe*m[ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
p_h)|*W{ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
+9Z RCmV R7aS{8nn "j|}-a 三. 动工
b(&~f@%| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+LddW0h+=8 #:Z"V8n' K^z-G=|N qT]Bl+h2 template < typename T >
iw1((&^)" class assignment
o%#Z
{
K0B
J T value;
N}{CL(xi public :
/E>z8J$ assignment( const T & v) : value(v) {}
^pz3L'4n template < typename T2 >
T8Sgu6:*R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Q]X0O10 } ;
48,Aq*JFw SPKen}g ^$3 ~;/| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;:xOW$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B@!a@0,,_ )Y':u_Lo ]P/eg$u'I bqY}t. Y&" class holder
0[6llcuj {
Fs_,RXW" public :
,Ie~zZE& template < typename T >
*8k`m)h26 assignment < T > operator = ( const T & t) const
fM8kS {
.N~qpynY return assignment < T > (t);
a(CZGIB }
#sit8k`GR8 } ;
:&$4&\_F zSta!] pNpj, H*4 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
k f~71G+ 6w{^S~rqo static holder _1;
2,|*KN*e`W Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5vIuH+0 1xK'T_[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0@a6r=`el 而不用手动写一个函数对象。
U|odm 58s m'1NZV%# #|^7{TN
2D-ogSIo 四. 问题分析
qg#WDx / 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Bv"Fx*{W 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
QI>yi&t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
QC>I<j&`! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'qLk"
下面我们可以对这几个问题进行分析。
j9C=m"O :4$Ex2 五. 问题1:一致性
p}uTqI 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?|
M64zVxsd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&rj6<b1A Ne/jvWWN struct holder
/:dVW"A| {
*|AnL}GJ //
8 g'9( )& template < typename T >
2a*1q#MpAt T & operator ()( const T & r) const
'T[=Uuj" {
>VP\@xt(R[ return (T & )r;
#V-qS/ q" }
9,5v %HZ } ;
g92M\5
x9 wbI(o4rXE 这样的话assignment也必须相应改动:
|
(P%< P,AS`=z template < typename Left, typename Right >
9\TvX!)h class assignment
LXIlrZ9D5 {
`g%]z@'+? Left l;
!$h%$se Right r;
18w[T=7) public :
y5?T`ts,# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Cq1t[a template < typename T2 >
y<PPO6u7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S}e*~^1J } ;
Wf_aEW&n _5M!ec 同时,holder的operator=也需要改动:
BieII$\P%P {d(PH7R template < typename T >
9In&vF7$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'N=' B<^;% {
hX)r%v: return assignment < holder, T > ( * this , t);
=pWpHbB. }
/0SG &{&lCBN 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。
O|,+@qtH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Fhn883 ?>q=Nf^ Q. return l(rhs) = r;
8!>uC&bE8 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。
z1!ya#,$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m|~,# d@ f]$g9H template < typename Tp >
%H<w.]> class constant_t
_KmpC>J+ {
eJ{"\c( const Tp t;
~'fa,XZ< public :
BO[Q"g$Kon constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
X_s;j5ur template < typename T >
#CV(F$\1{ const Tp & operator ()( const T & r) const
2 )RW*Qu;+ {
e_]1e7t return t;
oZ6xHdPc4 }
9 K$F.{cx } ;
%9mB4Fc6b) pzU">) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.j88=t0
下面就可以修改holder的operator=了
9ciL<'H\ TOMvJ>bF template < typename T >
g/z9bOgIX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8f^URN<x {
C==tJog[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3Un/-4uL }
F]yclXf(' r\],5x'xSu 同时也要修改assignment的operator()
~R)w
9uq @{I55EQ] template < typename T2 >
Qk-y0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|&n dQ(!l 现在代码看起来就很一致了。
AaTtYd 7M;Y#=sR 六. 问题2:链式操作
V<4)'UI?k9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
fbuop&FN+q 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。
r@%32h 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。
fY%Sw7ql< 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。
NBMY1Xgj 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
p6=#LwL' Arp4$h template < typename T >
R<UjhCvx. struct result_1
aE{b65'Dt {
"6KOql3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Cc Ni8Wg_ } ;
PYz| d
$Uewv
+ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
HwST^\Ao g1zqh, template < typename T >
D@
=.4z struct ref
vMRKs#&8 {
bMSF-lQ typedef T & reference;
ui 2RTAb } ;
GMNf#;x template < typename T >
u]dpA struct ref < T &>
Z,iklB- {
8#Z$}?W typedef T & reference;
q6_1`Ew } ;
N,[M8n, ?J6hiQvL 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qA30z%#z_ sL/Lw
WH template < typename T >
yp*kMC,3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
n.1a1 Tf {
7H>dv' return l(t) = r(t);
R2J3R5S=[ }
um8ZhXq 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。
R*&3i$S 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D3^v[>E2 T >-F~?7Sv 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
` j Un _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&H+<uYV _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
5~[Fh2+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
T2(+HI2 最后的布局是:
]iNSa{G Add
KPO((G0& / \
lJYv2EZ Divide 5
\uPT-M* / \
H+ M~|Ju7 _1 3
Ppp&3h[dW) 似乎一切都解决了?不。
"R30oA#m 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
9QX{b+}"e 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
D3HB`{ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
9n%W-R. ljf9L:L template < typename Right >
EhVnt#`Si assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r}5GJ|p0 Right & rt) const
1Gqtd^*; {
dl;A'/(t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zYs? w= }
(f.A5~e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jyT(LDsS XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
VI+Y 4T@ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
ePY K^D 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~ZDdzp> 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
tllg$CQ5 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?
qzmZ/z96 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:
#tfJ?w` {U<htl4 template < class Action >
4Sl^cKb$7 class picker : public Action
eo,]b1C2n {
.LS.Z
4@ public :
D0]9
-h picker( const Action & act) : Action(act) {}
EnUo B< // all the operator overloaded
.ev]tu2N } ;
[{c8:)ar ~G$OY9UC 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。
"l@~WE 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:
0y1t%C075 s`TBz8QO$ template < typename Right >
hg&AQk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Fca?'^X {
wvYxL
c#p0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bl1I "B }
]f c:CR q>X:z0H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\ lKQ'_ 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。
l00D|W_9 lGz0K5P{ template < typename T > struct picker_maker
XDWERvIj {
$R5-JvJJH typedef picker < constant_t < T > > result;
~iSW^mi } ;
axl?t|~I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+Q9HsfX/ {
2U+&F'&Q typedef picker < T > result;
0jS/U|0 } ;
JU6np 4 Z`!pU"O9l 下面总的结构就有了:
y1saE functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
OH(+]%B78 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
WT)")0)[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>fdN`W}M 至此链式操作完美实现。
O*PHo_&G )
jvkwC RAxz+1JT 七. 问题3
&sWyh[`P 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
PLyu1{1"z e{O5y8, template < typename T1, typename T2 >
:Ry24X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%qHT!aP {
= V , _ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[4t KJ+v }
Y>%NuL|s %!S 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
SrtmpQ vOS0E^ template < typename T1, typename T2 >
R
pbl) struct result_2
oGqv,[$qN {
?x0yiV~dL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2uTa}{/% } ;
ww2Qa-K bi[l , 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?
q ha1b$ 这个差事就留给了holder自己。
{P5@2u6S m0,9yY::wj g}-Z]2(c# template < int Order >
i=D,T[|>a class holder;
^&.?kJM template <>
LA+MX0* class holder < 1 >
$5IrM7i {
QhUraZ public :
75HL template < typename T >
|gz,Ip{ struct result_1
SDwSlwf {
bij?q\ typedef T & result;
s*f.` A*) } ;
aiHr2x6 template < typename T1, typename T2 >
d/&|%Z
r struct result_2
\_E.%K {
fz3*oJ' typedef T1 & result;
k
))*z FV } ;
;`B35K template < typename T >
4:'] 'E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xNkY'4% {
q9!9OcN2 return (T & )r;
{1%ZyY }
8957$g template < typename T1, typename T2 >
v~Qy{dn
P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zTB9GrU {
Yn>zR I return (T1 & )r1;
8tMte!E }
=@ZtUjcJx } ;
0 l@P]_qq` l,FoK76G template <>
s>\g03= class holder < 2 >
6~ `bAe`} {
+df?N public :
e 63|Z[8 template < typename T >
o3qv945 struct result_1
D3xaR {
=fG8YZ( typedef T & result;
sCQup^\ } ;
DZRxp, template < typename T1, typename T2 >
l`&6W?C struct result_2
c5e\ckqm^ {
S$52KOo typedef T2 & result;
]gksyxn3 } ;
6W;kIoB template < typename T >
9 Zm<1Fw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)uvFta<( {
rj~ian return (T & )r;
Mqp68% }
(dF;Gcw+ template < typename T1, typename T2 >
_KVB~loT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I;-5]/, {
9`xFZMd31A return (T2 & )r2;
3SDWR@x& }
r5!M;hU1j } ;
*^6xt7 03WRj+w q&Wwtqc9 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
!h>$bm 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p,\bez
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{K4t8T] [E
(M(w': return l(i, j) = r(i, j);
X-#mv|3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
JK"uj% .oj" ru return ( int & )i;
43=-pyp return ( int & )j;
sDm},=X} 最后执行i = j;
y%bqeo
L~ 可见,参数被正确的选择了。
Os 2YZ<t \BaN5+B6 ',`4 U F J 7;n;Mx G!Oq>7 八. 中期总结
hX| UE 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:
V)QR!4De 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|~LjH |*M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BC{J3<0bf@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5qQ(V)ah \Ntdl:fSw }|"*"kxi! )^S^s>3 jQeE07g JS?l?~ 九. 简化
1=5'R/k 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。
w^E]N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
GdeR#%z 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:
soQzIx 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(Zn3-t* +-*/&|^等
q\y# 2. 返回引用。
T>Rf?%o =,各种复合赋值等
5uJP)S? 3. 返回固定类型。
eKpxskbhZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1fhK{9# 4. 原样返回。
\BcJDdL operator,
]AA*f_! 5. 返回解引用的类型。
r]EZ)qp^@ operator*(单目)
X:-bAu}D 6. 返回地址。
PSqtZN operator&(单目)
$_7d! S" 7. 下表访问返回类型。
r]//Q6|S operator[]
nB Iv{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$CwTNm? operator<<和operator>>
d>b,aj( NT9- j#V OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
|XA aKZA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
t2%@py*bU 2X;0z$ template < typename Left >
y#Za|nt struct value_return
JS7}K)A2B6 {
($ B]9* template < typename T >
K6yFpVl struct result_1
h-+a;![ {
HD8"=7zJk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VDu
.L8 } ;
M=
q~EMH ]V769B9 template < typename T1, typename T2 >
z0Z\d struct result_2
7- 3N {
ocA'goI- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
I1 R\Ts@ } ;
@1SKgbt> } ;
031.u<_ I%Po/+|+ b}?@syy8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Gp3nR<+ `ToRkk&&>{ 下面我们来剥离functor中的operator()
k1Mxsd 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Gg pQ]rw #b"5L2D`y' return l(t) op r(t)
qqt.nrQ^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NZ+?Ydr8k return op l(t)
'oHOFH9:{b return op l(t1, t2)
voej ~z+ return l(t) op
CWe>jlUQ return l(t1, t2) op
Zc\h15+P return l(t)[r(t)]
0O['-x return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vD)A) T.w}6?2 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:
$L&9x3+?Kg 单目: return f(l(t), r(t));
B[/['sD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
LY88;*:S 双目: return f(l(t));
e<O;pM: return f(l(t1, t2));
Fb{`a[& 下面就是f的实现,以operator/为例
>upXt? Aiks>Cyi23 struct meta_divide
hKzBq*cV {
*CPB5s template < typename T1, typename T2 >
xlPcg7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K.iH {
Yr"!&\[oz return t1 / t2;
q{De&Bu }
",aT<lw. } ;
qp~4KukL Sv~1XL W 这个工作可以让宏来做:
2c>H(t h= Q!2iOvK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JPT I6"/ template < typename T1, typename T2 > \
[cTRz*\s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K@j^gF/0B 以后可以直接用
c]aK
N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ox\B3U%`p} 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
8NAWA3^B (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。。。)
K7[AiU_I X.T\=dm%v !AD0-fZ 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
{7Gx9( ) (?UA$" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}KaCf,O class unary_op : public Rettype
{Z?$Co^R {
+.gf]| Left l;
sQ>B_Y! public :
gGI#QPT`X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@^:7UI_ Z*)y.i ` template < typename T >
r_V2 J{B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EYJ i6# {
Ot2zhR ) return FuncType::execute(l(t));
mOz&6T<| }
p'%: M ~*PK080N} template < typename T1, typename T2 >
K5)yM @cq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.cH{WZ {
WK_y1(v> return FuncType::execute(l(t1, t2));
GEe 0@q#YA }
m_E[bDON } ;
,3J`ftCV R!_8jD:$ rKy-u 同样还可以申明一个binary_op
V$-~%7@>;9 1|l)gfcP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I4o=6ts class binary_op : public Rettype
,>QMyI
hv {
*b6I%MZn Left l;
dIk8TJ Right r;
fOK+DT~ public :
9Ew:.&d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Re kb?|{z
/+x#V!zM template < typename T >
wzDk{4U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c+Q.?vJ {
t4jd
KYA return FuncType::execute(l(t), r(t));
j5,^9' }
y} $P, KTLbqSS\ template < typename T1, typename T2 >
l?o-!M{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!Ig|m+ {
##EB; Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v ]/OAH6D }
nL":0!DTRD } ;
!y
qa?\v9 R%Ui6dCLo `FzYvd"N 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
\ifK~? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
n2xLgK= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Ss#@=:"P 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。
|P,zGy 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!^)wPmk 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。。。
`?zg3GD_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o[bE 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)
96"yNqBf 下面是修改过的unary_op
M1/M}~ +{")E) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<fC@KY># class unary_op
S'
(cqO}=F {
@)W(q5)}9" Left l;
.pS&0gBo\ PcHSm/d0e public :
jb|mip@`
< %1-K);SJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e-CNQnO~ X$7Oo^1; template < typename T >
h&=O-5 struct result_1
GSMk\9SI {
P+)qE6\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b 0LGH.
z4 } ;
DU5:+"
u3 :]CzN^k(1c template < typename T1, typename T2 >
[%j?.N struct result_2
?a'6EAErC {
oUJj5iu} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}}^,7npU } ;
+Dx1/I
j[J5y# template < typename T1, typename T2 >
YG0Px Zmi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C5O5S:|' {
X,C*qw@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
B :.@Qi^ }
GXDC@+$14 mu6039qy template < typename T >
s<[A0=LH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,O:EX0 {
:a_BD return OpClass::execute(lt(t));
?z2jk }
?QCmSK=L r4O|() } ;
o&(wg(Rv 8YuJ8KC
f~w>v 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
wP[xmO-% 好啦,现在才真正完美了。
NH7`5mF$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
A/q2g7My ifXW template < typename Right >
!M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ye9Y^+- {
%'Zc2h&z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,N53Iic }
&4,WG 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。
Fi mN?s >_XOc *IC^IC: A_!QrM O0^?f/&k 十. bind
`/#f?Hk= 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。
WfTD7?\dw 先来分析一下一段例子
6cM<>&e \)ip>{WG )uZoH8? int foo( int x, int y) { return x - y;}
Zp?4uQ)[W bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C:]s;0$3'9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8wr8:(Y$ 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。
S_J,[#& 我们来写个简单的。
aF!E x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
b"I~_CL| 对于函数对象类的版本:
m#tpbFAsc >lrhHU template < typename Func >
8zY)J # struct functor_trait
JPEIT {
3KSpB;HX typedef typename Func::result_type result_type;
(a[.vw^g } ;
&5?G-mn 对于无参数函数的版本:
bW53" `X v?L template < typename Ret >
[ `7%sn]$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
(8.{+8o {
j~bAbOX12
typedef Ret result_type;
((XE\V\}Z } ;
m`z7fi7u 对于单参数函数的版本:
/
s,tY74'5 -."kq.m* template < typename Ret, typename V1 >
#ZJMlJ:q`" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(
#*"c {
jpRBER_X typedef Ret result_type;
*i^`Dw^~y } ;
h4_b!E@ 对于双参数函数的版本:
[)^mBVht GF8 -_X template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
sYJL-2JX struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
hq=,Z1J {
# ly@;!M typedef Ret result_type;
OF[?Z } ;
&iNwvA%9D 等等。。。
gV8"VZg2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
hoenQ6N^: #uSK#>H_! template < typename Func >
.wmnnvtl, struct func_return
wd[eJcQ , {
ad9CsvW template < typename T >
4WC9US-k struct result_1
C-m*?))go {
u)a' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,>n%
~'gb } ;
5Fmav5 8TE>IPjm template < typename T1, typename T2 >
{CtR+4KD struct result_2
d|XmasGN {
"xe=N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
MoD?2J } ;
v!9i"@<! } ;
D8%AV;-Y qi(*ty b7HffO O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d H?
ScXM= .Pe9_ZH$W template < typename Func, typename aPicker >
ZtK\HDdp class binder_1
Gh}yb-$N`& {
o:"anHs Func fn;
:P$#MC aPicker pk;
Pao%pA.< public :
KVkMU?6 $d/&k` template < typename T >
(&[[46 struct result_1
+ H_MV=A^ {
z[C3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TJ(K3/)Z } ;
7AwgJb hn x({H{'9? template < typename T1, typename T2 >
<@G8ni struct result_2
KVPR}qTP; {
wJeG(h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kkS~4?-* } ;
@%hCAm .&1C:> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c)}2K0 #aar9 template < typename T >
0:=ZkEEeU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2&Jdf {
;apzAF return fn(pk(t));
2-'Opu }
Wht(O~F template < typename T1, typename T2 >
2;$k(x] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6GAaV[])' {
n6MM5h/#r return fn(pk(t1, t2));
`_vB+a }
V0*3;n } ;
c~=B0K- =JS;;PzX[ y
"w|g~x]c 一目了然不是么?
nV*y`.+ 最后实现bind
'zZcn" +! cXnKCzSxZq -|S]oJy template < typename Func, typename aPicker >
HYK!}& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]Mi.f3QlO6 {
h3*
x[W return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$t~@xCi]S }
ememce,Np _oFs #kW 2个以上参数的bind可以同理实现。
2xwlKmI N 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。
e@#kRklV& ?GA&f2]a 十一. phoenix
ORN6vX(1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"LhvzM-<8 "O[j!fG8, for_each(v.begin(), v.end(),
N587(wZ (
o>Er_r do_
6w[}&pX"z [
}8-\A7T cout << _1 << " , "
ZR0r>@M3v< ]
nH|,T% .while_( -- _1),
k S#
CEU7 cout << var( " \n " )
)B#
, )
N|g;W );
)~J>X{hy !7bw5H 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:
~EzaC?fQ 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
GoM
ip8'u operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!y:%0{l 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@|}BXQNd V/d/L3p U69u'G: template < typename Cond, typename Actor >
Ycr3HLJy class do_while
nl aM {
y&m0Lz53Z Cond cd;
#]?bLm<! Actor act;
i':i_kU public :
gi/@j template < typename T >
$2^`Uca struct result_1
+ @9.$6N {
&,\=3' typedef int result_type;
V
r(J+1@ } ;
!" #9<~Q,p <h).fX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
PNOGN|D "\W-f template < typename T >
)tHaB, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LVJI_ O{fH {
7hW+T7u? do
._w8J"E5 {
:<Y}l-x act(t);
>_dx_<75& }
"xmP6=1 while (cd(t));
M->*{D@a return 0 ;
VV4Gjc }
%3q0(Xl } ;
~\)qi= 4/ kv3rv ).` S/F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D\w h;r 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。
{rfF'@[ 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。
DS-0gVYeDW 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。
?[<Tx-L 下面就是产生这个functor的类:
j"^+oxH znJhP}( /={Js* template < typename Actor >
j*"3t^|- class do_while_actor
&8&d3EQ {
.:p2Tbo Actor act;
/+*#pDx/zW public :
R[z`:1lo do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a,F&`Wg 8.'#?]a template < typename Cond >
KrVcwAcq|1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`RU[8@ 2% } ;
T _b^ Tc` WwH+E]^e+ SG}V[Glk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Gb[`R}^dq 最后,是那个do_
;6@r-r 2?m.45` ~ ~uAc_ class do_while_invoker
8l}1c=A}Vi {
21s4MagC public :
UYk>'\%H0 template < typename Actor >
w-Nhs6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ol"3a| {
MuoF FvAA return do_while_actor < Actor > (act);
g%F"l2M }
g(VNy@ } do_;
0;S, tJg %ms'n 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1Je9,dd6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/bj
<Ft\ 最后来说说怎么处理break和continue
o"wXIHUmV 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。
M/x >51< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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