一. 什么是Lambda
v/xlb&Xx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
DcFY b|p 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,
5JaLE5- DqY"N] l"JM%LV Hd;NvNS class filler
K:-jn}i?/ {
U"|1@W# public :
m4h)Wq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
An#[
+? } ;
Y?1T
XsvF uSYI
X
Y*pXbztP 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:
V?*fl^f v+x rnz $X;OK vh&~Y].W Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p@q20>^u 5N>f lQ hd9~Zw]V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
72RTEGy nm`(;<W %JPr 7 } hj"JmF$m 二. 战前分析
kD+#| f 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。
Zs}h>$E5_B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
PW%ith1)< -*[)CR-{ :RIqA/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d~_5Jx /* --------------------------------------------- */
{?^ES*5 vector < int *> vp( 10 );
|FT.x9e- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6'mZM=d /* --------------------------------------------- */
~t2"L|i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
q1YNp`]0i8 /* --------------------------------------------- */
+%[,
m& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
FTEC=j$ln /* --------------------------------------------- */
/g*_dH)= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6(?@B^S>2 /* --------------------------------------------- */
^F?B_' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
x&u@!# d] %.Btf3y~ 2vB,{/GXP 8zRw\]? 看了之后,我们可以思考一些问题:
8?m=Vw<kIZ 1._1, _2是什么?
ubZuvWZ 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。
4MDVR/Z7 2._1 = 1是在做什么?
'HfI~wN 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。
/ QL<>g Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
cahlYv' 'bZw-t!M@ m,hqq%qz 三. 动工
(W"0c?i|] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
fh_:ung H/[(T%]o o6 NmDv5 N1g;e?T': template < typename T >
%vf;qVoA~ class assignment
hiVDN"$$ {
WSeiW T value;
M7Z&t'= public :
&q4~WRnzJk assignment( const T & v) : value(v) {}
H/W&a2R^P template < typename T2 >
~FI} [6Dd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y#Nrq9r: } ;
aB G* *a_QuEw_k /;Cx|\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|1!|SarM{B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
A ?~4Pe V#1v5mWVx t':*~b{V@7 |C+
5 class holder
?OO !M {
Lrx"Hn{ public :
gi@&Mr)fS template < typename T >
hI<$lEB assignment < T > operator = ( const T & t) const
;SA+|, {
H lFVc return assignment < T > (t);
*"/BD=INv} }
b1e)w?n } ;
\q-["W34 Q3)[
*61e _cfAJ)8= 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:
=`(\]t"I =>TXo@rVN static holder _1;
aC'#H8e|j Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
OH+2)X G
in for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#eI`l`} 而不用手动写一个函数对象。
l_q1h]/
7BA9zs392 h2]GV- p_3VFKq>0 四. 问题分析
q*J-ii 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。
y3V47J2o 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。
x4_FG{AIu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
BxxqzN+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
uUG &At 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ybm&g( -\ ~Oj-W6-+&, 五. 问题1:一致性
a)L=+Z 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?|
v".u#G'u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v[y|E;B ^yF2xJ)9- struct holder
b WZX {
Lr(wS { //
oxqD/fY template < typename T >
kObgoMT<[ T & operator ()( const T & r) const
:}w^-I" {
1Yv#4t return (T & )r;
_{?/4ZhA\+ }
VrRBwvp-K } ;
;,_c1x/F 3PZwz^oRh9 这样的话assignment也必须相应改动:
9o5_QnGE #T)gKp template < typename Left, typename Right >
1(U\vMb class assignment
8[z& g%u {
)/<\|mR Left l;
MU&P+Wr Right r;
]+0I8eerd public :
xSHeP`P^X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e_pyjaY!s template < typename T2 >
vV9q5Bj: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
u>-!5=D8 } ;
q^w3n2 [I` 6F6 同时,holder的operator=也需要改动:
;yH1vX [P_1a`b template < typename T >
r5?qz<WW~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(Sg52zv {
lTv_%hUp return assignment < holder, T > ( * this , t);
NLxsxomj }
Y;'7Ek) d<v>C-nk% 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。
*m sW4|=^2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=w!14@W bP 2IX return l(rhs) = r;
_,4f z( 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。
V+l>wMeo 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
uU]4)Hp ^dR5fAS template < typename Tp >
|f0KIb}d class constant_t
uNYHEs6%T$ {
29#;;n}p const Tp t;
1vQj` F public :
`jb?6;15 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8W"~>7/>D template < typename T >
8Mq]
V
v const Tp & operator ()( const T & r) const
`_'I 9,.a {
a[GlqaQy+- return t;
vF=d`T< }
#9Z*. } ;
Z\y@rp\l T(^<sjOs 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F3b[L^Km] 下面就可以修改holder的operator=了
}cE,&n .;n<k template < typename T >
V4!RUqK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:R<n{%~ {
kN>AY'1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$vdGkz@6 }
tsZrn '+|{4-V 同时也要修改assignment的operator()
Ov)rsi Dg@>d0FW template < typename T2 >
!_cT_
WHty T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(yAQm pp 现在代码看起来就很一致了。
AtA}OY]D/ SD6xi\8 六. 问题2:链式操作
d]k>7. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/9WR>NUAO 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
%9=^#e+pE 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
eGblQGRS 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
u[^(s_
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F#Oqa^$( M*E4:A9_M template < typename T >
5_nkN`x struct result_1
ue$\i =jw {
y2^r.6"O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t.>vLzrU } ;
ab'
f: ~/hP6* 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
^c^9kK' >0SF79-RE template < typename T >
Y'Jb@l`$- struct ref
A[!Fg0X0 {
^ow[XEB% typedef T & reference;
9+SeG\Th } ;
abCcZ<=|b template < typename T >
BJk\p.BVN struct ref < T &>
'\dFhYs{* {
xZL`<3? typedef T & reference;
2[Q*?N } ;
SA{A E9y >&aFSL,f 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?ae:9ZcH Jnm{i|6N template < typename T >
V4 Pf?g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^Y~ ,s {
FcsEv {#U return l(t) = r(t);
As1Er[> }
PT|^RF%fT 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。
=2)5_/9au 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]ODC+q1 QO7> XHn 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
!Il>,q&F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
lVXgp'!#j _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1?)<*[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9.lSF 最后的布局是:
$ZXy&?4 Add
@"kA&=0;|J / \
ay'=M`uO_ Divide 5
rc*&K#? B / \
6k42>e*p _1 3
zY\v|l<T 似乎一切都解决了?不。
Zo;@StN3}T 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Q9 kKk 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
u|WX?@\ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
omECes) I4
Tc&b template < typename Right >
g84~d(\? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iyu%o9_0 Right & rt) const
phbdV8$L {
>?b/_O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@+Berb }
0X0HDQ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Fmt5"3B 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。
L,waQk / @ 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。
aAu
upPu 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。
}^?dK3~q 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。
[G[HQ)A 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?
s3_i5,y 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:
E7^tU416 20zIO.&o template < class Action >
{NKDmeg:D class picker : public Action
QCa$<~c {
?_m;~>C public :
Y$Js5K@F picker( const Action & act) : Action(act) {}
f&8&UL>e` // all the operator overloaded
e@Z(z^V } ;
5^GUuFt5m x
nWapG 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。
u+[ZWhKUp 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:
bW3e*O$V ^z9ITGB~tV template < typename Right >
-:a
9'dT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3UD_2[aqN( {
V`S6cmwdc\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!7AW_l9`i }
L;fhJ~r aMZ6C <N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ZaH<\`=% 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Q++lgVh)E b&HA_G4 template < typename T > struct picker_maker
)3'/g`c {
o8
q@rwu3 typedef picker < constant_t < T > > result;
yFl@z } ;
{\;CGoN| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`Kpn@Xg {
{/XzIOO;b typedef picker < T > result;
}j+ZF'# } ;
#
T$^{/J !j%v Ue;t 下面总的结构就有了:
b0PF7PEEQ 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。
#&1mc_`/ 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。
5z5#_*)O picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&=<x&4H+ 至此链式操作完美实现。
_+ oX9 xo6-Y=c8 jGb+bN5U7 七. 问题3
rzLpVpTaz 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。
-+Kx^V#'R LUHj3H template < typename T1, typename T2 >
#J)sz,)( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9p+DAs{i {
B r`Xw^S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
n0>#?ek12 }
i0v;mc $FNj>1 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:
CS:j-> }_@*, template < typename T1, typename T2 >
['tGc{4 struct result_2
wta\C{{ {
% E3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
QPg
QM6 } ;
\WQ\q
\ k9~NIvnB` 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?
$!G7u<`na 这个差事就留给了holder自己。
Ha[Bf* qTj7mUk g`d5OHvOo template < int Order >
CJz2.yd class holder;
A Ns.`S template <>
/$|C s class holder < 1 >
=$X5O&E3' {
z4HIDb public :
"n^h'// mn template < typename T >
Q]S~H+eRy struct result_1
f<=<:+ {
M/EEoK^K@ typedef T & result;
:rk=(=@8` } ;
['~3"lK^O template < typename T1, typename T2 >
ZNuz%VO struct result_2
Pv17wUB {
s )POtJ< typedef T1 & result;
9E'fM } ;
MRR 5j;4GK template < typename T >
ai)S:2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[a:yKJ[ {
LBq~?Q.e return (T & )r;
)e d5~ok }
qjFz}6 template < typename T1, typename T2 >
;PCnEs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I<`K;El' {
#k&"Rv;, return (T1 & )r1;
V7[6jWgH }
9utiev~3 } ;
=
NHuj. 29("gB template <>
/2N'SOX class holder < 2 >
*1"xvle {
5\gL+qM0 public :
mFfw*,M template < typename T >
VT8PV5z struct result_1
tS!FnQg4 {
)9I>y2WU~ typedef T & result;
0zQ"5e?qy } ;
qB6@OS template < typename T1, typename T2 >
Rah"La struct result_2
@ol=gBU {
Q&+Jeji typedef T2 & result;
HK&Ul=^VN| } ;
~QgyhJM_h= template < typename T >
+Ysm6n ' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!~Vo'ykwx' {
K.) ionb return (T & )r;
8=QOp[w }
)[fjZG[ template < typename T1, typename T2 >
)3K# ${p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^j]"!:h {
)4:K@ return (T2 & )r2;
7k,pUC-w7c }
Hdvtgss! } ;
jf&B5>-x \WS2g"( nhV\< 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
er@"4R0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
loRT+u$& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:rxS&5 kY>jp@wV return l(i, j) = r(i, j);
NSe Huk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w`BY>Xft0 ] V|hDU=t return ( int & )i;
gu?e%]X3 return ( int & )j;
}9:(l 最后执行i = j;
b a5,?FVI~ 可见,参数被正确的选择了。
42/MBP`\Y "PgVvm#w' |Gp!#D0b uqz HS>GM rA+UftC:p6 八. 中期总结
L
hp 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:
`iHyGfm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D;nd_{% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[U5@m]>^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;x<5F+b G)|Xj70 Lql2ry$Wa m^k$Z0 LTZ8Eu z*V 8l* 九. 简化
&}'FC7} 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。
fe!eZiE 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
kM6i{{Q 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:
'FNnFm 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sKy3('5; +-*/&|^等
GLO%>& 2. 返回引用。
A<h^.{ =,各种复合赋值等
18^#:=Z 3. 返回固定类型。
jgvzp 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v)p'0F#6A 4. 原样返回。
ag V z
operator,
&Fiesi!tET 5. 返回解引用的类型。
reQr=OAez operator*(单目)
#fYRsVQ 6. 返回地址。
g6
H}a operator&(单目)
Iuyq!R4:7 7. 下表访问返回类型。
[psZc'q operator[]
`uKsFXM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'[Sm w'n6- operator<<和operator>>
<x8I<K >D
jJ*vM 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。
+\doF 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$:?Dyu(Il nTtE+~u template < typename Left >
HNRAtRvnY struct value_return
k vpkWD; {
l4gF.-.GYF template < typename T >
GE8.{P struct result_1
YQ$LU\: {
E<ILZpP typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`h|Y0x } ;
eB&.keO
n^q%_60H template < typename T1, typename T2 >
BTzBT%mP struct result_2
PNz]L {
qeW.~B!B typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4Q!|fn0Sv } ;
fikDpR } ;
~<.{z]*O HUAbq } soRYM 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z~-(nyaBS zs(P2$ 下面我们来剥离functor中的operator()
}rvX} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.Y|wG<E S"VO@)d return l(t) op r(t)
EKD#s,(V*X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l^XOW- ;u return op l(t)
r#A*{4wz return op l(t1, t2)
(wFoI}s return l(t) op
-e_|^T" return l(t1, t2) op
`g_r<EY8/ return l(t)[r(t)]
VJ8'T"^Hf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
v}J0j ;"2VU" 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:
2z.~K&+x 单目: return f(l(t), r(t));
^9`|QF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YV _ 7 .+A 双目: return f(l(t));
.p]rS
=# return f(l(t1, t2));
(&1.!R[X 下面就是f的实现,以operator/为例
0K6My4d{ Yi]`"\ struct meta_divide
M KX+'p\w {
Zb&pH~ 7 template < typename T1, typename T2 >
S[gACEZ = static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p>O/H1US; {
1{5t. return t1 / t2;
fJP *RVz }
Ud Vf/PGx } ;
F\hVunPVx `dD_"Hdt 这个工作可以让宏来做:
{/(.Bpld D^2lb"3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(c&%1bJ template < typename T1, typename T2 > \
-$kIVh static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pGfGGY>i% 以后可以直接用
m ?; ?I]` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]kXWeY < 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
6"
<(M@ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
K@JaN/OM AAs&P+;
[Y$TVwFwX 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
Q-!gO >_xuXEslUz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g1?9ge1 class unary_op : public Rettype
7R7+jL, {
1<fW .Q) Left l;
:8j7}' public :
?G,gPb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Qclq^|O0 a|=^ template < typename T >
u]7wd3( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_~MX~M3MB {
52 Qr return FuncType::execute(l(t));
~bm'i%$k }
rjiHP;-t1 -|^)8 template < typename T1, typename T2 >
79cM_O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nT}Wx/aT {
b>8TH-1t~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
~@Q]@8Tv\ }
L -:@Om! } ;
8Z_ 4%vUBg :b(W&iBWhI JKfJ%yy | 同样还可以申明一个binary_op
$H[q5(_~ q^sZP\i,*; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'8\9@wzv class binary_op : public Rettype
2_)UHTwsK {
r8eJ&-Yi{Z Left l;
Eyjsbj8 Right r;
@y~kQ5k public :
W+63B8)4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G" E_4YkJ 'sH_^{V2 template < typename T >
T}=^D= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rIJPgF {
OR!W3
@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
ni%)a }
HnKgD: jq*`| m;Q template < typename T1, typename T2 >
!rr,(!Ip?O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zD<W`_z {
Dqii60 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ze8.+Ee }
Gj-nTN } ;
t1o
6;rK uOeal^uS >@Ht*h{~ 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
oC49c~`8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r>FwJm! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`MuX/[q 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。
K&`1{, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>FwK_Zd' 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。。。
1J/'R37lP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!pw)sO~ 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)
k:run2K 下面是修改过的unary_op
kl.; E{PL "4H@&:-(p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
bA#9'Qu^j
class unary_op
<6Gs0\JB {
X1`3KqK<9 Left l;
+71<B>L
Fy Ih\ public :
_8u TK%| y<
*-& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{@)ZXg gtu<#h( template < typename T >
}8Y! -qX struct result_1
rx2']. {
i83~&Q= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ld}?da Pj } ;
zT78FliY6 e!jy6t template < typename T1, typename T2 >
s{' Sl{-Eu struct result_2
b~,e(D9DG {
>jAFt_ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
==m[t-
9x } ;
Mww ^ ylZQwICk template < typename T1, typename T2 >
=eQB-Xe8Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mYgfGPF` {
?<!qF:r: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:,JaOn' }
6[A\cs M.mn9kw` template < typename T >
`w:kY9
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qs,\P^n {
WDIin6u- return OpClass::execute(lt(t));
~k?rP}>0 }
K/
On|C |z=`Ur@) } ;
34u[#O{2 z.cDbkf} iX+8!>Q 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
FFcCoPX_ 好啦,现在才真正完美了。
cWkg.ri-x 现在在picker里面就可以这么添加了:
?CQE6ch Ol }5ry template < typename Right >
G)?*BH picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
lrv-[}} {
]H
n:c'aT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p<r<Y% }
Vpnk>GWD 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。
t`K9K"|k gS+X% M?h{'$T 3k)xzv%r` ML12&E> 十. bind
3<r7"/5 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。
`}),wBq 先来分析一下一段例子
lz0-5z+\ <\^o I3nE]OcW@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
{zcG%b WJ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~DK.Y
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F+H]{ss> 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。
3HrG^/ 我们来写个简单的。
1$T`j2s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F|F0#HC ? 对于函数对象类的版本:
|URfw5Hm *LB-V%{|' template < typename Func >
+yO) 3 struct functor_trait
"rn {
-w"I typedef typename Func::result_type result_type;
QlGK+I>y; } ;
bPFGQlmIO 对于无参数函数的版本:
%0-oZL 1-p#}VX template < typename Ret >
1Gr^,Ry struct functor_trait < Ret ( * )() >
Jq` Dvz {
oYw?kxRZ typedef Ret result_type;
j_rO_m <8 } ;
s1_Y~<yX 对于单参数函数的版本:
bW
W!,-|R g&g:HH: template < typename Ret, typename V1 >
QgU]3`z" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|^ 8ND#x {
2`]c&k;] typedef Ret result_type;
i<Ms2^ } ;
/9ORVV 对于双参数函数的版本:
wetu.aMp 961&rR}d template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
k$%{w\?Jf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
VDnrm* {
}`
3- typedef Ret result_type;
DL,R~ } ;
=r/K#hOR\J 等等。。。
wBpt
W2jA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
TYuP
EVEXZ 2tK~]0x template < typename Func >
9q?knMt struct func_return
zKP[]S- {
&pI\VIx ? template < typename T >
6g-jhsW6 struct result_1
i%133in {
k`>qb8, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{($m LfC4 } ;
$Z&6 ,zZH>P template < typename T1, typename T2 >
kVtP~ struct result_2
?5" >5 0 {
EO+Ix7w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z%o.kd" } ;
eW.qMx#:od } ;
9Y2u/|!.3 xqk(id\& \KJTR0EB:> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ZOqA8#\ ;0_T\{H"nR template < typename Func, typename aPicker >
\|X
1 class binder_1
fX9b1x {
* g+v*q X Func fn;
oa+'.b~ aPicker pk;
hlyh8=Z6o public :
tx;2C|S$oU ,?U(PEO\f template < typename T >
d.ywH; struct result_1
7oLl RU {
P `<TO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ST#)Fl } ;
b^[>\s' xz@*V>QT template < typename T1, typename T2 >
si%V63 ^lN struct result_2
Nc6y]eGz {
49/2E@G4. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dh}"uM}a } ;
jY9tq[~/ 56."&0 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+Rd\*b :;#^gvH template < typename T >
'lC=k7@x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MAqETjB {
\py&v5J)s! return fn(pk(t));
mFpj@=^_G }
Qmd2C&Xw template < typename T1, typename T2 >
T}p|_)&y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3Qv9=q|[b {
9[E/^
return fn(pk(t1, t2));
ctgH/SU }
DS|x*w'I } ;
UT_t]m UQ e1rf K=sk1<>)m 一目了然不是么?
_n*gj- 最后实现bind
cw
BiT @ bvWqMa 5=poe@1g template < typename Func, typename aPicker >
s0Y7`uD^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
T2T?)_f /
{
%&O'>L return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
aIfB^M*c5 }
wGz_IL.D iQh:y:Jo1& 2个以上参数的bind可以同理实现。
9zehwl]~ 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。
78mJ3/?rC )]}68}9 十一. phoenix
Q!fk|D+j Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wzI*QXV2s %eu_Pr 6X for_each(v.begin(), v.end(),
]%5gPfv[T (
'(:R-u!pp do_
B8-Y)u1G [
\ ]h$8JwV cout << _1 << " , "
6`'K M/ ]
No/D"S# .while_( -- _1),
n{F&GE=" cout << var( " \n " )
M
w+4atO4[ )
Ac,bf 8C );
R<>uCF0 "FfP&lF/ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
M<)Vtn 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
|SsmVW$B| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
6<Zk%[7t 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2f0_Xw_V_ )%?SWuS?N hniTMO template < typename Cond, typename Actor >
i ;YRE&X class do_while
,6\oT;G {
EO.}{1m=hx Cond cd;
gG6BEsGa, Actor act;
cy_zEJjbD public :
EG!):P template < typename T >
CY.i0 struct result_1
.`N&,&H {
{[FJkP2l typedef int result_type;
ML_[Z_Q<z } ;
w259': /\uW[mt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6?jSe<4x 2k""/xMF' template < typename T >
=Cr
F(wVO" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[;i3o?\_I {
rexy*Xv`2p do
xHdv?69, {
*}`D2_uP act(t);
x\XOtjJr }
N]@e7P'9F while (cd(t));
EY
9N{ return 0 ;
+QVe - }
#_OrS/H } ;
\rf2Os n<>/X_m 79(Px2H2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3P2L phW 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。
~C2[5r{So 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。
e$@a zi1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
#~88[i-6 下面就是产生这个functor的类:
j*)K>
\ 8a4&}^| 0xg6 template < typename Actor >
~/kx class do_while_actor
27KfT]= {
VN9C@ ;'$ Actor act;
>T~duwS public :
s\dF7/b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q+-Bl gcfEJN4' template < typename Cond >
C %o^AR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{n>W8sN< } ;
L>EC^2\ S7
Tem:/ [3QKBV1\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^d2bl,1 最后,是那个do_
U$(AZ|0
Z,osdF %,M(-G5j; class do_while_invoker
;ywQk| r {
UF00K1dbz public :
"Q ~-C|x template < typename Actor >
qrmJJSJ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|F 18j9 {
M6b;
DQ return do_while_actor < Actor > (act);
i`1QR@11 }
SrVJ Q~:> } do_;
M6J/S 5'Fh_TXTD 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|H4/a;]~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
OW12m{ 最后来说说怎么处理break和continue
E}$K&<J'- 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。
'J`%[,@V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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