一. 什么是Lambda
=8AL>:_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<~
?LU^ 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,
LF ;gdF%@ Ws:+P~8 XGAR8=tic ?OC&=} class filler
(r/))I9^ {
?i$MinK public :
H](TSt<Q" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%<\tN^rP } ;
&IP`j~b rTzXRMv@o YLp#z8 1e 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:
@+hO,WXN BHR(B]EI .NMZHK?% +kx#"L: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
u_.Ig|Va %";ap8J04F a 1~@m[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
YbJB.;qK oT- Y KP CZiu7 ~Hvf"bvK| 二. 战前分析
Ur(< ] 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。
<AB({( 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
}*VRj;ff iz2;xa* UxvT|~" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xd!GRJ<I /* --------------------------------------------- */
K%YR; )5A vector < int *> vp( 10 );
ese?;1r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
C,,S<=L: /* --------------------------------------------- */
)OZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
H'jo3d~+ /* --------------------------------------------- */
wcL|{rUXba int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ye`-U?7. /* --------------------------------------------- */
y)T|1) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8:k-]+#o /* --------------------------------------------- */
&'c&B0j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>uwd3XW5 *C,1x5 [ N0"mE< Ki\J)l 看了之后,我们可以思考一些问题:
s[}cj+0 1._1, _2是什么?
K5 Z'kkOk 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。
hz rS_v 2._1 = 1是在做什么?
-fD W>]_ 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。
?'^yw C` 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。
$`_xP1bUT `A$zLqz)Vm v8\pOI}c 三. 动工
4x_#
1 - 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=/bC0bb{i URMxCL^" Q;=3vUN RIq\IQ_| template < typename T >
J:0`*7 class assignment
Zi.w+V {
h`:B8+k T value;
BHDd^bd public :
iM"L%6*I^ assignment( const T & v) : value(v) {}
S=3 H.D!f template < typename T2 >
Q`BB@E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%=5 m!"F } ;
^o Q^/v~ `,Y/!(:; K4^mG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
c6LPqPcN 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y{2L[5_1 0yL%Pjn6 zJG=9C? B)s%B' class holder
zX&wfE8T {
A<{&?_U public :
~4M?[E& template < typename T >
O:+?:aI@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
IvM>z03 {
q[%SF=~<k{ return assignment < T > (t);
s^GE>rf }
DaqpveKa } ;
mh8)yy5\ "^5 %g%
!}L
cJ 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:
Ui}%T] o<!tNOH static holder _1;
dA$qzQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Hw~?%g:<S 6='x}Qb \H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<[tU.nh 而不用手动写一个函数对象。
iTJE:[W"y I|)U>bV B q7Qbj 2w>yW] 四. 问题分析
W.TdhJW9 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
I5w>*F 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Cm#[$T@C 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8Xz \,}$O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LRv[,]b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?Z"<&tsZ %Su, 五. 问题1:一致性
WS1#i\0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
zN,2
(v" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3Hkb)Wu ;g_<i_*x# struct holder
}Bn`0;] {
] F2{:RW //
OLyl.#J template < typename T >
u51Lp T & operator ()( const T & r) const
YUQKy2 {
JI|MR#_u return (T & )r;
4i(?5p>f }
i"
>kF@]c8 } ;
T7j,%ay9 ,=`iQl3(y/ 这样的话assignment也必须相应改动:
%lS jC%Z'd *[b22a4H( template < typename Left, typename Right >
b1-'q^M class assignment
:U/x( {
p]J0A ^VV Left l;
D@o8Gerq~ Right r;
yPVK>em5 public :
,")/R/d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t(=Z@9)]4F template < typename T2 >
x4;ndck%U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lH%-#2] } ;
-*~~00w z*G(AcS) 同时,holder的operator=也需要改动:
i|QL6e*0 ~?uch8H template < typename T >
MUvgmJsN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
=;y(b~ {
_4~q&?}V return assignment < holder, T > ( * this , t);
QLOcgU^ }
Fps:6~gD s:Io5C( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
i=X
B0- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
< <]uniZ\ -9^A,vX return l(rhs) = r;
~=Q Tv8 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
9\KMU@Ne 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
to#N>VfD vDcYz, template < typename Tp >
j=n<s</V class constant_t
.Fm@OQr {
iBaz1pDc const Tp t;
K5EU?J& public :
AQIBg9y7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"*Gp@ template < typename T >
,BE4z2a const Tp & operator ()( const T & r) const
52#Ac;Y {
d{*e0 return t;
Ym$=^f]- }
y$U(oIU> } ;
FgTWym_ ]Ofs,U^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Pj{Y 下面就可以修改holder的operator=了
22FHD4 /L*JHNu"_ template < typename T >
.l +yK-BZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>
,;<Bz|X {
^~K[ bFbW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j-9Zzgr }
sG8G}f pT'jX^BU 同时也要修改assignment的operator()
OO*2>Qy~z p~f=0K template < typename T2 >
^F:Bj&0v[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
k`h#.B J 现在代码看起来就很一致了。
^!sIEL .vWwYG 六. 问题2:链式操作
YK%rTbB( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,#Mt10e{ 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。
`e^sQ>rDI 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。
$ uqB.f$ 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。
'o%6TWl9s 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!?5YXI, M}x]\#MMY template < typename T >
@"__2\ 0 struct result_1
Am"e%|: {
<db>~@;X! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`PS>"-AY2 } ;
w'7=CzfYn Lf+"Gp 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:
B\Uocn lL"ANlX-P template < typename T >
ki'CW4x struct ref
!8OgaMngzF {
}) Zcw1g typedef T & reference;
zLybf:# } ;
Zgt(zh_l template < typename T >
TeNPuY~WP struct ref < T &>
O#?@'1 {
|(3"_ typedef T & reference;
z#^;'nnw } ;
w:07_`cH= 2sH1),\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x4-_K% 2(H-q( template < typename T >
d;.H9Ne typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
52t6_!y+V {
*cAI gO7 return l(t) = r(t);
RZP7h>y6@ }
Kjt\A]R% 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。
!!d?o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DT vCx6:! #eIFRNRb) 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
r$W%d[pB _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/X%+z5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u7lO2C7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R*DQLBWc 最后的布局是:
+aOQ'*g Add
t ^~Qv / \
9PdD =9HH Divide 5
nYE%@Up / \
B}0!b7! _1 3
`k`P;(: 似乎一切都解决了?不。
(9Q@I8}Iy 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
(nAL;:$x2 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。
{A'_5 X9 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:
nt8&Mf YO9;NA{sH template < typename Right >
fwNj@fl_,e assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%rJ'DPs Right & rt) const
<.&84c]/& {
UCJx{7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LkXho>y }
zPN:) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\P7<q,OGS 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。
%`*On~ 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。
#mkf2Z=t- 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。
nF$HWp> 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
FG^lh 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
jl5&T{z 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
-5JN` r1:CHIwK template < class Action >
*/2nh%>$ class picker : public Action
~G 3txd {
9BAvE\o0 public :
8N \<o7t% picker( const Action & act) : Action(act) {}
i` Q&5KL // all the operator overloaded
;8a9S0eS } ;
~LQzt@G4 +lxjuEiae 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。
>wb Uxl%{5 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:
b0Dco0U( RFoCM^ template < typename Right >
?tA%A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f-p$4%( {
-iKoQkHt return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_s*p$/V\ }
.><-XJ -Aojk8tc Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Y&H<8ez 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。
[:uHe#L kc(m.k!|f\ template < typename T > struct picker_maker
hfw+n< {
QiK-|hFj typedef picker < constant_t < T > > result;
F?[1m2 } ;
)F Nn template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}x+6<Rp'E_ {
IqiU typedef picker < T > result;
5RAhm0Op~. } ;
^`k;~4'd bi^Pk,' 下面总的结构就有了:
Vl;zd= 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。
5z =}o/? 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。
I]hjv picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
H]7bqr 至此链式操作完美实现。
sO}CXItC+j KA{&NFx *<X1M~p$ 七. 问题3
',K:.$My 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
iI`vu rVP{ ^Jdo template < typename T1, typename T2 >
'v9M`` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bal e_s^ {
3!$+N\ #w return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=fJU+N+< }
&,yF{9$G C+g}+ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~(8f Uob >lKu[nq; template < typename T1, typename T2 >
8&M<?oe struct result_2
="v`W'Pd {
eh>
|m>JY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c@Br_- } ;
H6{Bx2J1* '&e8;X 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
FvY=!U06 这个差事就留给了holder自己。
k1oJ<$Q DP0@x+`k _GFh+eS} template < int Order >
1Iy1xiP class holder;
AwjXY,2 template <>
ZuybjV1/f6 class holder < 1 >
m#8(l{3| {
kJpO0k9?eY public :
TY'c'u, template < typename T >
[T,Hpt struct result_1
2x9.>nwhb {
W=3#oX.GsU typedef T & result;
#4./>}G } ;
,
^K.J29 template < typename T1, typename T2 >
ZE-vroh struct result_2
x"g)pGsT {
S3l^h4 typedef T1 & result;
wU>Fz* } ;
/,\U*'- template < typename T >
1Y*k"[?dW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8lzoiA_9 {
!+A%`m return (T & )r;
)obgEJ7Y`l }
H`'a|Y template < typename T1, typename T2 >
w7.,ch typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1Acs0`3 {
?'Hd0)yZ return (T1 & )r1;
LWm1j:0 }
bm 4RRI } ;
2|=hF9
3qn_9f ] template <>
B}[f]8jrM class holder < 2 >
0&j90J$` {
0FtwDM)) public :
zWhj>Za template < typename T >
YLi6GY struct result_1
5{oc {
}oA>0Nw$K typedef T & result;
) WbWp4 } ;
C1e@{> template < typename T1, typename T2 >
]95VMyN struct result_2
`BK b60 {
"gJ.mhHX typedef T2 & result;
NIVR;gm } ;
~abyjM template < typename T >
X!K> .r_Dg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`(h^z>% {
nAWb9Yk return (T & )r;
n0T|U }
^h$*7u"^y template < typename T1, typename T2 >
]t~.?)Ad+2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tiE|%jOzt {
5{k,/Z[L
return (T2 & )r2;
'E9{qPLk( }
h{iuk3G`h6 } ;
P O 5Wi 3 a.!9R> \?
)S{ 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> >。
erW2>^My 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
V~[b`&F
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]sqLGmUL 4r7F8*z return l(i, j) = r(i, j);
rAfz? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u+r!;-0i
Ao8ua|: return ( int & )i;
Y4HN1 return ( int & )j;
#WSqh + 最后执行i = j;
RW+u5Y 可见,参数被正确的选择了。
I51]+gEN $uDgBZA\ Qgj# k $
mE*= U%s@np 八. 中期总结
(&Rk#i U
2 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:
NGSts\D'} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d/
^IL*O 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\/YRhQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q+\<%$:u sFz0:SqhE 3?a`@C&x HTT&T9] dhob]8b IZj`*M%3 九. 简化
olv?$]
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。
9GH5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vvv'!\'# 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:
up'`)s' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Kh\ 7%>K# +-*/&|^等
jeWv~JA%L| 2. 返回引用。
&|{1Ws =,各种复合赋值等
cl4z%qv* 3. 返回固定类型。
aE5-b ub c 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
kZz'&xdv'. 4. 原样返回。
{WrEe7dLy operator,
0fXMY-$I 5. 返回解引用的类型。
8C@u+tx operator*(单目)
/S]RP>cQ 6. 返回地址。
&M}X$k I operator&(单目)
5OI.Ka 7. 下表访问返回类型。
B1)Eo2i# operator[]
Fb(@i 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bPxL+
+ operator<<和operator>>
E+O{^C= }w$2,r
gA OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
uL/wV~g 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H9(?yI@Zr# RH;ulAD6(~ template < typename Left >
U<w8jVE struct value_return
d=xjLbsZ {
q-<DYVG+ template < typename T >
]@Zv94Z( struct result_1
(0NffM1 {
|X8?B= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
T%eBgseS } ;
cpjwc@UMe >8(i;)(3 template < typename T1, typename T2 >
UUV5uDe>i struct result_2
/9R0}4i7 {
[nO3%7t@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}i~k:kmV } ;
M_ukG~/ } ;
>)ekb7 [;z\bV<S Qfm$q~`D^W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=PRQ3/?5 n?@zp< 下面我们来剥离functor中的operator()
TRm#H$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZG^<<V$h ]
]U )wg return l(t) op r(t)
d-~V. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
srv4kodj return op l(t)
G JRl{Y return op l(t1, t2)
S1|u@d' return l(t) op
rC-E+%y return l(t1, t2) op
oPmz$]_Z return l(t)[r(t)]
2&4nf/sE return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1VgGF^cYR WEj{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:
J 4gtm"2) 单目: return f(l(t), r(t));
uy
hh"[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U4!KO;Jc 双目: return f(l(t));
d~u=,@FK return f(l(t1, t2));
i&:SWH= 下面就是f的实现,以operator/为例
x
[]ad"R @
8H$ struct meta_divide
Ku,wI86 {
dun`/QKV template < typename T1, typename T2 >
U*C^g}iA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d0 )725Ia {
w6V/Xp][U return t1 / t2;
;|Mfq`s }
WA(x]"" } ;
0 %~~IT}U Lm4`O% 这个工作可以让宏来做:
J>A9]%M 01?+j%k=m/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aoey
5hts template < typename T1, typename T2 > \
GmB&TDm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,&UKsrs_ 以后可以直接用
a dqS.xs DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,->K)Rs ; 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
x:FZEyalG (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。。。)
9w=7A>.U +7gd1^|$e x &R9m, 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
QR&e~rks _^BA;S@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N\PdX$ class unary_op : public Rettype
Ur])*# {
,4Q4{Tx Left l;
RzqgN*]lY public :
-hXKCb4YU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T aS1%( KkCGL*]K template < typename T >
|cU75
S 1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C<D$Y,[w {
<Z%=lwtX return FuncType::execute(l(t));
,\6Vb*G|E> }
712nD ?> G`FYEmD template < typename T1, typename T2 >
I}_}VSG( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L?h?LZnq {
s0iG|vw return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ey:68yU }
tB4mhX|\ } ;
$P{`-Y }a }nlS&gew^ J%CCUl2 同样还可以申明一个binary_op
g!XC5*} INA3^p'w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F^.A~{&L class binary_op : public Rettype
fbh,V%t7 {
6M
>@DRZ'| Left l;
4Fft[S( Right r;
]Ucw&B*@ public :
CGi;M=xr binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;2C 5GM-*Ak @ template < typename T >
wyy
1M+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~q3O,bb{ {
Rn?JMM] return FuncType::execute(l(t), r(t));
HEVjK$ }
\\R}3 >Wc GeP={lj template < typename T1, typename T2 >
O^cC+@l!4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qnp}#BZ {
iAz0 A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fmixWL7.Zg }
jfMkN } ;
qx ki (I~ n[Q(q[ULV 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
r-y;"h' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_Ay^v#a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
UQu6JkbLL 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。
:(A&8<}-6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q}Q G<%VR 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。。。
/0/ouA>+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PZ|I3z 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)
_^&
q,S 下面是修改过的unary_op
N-K/jY r!&174DSR1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m54>} class unary_op
%>&ex0j] {
D"pT?\kO Left l;
z6R|1L 1 F1.Xk1y% public :
V*@aE _bCAZa&& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!i torSl q@wD@_ template < typename T >
G?}?>O struct result_1
8NfXYR# {
?z.?(xZ 6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_8.TPB]no } ;
\8xSfe -yf8 template < typename T1, typename T2 >
_
dAyw struct result_2
E4% -*n {
5f7id7SI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^t})T*hM0 } ;
Oo
:Dt~Ib d3c.lD)L9 template < typename T1, typename T2 >
or*{P=m+R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gHPJiiCv {
9K@I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}? _KZ)
}
)7
Mss/2T g!}]FQBb template < typename T >
r,JQR)l0@V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HFFG4' {
DT`HS/~fH return OpClass::execute(lt(t));
_|u}^MLO }
AJ}FHym_ZQ v/ N[)< } ;
K80f_iT5 ,,uhEoH ;8^k=8 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
H1c8]} 好啦,现在才真正完美了。
R$awo/'^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ss%Cf6qdWL g)#?$OhP" template < typename Right >
dM;\)jm picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oE+P= {
*F1TZ_GS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\}Am]Y/ w }
OWibmX 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。
S
a+Y/ +#eol~j9N sMMOZ'bT Aars\
',R%Q0Q 十. bind
|J!mM<*K 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。
$sY'=S 先来分析一下一段例子
h\[@J rDa `o{ Z;-OF -|FHv+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
~-k,$J?7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#//xOL3J bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&9flNoNR9 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。
th73eC' 我们来写个简单的。
)pl5nu#< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y7>3hfn~w 对于函数对象类的版本:
S'!&,Dxq^ \(pwHNSafk template < typename Func >
v)Y)tu> struct functor_trait
K@7%i|H {
U*~-\jN1pb typedef typename Func::result_type result_type;
,
@jtD*c) } ;
DujVV(+I 对于无参数函数的版本:
LG:k}z/T mI7lv;oN<5 template < typename Ret >
f,yl'2{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
dE"_gwtX {
uaO.7QSwN typedef Ret result_type;
w8X5kk
} ;
y-26\eY^P 对于单参数函数的版本:
l+6c|([ 8e-nzc,] template < typename Ret, typename V1 >
A8.noV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]t)N3n6Bc {
9>4 #I3 typedef Ret result_type;
lC#wh2B6 } ;
Q!q6R^5!K 对于双参数函数的版本:
d'W2I*Zc< F9eEQ{L template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4"@;.C"" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?7NSp2aq2A {
UK,bfLPt~ typedef Ret result_type;
?L0;,
\-t } ;
-u@ ^P7 等等。。。
r{.pXf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]6M<c[H> 26/<\{q~ template < typename Func >
1 |{s8[;8 struct func_return
^"7-`<J {
"BT M,CB template < typename T >
=
zmxki struct result_1
BX$<5S@ {
fJ8>nOh
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lO cFF0' } ;
^>an4UJt Y#c439 & template < typename T1, typename T2 >
Xb:*
KeZq struct result_2
8$~oiK%fw {
qfXt%6L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]AA|BeL?| } ;
Y0g]-B } ;
;)h?P.] F?' #~'d
Y\& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
I8!>7`L bK6^<,~ template < typename Func, typename aPicker >
f~W+Rt7o class binder_1
i&H^xgm {
.<?7c!ho Func fn;
O>~@>/# aPicker pk;
m4~
|z public :
wL~A L oF$#7#0`;8 template < typename T >
jywS<9c@ struct result_1
0p.MH~mx {
zwC ,,U typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5{(4% } ;
.+S%hT,v6i sxr,]@ template < typename T1, typename T2 >
d 8;kM`U struct result_2
itNuY<" {
eV!(a8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MH)V=xU|) } ;
.'o=J`| Eb~vNdPo binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ag2~q
}&+,y<> template < typename T >
c/88|k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dBA&NW07 {
,gk'8] return fn(pk(t));
A5F(- }
.WKJ37od template < typename T1, typename T2 >
9nVb$pf e# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/[lEZ['^ {
%J-:%i return fn(pk(t1, t2));
"7EK{6&jQ }
^ U,iDK_ } ;
@8{8|P ]h1.1@ >xc :%9R&p:'ar 一目了然不是么?
P7W|e~]Yq 最后实现bind
\mLEwNhRY `W}pAmhj ?ch?q~e) template < typename Func, typename aPicker >
oU,8?(}'~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9O&m7]3 {
Lk]|;F-2i return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
VDOC> }
+a*Ic8* F|6"-*[RS 2个以上参数的bind可以同理实现。
!G vT{ 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。
o|d:rp!^ 9mk@\Gqqm 十一. phoenix
5JaLE5- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
qJs_ahy( (PH7nW7 for_each(v.begin(), v.end(),
W=EcbH9/.) (
5Q%)|(U' do_
{hN\=_6*EW [
m4h)Wq cout << _1 << " , "
An#[
+? ]
Y?1T
XsvF .while_( -- _1),
ZzBaYoNy[0 cout << var( " \n " )
+}at#%1@ )
_;^x^ );
|qguLab( I 2AQ
G 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:
x1`w{5;C 2 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
}~&0<8m operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[mwqCW& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
CR.d3!&28 &+02Sn3A =Bc{0p* template < typename Cond, typename Actor >
LiFR7\z class do_while
ea @
H {
7;@YR Cond cd;
Q)4[zStR# Actor act;
GQ?FUFuIoW public :
Ff>X='{ template < typename T >
5l@}1n struct result_1
[u*7( 4e {
:j3^p8] typedef int result_type;
a!6r&<s=E } ;
SJ22 cM9>V2:P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<,p$eQ)T% #O~pf[[L template < typename T >
yn+m,K/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/g*_dH)= {
Ux?G:LLz do
D1deh= {
?>ZrdfTwz, act(t);
c8]%,26. }
h*KDZ+{) while (cd(t));
A #SO}c return 0 ;
:Kyr}- }
_}j> } ;
]3|h6KWq Pl|I{l*o(` lMW6D0^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?$;&DoE 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。
8hy1yt6t4~ 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。
HQ=pf > 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。
&<#1G
u_ 下面就是产生这个functor的类:
,0HID:& jX' pUO @|<nDd{2 template < typename Actor >
%vf;qVoA~ class do_while_actor
hiVDN"$$ {
hx%UZ <a Actor act;
=&-.] |t public :
ZR3sz/ulLd do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:T6zT3(")D G M;uwL# template < typename Cond >
d72( g$F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
R.*
k7-(; } ;
X_JC1 O.Dz}[w bZK`]L[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/^{Q(R(X< 最后,是那个do_
*a_QuEw_k .'+JA:3R b)XGr? class do_while_invoker
|1!|SarM{B {
;CL^2{ public :
8zeD%Uv template < typename Actor >
V#1v5mWVx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
LM"b% {
j _E(h. return do_while_actor < Actor > (act);
|C+
5 }
Z^mIGy} } do_;
%^I 7= ,-$%>Uv 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
23;\l 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
eon(C|S7eK 最后来说说怎么处理break和continue
zhRF>Y` 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。
tx3p,
X 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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