一. 什么是Lambda
4Yj1Etq.E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)l3Uf&v^f 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,
z$~x 2< o`bch?] F-_u/C] d>QFmsh- class filler
HBlk~eZ {
50,'z?-_ public :
!nv wRQ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
FY1iY/\Cn } ;
E }L Hp `|dyT6V0I_ L)e"qC_- 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
H QqFrR
U0x
A~5B YvR bM r/Y J, 2! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ij"~]I ]PXM;w A;oHji#* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ci0A!wWD ['d9sEv . {v?Q9 'p@f5[t 二. 战前分析
g`Z=Y7jLH 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
RRL{a6(? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@!8aZB3odt vsY?q8+P cD!,ZL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&> sbsx\y /* --------------------------------------------- */
As:O|!F vector < int *> vp( 10 );
*dl hRa transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8&<mg;H, /* --------------------------------------------- */
w,UE0i9I sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JJ: ku&Mb /* --------------------------------------------- */
h4Crq Yxa_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?uWUs )9 /* --------------------------------------------- */
,81%8r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
vy<W4 /* --------------------------------------------- */
+|A`~\@N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9vI~vl l w"hd_8cO BU`X_Z1) ;%tFi 看了之后,我们可以思考一些问题:
odv2 (\ 1._1, _2是什么?
S
'a- E![ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
kDmm 2._1 = 1是在做什么?
R9XU 7_3B 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
t{md&k4 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
TW|K.t@5#H VkQ@c;C }EK{UM9y 三. 动工
I^NDJdxd 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!T6R[ Oa|c ?|+ 9*qwXU_aV c=m'I>A template < typename T >
D#;7S'C class assignment
*2AD#yIKC {
Uh}PB3WZ T value;
2]!@)fio` public :
xS*UY.> assignment( const T & v) : value(v) {}
u]p21)m$x template < typename T2 >
d:kB Zrq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?UnQ?F(+G< } ;
Jf YgZ\# Kz HYh lC<;Q*Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'zyw-1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i|:!I)(lh -|>~I#vY /jv/qk3i 5.rAxdP class holder
$dC`keQM>9 {
Sd7jd ?#9' public :
!=0h*=NOYt template < typename T >
N'
hT assignment < T > operator = ( const T & t) const
lY%I("2= {
N>mW64_H) return assignment < T > (t);
.j}]J:{% }
ORM>|& } ;
YWZ;@,W @G5T8qwN \YP,}_~ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
E7Lqa
S gV_v5sk
static holder _1;
q*I*B1p[m Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
UU=]lWib 0eY!Z._^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
= oAS(7o 而不用手动写一个函数对象。
sJ6.3=
c `TBXJ(Y k{' ZaP) f$I=oN 四. 问题分析
{
I#>6 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。
65EMB% 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。
0 QTI;3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
YT(N][V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
kx,.)qKk 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=p5DT ]#:WL)@ 五. 问题1:一致性
mxNd_{n 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?|
K%q5:9m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rc_m{.b
M @5&. struct holder
]!/ {
J0xHpe //
&@iOB #H template < typename T >
nFnM9
pdMK T & operator ()( const T & r) const
;;0'BdsL` {
|UTajEL return (T & )r;
o1AbB?%= }
l=DF)#>w } ;
AtQ.H-8r $*q|}Tvl# 这样的话assignment也必须相应改动:
:ld~9 *HoRYCL template < typename Left, typename Right >
^Jp T8B} class assignment
qTJhYxm {
(&}[2pb! Left l;
)Q 2IYCj{ Right r;
gN/<g8 public :
]]j^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yE}\4_0I/ template < typename T2 >
&8$v~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*5)UIRd } ;
>Hf{Mx{< \jfK']P/H 同时,holder的operator=也需要改动:
(/:m*x*6 {JE [ template < typename T >
eiMP: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*yBVZD|?H {
%8*:VR return assignment < holder, T > ( * this , t);
PaCCUF }
BA@E 56;u7 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。
Oe5rRQ$O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$d<NN2 >@vu;j\*E5 return l(rhs) = r;
b-u@?G|< 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。
q5;dQ8Y? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
eHr0], b A+_/1C template < typename Tp >
$Q*R/MY class constant_t
,rMf;/[ {
sVHF\{< const Tp t;
4*X Nk;Dx public :
E'x"EN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M9iX_4 template < typename T >
#,#`<h! const Tp & operator ()( const T & r) const
SBxpJsW> {
#pvq9fss,} return t;
[F6)Z[uG }
'K7\[if{ } ;
M%E<]H2;S M<-Q8a~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x,gk]C f 下面就可以修改holder的operator=了
Ark]>4x> qPDNDkjDD template < typename T >
Xb"i/gfxt assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
eoiz]L {
5,Fq:j)MxW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Skr(C5T }
r#zcl)rbU wAHuPQ&_Q 同时也要修改assignment的operator()
JSL&`
` I=!kPuw template < typename T2 >
@2E52$zu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)Cy>'l*Og7 现在代码看起来就很一致了。
/a\i jg]KE8( 六. 问题2:链式操作
h*Fv~j'p 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?lC>E[ 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。
gTj,I=3$?e 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。
,p|Q/M^ 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。
yrxX[Hg?@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Lm[,^k M-@RgWvF template < typename T >
JwI99I' struct result_1
2Q e&FeT {
A4zI1QF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M'%4BOpI6` } ;
W&hW N9iR m7^f%<l 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:
#Th)^Is .i*oZ'[X template < typename T >
JCcYFtW struct ref
_Q+c'q Zkl {
8H7#[?F typedef T & reference;
}+@!c%TCx~ } ;
l8G1N[ template < typename T >
+u|"q+p struct ref < T &>
Ar<5UnT {
L6h<B
:l typedef T & reference;
g+B7~Z5, } ;
]N 9N][n [H*JFKpx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9"#C%~=+ v~ >Bbe template < typename T >
k2
Ju*W& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`,}7LfY {
^BA
I/WP return l(t) = r(t);
Lg<h54X }
==Egy:<:Q 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。
PhyIea 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xt|^~~ / v@EErF 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
3CD#OCz7& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
),yar9C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dFBFXy +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sFM$O232 最后的布局是:
&|x7T<,) Add
\Y!#Y#c / \
PA'&]piPl: Divide 5
|$\K/]q- / \
1["i,8zB _1 3
w=#'8ZuU 似乎一切都解决了?不。
sJZ2e6?n 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。
].s;Yxz 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。
>B6*`3v 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:
vv.E6D^x( =mXC,<] template < typename Right >
$wAR cS assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
JU17]gQ Right & rt) const
iyn9[>je {
Xf4~e(O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fG1iq<~ }
#
>k|^*\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
X\`']\l 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。
(iq>]-=< 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。
9s<4`oa 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。
Cn/WNCzst& 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。
%T]$kF++& 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?
1
tOslP@ 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:
hEHd$tH06 PIU@}:} template < class Action >
H^|TV]^;N class picker : public Action
Ah1
9#0 {
t#"0^$l= public :
SVo ?o|< picker( const Action & act) : Action(act) {}
x/?ET1iGt // all the operator overloaded
36Lkcda[ } ;
l7g'z'G ~vA{I%z5~ 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。
!S=YM<A d 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:
?#w} S% ktrIi5B template < typename Right >
Xr
<H^X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l_}d Q&R {
IW~wO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`h@fW- r }
\96\!7$@O Zp)=l Td Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$w*L'
< 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。
4|K\pCw UF7h{V}) template < typename T > struct picker_maker
]L~NYe9 {
{_N9<i{T typedef picker < constant_t < T > > result;
wPM&N@Pf } ;
d@ K-ZMq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O2 >c|=# {
5TJd9:\Af typedef picker < T > result;
o6vnl } ;
opa}z-7>^ MS\vrq'_ 下面总的结构就有了:
)'~Jsg- 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。
y.A3hV%6b 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。
41<~_+-@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n725hY6}<l 至此链式操作完美实现。
X8ulaa d#E&,^@M !hq2AY&H) 七. 问题3
7(1`,Y
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。
%_W4\ 0{b} 1D template < typename T1, typename T2 >
T[$-])iK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-8^qtB {
mcQL>7ts return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SO6)FiPy!n }
_CHzwNU AtJ{d^ 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:
qS\#MMsTd kL1<H%1' template < typename T1, typename T2 >
?5EH/yV; struct result_2
[XY%<P3D {
J-
S.m( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;(?tlFc } ;
Dsm1@/"i|7 s21}
a,eB 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?
67iI wY*8' 这个差事就留给了holder自己。
xuvW6Q; G{!er:Vwdh 5csh8i'V template < int Order >
O?X[&t
class holder;
(|BY<Ac3 template <>
d#v@NuO6
h class holder < 1 >
CIIjZ)T {
nx'c=gp public :
O=3/qs6m template < typename T >
\I!mzo struct result_1
0cycnOd {
m}'_Poc typedef T & result;
XX/gS=NE#. } ;
\Sd8PGl*' template < typename T1, typename T2 >
;Xt<\^e struct result_2
%[$HX'Y {
7,SQz6] typedef T1 & result;
Kd-1EU } ;
) bFl- template < typename T >
yus3GqPI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N;
}$!sNIm {
ZwDL return (T & )r;
lfj5?y }
OL
0YjU@ template < typename T1, typename T2 >
w6s[|i)& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8vVE {
q2X::Yqk return (T1 & )r1;
AfA"QCyO }
1@v< } ;
<}J!_$A `xzKRId0 template <>
B4b'0p class holder < 2 >
|H
t5a. {
z&gmaYwq public :
(S!UnBb& template < typename T >
`2 <:$] struct result_1
59oTU {
B2[f1IMI typedef T & result;
}i!+d,|f } ;
.rK0C) template < typename T1, typename T2 >
geR
:FO;\ struct result_2
yq-~5ui {
E /H%q|q typedef T2 & result;
K} CgFBk } ;
? uYO]!VC template < typename T >
;NA5G:eQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`9r{z;UQ {
Be|! S_Y P return (T & )r;
6RbDc* }
Qbv@}[f template < typename T1, typename T2 >
=c@hE'{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\< .BN;t{ {
y[XD=j return (T2 & )r2;
st)is4 }
0ZjT.Ep } ;
q8$t4_pF NAD^10 ~5HT_B U= 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> >。
%<>:$4U@] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$L^%*DkM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5$=[x!x tKt}]KHV return l(i, j) = r(i, j);
]00 so` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\$_02:# "zcAYg^U return ( int & )i;
$jMA(e`Ye0 return ( int & )j;
~
=u8H 最后执行i = j;
4;L|Ua 可见,参数被正确的选择了。
Z+k) N h A ){>B<; o:#jvi84F MUl`0H"tR B[ZQn]y 八. 中期总结
&^$@LH3 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:
PaSwfjOnqr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
qefp3&ls 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Gt*<Awn8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:z8/iD y zh2<!MH 'f{13-#X@ q(qm3OxYo c= t4 gf C?|sQcCE 九. 简化
}p?,J8=- 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。
Kk},
PU= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0cG[<\qT 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:
?>+uO0*S 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]izHn; + +-*/&|^等
)r.Wge 2. 返回引用。
m^oG9&"; =,各种复合赋值等
LhAN( [ 3. 返回固定类型。
p1'q{E+o* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Yuv=<V 4. 原样返回。
_zDS-e@ operator,
jP<6J( 5. 返回解引用的类型。
gba1R operator*(单目)
rCa]T@= 6. 返回地址。
3YLK?X8 operator&(单目)
P1OYS\ 7. 下表访问返回类型。
drAJ-ii operator[]
:WWHEZK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
h.?<(I operator<<和operator>>
93n%:?l"<W B-LV/WJ_ 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。
M;XU"8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fa]8v6 Ia%cc
L= template < typename Left >
Mcc%&j struct value_return
3DO*kM1s@ {
oPs asa template < typename T >
B4un6-<i struct result_1
2`Bb9&ut> {
,$!fyi[;C typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=A5i84y.2u } ;
#^RIp>NN9 $zOV*O2 template < typename T1, typename T2 >
N=u(
3So struct result_2
qf K
gNZ {
dUB;ZB7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=eY } ;
cl`kd)"v } ;
/mJb$5=1 \
3E%6L \#biwX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8cfsl lI n=b!c@f4 下面我们来剥离functor中的operator()
$~q{MX&J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6DHZ,gWq 1g=T"O&= return l(t) op r(t)
CHS}tCfos> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
y=9fuGL6 return op l(t)
j(I(0Yyh return op l(t1, t2)
%J6>Vc!ix= return l(t) op
EiD41N return l(t1, t2) op
0<uL0FOT return l(t)[r(t)]
A]iT
uu5 p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!JdZ0l 0Bgj.?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:
a:P+HU: 单目: return f(l(t), r(t));
%d:cC:` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
vZQraY nJ 双目: return f(l(t));
R,.qQF\* return f(l(t1, t2));
yuq o ^i 下面就是f的实现,以operator/为例
lw8t#_P Jm=3%H struct meta_divide
0XljFQ {
.`KzA] template < typename T1, typename T2 >
\|vo@E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p}~Sgi {
ymrnu-p o return t1 / t2;
,4,Bc< }
F'wG% } ;
9[~.{{Y DQ$m@_/4w 这个工作可以让宏来做:
l^tRy_T:- Z[!kEW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bOYM-\
{y template < typename T1, typename T2 > \
dM}c-=w` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u=PLjrB~} 以后可以直接用
8fQfu'LyjY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
fM&
fqI 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
) F -8 (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。。。)
wtL=^ 2ETv H~23 Cw!tB1D 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
"KCG']DF I=Y_EjZD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7<:o4\q?m class unary_op : public Rettype
eF0FQlMe[ {
U
|eh Left l;
AH#a+<;a public :
*k&V;?x|wt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6[FXgCb <D& Ep template < typename T >
V~8]ag4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y ajAz5N {
( ?e
Et& return FuncType::execute(l(t));
jU 3ceXV }
ijcF[bmE > B;YYj~f} template < typename T1, typename T2 >
-j Nnx* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B}zBbB {
;*Mr(#R return FuncType::execute(l(t1, t2));
!gsrPM }
^!O!HMX0 } ;
O|Y`:xvc J}-e9vK-# 4F -<j! 同样还可以申明一个binary_op
$Ups9p Q i6FJG\d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CG35\b;Q class binary_op : public Rettype
=Y^K
{
U0W2 Left l;
S6JWsi4C:, Right r;
]:n9MFv public :
);S8`V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b"Nd8f[ h*hkl# template < typename T >
Wj)v,v2& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(bpxj3@R {
19[.&-u" return FuncType::execute(l(t), r(t));
JS?%zj&@ }
C!1)3w| 5|}u25J template < typename T1, typename T2 >
+~==qLsU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b'4}=Xpn {
trA ^JY return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
l"h6e$dP }
/,<s9
: } ;
p?
w^|V ))X"bFP!3 Q4L7{^[X 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
"fN
6_* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PgP\v -. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1=X1<@* 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。
qx0F*EH| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A[F@rUZp 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。。。
0a!|*Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W8-vF++R 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)
t3v_o4`& 下面是修改过的unary_op
s`yg?CR`, N]ebKe template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
WXf[W class unary_op
y\9#"=+ {
E
KJ2P$ Left l;
hoiC
J}us Hkf]=kPy* public :
zlkW-rRkR R%9,.g< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w%oa={x nb*`GE template < typename T >
'!MKZKer struct result_1
s gZlk9x!Q {
6!Mm") typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qd'Z|'j } ;
ts,V+cEA *k?y+}E_f template < typename T1, typename T2 >
Hh&qjf struct result_2
O sy_C<O {
JPZH%#E( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
# xX } ;
@'Pay)P `0+-:sXZ6 template < typename T1, typename T2 >
+'VYqu/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
On[yL$? {
zW`a]n. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
SC3_S. }
YKOj SUvrOl
template < typename T >
yKz%-6cpSl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YPKB4p# {
<1QXZfQ" return OpClass::execute(lt(t));
]{t!J^Xn }
HRCnjem/v\ *
]D{[hV } ;
mM{cH= Jt}#,I,B ~g@}A 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
M[u6+` 好啦,现在才真正完美了。
]$-<< N{}' 现在在picker里面就可以这么添加了:
N>)Db : Hu{MN\ template < typename Right >
i{Du6j^j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gC_KT,=H; {
N&$ ,uhmO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{#pwr WG }
Wn?),=WQ{ 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。
r{*BJi.b yGV>22vv
M <qI!Dj{ b9v<Jk P%!=Rj^ 2m 十. bind
['K}p24, 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。
N9rAosO* 先来分析一下一段例子
bu08`P9 l<7SB5 [1z.JfC :S int foo( int x, int y) { return x - y;}
:"@-Bcln bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=NNxe"Kd;U bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
y(^\]-fE 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。
.t&G^i'n 我们来写个简单的。
Zzb?Nbf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
G9GLRdP 对于函数对象类的版本:
ekmWYQ
~ uK ,W template < typename Func >
:V_UJ3xf struct functor_trait
Fw}|c {
<zAYq=IU typedef typename Func::result_type result_type;
ip1gCH/?_+ } ;
N8J(RR9O 对于无参数函数的版本:
2Je]dj4 -_O jiQR template < typename Ret >
3od16{YH struct functor_trait < Ret ( * )() >
NBLjBa%eL {
-YrMVoZl typedef Ret result_type;
!E)|[:$XT } ;
f=S2O_Ee 对于单参数函数的版本:
Imq-5To# t-<BRnxhE template < typename Ret, typename V1 >
{lgiH+: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,]Xn9W {
o-;/x) typedef Ret result_type;
+F2X2e)g" } ;
|y+_BZ5 对于双参数函数的版本:
x]3[0K5; ]IzD` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K{B| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
e,W,NnCICj {
"7jE&I typedef Ret result_type;
4GXS( } ;
<z>oY2% 等等。。。
$q.}eb0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
QBN\wL8g v53|)]V template < typename Func >
~03MH' struct func_return
RAuVRm=E {
w8 `1'*HG template < typename T >
k_Y7<z0G struct result_1
BL"7_phM, {
Ki&a"Fu3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YBF$/W+=9| } ;
<$otBC/% Htln <N template < typename T1, typename T2 >
&
Y2xO struct result_2
Bvh{|tP4 {
1i'y0]f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1uB$@a\ } ;
k,f/9e+# } ;
\<G"9w |{_>H' $J&c1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hhFO, 7T t!hf template < typename Func, typename aPicker >
]]3rSXs2}J class binder_1
j]vEo~Bbh {
Nd{U|k3pL Func fn;
j2.7b1s aPicker pk;
S kB*w'k public :
yf4L0. 0r8Wv,7Bo template < typename T >
@2*Q* struct result_1
=)gdxywoC {
WIpV'F|t]` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fGRV]6?V } ;
4"\cA:9a .aVt d
[ template < typename T1, typename T2 >
3dolrW struct result_2
Re
%dNxJ= {
M]/DKo typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a ~W } ;
U%[ye0@: lBAu@M
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m]vV.pwv 9cU9'r# h template < typename T >
J_m@YkK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`Pc<0*`a {
r\Yh'cRW{ return fn(pk(t));
KLE)+| }
\iP@|ay9 template < typename T1, typename T2 >
Ym!e}`A\F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Eh|,[D!E {
BenyA:W" return fn(pk(t1, t2));
~id:Rh>o }
g.vE%zKL } ;
%'Q2c'r uoeZb=< n|XheG7: 一目了然不是么?
(/,l0 最后实现bind
0\X<vrW i1-%#YYF( /]MelW template < typename Func, typename aPicker >
%Ta"H3ZW picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x\f~Gtt7Y {
Gn_DIFa return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(V]3w }
P)J-'2{ js@L%1r#L 2个以上参数的bind可以同理实现。
6Io}3}3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
L/`1K_\l w D r/T3 十一. phoenix
"42/P4: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|%mZ|,[ FO:L+&hr?> for_each(v.begin(), v.end(),
^\?Rh(pu (
s&-MJ05y do_
aekke//y [
*kg->J cout << _1 << " , "
?+^p$'5 ]
a.}#nSYP .while_( -- _1),
{\P%J:s#9 cout << var( " \n " )
r~ 2*'zB )
x3+{Y );
^87 9sI 6w,"i#E! 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:
WKlyOK=} 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
kP ,8[r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[H>u'fy:C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3?I! FiUwy/,ZV "QxULiw template < typename Cond, typename Actor >
\y]K]iv class do_while
R_KD Y {
e5P9P%1w Cond cd;
ipbhjK$ Actor act;
z[v4(pO6 public :
^MF 2Q+ template < typename T >
L\:m)g,F. struct result_1
orH6R8P] {
>(S)aug$1 typedef int result_type;
D5snaGss9a } ;
'5De1K.\` Q47R`" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
h-?yed*? jqc}mI\# template < typename T >
_lwKa,} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a*U[;( {
jTIG#J) do
~$5XiY8A {
*qy \%A act(t);
9n{Y6I
x: }
+KIz#uqF8Z while (cd(t));
X~0-W Bz return 0 ;
OB$Jv<C@ }
nH6SA1$kW } ;
`cXLa=B)9 >RkaFcq 8X"4RyNSn 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6{=U=
* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Af]zv~uM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}3X/"2SW^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
8TT#b?d 下面就是产生这个functor的类:
Cd
2<r6i ;'8P/a$ phjM(lmCo template < typename Actor >
EHm*~Sd class do_while_actor
e,_Sj(R8 {
0lg'QG> Actor act;
(4/"uj5 public :
$Z#~wsw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
o?>0WSLlm ]$r]GVeN}H template < typename Cond >
yVmp,""a picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
aO&{.DO2 } ;
1bCE~,tD !6=;dX &|GH@^)@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G&{yM2:E 最后,是那个do_
p7;K] AW @gK`RmhGE5 @M4c/k} class do_while_invoker
y1%OH#:duD {
Q:megU'u public :
%Tp
k1 template < typename Actor >
3Z9Yzv)A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
92<+ug = {
)2?]c return do_while_actor < Actor > (act);
zMbFh_dcq }
sPvs}}Z]P } do_;
mB_?N $K B+Qf?1f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
EtN, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%QEBY>|lI 最后来说说怎么处理break和continue
>ceC8"}J5M 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。
N'ER!=l) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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