一. 什么是Lambda
e)s
l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
r?~_^ 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,
+mft q`8
5- x4 4V
9-o 0`V=x+*, class filler
0i5S=L`j {
$U/lm;{% public :
EhKG"Lb+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#Mk3cp^Yl } ;
E>/~: Z0M,YSn z JPL`/WA0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
1.N2!:&G| ^?0'\Z W8x&:5Fc)3 wQ/.3V[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z&c} com4@NK }Z\S__\9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&E6V'*<93 mcidA% o&M.9V?~~ uF[*@N 二. 战前分析
Xe:rPxZf~ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
V$FZVG/@# 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
V60"j( [zq2h3r a;Pn.@NVq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'.N}oL<gP /* --------------------------------------------- */
CY.92I@S vector < int *> vp( 10 );
_Wk*h}x transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
SXe1Q8; /* --------------------------------------------- */
30SQ&j[N] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~K5A$s2 /* --------------------------------------------- */
;"#y HP` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
KT 6ppo /* --------------------------------------------- */
#=0 BjW* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Y~!A"$ /* --------------------------------------------- */
? [5>! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
F/1m&1t B#`'h~(7 .x] pJ9 6WIs*$T2* 看了之后,我们可以思考一些问题:
=z"8#_3A 1._1, _2是什么?
t_16icF9U 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
PJ&L7 2._1 = 1是在做什么?
)FG/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
b>i5r$S8G 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。
S[hyN7sI +e.w]\} 8QL=%Pv 三. 动工
HCkfw+gaV 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V
)UtU
L 3b#L*- F&+qd`8J 4Z=`; template < typename T >
]
>w@@A class assignment
&tf(vU;,' {
Z'uiU e`& T value;
0s{7=Ef public :
4^YE*6z assignment( const T & v) : value(v) {}
a9 q:e template < typename T2 >
oclU)f., T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
SO STtuT } ;
Ahba1\,N$ 9LBZMQ Dm}M8`|X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
zkqn>
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4W49*Je z%T|L[(6 L AA(2 XpkOC o 02 class holder
|'P$zMAF {
1tI=Dwx public :
k?L2LIB< template < typename T >
Ndb7>"W assignment < T > operator = ( const T & t) const
qP&:9eL {
B/;'D7i|S return assignment < T > (t);
%I!2dXNFRF }
[dz3k@ >0 } ;
Rrl ZQ*Us*9I ;PMh>ZE` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
D *PEIsV m__pQu: static holder _1;
l1O"hd'~s Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o[WDPIG Z
zp"CK 5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eV(9I v[ 而不用手动写一个函数对象。
0b
n%L~KU GP %hf{ |#SZdXg v@M^ukk'} 四. 问题分析
/K1cP>oE 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
h7T),UL 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
`F&~SU, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*TI?tD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`]@=Hx( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6@8z3JW.A U~"Y8g#qgy 五. 问题1:一致性
,=[%#gS 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
FY^Nn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|S|'o*u [Y@>,B!V struct holder
;y1/b(t {
yf8kBT:&S //
"8cI]~V template < typename T >
&|RTLGwX T & operator ()( const T & r) const
vlEW{B;)Z {
t#t[cgI return (T & )r;
gJrWewEe }
Q@NFfJJ } ;
W-&V:S{< 1 0c.#9$ 这样的话assignment也必须相应改动:
p nI= )78T+7Kq template < typename Left, typename Right >
]cmX f class assignment
uZJfIC<> {
g|$;jQ\_ Left l;
\M._x" Right r;
ybJ wFZ80 public :
ez*QP|F*9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t:vBVDkD template < typename T2 >
Sx e6& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Qs59IZ } ;
gOW8!\V Hk h'h"_r 同时,holder的operator=也需要改动:
&{+ 0a[rN y5+%8#3 template < typename T >
{Y Y,{H assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
E0&d*BI2 {
fbbbTZy return assignment < holder, T > ( * this , t);
Dat',5 }
| Rhqi Q%d1n*;+ 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。
Bi :!"Nw[X 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|}UkVLc_^
\( #"g return l(rhs) = r;
>-<iY4|[d 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。
ykPiZK 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
uh2_Rzln C}Kl! template < typename Tp >
7X/t2Vih@ class constant_t
#+AQ:+ {
Q1?*+] const Tp t;
aVc{ aP public :
fPPP| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
SZHgXl3: template < typename T >
pWJEFm const Tp & operator ()( const T & r) const
(?zD!%
k {
<"P-7/j3j return t;
}$L63;/H }
:Ez,GA k } ;
$#u'XyA ,bdjk( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&s(&B>M 下面就可以修改holder的operator=了
uXh:/KO 3Ioe#*5\
template < typename T >
Kob,}NgqZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wT::b V{ {
g""GQeR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
E8}evi }
K SOD( x6s|al 同时也要修改assignment的operator()
l&qCgw _"yA1D0d_ template < typename T2 >
e}d(.H%l0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L1/`/ 现在代码看起来就很一致了。
Cg]),S wL
4Y%g 六. 问题2:链式操作
'= fk;AiQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%60 OS3 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。
0C/ZcfFU~ 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。
N6}/TbfAR 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。
jj2\;b:a0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;'uQBx} !#O[RS template < typename T >
Hn(1_I%zF struct result_1
AO|9H`6U6F {
U"p</Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V\<2oG } ;
R5 4[U Rxd4{L
)n 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:
)&7.E qVE0[ve template < typename T >
~RuX2u-2&u struct ref
c!4F0(n4 {
#[lhem] IC typedef T & reference;
G!r)N0?_f } ;
i!?gga template < typename T >
`9J9[!+!` struct ref < T &>
gK[;"R)4o@ {
tZ9i/ =S typedef T & reference;
$Xu3s~:S } ;
1Qf}nWy $?0ch15/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
67&
hXIp &S*~EM.l8 template < typename T >
K?!qNK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Jd>~gA}l {
s51$x M return l(t) = r(t);
1I9v`eT4 }
<GNLDpj 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。
LJ(WU)CPc 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=
(F ns8s2kYcm 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
x 6`! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}bjZeh. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FoyYWj?,R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'{,xQf*x 最后的布局是:
cj8cV|8@ Add
m,E$KHt ( / \
+JU, ^A#X Divide 5
Lqj
Qv$ / \
U4pIRa)S _1 3
pD732L@q 似乎一切都解决了?不。
9RaO[j` 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。
(G>[A}- 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。
;[sW\Ou 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:
S }`sp[6 J/?Nf2L4 template < typename Right >
// o.+?S assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
LSJ?;Zg(=z Right & rt) const
;"wCBuXcu {
i/ilG3m> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_6ZjF>f }
~.m<`~u 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F3qK6Ah. 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。
/9w>:i81 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。
H,!xTy"Wh 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。
)#}>,,S 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。
RwWg:4 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?
=^nb+}Nz( 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:
_95296 dw
bR,K template < class Action >
Q6@<7E]y class picker : public Action
H$(bSw$ {
zN4OrG0 public :
EiW|+@1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
/fr> Fd // all the operator overloaded
`C+<!)2 } ;
#@S%?`4, N6Ud(8* 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。
W_\zx<m 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:
%fqR wSTulo: 9 template < typename Right >
hArY$T&MB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
TC\+>LXiZ {
9t"Rw ns return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|W">&Rb<t# }
@c3xUK SAx9cjj+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]k0
jmE 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。
x *eU~e_jP ,fVD`RR(W? template < typename T > struct picker_maker
p
T(M>LP83 {
Lx^ eaP5 typedef picker < constant_t < T > > result;
/U~|B.z@6 } ;
#<im? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6[> lzEZ {
X*8y"~X|vq typedef picker < T > result;
%qP[+N& } ;
)h!cOEt IS bs l=F 下面总的结构就有了:
&],uD3:5O 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。
=!O->C: 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。
kmI0V[Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q+
$6D;9 至此链式操作完美实现。
Sqo+cZ FK|O^->B `2s!%/ 七. 问题3
+K57. n{ 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。
WNjwv/ kN1MPd4Yh template < typename T1, typename T2 >
NO"PO
@&Wk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
':'g!b`/ {
n_8[bkbi return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
E$e7(D }
~4S$+*'8 rz?Cn
X.t 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:
b'H'QY
RpHlq template < typename T1, typename T2 >
I2ek`t] struct result_2
&|>+LP@8 {
24mdhT| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yBIlwN`kB } ;
Y?T{>"_W xvr5$x|h 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?
2ej7Ql_@c 这个差事就留给了holder自己。
<qCa9@Ea <AHpk5Sn{ lq/2Y4LE) template < int Order >
5Wt){rG0Z class holder;
5gszAvOO template <>
Ac7^JXh% class holder < 1 >
kX 1}/l {
IUcL* public :
I$n=>s template < typename T >
d"$8-_K struct result_1
"n-'?W! {
CT|+? typedef T & result;
Kz4S6N c } ;
L+%"ew template < typename T1, typename T2 >
)
nfoDG#O struct result_2
N+-Tp&:wY {
`+JFvn! typedef T1 & result;
1SQATUV } ;
gt&|T
j template < typename T >
~}/Dl#9R! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l^B.iB {
E_HB[9 return (T & )r;
o_b[ * }
cPGlT" template < typename T1, typename T2 >
kmuksT\)a
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"cH RGJG# {
<P9fNBGa return (T1 & )r1;
Y4T") }
B{-7 } ;
D7ex{SVA) $6QIYF"" template <>
_B4&Fb. class holder < 2 >
GN.Oa$ {
|Lq8cA)|y public :
3P>gDQP template < typename T >
_`$LdqgE struct result_1
)vr@:PE {
j)1y v. typedef T & result;
@u3`lhUcT } ;
^6 6!f 5^W template < typename T1, typename T2 >
H^_,e= j struct result_2
&dtk&P{ {
}fpya2Xt typedef T2 & result;
ajbe7#} } ;
k1 5vs template < typename T >
)fH
Q7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-!\3;/ {
\?:L>-&h8 return (T & )r;
h\m35'v! }
gjF5~
` template < typename T1, typename T2 >
idmU.` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QbU5FPiN {
B(
[x8A] return (T2 & )r2;
eh#37*- }
yI w}n67 } ;
@WJ;T= L oL4W>b ) We+rFk1ddt 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
fJ,N.O+9E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8$Q`wRt(% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:-&|QVH -"(*'hD return l(i, j) = r(i, j);
r^9l/H~$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4.6$m <sdgL+&1h return ( int & )i;
&9k~\;x return ( int & )j;
1CtUf7 `/Q 最后执行i = j;
^({)t 可见,参数被正确的选择了。
c,UJ uCZ ?0b-fL^^+l " T(hcI >nSsbhAe ~ KK9aV{ 八. 中期总结
-luQbGcT3 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
ia6 jiW x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a+h$u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
<+8'H:wz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0V%c%]PH 6K2e]r *7Dba5B B6XO&I1c 3WV(Ok xh6(~'$ 九. 简化
=;Id["+ 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。
h!"2Ux3!x 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8K8u|]i 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:
3qYGEhxv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G1:}{a5i_ +-*/&|^等
EIi<g2pM( 2. 返回引用。
%lKw+D =,各种复合赋值等
%zavSm" 3. 返回固定类型。
!}*N'; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,(jJOFf 4. 原样返回。
{1GJ,['qL operator,
;qx#]Z0 < 5. 返回解引用的类型。
8&QST!JGSX operator*(单目)
vz^ ] g 6. 返回地址。
R!VfTAv operator&(单目)
:cpj{v;s 7. 下表访问返回类型。
$+eeE operator[]
N#w5}It 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pDQ
f(@M[ operator<<和operator>>
WR+j?Fcf !0
7jr%-~ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
d[9,J?'OQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
p^l#Wq5 uH_KOiF template < typename Left >
'.}}k!# struct value_return
w7)pBsI {
~Ps *i]n( template < typename T >
zI88IM7/ struct result_1
!E7gIqo {
l9p
6I typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o<g?*"TRh } ;
aRd~T6I 6]4~]! template < typename T1, typename T2 >
+cpb!YEAb struct result_2
1nVQYqT_ {
[i.@q}c~E typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vrn4yHoZ } ;
t]c<HDCK } ;
YOxgpQ:i cS&KD@. O7.V>7Y9H 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,@"yr>Q9#6 *i#2>=) 下面我们来剥离functor中的operator()
Zy0M\-Mn 首先operator里面的代码全是下面的形式:
VPN
9 Ql= z zG=!JR return l(t) op r(t)
Y A.&ap return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]+lT*6P* return op l(t)
=dm9+ff return op l(t1, t2)
=fSTncq return l(t) op
N$=YL
@m8 return l(t1, t2) op
,@Csa# return l(t)[r(t)]
;W0J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3=S|U, v gW(l2,@ 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:
ra^</o/ 单目: return f(l(t), r(t));
2BY|Cp4R return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b"g^Jm! j 双目: return f(l(t));
MmJMx return f(l(t1, t2));
3Vu}D(PJ 下面就是f的实现,以operator/为例
];.5*a%* D5zc{) / struct meta_divide
]0i[= {
L03I:IJ template < typename T1, typename T2 >
K^{j$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Aez2n(yac {
vuQA-w7 return t1 / t2;
hB?#b`i^ }
H4Bt.5O* } ;
&-/J~b)" QPy h.9:N 这个工作可以让宏来做:
DpHubqWz LP3#f{U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"jZZ>\ template < typename T1, typename T2 > \
a-5UG#o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
at>_EiS 以后可以直接用
T*p7[}# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_ep&`K 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
j;$f[@0o (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,~L*N*ML
zU5@~J |:)Bo<8 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
d%EdvM|) y)r`<B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o*T?f)_[p class unary_op : public Rettype
.M6. ]H {
GTs,?t16/ Left l;
tmGhJZ2j public :
GEPWb[Oa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U<6)CW1; GzEw~JAs template < typename T >
c<13 r=+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kn#?+Q {
9WHE4'Sa return FuncType::execute(l(t));
l4gH]!/@ }
q\tr&@4iC ?M90K)&g{ template < typename T1, typename T2 >
+kI}O*s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6>?qBWW {
qMaO1cE\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
hC-uz _/3 }
hu-]SGb6 } ;
hl]d99Lc Dw=L]i
:0v 1P]J3o 同样还可以申明一个binary_op
HSud$(w /{R
^J# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fMwF|; class binary_op : public Rettype
qJ" (:~ {
.J.}}"+U Left l;
:7@[=n Right r;
f y|JE9Io_ public :
hn .(pI1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H
Qj,0#J) y^r'4zN' template < typename T >
X&Oo[Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u`EK^\R {
o.$48h( return FuncType::execute(l(t), r(t));
h`Jc%6o }
<mX5VGY9^ UAjN template < typename T1, typename T2 >
R14&V1 tZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>MJ%6A> {
hMupQDv/I return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{F_>cyR }
*b;)7lj0h } ;
2?(/$F9X, HubG>] tE>FL 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
I
N@ ~~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UXZ3~/L5 O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)g=mv*9> 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。
52^3N>X4X 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N+V#=Uy 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。。。
l[ko)%7V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
g=KK
PSK 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)
hW~% :v 下面是修改过的unary_op
^PdD-tY< "P.sKhuo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j gV^{8qG class unary_op
2SU'lh\E {
lC*xyOK Left l;
tL&_@PD)3 .KYs5Qu public :
+%CXc% .aL%}`8l? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E;yr46 OL=X&Vaf< template < typename T >
j % MY6" struct result_1
DN8I[5O {
4Zjd g` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{\?f|mmq } ;
gy1kb,MO 0r@LA|P template < typename T1, typename T2 >
3{H!B&sb struct result_2
jHMP"(] {
x8z6 < typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JAW7Y:XB } ;
Z$0mKw HH*,Oe template < typename T1, typename T2 >
XffHF^l9F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;[zZI~wh {
B8cg[;e81 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qHrIs-NR }
yyPj!<.MGP 9U9ghWH8 template < typename T >
h1)+QLI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+vFqHfmP {
-vT$UP return OpClass::execute(lt(t));
T5@t_D>8 }
+=`w {3Gj
rE } ;
*~`oA~-Q qvsfU*wo? Jx3a7CpX 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
j%vxCs> 好啦,现在才真正完美了。
)W @ 现在在picker里面就可以这么添加了:
L7II>^"B ^wIP`dn template < typename Right >
(1,4egMpR picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
uxrNkZia {
4pDZ +}p return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Kd#64NSi$A }
TR?jT
U 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
B_r:da CS: 4yu=e;C wy D-e^b'l 4!glgEE* k \t6b1.M 十. bind
d76C]R5L 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
*/]1?M@P) 先来分析一下一段例子
=0@ o(#gM aBF<it> OOsd*nX/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
3e[k 9` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[xs`Pi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
jaTCRn3|< 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
7")&njQ/x 我们来写个简单的。
*!EHs04 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
H]lD*3b 对于函数对象类的版本:
a
8jG')zg oRn 5blj template < typename Func >
F,5}3$ struct functor_trait
yErvgf {
'bef3P9` typedef typename Func::result_type result_type;
.|ZnU]~T } ;
v^IMN3^W 对于无参数函数的版本:
(+\K 4_eFc$^ template < typename Ret >
=2wy;@f struct functor_trait < Ret ( * )() >
9/\=6vC| {
3'Z+PPd!
typedef Ret result_type;
(i'wa6[E8 } ;
J0Y-e39 ` 对于单参数函数的版本:
d#- <=6 %ye4FwkRy template < typename Ret, typename V1 >
H~qY7t struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:n?}G0y {
!P)7t`X typedef Ret result_type;
k|^nrjStC } ;
HLt;1:b 对于双参数函数的版本:
E }w<-]8 PI")^` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;/nR[sibN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qo;F]v*pkK {
z3}4+~~ typedef Ret result_type;
BUKh5L } ;
65A>p:OO 等等。。。
|xaA3UA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ziy~~J @*l}2W template < typename Func >
Oox5${#^ struct func_return
!/$BXUrd {
5,qfr!hN, template < typename T >
,[^P struct result_1
X;p,Wq#D' {
4//Ww6W: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s 4}}MV3X } ;
I)O-i_}L&K $0K9OF9$ template < typename T1, typename T2 >
Rm *"SG struct result_2
{{=7 mbc {
bd<zn*HZ* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`^afbW } ;
J2H8r 'T } ;
J(-#(kMyf $X-,6* Fu m1w 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^ yu^Du f=J#mmHw$ template < typename Func, typename aPicker >
c:~o e class binder_1
\aT._'=M+ {
/)y~%0 Func fn;
/{1 xpR aPicker pk;
mrd(\&EhA public :
lTdYPqMi r"rID
RQ" template < typename T >
Mp$ uEi struct result_1
$K8ZxH1z@ {
OH*[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K=Fcy#,f } ;
+V7*vlx- 1rE hL template < typename T1, typename T2 >
R_4600 struct result_2
/5r[M=_ihr {
Ra_6}k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0/(YH } ;
o *I-~k {q8V binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
**0Y*Ax@ l=EIbh template < typename T >
kRE^G*? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UmQ 9_H 7 {
n&[U/`o return fn(pk(t));
-_pI:K[ }
+5);"71 template < typename T1, typename T2 >
;Cyt2]F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w>VM-- {
-oe&1RrdVg return fn(pk(t1, t2));
}N4=~'R }
oOe5IczS( } ;
{My/+{eS!? r"U$udwjg |$9k
z31 一目了然不是么?
&&(sZGw 最后实现bind
Ty#L%k}-t g4j?E{M? -@L*i|A template < typename Func, typename aPicker >
d:=5y) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jt-ayLq {
WGVvBX7# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b\VY)=U }
iu&'v `<Zp!Hl(j 2个以上参数的bind可以同理实现。
]eP&r?B 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
MF]s(7U4` > -Jd@7- 十一. phoenix
bv$)^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$N5}N\C:a V!3O
1 for_each(v.begin(), v.end(),
/o![%&-l (
=?T'@C do_
@;d(>_n [
aLuxCobV cout << _1 << " , "
aeE9dV~ ]
T3)/?f?| .while_( -- _1),
*wyaBV?*K cout << var( " \n " )
J0lTp / )
=JNoC01D );
IM)\-O\Wd 0 Co_," 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
WQ =C5^u 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
_i6G)u&N operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"i4@'`r 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;l5F
il,3 F
~
/{1Q* Ry[VEn>C1 template < typename Cond, typename Actor >
x@Z?DS$) class do_while
=f{V<i~q {
f(7/ Cond cd;
srJ,Jr( Actor act;
t#}/VnSQ public :
&d 9tR\} template < typename T >
`gD'q5.z;3 struct result_1
_~=X/I R {
,S}[48$ typedef int result_type;
# TC
x8]F } ;
do7 [Nj &D>e>]E|P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6
}qNH29 )DfmO template < typename T >
N
0&h5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C-m
OtI {
6#KRI%adw` do
2\lUaC#E {
RBJgQ<j8 act(t);
.P9ALJP(b }
y7ijT='8 while (cd(t));
m(XcPb return 0 ;
X@5!I+u\L }
XQ%*U=)s } ;
*" >ek k kdITh9nx<r AnfJyltS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$^y6>@~ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Fla,#uB 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
%#yCp2 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Elh: %dr Q 下面就是产生这个functor的类:
IdUMoLL? ePa1 @dI \ :1MM template < typename Actor >
sr
sDnf class do_while_actor
P+wV.pF| {
/^
hB6_'D Actor act;
yfnqu4Cn public :
<hkg~4EKc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~:D}L }aRV)F template < typename Cond >
Se%FqI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@w[WG:-+ } ;
_hMMm6a| qi.|oL9p ; mu9;ixZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
cx&jnF#$ 最后,是那个do_
d/+sR@\ T""X~+{Z@ 5 b( [1*
class do_while_invoker
q<>LK {
6K5KZZG
public :
1%G<gbHpI template < typename Actor >
/KO!s,Nk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s{2BG9s {
L L7a20 return do_while_actor < Actor > (act);
#^"\WG7{ }
yrs![ u } do_;
:\NqGS=< (?72 vCc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
M6jP>fbV* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sT?Qlj'Zd 最后来说说怎么处理break和continue
sf2_x>U1 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。
xiX~*Zs 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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