一. 什么是Lambda
!Q0aKkMfL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v4YY6?4 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,
:We}l;.jQ 2".^Ma^D! (I) e-1 '/h~O@Rw class filler
E2
5:eEXa {
p?#cn
public :
ckZZ)lW`* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<]/z45? } ;
tR;? o,T 4ZRE3^y\" EZz`pE 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:
#fb <\!iza !GNLq.rQ N@z+h Qxvj`Ge for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\Jcj4 s[ CnJZ\q c<(LXf+61 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5T,In+~Kd K yqFeR :EXH8n&| X~H~k1 二. 战前分析
:=0XT`iY 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。
5:=ECtKi 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
~(|~Ze> #ilU(39e * MJl( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"DW; 6<m /* --------------------------------------------- */
?^# h|aUp. vector < int *> vp( 10 );
0Q]p#; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nt"8kv /* --------------------------------------------- */
P@u&~RN9f+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
LB)sk$) /* --------------------------------------------- */
SSS)bv8m int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
LGOeBEAMV^ /* --------------------------------------------- */
NW$C1(oT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
OZw<YR /* --------------------------------------------- */
bwo{
Lw~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
05|,-S $S"QyAH~-a lu GEBPi 7Y8 B \B)w 看了之后,我们可以思考一些问题:
/R_*u4}iD 1._1, _2是什么?
xTnd9'Pk`: 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Wgh4DhAW 2._1 = 1是在做什么?
]Tje6iF 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
`%2e?"OOJ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
x bG'![OX ^GXy:S$ Z UvA` 三. 动工
3b_tK^|' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$Qm-p?f a?+Ni|+ 5 i1T? %^L:K5V template < typename T >
_HT*>-B class assignment
cI)XXb4 {
bw@DcT&, T value;
]~,V(K public :
=A6/D assignment( const T & v) : value(v) {}
(3RU|4Ks template < typename T2 >
N.J;/!%! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a0"gt"qA } ;
c|N!ZYJI u}QB-oU 7k<4/|CQ{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y$^x.^dT, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
26fm}QV mx#H+:}&r w8t,?dY Z\=].[,w4 class holder
(D'Z4Y {
AgsMk public :
K_V44f1f template < typename T >
J&{qe@^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
U!F~>< {
p}KZ#"Q return assignment < T > (t);
w;.'>ORC }
5Wj+ey^^w } ;
,L+tm>I l`2X'sw[/ #e.2m5T 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:
yQ4]LyS W{Cc wq static holder _1;
=*.Nt*;; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
pRtxyL"y "(}xIsy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s-eC' )w~E 而不用手动写一个函数对象。
TB] %?L: 4BG6C'`% UA[2R1}d <^,w,A
四. 问题分析
Wh%qvV6] 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。
07"dU
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>JuxX\G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
R@``MC0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b=a&!r5M 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:X[(ymWNE A~Eu_m 五. 问题1:一致性
YzU(U_g$ 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?|
cA"',N8!5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-6MgC9] 0SV#M6`GX struct holder
i^(_Gk {
=+q9R`!L] //
-zg,pK$+ template < typename T >
RqW
ZhHI1M T & operator ()( const T & r) const
$]4^ENkI {
Vg/{;uLAe return (T & )r;
vV1F| }
L)VEA8} } ;
^_JD
7-g nBL7LocvR 这样的话assignment也必须相应改动:
4VPL
-":6 T#^ template < typename Left, typename Right >
CU 2;m\Hc class assignment
D;)Tm|XizW {
%y33evX/B Left l;
/Dj6Bj
} Right r;
,+P!R0PNH public :
`h12 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oK@!yYv template < typename T2 >
`CW8Wj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z{`;Ys:zk } ;
;A~S){ A!s\; C 同时,holder的operator=也需要改动:
+Y,>ftN &TE=$a:d& template < typename T >
ivC1=+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^ng#J\
{
@HJ&"72$< return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ix g.^>62 }
EtJyI&7VK X>2_Gol! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
-WwFUm 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
= ^:TW%O |\2zw _o return l(rhs) = r;
X>EwJ"q# 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
/K2VSj3\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%d*k3f
} 2hAu~#X template < typename Tp >
d7qY(!& class constant_t
<Bb$d@c {
rOw""mE const Tp t;
Y8`4K* 58% public :
BKfcK>%g constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
64>E|w template < typename T >
MPA<? const Tp & operator ()( const T & r) const
r]Bwp i% {
VdQ}G!d return t;
oL>m}T }
Q.#@xaX'{` } ;
,i#]&f`c;5 &Qy_= -] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9r@r\- 下面就可以修改holder的operator=了
a \B<(R. 6Lz{/l8 template < typename T >
0e9W>J9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JLm0[1Lzd {
|_8::kir: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1@RctI_} }
GrjL9+|x _,_>B8 同时也要修改assignment的operator()
OaRtGJnR B;Ab`UX#t template < typename T2 >
AJ` b-$Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T!eeMsI 现在代码看起来就很一致了。
R<lj$_72Q u&?J+ 六. 问题2:链式操作
{co(w
7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b+yoD 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。
KG)7hja<6g 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。
yd[}? 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。
,,S5 8\x 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
oQI3Yz _C~e(/=z template < typename T >
% ribxgmd struct result_1
rcMVYSj0 {
T5.1qr L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
96T.xT>& } ;
.9+"rK}u Brr{iBz*" 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:
v>YdPQky j0^~="p%C template < typename T >
+'Pl?QyH struct ref
"{105&c\ {
LOpnPH` typedef T & reference;
$wH{snX } ;
>'wl)j$ template < typename T >
DxR__ struct ref < T &>
xK 9"t;!C& {
)Q9m,/F typedef T & reference;
jhrmQS } ;
t%ye: =($RT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I]bqle0M <at/z9b template < typename T >
kLQPa[u4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&$t BD@7 {
>[B}eS> return l(t) = r(t);
]c]rIOTN }
u@5vK2 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。
n3t1'_/TU} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#y%bx<A I1yZ7QY 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
>Lp^QP1gU _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
j9n3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BM!\U 6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_"
W<> 最后的布局是:
y`wTw/5N Add
'uS!rKkQlu / \
#-dfG.* Divide 5
azR<Y_tw / \
.ii9-+_ _1 3
Nl3x
BM% 似乎一切都解决了?不。
l4?o0;:) 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。
x4fl= 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。
/=I&-gxC 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:
Q1J./C} OY7\*wc: template < typename Right >
{E1g+>< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/1
lIV_Z Right & rt) const
QLrFAV {
Yn4c6K return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cv862kP }
R+k-mbvnt 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nlJ~Q_E( 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。
^N}zePy0 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。
yE[ -@3v 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。
$~vy,^ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"@U9'rKx 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
*5Upb,** 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
zJJ
KLr; =<w6yeko template < class Action >
Kk+IUs class picker : public Action
wEL$QOu$ {
=S/$h}Vi public :
IB:eyq-+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
!]1X0wo\ // all the operator overloaded
&EKP93
} ;
+g,:!5pg _h>S7-X Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Fgq"d7` 9@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
U;Z6o1G CqX2R:# template < typename Right >
Nw ;BhBt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9t@^P^}=\m {
"+3p??h%Rq return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jqxeON }
Uf)?sz wP28IB:^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
hZ2!UW4' 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
XH4!|wz l'=H,8LfA template < typename T > struct picker_maker
}M?\BH& {
].53t"* typedef picker < constant_t < T > > result;
Poy ]5:. } ;
H&jK|]UXoO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
W5,e;4/hL {
p\I,P2on typedef picker < T > result;
edld(/wu~ } ;
usEdp &ywAzGV{s 下面总的结构就有了:
PD$XLZ 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。
nIdB, 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。
?B
;+, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K3*8JF7_F 至此链式操作完美实现。
9bvz t8pc ;okFm =H&{*Ja 七. 问题3
&LM@_P"T 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。
.),ql_sXr n'R9SnW template < typename T1, typename T2 >
.;j} :< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=au7'i |6 {
S^nshQI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ufF$7@(+ }
!G E-5 \* 4i0~t~vDpr 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:
2u 8z>/G SXX6EIJr| template < typename T1, typename T2 >
d`]|i:*q struct result_2
Zwj\Hz. {
t.wB\Kmt\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O=E"n*U } ;
Z)E[Bv= $s$j</.q 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?
)>,;
GVu" 这个差事就留给了holder自己。
j2O?]M Yw7+wc8R 7A0D[?^xe template < int Order >
A0{ !m class holder;
,i KEIxA! template <>
*m2{6N_ class holder < 1 >
[/_M!&zz2 {
rPaUDR4U public :
^8dd template < typename T >
SF$'$6x} struct result_1
2<&lrsh {
}{"a}zOl typedef T & result;
3^p<Wx } ;
r|!w,>. template < typename T1, typename T2 >
a1V+doC struct result_2
ap|7./yg {
AITV+=sN typedef T1 & result;
p.{9OrH(4 } ;
J9s4lsea template < typename T >
3I0=^>A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E`vCYhf{ {
]|NwC< return (T & )r;
JkT, i_ }
V%k #M template < typename T1, typename T2 >
jSMvZJX3n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=.vc={_? {
piq1cV return (T1 & )r1;
k.Tu#7 }
jys1Ki } ;
{&tbp
Bl# s^5KFK1 template <>
|#<PI9)` class holder < 2 >
?UD2}D[M {
:e9}k5kdk public :
29:1crzx~ template < typename T >
osKM3}Sb struct result_1
8?ig/HSt2 {
ByP typedef T & result;
,E&PIbDL1 } ;
qmzg68 template < typename T1, typename T2 >
eK_Q>;k5A struct result_2
#$!(8>YJ {
Y\e,#y typedef T2 & result;
8Ar5^.k } ;
\i
Ylh
HD template < typename T >
H>8B$fi )$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HsA4NRF'7 {
0Q@
&z return (T & )r;
j$Ttoo }
CD$0Z template < typename T1, typename T2 >
*=]hc@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
INca {
Tac7+=T return (T2 & )r2;
T&.ZeB1 }
hrfu\cI } ;
QR'yZ45n4 i:ar{ q "PA: 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
j$l[OZ:# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9qIdwDRY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
W n*>h'R
C'bW3la return l(i, j) = r(i, j);
CA2 , 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0IHcyb [%U(l< return ( int & )i;
y,$kU1yH7 return ( int & )j;
ka_]s:>+ 最后执行i = j;
R~40,$e{ 可见,参数被正确的选择了。
dZnAdlJ J!?hajw7N FI@!7@ sFNB rL )4oTA@wR 八. 中期总结
ia.9 5H; 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:
x!CCSM;q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U
00}jH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]^HlI4 z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u<`CkYT ve|:z wOH$S=Ba5, h-B&m:gD_U #h'F6 V+7x_>!&) 九. 简化
VEAf,{)Q 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
96fzSZS, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D[)
Z$+D4f 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:
Y\!* c=@k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NUVFG; +-*/&|^等
6onFf* m!x 2. 返回引用。
9!hiCqA& =,各种复合赋值等
%";bgU2Q 3. 返回固定类型。
s{v!jZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,v;P@RL|g 4. 原样返回。
<uUHr,# operator,
7~@q#]U[ 5. 返回解引用的类型。
I
f9t^T# operator*(单目)
d_CY=DHF%` 6. 返回地址。
PPiN`GM operator&(单目)
RJ/4T#b"+ 7. 下表访问返回类型。
}?zy*yL operator[]
AS[yNCsjC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9&R. <I operator<<和operator>>
5VWyc9Q qKX3Npw 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。
;eYm+e^?. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'8+<^%c 3z$9jN/<u template < typename Left >
sJ{S(wpi" struct value_return
+Tnn'^4 {
8]U;2H/z template < typename T >
df}DJB struct result_1
+C4UM9 {
&s.S)'l4l typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9ohaU } ;
SGi(Zkc hV,)u3 template < typename T1, typename T2 >
e nsou!l struct result_2
+AGI)uQQ {
oWg"f* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p*F.WxB)4 } ;
"`l8*]z } ;
i,5mH$a&u:
jQDXl wxy.&a] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bb@@QzR 0s>ozAJ 下面我们来剥离functor中的operator()
a o"\L0;{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aj>6q=R <Lz/J-w return l(t) op r(t)
WvV!F?uqZ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(^x , return op l(t)
Tf[o'=2 return op l(t1, t2)
:Fe}.* t return l(t) op
$9LI v return l(t1, t2) op
9|y?jb5im return l(t)[r(t)]
CKoRq|QG_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*^|.bBG l_ Eeus 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
;8!L*uMI 单目: return f(l(t), r(t));
QU&LC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-M{.KqyW 双目: return f(l(t));
"n,?) return f(l(t1, t2));
14U:.Q 下面就是f的实现,以operator/为例
>M~wFs$~ /*v}.fH% struct meta_divide
zTP|H5HyK {
YzasT:EZN template < typename T1, typename T2 >
h!>K[* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9c `Vrlu {
jv<C#0E^ return t1 / t2;
rV
*`0hA1 }
D\"F ?> } ;
B)^uGSW m+Um^:\jX 这个工作可以让宏来做:
c-?2>%;(V +;@p'af!9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\xtY\q,[ template < typename T1, typename T2 > \
*3A`7usU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
T~&9/%$F 以后可以直接用
7[ 82~jM[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2.6F5&:($ 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
#.Q8q (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。。。)
zG"*B_l}+ e<.O'!=7Y #KFpT__F 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
N,oN3mFF p|q} z / template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:h(r2?=7 class unary_op : public Rettype
{y>o6OTITR {
.+.BNS Left l;
zJxO\ public :
`fL81)!jI# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M2{AaYgD Vm_<eyI2 template < typename T >
jE.yT(+lW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*F_ dP {
I4Y;9Gg return FuncType::execute(l(t));
\H6[6*JuB }
h3udS{9'8 _,G^#$pH template < typename T1, typename T2 >
\NgBF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&a/F"?9jL {
Ho_ 2zx:8b return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q,AM<\S }
AhNy+p{ } ;
L2NO_N i!tF{'*%# cD!yd^QE 同样还可以申明一个binary_op
2u=Nb0 Q+r8qnL' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0/g 0=dW= class binary_op : public Rettype
qRX:eo {
#("/ 1N6 Left l;
{&qB!axj Right r;
%XUV[L} public :
eHt |O~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gPA),
NrN aYC[15?' template < typename T >
'7j!B1K- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4/Wqeq,E8 {
bq}hj Cy
return FuncType::execute(l(t), r(t));
piy_9nk }
0>aAI3E .=u8`,sO template < typename T1, typename T2 >
FK:Tni typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o`EL)K{ {
"j]85 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iW\Q>~0#_ }
4?vTuZ/
M } ;
BB)(#yoi tsqkV7? e; #"t 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
$QbaPmHW 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8rXQK|A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vnrP;T=^ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
WF!u2E+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RqenPMk 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
}5I+VY7a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;%/Kh :Vg 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
F79!B 下面是修改过的unary_op
th 9I]g^=t Mjr19_.S template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L]_1z class unary_op
#K[UqJ+x {
{~lVe GBp Left l;
6y4&nTq[ zt23on2 public :
gFx2\QV Oapv`Z\i~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
, (Bo .(] )T_o!/\*|* template < typename T >
Z^'i16 struct result_1
SMMsXH {
Xc!0'P0T typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t[yu3U } ;
<EHgPlQn \*(A1Vk template < typename T1, typename T2 >
>&mNC\PA struct result_2
<x^Ab#K" {
n*Q~<`T typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
42{\u 08Z } ;
1%R8q=_ t\/i9CBn template < typename T1, typename T2 >
Wvg+5Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&:3uK` {
L T.u<ThR} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,y'E#_cTgQ }
M`~UH\ [nx
OGa2 template < typename T >
C}= *%S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VD,p<u{r {
Tgf#I*(^] return OpClass::execute(lt(t));
|v'_Co0ki }
2EU((Q`>=( TH%J=1d } ;
D>Ub)i m#^ua^JV \fk%^1XY 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
S1!X;PP/ 好啦,现在才真正完美了。
!P_8D*^9 现在在picker里面就可以这么添加了:
(pU@$H ^iHwv*ss template < typename Right >
#jc+2F,+{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5f` a7R {
7;wx,7CUq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
T&ECGF;Y/ }
tJ_6dH8Y 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。
I"4Lma d,c8ks( Xq"_^ |3a1hCxt %/K'VE6pb 十. bind
C,;hNg[ 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。
~)ecQ 先来分析一下一段例子
6rx%>\UkS h0=Q .Yz6 Gl4(-e'b int foo( int x, int y) { return x - y;}
D.i(Irqw! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_0v+g1x bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0G`F Xj}L 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。
l\?HeVk^ 我们来写个简单的。
N y\c>$z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wU9H=w^ 对于函数对象类的版本:
u(Y! _ gG 9e.++: template < typename Func >
\e=Iw"yd struct functor_trait
9(\eL9^ {
;T9u$4< typedef typename Func::result_type result_type;
|qn`z- } ;
,vxxp]#5 对于无参数函数的版本:
TIs~?wb$ ir72fSe template < typename Ret >
')bas#=uP struct functor_trait < Ret ( * )() >
^-*q {
]YO &_# typedef Ret result_type;
go6XUe } ;
*FINNNARB 对于单参数函数的版本:
.tg2HKD_lW 3N5un`K7 template < typename Ret, typename V1 >
h~!KNF*XW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zq:+e5YT?T {
j56#KNAha typedef Ret result_type;
L,(H(GeX } ;
gB&8TE~Y 对于双参数函数的版本:
(O&R-5m 1\[En/6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3@t&5UjwQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
GG9YAu {
*2?-6 typedef Ret result_type;
RS8tE( } ;
E1=WH-iA0 等等。。。
&D/@H1fBe 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|8|_^` _3;vir%) template < typename Func >
BE#s@-zR=p struct func_return
]c Or$O* {
SY[7<BUZ template < typename T >
J&B>"s, struct result_1
0xSWoz[i6~ {
+K@wh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P2j"L#% } ;
:4 &q2- @`IMR$' template < typename T1, typename T2 >
dr54D struct result_2
kn^?.^dVX {
e[>c>F^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
c=^A3[AM } ;
_#SCjFz } ;
q2pq~LI +(pFU\&U3H 0bcbH9) 1q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;RElG>#$ k)a3j{{ template < typename Func, typename aPicker >
b W/^2B class binder_1
fH>I/% {
<
s>y{e Func fn;
=!~6RwwwY aPicker pk;
)R- e^Cb public :
~vL`[JiK Z
ZMz0^V template < typename T >
tn\PxT struct result_1
Jn+k$'6%# {
3jJd)C R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^wtr~D| } ;
;ATn& HgY> M`U template < typename T1, typename T2 >
m|c5X)}- struct result_2
u> @Yoyc {
K,$Ro@! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1B5]1&M } ;
s (hJ * ij|+MX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B<
6E' n{@^ne4m template < typename T >
U.kTdNSp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xh[02iL- {
m0a <~ return fn(pk(t));
6z-&Zu7@ }
`:4bg1u template < typename T1, typename T2 >
7/UdE:~]*= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;LhNz ()b {
pAY[XN return fn(pk(t1, t2));
PIthv[F }
kvoEnwBe_ } ;
w%NT
0J W3h{5\d! ;Q}pmBkqB 一目了然不是么?
-:P`Rln 最后实现bind
X^%E"{!nU <:YD.zAh| Y;B#_}yF template < typename Func, typename aPicker >
>7Y6NAwY picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
AgU 7U/yk {
/iwL$xQQ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;'fn{j6C }
jwW6m@+ n?EL\B 2个以上参数的bind可以同理实现。
q@6Je(H 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Kd%>:E* mz<wYV* 十一. phoenix
Q|1X|_hs Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`BGU n~e#Y<IP\1 for_each(v.begin(), v.end(),
;A3aUN;"I (
j\^u_D do_
;i,:F`b~ [
SaA9)s cout << _1 << " , "
Z^?Y TykH ]
wRLj>nc .while_( -- _1),
{zj<nu cout << var( " \n " )
>8>}o4Q/X )
P-*=e8z{ );
j1hx{P' S$egsK"~ 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:
:87HXz6]jS 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
?->&)oAh operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F,l%SQCyj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c~=yD:$ H>/LC* 8- Wt8=j1> template < typename Cond, typename Actor >
i)[8dv class do_while
HsQ\xQ"k! {
n!>#o1Qr Cond cd;
MGGc Actor act;
iO?Sf8yJ: public :
^9zFAY.| template < typename T >
^^m3
11= struct result_1
4qc0QA% {
/cN. -lEo% typedef int result_type;
ncy? w
e } ;
&\_cU?0d CaV>\E) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_H(:$=$Q G^ 2a<?Di template < typename T >
\a|bx4M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
df$VC {
01-n_ $b do
H|K}m,g {
!_|rVg. act(t);
?R;K`f9< }
ny,a5zEnF while (cd(t));
2\:z
return 0 ;
O [81nlhS0 }
BW61WH? } ;
<f'2dT@6 @Q=P6Rz
{S o@d+<6Um 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
mh4`,N 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
w ?+v+k\ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
rLfhm
Ds%u 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
#O
|Z\|n 下面就是产生这个functor的类:
M]Y72K^ #n[1%8l, qC%[J:RwF template < typename Actor >
kr_!AW<.tz class do_while_actor
(M5{y`Kk {
_Q:739& Actor act;
l5m5H,` public :
aC&ZV}8of do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O;ty
k_yM -UPlQL template < typename Cond >
J01Y%W picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0> 6;,pd" } ;
kUdl2["MZ _uR-Z_z &dino 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;,8bb(j 最后,是那个do_
iZVMDJ?(Z] kJ JUu _`bH$ class do_while_invoker
q]\bJV^/U {
;Ly(O'9 public :
xz+Y 1fYT template < typename Actor >
Ua@rp3fr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-,;Iob56! {
9\/T #EP return do_while_actor < Actor > (act);
_Gf.1Bsf@S }
x=>+.'K } do_;
lD8&*5tDmP [3s p 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q>~\w1%}a\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
y1JxAj 最后来说说怎么处理break和continue
r3@Q(Rb 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。
Sv7_-#SW<( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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