一. 什么是Lambda
5?3Isw`v2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JNxW6 cK 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,
.K|P& BN\fv, i>tW|N ~']&. class filler
a9D gy_!Y {
} g3HoFC public :
QmH/yy3.% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
qE#&) } ;
qPXANx<^ zdLVxL>87 I;kf
#nvao 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:
UM4@H1 #$rf-E5g-K 00`bL kZU"Xn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B^i mG r~Y>+ln. *D=K{bUe' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0)A=+zSS1 Xzx[C_G Exep+x- U;x1}eFT 二. 战前分析
B#HnPUUK 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。
$kxu;I 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
q3c*<n g# Yw~;g:= Q7CwQi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y\F`B0#$ /* --------------------------------------------- */
O%YjWb vector < int *> vp( 10 );
@DfkGm[% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(@%XWg /* --------------------------------------------- */
"C:rTIH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$"Y3mD}?L /* --------------------------------------------- */
\3%W_vU_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+Fk4{p /* --------------------------------------------- */
C+/Eqq^( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
NniX/fk /* --------------------------------------------- */
a);O3N/*I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#2Ac H/^~<U#p _, \y2&KT f*{M3"$E 看了之后,我们可以思考一些问题:
<)_:NRjBF& 1._1, _2是什么?
X!U]`Qh 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。
_wm~}_Q 2._1 = 1是在做什么?
McT\ R{/ 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。
/\TQc-k?2 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。
}7iUagN 3xBN10R# ..??O^ 三. 动工
#C"7
l6'a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W:`5nj]H9 6b%`^B\ l*QIoRYFW - waX#UT= template < typename T >
rU;
g0'4e class assignment
*mf}bTiS {
k!Vn4?B"k T value;
&[NVP&9&U public :
pt=7~+r assignment( const T & v) : value(v) {}
AiY|O S3R template < typename T2 >
*GCA6X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|tG05 +M } ;
D4AEZgC F, IgLVn<5n nped 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lN);~|IOv7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
PASuf.U$" H!Wis3S3G XXXljh6 j'k8^*M6 class holder
L5R `w&Up {
f8^"E $" public :
(})]H:W7 template < typename T >
{G Ub'J assignment < T > operator = ( const T & t) const
{VBR/M(q {
j?=V tVP return assignment < T > (t);
H9sZR>(^ }
$b4*/vMr } ;
cE^kpnVq|< .H
Fc9^.* cL?\^K) 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
D._{E*vg U%Dit static holder _1;
j -#E?&2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
vZ:G8K)o( w-J"zC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<H<!ht%q3 而不用手动写一个函数对象。
\.5F](: .H ,pO#{; Dp^"J85}
E
yd$fcRK 四. 问题分析
@o`sf-8x 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。
+IvNyj| 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。
"Lb fF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n.@#rBKZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]GcV0&| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
kl| g 3*G5F}7%= 五. 问题1:一致性
{!lNL[x 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?|
P_Z M'[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
P2O\!'aEh uG4$2 struct holder
O97VdNT8 {
bk.*k~_ //
w_\nB}_ template < typename T >
c2/"KT T & operator ()( const T & r) const
j]AekI4I {
Z?-;.G* return (T & )r;
[9LxhPi }
8IeI0f"l) } ;
'[%jjUU 1bd$XnU 这样的话assignment也必须相应改动:
dQ,Q+ON> CdZnD#F2 template < typename Left, typename Right >
?fB5t;~E class assignment
Xj%,xm>}!u {
5Wo5n7o Left l;
YDW|-HIF Right r;
jg?bf/$s public :
%W(^6p! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nkTYWw template < typename T2 >
)u<eO FI+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
C B6A}m } ;
vlvvi() Cb4_ ?OR0 同时,holder的operator=也需要改动:
ka/nQ~_#< [8.-(-/; template < typename T >
I4ebkP gf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
36nyu_h:R {
,'=hjIel return assignment < holder, T > ( * this , t);
7q!?1 -?8R }
I,]J=xi 0Yp>+:# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
KyjyjfIwH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a%v>eXc >[EBpYi return l(rhs) = r;
>G&^?5 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Oc#>QZ3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w\Iqzpikr vf[&7n template < typename Tp >
\Y+") class constant_t
dIvy!d2l {
RJ@\W=aZ const Tp t;
JwB"\&'1ZS public :
cu)U7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-A}zJBcR template < typename T >
a#$N% =j const Tp & operator ()( const T & r) const
qIz}$%!A {
*Z > return t;
g
&*mozs }
CG.,/]_ } ;
S"Kq^DN f9a$$nb3` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>otJF3zw 下面就可以修改holder的operator=了
?.Q3 pUT )(lJT&e template < typename T >
<1K7@Tu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3-iD.IAUm@ {
IytDvz*| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$T?]+2,6; }
cv]BV>=E V:OiW"/ 同时也要修改assignment的operator()
Jr]gEBX 6Kp}_^|z template < typename T2 >
@`S.@^%7fO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w:Ra7ExP 现在代码看起来就很一致了。
iy}xICt Q(e{~
]* 六. 问题2:链式操作
O5M2`6|As 现在让我们来看看如何处理链式操作。
D#ZPq,f 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
J+|/-{g 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
-x{&an= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
6A?8tm/0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F\-Si!~oOz lov%V*tL template < typename T >
x9&p!&*&IT struct result_1
>azEed<B {
6}#"qqnx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
T)~!mifX } ;
<aXoB*Y
C `6S}f, 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Mb.4J2F ? H{%H^t> template < typename T >
T
pD; struct ref
*{|$FQnR>( {
oqYt/4^Q typedef T & reference;
`7\H41%\pp } ;
A?r^V2+j template < typename T >
?A&%Cwj struct ref < T &>
_C$X04bU3V {
G,|KL" H6 typedef T & reference;
CdL.?^ } ;
ot }6D JD*8@N 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G\ex^&M x[x(y{&~ template < typename T >
u{Ak:0G7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l `R KqT+ {
N&m_e)E5c return l(t) = r(t);
5gshKmt_ }
V&iS~V0. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
{m[Wyb( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
n}q$f|4! ~b6GrY"vB 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
|'$ l7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?oKL&I@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R5kH0{zM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2M&$Wuu.q 最后的布局是:
95LyYg Add
\0&SI1Yp / \
?4[NNL Divide 5
RB;BQoGX / \
\=fh-c(J, _1 3
q:]Q% IC^ 似乎一切都解决了?不。
O aaH$B 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。
D5L{T+}Oi% 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*CnoQH 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:
5\'AD^{ d.AC%&W template < typename Right >
|r !G, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
f3#X0.': Right & rt) const
hZU1O {
kceyuD$3G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]r959+\$ }
Dr+ Ps 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
12OlrU 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。
30d#Lq 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。
Mk5RHDh 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。
$3\,h;y 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
YlKFw|= 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Y.-S=Y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
T5e^J" W;TJenv template < class Action >
H1&RI4XC class picker : public Action
[.-a$J[4+F {
f^e&hyC
public :
Nfaf;;J} picker( const Action & act) : Action(act) {}
[K:29N9~4 // all the operator overloaded
=:~(m } ;
N|Habua<Xw DFy1 bg 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。
!_x*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:
n&d/?aJ7a\ Nog(VN4I& template < typename Right >
zPE$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x{hn2]6+eB {
l1r_b68 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9/3;{`+[a }
d.r Y-k {7X~!e|w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a+
GJVJ 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。
iLtc
HpN #jP/k. template < typename T > struct picker_maker
yU_9a[$V {
L~&" aF/b typedef picker < constant_t < T > > result;
zy>}L # } ;
.8H}Lf\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(0C&z/ {
AC4 l<:Yh typedef picker < T > result;
x~+-VF3/ } ;
A*i_|]Q 39D } 下面总的结构就有了:
4ZI_pf functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
3U;1D2"AE picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
kUbnVF5' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
CDCC1B G" 至此链式操作完美实现。
2f..sNz 9XOyj5 {Hk/1KG> 七. 问题3
%VJW@S>j/ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
sfI N)jh .
\F7tc8? template < typename T1, typename T2 >
'9q6aM/& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[cpNiw4e {
L|\Diap return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+)gB9DoK }
O-!,Jm `{}@@] 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
&J(!8y*QyE v3-?CQb( template < typename T1, typename T2 >
I%xn,u struct result_2
Xw^X&Pp {
"&-C$J5
Id typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\ja `c)x } ;
GYoseqZM .'lN4x 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?
tlGWl0V?7Q 这个差事就留给了holder自己。
oD0EOT/E H[nz]s 7zGMkl template < int Order >
Pz`hX$ class holder;
LdEE+"Jw template <>
Funj!x'uE class holder < 1 >
ym%o}(v- {
d~`-AC+ public :
W4vBf^eC template < typename T >
RIjM(P struct result_1
;rHz;]si {
/b{HG7i\ typedef T & result;
[`nY2[A$ } ;
9L"?wv template < typename T1, typename T2 >
;BVDt struct result_2
} yq {
euZI`*0 typedef T1 & result;
-3vh!JMN } ;
968^ "T# template < typename T >
E em
g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$?f]ZyZr. {
=P]GPEz_ return (T & )r;
!nzGH*td }
b n-=fb( template < typename T1, typename T2 >
sTOFw;v% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hdj%|~Fj {
MaErx\ return (T1 & )r1;
TzrW }
5i9Ub|!P } ;
w-FHhf ]^'ZiyJX template <>
(\&
62B1 class holder < 2 >
Vp7b4n< {
Fu##'# public :
-u~eZ?(!Ye template < typename T >
yjpz_<7a= struct result_1
f_'"KF[% {
-tyaE typedef T & result;
}
07r } ;
z!Hx @){| template < typename T1, typename T2 >
8ds}+TtbY struct result_2
)X%oXc&C| {
P`
]ps?l typedef T2 & result;
fIkT"? } ;
3EOyq^I% template < typename T >
4 J8Dh;a` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Cuv|6t75' {
XhA4:t return (T & )r;
Q>%E`h }
o9+Q{|r template < typename T1, typename T2 >
WZK
:.y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3:AU: {
#90c$ dc return (T2 & )r2;
f?-J#x) }
VIg\]%qse } ;
E9R]sXf8 6t$N78U uO"8aD`W 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> >。
e~
BJvZ}Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
mn`5pha 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\(bj(any LG6I_[ return l(i, j) = r(i, j);
]}~4J.Yn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
EL +,jrU~ mu>] 9ZW return ( int & )i;
d?}hCo=/Xq return ( int & )j;
#ovM(Mld 最后执行i = j;
xVTo4-[p 可见,参数被正确的选择了。
)Ga8`t" e^WqJ7j 5L3{w+V ' &N20w qK-qcPLsl 八. 中期总结
L!vWRwZwC 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:
W0?JVtq0Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|*1xrM:v~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%I}'Vb{C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>#?iO]). Om6Mmoqh niAZ$w WKOI\ c/RT0xql* eA&t% 九. 简化
z}3di5+P 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
^XNw$@&', 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`#p< rfe 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:
9C=~1>S
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
X2{`l8%Ek +-*/&|^等
QA,*:qx 2. 返回引用。
g/B\ObY =,各种复合赋值等
fFHK:n` 3. 返回固定类型。
ydyG}XI7V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J@gm@ jLc 4. 原样返回。
"u5KbJW operator,
jJ<;2e~OW 5. 返回解引用的类型。
(gDQ\t@3- operator*(单目)
;t~*F#p(! 6. 返回地址。
lJlhl7 operator&(单目)
$':JI#
7. 下表访问返回类型。
sX!3_'- operator[]
Wt"ww~h`( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Nuo^+z
E operator<<和operator>>
~W3:xnBEk ;/R kMS OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_hWuAJ9Qy 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yIWc\wv 7|{ B# template < typename Left >
"R8.P/ 3 struct value_return
{=qEBbM {
[bsXF# template < typename T >
wePI*."] struct result_1
fw:7U%MGv {
|SxMN%M! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%fBP:5%K } ;
4?v$<=#21* r:73uRk template < typename T1, typename T2 >
3Qk/ Ll struct result_2
nPcxknl(pd {
a^(2q{* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^glX1 ) } ;
{N"*olx } ;
7MoR9,( z>7=k`x`: }'v{dK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%uj[ ` .(JE-upJ" 下面我们来剥离functor中的operator()
WX ,p`>n 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;eP_;N5+J p1kl LX return l(t) op r(t)
^] i"
H|(x return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?P%|P return op l(t)
%n4@[fG%K return op l(t1, t2)
&{BBxv)y return l(t) op
?THa5%8f return l(t1, t2) op
J}:&eS return l(t)[r(t)]
ed=n``P~} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IeH^Wm&^ `|&\e_"DE 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:
g%ZdIKj! 单目: return f(l(t), r(t));
7:z>+AM[r return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
uL
bp.N8 双目: return f(l(t));
(VfwLo># return f(l(t1, t2));
u2Y N[|V 下面就是f的实现,以operator/为例
7,f:Qi@g h,]tQ#!s8 struct meta_divide
z/)$D {
)ni"qv~J template < typename T1, typename T2 >
u
IAZo; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
E1#H{)G {
K4_~ruhr return t1 / t2;
N`f!D>b:dn }
Rq"VB.ef&{ } ;
dJloH)uJZ> 04P.p6 这个工作可以让宏来做:
$|rCrak; ={\![{L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DE5d]3B template < typename T1, typename T2 > \
z'?SRK5+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
kea e.6[ 以后可以直接用
?Y%}(3y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w8G7Jy 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
LFl2uV" (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。。。)
BQ).`f";d :sU!PF[< d:A\<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
^g}L`9fL WfRVv3Vm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W&HF?w}s class unary_op : public Rettype
uPI v/&HA {
)t*S'R Left l;
,;9ak-$8p public :
m"5{D*| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~u};XhZ 7F,07\c template < typename T >
]^Sd9ba typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MKV=m8G= {
5P-K *C& return FuncType::execute(l(t));
$Vo/CZW7 }
8FAT(f//. $$k7_rs template < typename T1, typename T2 >
r5D jCV" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<9=zP/Q {
>Kz_My9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
0PYvey }[ }
s4x'f$r } ;
p^T&jE8])# eLCdAr ,.~
W 同样还可以申明一个binary_op
C/SapX sGXp}{E9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f1)HHUB class binary_op : public Rettype
W/#KX}4 {
@~JB\j9 Left l;
P]|J?$1K Right r;
y2oB]^z&n public :
1[26w_B3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>`<Ued Mr$# e template < typename T >
eKL]E! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3Cq6h;!# {
^RY n8I return FuncType::execute(l(t), r(t));
lF0K=L }
D."cQ<sxpN _{N0OX template < typename T1, typename T2 >
9yh9HE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N7d17c.
5 {
(J6"
; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"9c.C I }
D2Vb{ %(4. } ;
Ask' ! |z.Gh1GCy H+S~ bzz 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
l[tY,Y:4qO 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Dm7Y#)%8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5LDQ^n 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。
s/r5,IFR 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;b, -$A 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。。。
'CP/ym f/a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
mle_*Gy8 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)
r^?)F?n! 下面是修改过的unary_op
aR`_h=a
EJWOXxU template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(%``EIc<8 class unary_op
aK8bKlZe {
Mfnlue]( Left l;
OpW eW UN
cYu9[ public :
xI=}z $sU5=, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_fczE~O/ P5'iYahCq_ template < typename T >
XkM s struct result_1
i_j9/k {
b:N^Fe typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ioE66-n } ;
+)/Rql(lY 08TaFzP81 template < typename T1, typename T2 >
!!?+M @ struct result_2
Y|{r
vBKjf {
`_NnQ% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>yV)d/ } ;
T0@](g W?*Xy6",JF template < typename T1, typename T2 >
aukk|/3Ih typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w.4u=e >Z4 {
/>dB%* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r1[E{Tpz }
RB S[*D ,pQ'w7 template < typename T >
3::3r}g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DhtU]w} {
h(C#\{V return OpClass::execute(lt(t));
:zizca4 }
=]_d pE EQ fhBO~o+K> } ;
viW~'}^k7 F&W0DaH SREDM 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
\_*?R,$3Y, 好啦,现在才真正完美了。
S5:"_U 现在在picker里面就可以这么添加了:
47)+'` 4kW30Ma template < typename Right >
N<#S3B?. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J~_L4*Jw {
nUI63? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p56KS5duI. }
)bB"12Z|8 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
P#dG]NMf M iP[UCh d1srV` "_ PH "W !SLP8|Cd 十. bind
C:'WX*W 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
LVR;&Z>j 先来分析一下一段例子
l>3M|js@/ >,w\lf9 rh:s
7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
TTA{#[=7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
d&PE,$XC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ImUQ*0 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。
"4Vi=* 2V 我们来写个简单的。
p6&LZ=tL3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
hYP6z^ 对于函数对象类的版本:
SeRK7Q&_ :wv
:#EaH template < typename Func >
_1w.B8Lyz@ struct functor_trait
E)&NP}k-P {
!#,- typedef typename Func::result_type result_type;
8!`7- } ;
'Yaf\Hp 对于无参数函数的版本:
&X#x9|=&O kbIY%\QSO template < typename Ret >
JEK%yMj struct functor_trait < Ret ( * )() >
F"B<R~ {
Sah<sb= typedef Ret result_type;
'NQMZfz } ;
p?Z+z 对于单参数函数的版本:
xWenKY, }AMYU>YE= template < typename Ret, typename V1 >
%8Z|/LGg struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|g7nh[ {
-)y> c typedef Ret result_type;
*@bg/S
K% } ;
Xhq? 7P$3 对于双参数函数的版本:
7`u A X <ba|( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`'G),{ j struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C,OB3y {
G<">/_jn typedef Ret result_type;
z{D$~ ob } ;
G:h;C].
等等。。。
2g ?Jb5) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]HNT(w@ )M&Azbu template < typename Func >
}2iKi(io* struct func_return
WL)_8! {
UZ4tq template < typename T >
4 BE:&A struct result_1
]zhq.O
>2{ {
V:,3OLL* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
. T6_N } ;
F'?5V0\he @}zS/LO template < typename T1, typename T2 >
tK s4}vW struct result_2
;9!yh\\ {
|h^G $guw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vjs|!O=oH } ;
gNEzlx8A } ;
H649J)v+m evndw> 0btmao- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T0*TTB&b @ 2%.>0s. template < typename Func, typename aPicker >
6S! lD= class binder_1
m5'__< {
2kp|zX( Func fn;
:uT
fhr aPicker pk;
T_(e(5 public :
(_%JF[W $dVgFot template < typename T >
hZss struct result_1
G
+nY}c {
[kp7LA"` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i)`zKbK } ;
*mK);@pL *s<dgFA' template < typename T1, typename T2 >
Vne.HFXA struct result_2
;8%@Lan {
|j5AU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^)C$8:@ } ;
9sO{1rF pxCGE[@` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{*ko=77$* V %{9o template < typename T >
1^WA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Skk3M? {
HhQPgjZ/ return fn(pk(t));
x
w?9W4< }
Op$J"R template < typename T1, typename T2 >
*]>OCGsr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H,4,~lv| {
g*w-"%"O return fn(pk(t1, t2));
-%/,j)VKD }
<-oRhi4 } ;
(W}i287 66"ZH,335 9%)& }KK| 一目了然不是么?
@=<TA0;LL 最后实现bind
2)I'5?I G.q^Zd#.T v;F+fOo template < typename Func, typename aPicker >
T h- vG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RfKxwo|M< {
Bu>yRL=* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'bY|$\I }
;ijfI ~RR_[t2Z 2个以上参数的bind可以同理实现。
EH!EyNNb 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。
=VX<eV @=zBF'<.9 十一. phoenix
Nh7!Ah Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-)vp&- n]ppO
U|[ for_each(v.begin(), v.end(),
c&I,eds (
4iPua"8 do_
z_,]fd=o [
kAQ\t?`x cout << _1 << " , "
Vp-OGX[ ]
cwW~ *90# .while_( -- _1),
- m x3^ cout << var( " \n " )
5@&i:vs5y )
yg[Oy#^ );
hk$nlc|$ 9jzLXym 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:
CyBM4qyH 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
##+8GLQM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
WbD C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ofrlTw&o ;|$]Qq A'AWuj\r2R template < typename Cond, typename Actor >
oWaIjU0 class do_while
HS&uQc a {
uF.\dY\xv Cond cd;
r0$9c Actor act;
j
BQqpFH9 public :
gZ=9Y:$ template < typename T >
C2,cyhr struct result_1
0Eg r
Q {
\3:{LOr%* typedef int result_type;
"}x70q'>S } ;
FLnAN; wM&x8 < do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fvBC9^3 zl8\jP template < typename T >
Y X{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Oy2&C {
AFhG{G'W do
`
Ehgn?6' {
}Yl8Q>t act(t);
2mp>Mn~K^ }
E~O>m8hF while (cd(t));
)I
UWM return 0 ;
.N><yQ-j3' }
^fiRRFr[ } ;
md
+`#-D\O _.8]7f`*Gc ^l2d?v8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_TcQ12H 5< 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。
X'Il:SK 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。
P;91C'T-x 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。
]}Hv,a
下面就是产生这个functor的类:
^d$e^cU U
&k3 Pc
?G^
Xol template < typename Actor >
v5bb|o[{K class do_while_actor
vc1GmB {
~4X!8b_ Actor act;
y?4=u,{C public :
p`.fYW:p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2+Y`pz47W [Ik
B/Xbw| template < typename Cond >
.;v'oR1x5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@DKl<F } ;
pO+wJ|f jJQfCOD$ p~;z"Z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"uERa(i 最后,是那个do_
w]YyU5rhS "&o@%){] Tu#k+f*s class do_while_invoker
Us~wv"L=UX {
QS?9&+JM | public :
mb6?$1j template < typename Actor >
[goPmVe+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!Kqj&y5 {
E1Aa2 return do_while_actor < Actor > (act);
_~&vs< }
en6AAr:U} } do_;
eOO*gM= MP&4}De 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U~@B%Msb
L 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
F7u%oLjr 最后来说说怎么处理break和continue
(=B7_jrl 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。
zw:b7B] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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