一. 什么是Lambda
XMb]&VvH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
juQ&v>9W) 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,
H..g2;D P3|_RHIb P7GuFn/p~2 l` 9<mL class filler
PW(4-H {
:V1ttRW}52 public :
eliT<sw8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_t<D~ } ;
N
]/N}b q$)$?" +We_[Re`< 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:
>]N}3J}47g i0`<`qSQh *0>![v AR9D;YfR~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
j)4:*R.Z] +_Nr a nn>1OO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
""cnZZ5) +a$'<GvP #/fh_S'Z O~t]:p9_ 二. 战前分析
`.3! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
kO:|?}Koc 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
d-e6hI4b Yud]s~N , 'WhF- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R=uzm=&nR /* --------------------------------------------- */
^mWOQ*zi; vector < int *> vp( 10 );
/Qh transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{"Xn`@Y /* --------------------------------------------- */
b~;gj^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-#0(Jm' /* --------------------------------------------- */
@c&}\#; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
N{ L'Q0! /* --------------------------------------------- */
H&K(,4u^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
i}cqV
B?r /* --------------------------------------------- */
9>gxJ7pY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r{y&}gA l,cnMr^.W ks92-%;: up+W[#+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
v+a$Xh3Y~ 1._1, _2是什么?
y V=Ku 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。
p=F!)TnJN 2._1 = 1是在做什么?
BJGL &N 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。
5,/rh,? 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。
3m
RP.<= Dep.Qfv{- 7.7aHt0 三. 动工
~>C@n'\lv 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VyQ@. Lm H CKD0xx ;Du+C% ? yL3XB> template < typename T >
uSnG= tB class assignment
0p6 {
V_b"^911r T value;
5`su^ public :
Leg)q7n assignment( const T & v) : value(v) {}
>uVo'S. template < typename T2 >
~s.~X5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0#\K9|. } ;
i?+ZrAx> cd_\?7 JbT+w\o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#2*l"3.$.R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pq8XCOllXx ;U7o)A; k'O^HMAn! VaYL#\;c< class holder
<2b&AF{En {
r6
k/QZT public :
O&DkB*- template < typename T >
iBCZx>![; assignment < T > operator = ( const T & t) const
Gn*cphb {
]=X6*
E*/E return assignment < T > (t);
s98Jh(~ }
_=,\uIrk } ;
R _#x =;9
%Q{ Hzm<KQ
g 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
?D 8<}~Do EPEy60Rx5 static holder _1;
M%(B6};J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
D~~"wos 'gBns for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
isU7nlc! 而不用手动写一个函数对象。
:P,g, L7kNQ/ qp#Is{=m 36]pE< 四. 问题分析
\!O3]k,r 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
UA>3,|gV1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
i}&&rr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\"]KF8c^_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
eBlWwUy*6f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
gMXs&`7P ]~a;tF>Fw
五. 问题1:一致性
&%@e6..Ex 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
rV{:'"=y- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1omjP`]|, TJYup%q struct holder
Q#k Sp8 {
}j+Af["W? //
(Dat`: template < typename T >
3H^0v$S T & operator ()( const T & r) const
F747K);_ {
d_v]mfUF return (T & )r;
ko-3`hX` }
[j3-a4Wu } ;
Za[?CA 0o2*X|i( 这样的话assignment也必须相应改动:
"Wz8f fAEgrw%Ti template < typename Left, typename Right >
ni2GZ<1j class assignment
q fc:%ks2 {
%
w\ Left l;
]izrr Right r;
uez"{ _I public :
b]0]*<~y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LDDgg
u
template < typename T2 >
9f(0
qa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DB~3(r?K } ;
.j
et0w `}r)0,Z}3 同时,holder的operator=也需要改动:
xL&evG# LiG!xs template < typename T >
pwF+ZNo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%>p[;>jW {
G_m $?0\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
]!c59%f= }
\T'.b93~B |~K 5] 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。
N>TmaUk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YYE{zU o*k.je1 return l(rhs) = r;
/M :7 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。
qw?Wi%t(x8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-/V,<@@T *&vlfH template < typename Tp >
1 5heLnei class constant_t
k!Ym<RD%N {
c;X%Ar const Tp t;
E,kDy: public :
Y9/`w@"v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#ORZk6e template < typename T >
$#z-b@s=B const Tp & operator ()( const T & r) const
(jyT9'*wAT {
/IxoS return t;
eS`ZC!W }
R7o'V* d } ;
/3`yaYkSh {gC?kp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
; Sd== * 下面就可以修改holder的operator=了
"[QQ(]={ uGmv`R_ template < typename T >
<~ Dq8If assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?v
z[Zi {
BS.5g<E2q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AqA.,;G }
>]L\B w xA'RO-a}h 同时也要修改assignment的operator()
:'
=le*h ptc.JB6 template < typename T2 >
0$qK: ze T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dfA2G<Uc 现在代码看起来就很一致了。
_v#Vf*# Zt"#'1 六. 问题2:链式操作
\N%L-%^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:hBLi99
o 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。
aMJW__, 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。
2/iBk'd 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。
XtZeT~/7RT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]Sey|/@D !b"2]Qv template < typename T >
%ws@t"aER struct result_1
6Y%{ YQ}s| {
^, &' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/HE{8b7n3F } ;
~eZ]LW]) Z,~PW#8<& 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:
{/|tVc63 ;=UkTn}N?l template < typename T >
z',f'3+ struct ref
HEk{!Y {
,rNv} typedef T & reference;
.MS41
E! } ;
=o)B1(v@. template < typename T >
rQ-,mq struct ref < T &>
Rb_%vOM {
y&W3CW\: typedef T & reference;
cCuK?3V4K } ;
O@>ZYA% N}ugI`: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?{;7\1[4 IkuE | template < typename T >
X%98k'h.y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?orLc,pU^ {
^H!45ph?Jc return l(t) = r(t);
9'=ZxV }
5^97#;Q;J" 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。
[#SiwhF| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c :2 w(BVi ":_~(?1+ 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
!{?<(6;t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+,_%9v?3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
K,o&gY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7.*Mmx~]= 最后的布局是:
&u4;A[-R Add
Y6`^E / \
"?G?G'yK> Divide 5
J)EL<K$Z[ / \
YmwXA e: _1 3
:CsrcT= 似乎一切都解决了?不。
)!lx'>0> 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
pupt__NZ)n 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
pE {yVs OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
4$y P_3 Yy{(XBJ~%t template < typename Right >
KRM:h`+-.- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
S"/-)_{ Right & rt) const
Os/?iGlD*E {
'A,)PZL9i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R:`)*=rL% }
+xuj ]J 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$=5kn>[_Z% XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
e0M'\'J 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`|<? sjY 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
d5"rCd[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Ki>XLX,er= 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
25;(`Td5 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
2Z-QVwa*U
AHU=`z template < class Action >
.JBTU>1]_n class picker : public Action
*LEI@ {
MnP+L'| public :
B2Kh~Xd picker( const Action & act) : Action(act) {}
X.V4YmZ-; // all the operator overloaded
*/OKg;IMi } ;
B%WkM\\!^ i}O.,iH Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
G8.nKoHv7x 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
!tSh9L;<O d+nxvh?I8 template < typename Right >
c=D~hz N picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I9<%fv {
@V Sr'?7- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:_h#A}8Xd }
Fd#Zu.Np VV/aec8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"H]R\xp 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
mRy0zN>? ,hWuAu6.L template < typename T > struct picker_maker
{mB!mbr
{
}S;A%gYm typedef picker < constant_t < T > > result;
M }$Td_g } ;
K,,'{j2#f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
89m9iJ= {
?z0W1a typedef picker < T > result;
y@<&A~Cl^ } ;
V}ls|B$Y |'j,|^< 下面总的结构就有了:
}nptmc 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。
('2Z&5 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。
TUARYJ6= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$WO{!R 至此链式操作完美实现。
@}s EP&$ dsg-;*% /I:&P Pff 七. 问题3
YRCOh:W* 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。
ByacSN z3{Cp:Mn template < typename T1, typename T2 >
Lf`<4 P ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vSY
YetL {
1--Ka& H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
eCiI=HcW; }
L#S|2L_hC CaVVlL 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:
>uYU_/y$2 x.sC015Id template < typename T1, typename T2 >
uDLj*U6L struct result_2
TuC {
,20l` : typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
L4ZB0PmN' } ;
i.^:xZ &UNQ4-s 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
1B@7#ozWA? 这个差事就留给了holder自己。
?I u=os>* Pj_*,L`mZ {q^UWv?1 template < int Order >
9ji`.&# class holder;
=mSu^q(l template <>
'hFL`F* class holder < 1 >
S|fb' {
biS{. public :
csA-<}S5]b template < typename T >
@1 i<=r struct result_1
Ro;I%j {
R:rols"QM typedef T & result;
@<&u;8y-Cn } ;
_h 6c[* template < typename T1, typename T2 >
c7.M\f P
struct result_2
pK ^$^*# {
Xc4zUEO9 typedef T1 & result;
<+<Nsza } ;
/(?s\}O template < typename T >
//RD$e?h~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t*)!BZ {
yMC6 Gvp return (T & )r;
de;CEm<n }
Vt,P.CfdC template < typename T1, typename T2 >
!N!AO(Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)Cat$)I#, {
qj4jM7 return (T1 & )r1;
w"W;PdH) }
P#V}l'j(<a } ;
lPrAx0m13% >x6)AH. template <>
5tk7H2K^< class holder < 2 >
*!j!o%MB {
$/ $Hi U`. public :
6J">@+ template < typename T >
F%.UpV, struct result_1
64vj6 &L {
y0p\Gu;3j typedef T & result;
a!f71k
r } ;
^Pah\p4bj template < typename T1, typename T2 >
+~= j3U struct result_2
4P"XT {
LXZI|K[}k typedef T2 & result;
G&t|aY- } ;
7#SfuZ0@ template < typename T >
x&"P^gh) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p/G9P +? {
5m;BL+>YE return (T & )r;
GDb Vy)& }
6G}4KGQc template < typename T1, typename T2 >
73nM9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`sgW0Uf {
nwzyL`kF return (T2 & )r2;
))nTd= }
oKH+Q6S: } ;
ru~!;xT bAy\Sr
#/ !Rgj'{ 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> >。
mD|Q+~=|e 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dK0H.| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_'<FBlIN e {3%- return l(i, j) = r(i, j);
>&k`NXS|V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$=`d[04 %;|dEY return ( int & )i;
AX{7].)F return ( int & )j;
U9*< dR 最后执行i = j;
/8<c~ 可见,参数被正确的选择了。
k8l7.e* w9mAeGyE \Lg4 Cx WJ LqH< %|1s9?h7\ 八. 中期总结
9XhH*tBn7( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
M%RH4%NZ0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&pR 8sySu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
TAqX
f_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l ?YO!$ 8EX?/33$ 3g5r}Ug 0Wc_m; 2m} bddS I?Z"YR+MQ 九. 简化
,el[A`b 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。
W$`#X 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U0iV
E+)Bt 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
jw
5 U-zi 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
HLdHyK/S +-*/&|^等
X[f)0w% 2. 返回引用。
c-!3wvt) =,各种复合赋值等
B(5>H2 3. 返回固定类型。
^SW9J^9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K4+|K:e 4. 原样返回。
k*!iUz{] operator,
+@H{H2J 4 5. 返回解引用的类型。
M{jq6c operator*(单目)
YpRhl(| 6. 返回地址。
GV28&!4sS operator&(单目)
p )]x,F 7. 下表访问返回类型。
& JJ*?Dl operator[]
tkkh<5{C
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r .
(} operator<<和operator>>
7$t['2j3 wA)nryXV 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。
OVc)PMp 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2-Wy@\ euW template < typename Left >
;t,v/(/3 struct value_return
3 TTQff {
zSu,S4m_; template < typename T >
wXKt)3dm u struct result_1
E7_OI7C {
'#eT typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{E7STLQ_% } ;
qmenj LR\8M(rtvH template < typename T1, typename T2 >
ET 0(/Zz struct result_2
-YmIRocx {
2JcP4!RD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8OO[Le]1 } ;
U0srwt97S } ;
&\Lu}t7Ru 12_7UWZ" 8G9( )UF. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%+<1X?;,Fq #};Zgixo$ 下面我们来剥离functor中的operator()
};EB[n 首先operator里面的代码全是下面的形式:
065 =I+Vo 0PsQ
1[1 return l(t) op r(t)
DyA/!%g return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]mUt[Yy:z return op l(t)
fny6`_O return op l(t1, t2)
;sq xFF@ return l(t) op
zK{} return l(t1, t2) op
?r5a* return l(t)[r(t)]
r.6?| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,?Zy4- ='_3qn. 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:
i\gt
@ 单目: return f(l(t), r(t));
79-50}A return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x;-D}# 双目: return f(l(t));
}UQ,B return f(l(t1, t2));
!c-MC| 下面就是f的实现,以operator/为例
j]]5&u/l qDhZC*"9#D struct meta_divide
X8?@Y@ {
AZA5>Y template < typename T1, typename T2 >
@$
lX%p> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
g jzWW0C {
Dhfor+Epy return t1 / t2;
6pfkv2.} }
{XUSw8W' } ;
kBk2mMZ 9
`q(_\ x 这个工作可以让宏来做:
RrYNtc <F"G~.^ *s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?4Fev_5m template < typename T1, typename T2 > \
5p5"3m;M7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e"XolM0IM 以后可以直接用
Wm5[+z|2?9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
QnS#"hc\a 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
w^YXnLLJG (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。。。)
V[kn'QkWv UQ7La 7" vv<\LN0 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
-yg;,nCg yOvV"x] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M"u=)CT class unary_op : public Rettype
v0tFU!Q% {
yf`_?gJ6d Left l;
;C
,
g6{ public :
!M9mX%UQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=MD)F PxvxZJf$@ template < typename T >
Yl?s^]SFU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:,j^ei {
b9 li return FuncType::execute(l(t));
<w8H[y"c }
ImH9 F\ N2k{@DY template < typename T1, typename T2 >
A )CsF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,1lW`Krx {
'&K' 0qG return FuncType::execute(l(t1, t2));
QMrH%Y }
7.g,&s%q } ;
\u[5O@v# !8W0XUqh+ X.,R%>O}`P 同样还可以申明一个binary_op
a|3+AWL% >9#) obw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=?wDQ: class binary_op : public Rettype
px+]/P<dX {
,@f |t& Left l;
W$J.B!O Right r;
h^`@%g9 S public :
MBKF8b'k binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kApD D[ N 8oRq3 " template < typename T >
ui|6ih$+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
) .' + { {
p|a`Q5z! return FuncType::execute(l(t), r(t));
F{.g05^y }
*-q&~ ]W~M?1} template < typename T1, typename T2 >
v4uQ0~k~X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?:l:fS0:{ {
5INw#1~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+>[zn }
;'Z"CbS+ } ;
-4F}I3I T('rM:)/ NE)w$>0M 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
Dvl\o; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
XbFo#Pwk DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-HuIz6 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。
HJpx,NU' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?6x&A t 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。。。
yGC
HWP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}NdLd! 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)
|o(te 下面是修改过的unary_op
DZb0'+jQ aM,g@'.= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2~r2ErtS class unary_op
6Rq +=X {
e},:QL0X Left l;
xt`a":lr u HL>l.IG? public :
EUH9R8) w Bm4~~_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s*i,Ph Lk^bzW>f template < typename T >
<pS#wTsN4% struct result_1
@$$J}~{ {
gf4Hq&Rf typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qvhG^b0h } ;
Ep')@7^n pjSM7PhQ template < typename T1, typename T2 >
?G]yU struct result_2
#,})N*7 {
gQY`qz typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_ |HA\! } ;
9Q\B1Q _25PyG template < typename T1, typename T2 >
=>A}eR1Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BZXee>3" {
t 0p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'9<8<d7? }
r4K%dx-t HyYJ"54 template < typename T >
q%/.+g2-\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AAB_Ytf {
,MHF return OpClass::execute(lt(t));
o`'4EVw* }
I\j- w&]$!g4 } ;
`7V1 F.\ >^<;;8Xh i-dosY`81 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
YX3NZW2i 好啦,现在才真正完美了。
BuC\Bd^0 现在在picker里面就可以这么添加了:
L"jjD: r]~]-VZ/ template < typename Right >
s(L!]d.S$y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
As tuM] {
c5i7mx:. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#X'su`+ }
3qV\XC+ 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。
37M,Os1( ']OT7)_ Hf30ve} uo|:n"v RgM=g8}M 十. bind
~rAcT6# 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。
V^}$f3\B 先来分析一下一段例子
6bf!v 5pHv5e V;~\+@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Lo}/k}3Sx bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-h8Z@r~a/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6D{70onY+ 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。
*$1F|G 我们来写个简单的。
X>]<rEh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yRQNmR;Uy 对于函数对象类的版本:
#}tdA(
- X1V~.kvt) template < typename Func >
hOdU% struct functor_trait
2G3Hi;q18 {
^R7X!tOq4 typedef typename Func::result_type result_type;
I:MrX } ;
uOd1:\%* 对于无参数函数的版本:
0+w(cf~6 gh^w
!tH3 template < typename Ret >
C!^;%VQ}d struct functor_trait < Ret ( * )() >
=i/r: {
]{ch]m typedef Ret result_type;
tWTC'Gx-J } ;
\3F)M`g 对于单参数函数的版本:
E^pn-rB }R hSt] template < typename Ret, typename V1 >
l$W)Vk<B(T struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?1eu9; q\* {
r,L`@A=v typedef Ret result_type;
jpMMnEVj6P } ;
4 .(5m\s! 对于双参数函数的版本:
uY3#, @;S)j!m` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=<ht@-1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6G_{N.{( {
)M7~RN typedef Ret result_type;
<9;X1XtpI } ;
Ngm/5Lc 等等。。。
z38Pi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
s)sT\crP@ [DtMT6F3 template < typename Func >
Z 2$S'}F struct func_return
z 5~X3k7 {
Pb59RE:7V template < typename T >
8CvNcO;H0 struct result_1
m/,8\+ {
GQE7P() typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a% /x } ;
rD c$# v|3mbApv template < typename T1, typename T2 >
WaE%g struct result_2
z`]:\j'O3" {
NZwi3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ov.oyke4 } ;
J*^ i=y } ;
D8$4P T0u $?pfst~;O ykGA.wo7/P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dzV2; @%^h|g8>Fu template < typename Func, typename aPicker >
W&&C[@Jd3 class binder_1
1{qG?1<zZ6 {
}L^PZS@Jf Func fn;
7!6v4ZA aPicker pk;
y+Bxe)6^V public :
)cm^;(#pV )R"UX:Q> template < typename T >
=:H EF;! struct result_1
`2q]ju {
&m TYMpA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$]^Io)}f@ } ;
5R1?jlm (Q.I DDlr template < typename T1, typename T2 >
}|znQ3A2\l struct result_2
l
o-
42) {
=^)$my\C: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SkU9iW(k } ;
N#X*
0i" i> {0h3Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@U =~c9 gaE8\JSr template < typename T >
RXO5pd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>#Bu [nD% {
zN\C return fn(pk(t));
KJt6d`ZN }
+zl[C template < typename T1, typename T2 >
xb&,9Lxd| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5BM6Pnle {
X*&Thmee return fn(pk(t1, t2));
MK!Aq^Jz }
!H6X%hlk } ;
0J;Qpi!u2v 9LOq*0L_: hF5(1s}e$ 一目了然不是么?
LK>;\BRe? 最后实现bind
gMU%.%p2 7(<r4{1? _k(&<1i template < typename Func, typename aPicker >
]?Q<lMG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>g{b'Xx {
p>W@h*[6w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
pLMaXX~4_ }
LQ||7>{eX )C rsm& 2个以上参数的bind可以同理实现。
[?2,(X0yh1 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。
KfQR(e9n $JiypX^DOP 十一. phoenix
]y"=/Nu-Ja Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
.P ??N 8,&Y\b`.. for_each(v.begin(), v.end(),
bb-u'"5^] (
O! _d5r&, do_
KNOVb=#f_ [
2M+*VO cout << _1 << " , "
CKC5S^Mx ]
A5sz[k .while_( -- _1),
J58S8:c cout << var( " \n " )
XS.*CB_m_ )
vr_Z0]4`C9 );
?R4%z2rcW 6<f(Zv? I 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:
@\a~5CLN 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
,MG`}*N} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}R_Rw:W 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d\r-)VWSr" F]s:`4 x1}Ono3"T template < typename Cond, typename Actor >
Uyd' uC class do_while
pB7^l|\] {
4Ofkagg Cond cd;
A-YW!BT4 Actor act;
4EaxU !BT public :
.s KfwcYu4 template < typename T >
/+m2|Ij( struct result_1
pv"s!q& {
|AS<I4+& typedef int result_type;
z8xBq%97us } ;
6.6?Rp". NB-%Tp*d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
R{Cbp=3J y>^0q/=]?O template < typename T >
2W#^^4^+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SnM^T(gtS3 {
@7{.err! do
,
YlS {
aDu[iaZ act(t);
n98sY+$-z }
~Bi%8G while (cd(t));
2HF`}H)H return 0 ;
Z_[L5B]Gwd }
!-ZY_ } ;
1X9J[5|ll |f(*R_R "akAGa!V+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Zx7aae_{ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
c6SXz%'k 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
jINI<[v[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
)UyJ.!Fly 下面就是产生这个functor的类:
'6L@l U=5~]0g M4% 3a j template < typename Actor >
"{zqXM}:C class do_while_actor
ImbA2Gcs {
;^|):x+O Actor act;
6{yn;D4 public :
_'*(-K5& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r`<x@, 8q;
aCtei template < typename Cond >
%P:|B:\< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[ 6Sk>j } ;
vG\
b` @jrxbo;5 ^)C# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ew]G@66 最后,是那个do_
7nP{a"4_ W_,7hvE?"H KL$> j/qT class do_while_invoker
W>:MK-_J {
NQqNBI?cr public :
`,4@;j<^@ template < typename Actor >
Bx6,U4o* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'`f+QP=` {
C
&y
2I return do_while_actor < Actor > (act);
c;zk{dP }
|nGv:= H@ } do_;
rmr :G ?Mn~XN4F_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ze21Uj1x* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
COmu.'%* 最后来说说怎么处理break和continue
s!>9od6^ 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。
VE}r'MBk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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