一. 什么是Lambda
mlCBstt{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
FW5v
1s= 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,
Q lA?dXQ \>>P%EU, -$kIVh &]Uo>Gb3!q class filler
s_}6#; {
ZPY&q&R public :
>&Oql9_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
BzzZ.AH~ } ;
`a:3S@n(} k$ T ;Xa
N 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:
2y \ogF zRa2iCi ar\K8mj Mvue>)g~> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@e& 0Wk Zxd*%v;
,v
2^Ui 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%.D!J",\/K liG|#ny{ sa&`CEa xkw=os 二. 战前分析
u}%6=V 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。
!Vg=l[ 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
tHo|8c~[
K,JK9)T t,dm3+R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ssuz%* /* --------------------------------------------- */
/M::x+/T vector < int *> vp( 10 );
<5mv8'{L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#Q)r6V: /* --------------------------------------------- */
`Oi#`lC\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A)4XQF /* --------------------------------------------- */
^a`3)WBv8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dHTx^1 /* --------------------------------------------- */
G&Dl($ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
52 Qr /* --------------------------------------------- */
)`(]jx! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SASLeGaV jI0gf&v8 c|`$
h 7i{(,: 看了之后,我们可以思考一些问题:
*Ow2,{Nn 1._1, _2是什么?
'<YBoU{e* 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
79cM_O 2._1 = 1是在做什么?
Ncsh{. 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。
;9WUt,R 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。
W7b
m}JHn },#7 p}h.2)PO 三. 动工
rX /' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+&S6se4 n}[S ;1PJS_@rX +-(,'slov template < typename T >
JKfJ%yy | class assignment
!H)- {
enZZ+|h T value;
cV0CI& public :
b}ya9tCl; assignment( const T & v) : value(v) {}
>p@b$po template < typename T2 >
?>7-a~*A@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a*LfT<hmU3 } ;
0+ $gR~^^ #T2J + 1%*\*z
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@y~kQ5k 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8
/t'; '7PaJj=Nx ^g|cRI_" s[y.gR.( class holder
ls&H oJ7 {
{QylNC9 public :
5qW>#pTFVV template < typename T >
t"YsIOT:O" assignment < T > operator = ( const T & t) const
!OY}`a(z {
mICEJ\`x return assignment < T > (t);
ni%)a }
;5.&TQT } ;
j}",+Hv ~=iH*AQR K)mQcB-"? 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<{bxOr+ )MK$E,W static holder _1;
sH;_U)ssH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7+hF1eoI 1w(3!Ps+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
85H\v_[ 而不用手动写一个函数对象。
WEe7\bWF 4F
G0'J&hw o.A:29KoU SU4i'o 四. 问题分析
]#^v754X^T 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。
]S[/a 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。
.4[3r[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T\bP8D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]q{_i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m<-!~ ew 4jC)"tch 五. 问题1:一致性
h2f8-}fsq 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?|
I2}eFz&FE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?@,EGY< Fc5t,P struct holder
8\{z>y {
dB[4NT //
(~zu4^9w template < typename T >
2<I=xWwFA T & operator ()( const T & r) const
f%@~|:G: {
=dDPQZEin return (T & )r;
`s T;\ }
,P`NtTN- } ;
/CNsGx%% jL^@;"/XhC 这样的话assignment也必须相应改动:
czD"mI! 2I }p X9 template < typename Left, typename Right >
,7Hyrx` class assignment
<n]P D;.4 {
v;o1c44; Left l;
k Alxm{ Right r;
}rfikm public :
"Mj#P9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ge-Bk)6 template < typename T2 >
!Z:XSF[T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^wd@mWxx } ;
Lo!hyQ) zT78FliY6 同时,holder的operator=也需要改动:
}u
O YF vJ65F6=G template < typename T >
I@ueeDY assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'Y)aGH( {
h>\C2Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
P\ke%Jdpw? }
/ki-Tha XlU\D}zS 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。
"Esl I 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
K$h\<_V y'!OA+ob return l(rhs) = r;
H)D|lt5xy 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
A|r3c?q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]<\YEz&A Tt)z[^)% template < typename Tp >
0<\|D^m=&h class constant_t
R#4l" {
1$vG Q const Tp t;
@}d;-m~ public :
6(`N!]e*L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<N= k&\ template < typename T >
YJ6~P const Tp & operator ()( const T & r) const
T[|#DMg$F {
Qs,\P^n return t;
BjvQ6M{Y"+ }
~hvj3zC5xz } ;
~k?rP}>0 -| m3=# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
JK =A= 下面就可以修改holder的operator=了
IHO*%3mA/ bLai@mL&a template < typename T >
e`qrafa assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V'XEz;Ze {
Qi`3$<W> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[Xu8~c X }
<@.e.H gA(npsUHI 同时也要修改assignment的operator()
[_)`G*X(N 6AAvsu: template < typename T2 >
;b0Q%TDh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U~:H> 现在代码看起来就很一致了。
k=mQG~ F0U %m 六. 问题2:链式操作
}MRgNr'k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>6o <Q 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。
%`&n ;K.c 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
p<r<Y% 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。
Dz~0( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-pYmM d, 'lZlfS:Z8 template < typename T >
-iDs:J4Iq struct result_1
N# }w1] {
_k2R^/9Ct% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
QAV6{QShj } ;
dP8qP_77A~ kT@ITA22 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:
dA hcA. ;\0|1Eem` template < typename T >
lz0-5z+\ struct ref
, lR(5ZI {
6LDZ|K@ typedef T & reference;
a 20w.6F } ;
iP(MDVg template < typename T >
_s^tL2Pc struct ref < T &>
h.vy SwF"j {
JI!1
.]& typedef T & reference;
vMp=\U-~^ } ;
&gXL{cK'% %1A8m-u]M 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
89&9VX^A C|&tdh :g template < typename T >
#,#_" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;O hQBAC {
8?nn4]P return l(t) = r(t);
s5@BVD'}E }
M
+OVqTsFU 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。
uQ W)pD{_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.:j{d}p} q0+N#$g# 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
Bo"9;F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3%)cUkD _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w PR Ns9^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
LLTr+@lj 最后的布局是:
QPf\lN/$4d Add
B9"o Ru^} / \
HKJCiQ|k Divide 5
@o0HDS / \
XE2Un1i}j1 _1 3
YdCl 似乎一切都解决了?不。
(sKg*G2 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。
ExO#V9DaW 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。
QfEJU8/5d 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:
,9ueHE "QOQ template < typename Right >
PL=v,NB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vb~%u;zrC@ Right & rt) const
\ZcI{t'a {
>k"O3Pc@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SdlO]y9E }
B1}i0pV,, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
QwhO/ 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。
*/K[B(G 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。
rd->@s|4mT 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。
En&7 e 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。
ELwXp|L 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?
_K#7#qp2 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:
K7&]|^M9 KcV"<9rE template < class Action >
z#Jw?K_ class picker : public Action
l5w^rj {
|2^mCL.r public :
oqwW picker( const Action & act) : Action(act) {}
VDnrm* // all the operator overloaded
w~B1TfqNo } ;
K;"H$0!9 8
siP 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。
[6VM4l" 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:
)2).kL> ??nT[bhQ template < typename Right >
_]*[TGap picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Mt4]\pMUb {
#6@hVR. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0t!ZMH }
9q?knMt 5]*lH t Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bq7+l4CGTv 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。
mfZbo#KS#v |iJz[% template < typename T > struct picker_maker
RgoF4g+@ {
i}LQ}35@ typedef picker < constant_t < T > > result;
^iEf"r } ;
|h $Gs2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*=@8t^fa86 {
l atm_\ typedef picker < T > result;
?3N/# } ;
]rGd!"q Q3ZGN1aX< 下面总的结构就有了:
:gRrM)n functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
?5" >5 0 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
g[i;>XyP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TQeIAy 至此链式操作完美实现。
Y_*KAr'{P @GAj%MK$ 'dwsm7Xd 七. 问题3
5L6.7}B 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。
$!G|+OuTR 1N _"Mm{ template < typename T1, typename T2 >
[uqr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}%wP^6G*x\ {
E7h@c>IK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7V=deYt_p }
tz65Tn_M lg-`zV3 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
(1S9+H>g =4q 5KI template < typename T1, typename T2 >
L`M{bRl+1 struct result_2
!(bYh`Uy {
W9gQho%9b typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}kAE } ;
C,;<SV2# @B{ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
bL<H$DB6 这个差事就留给了holder自己。
r|Uz? J-=fy^S5 :D}?H@(69 template < int Order >
<2j$P Y9 class holder;
5Qg*j/z? template <>
nS$4[!0 class holder < 1 >
b7xOm"X,N {
mn1!A`$ public :
t`&mszd~T template < typename T >
s7E %Et struct result_1
fC^d@4ha {
ajRht +{ typedef T & result;
\zcSfNE } ;
"j`T'%EV template < typename T1, typename T2 >
fc:87ZR{K struct result_2
;N!n06S3 {
rfdA?X{Q0 typedef T1 & result;
`o_i+?E } ;
i]zh8|"> template < typename T >
x?6^EB|@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+Rd\*b {
RU.j[8N$ return (T & )r;
LCRWC`%& }
hBZh0xy template < typename T1, typename T2 >
GXx'"SK9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d?U,}tv {
fX:G;vYn return (T1 & )r1;
Lo'GfHE }
~&0lWa } ;
x6T$HN/2 %xx;C{g;a template <>
vRmzjd~ class holder < 2 >
!N:w?zsp {
/jaO\t'q public :
|L;Hd.l7^* template < typename T >
fiAj#mX struct result_1
K~&3etQF {
BR6HD7G typedef T & result;
WVyq$p/V } ;
?fU{?nI}>p template < typename T1, typename T2 >
bMqS:+ struct result_2
|Qpo[E}a {
;(g"=9e typedef T2 & result;
D_f:D^ } ;
5U_ar template < typename T >
dg N#" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T/L\|_:' {
^y&2N return (T & )r;
kYS\TMt,C }
u 8~5e template < typename T1, typename T2 >
l 9rN!Q| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BhyLcUBuB {
PwAmnk ! return (T2 & )r2;
a<pEVV\NB~ }
A[88IMZs } ;
GO#eI]>/r w `M/0.)V ,;=
S\ 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> >。
iQh:y:Jo1& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p{V(! v| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
sYTToanA$? R'1"`@fG return l(i, j) = r(i, j);
^> d"D 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Zg])uM]\2i 3v~}hV/RUy return ( int & )i;
dI,H:g return ( int & )j;
a'G[!" 最后执行i = j;
H~<wAer,Op 可见,参数被正确的选择了。
uvD*]zX j;rxr1+w z\IZ5' ,+_gx.H2j J:;nN-\j 八. 中期总结
#b=*hi`E 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
:rmi8!o 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_ZuI x=! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zy9W{{:P(1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GsWf$/iC: BI6`@}%7> na/,1iI< 7
(i\? # f{L; b@1";+(27 九. 简化
QRY7ck:N 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。
`MMZR=LA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<daBP[ 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:
sr.!EQ ] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Eid~4a +-*/&|^等
>3ASrM+>w 2. 返回引用。
|VX0o2 =,各种复合赋值等
H`U>ZJ. 3. 返回固定类型。
6FI`0j=~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/%^^hr 4. 原样返回。
3DrW[\ operator,
yH@2nAn 5. 返回解引用的类型。
~\+mo operator*(单目)
x8h=3e$ 6. 返回地址。
FiN B$A operator&(单目)
rOq>jvy 7. 下表访问返回类型。
$-]PD`wmY operator[]
fPsUIlI/A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
CY.i0 operator<<和operator>>
U| 1&=8l )RwO2H 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。
-+.-Ab7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Hh;o<N>U R 9Yk9v template < typename Left >
yCye3z. struct value_return
\E:l
E/y {
2W`<P2IA template < typename T >
{&Sr<d5 struct result_1
8J#TP7; {
HFf9^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
![@\p5-e } ;
FkIT/H
AQz&u template < typename T1, typename T2 >
"/U~j4O struct result_2
,`l8KRd {
_;5N@2? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9RN! <`H } ;
2Y{r2m|o } ;
_M}}H3
|/p2DU2 /H[ !v:U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$P~Tt 4068 \wo'XF3: 下面我们来剥离functor中的operator()
IDv|i.q3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
r*s)T`T}} |h1Y3 return l(t) op r(t)
syLpnNx= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
cY\"{o"C return op l(t)
n<>/X_m return op l(t1, t2)
AVv 8Hhd return l(t) op
0Fm,F&12 return l(t1, t2) op
3P2L phW return l(t)[r(t)]
H;eOrX{GT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
f0lK,U@P ns[Q %_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
W_N!f=HW 单目: return f(l(t), r(t));
4wQ>HrS)( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Gj([S17\0: 双目: return f(l(t));
CpF&Vy K return f(l(t1, t2));
'gwh:8Xc 下面就是f的实现,以operator/为例
|G]M"3^ s;-%Dfn struct meta_divide
\?.Tq24 {
@#5PPXp template < typename T1, typename T2 >
~,.}@XlgT. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
VN9C@ ;'$ {
/SZg34% return t1 / t2;
'xY@I`x }
s\dF7/b } ;
;X3bgA'] G_a//[p 这个工作可以让宏来做:
!>5!Fb=Sy oVSq#I4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V|8`]QW@ template < typename T1, typename T2 > \
Fps.Fhm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
GT"gB$Mh 以后可以直接用
D#,P-0+% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l6EDl0~r 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
wmr8[n&c (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
p94 w0_m@| >Kc>=^=5 .AgD`wba 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
\hwz;V.J" x GHS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RGim):1e class unary_op : public Rettype
"Aq-H g {
P7GF"/ Left l;
o!+jPwEU public :
R\wG3Oxol unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lx&ME#~ 7Q9zEd"d template < typename T >
\WeGO.i- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?0VLx,kp {
BK1Aq3*) return FuncType::execute(l(t));
Qm\VZ<6/5 }
i`1QR@11 G6b\4}E template < typename T1, typename T2 >
n3kYVAgF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M6J/S {
_ADK8a6%) return FuncType::execute(l(t1, t2));
:A{ US9D }
|H4/a;]~ } ;
\;>idbV &v^LxLt+s 4V`ypFme 同样还可以申明一个binary_op
/#M|V6n [=Yfdh
M8S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kEQ${F{ class binary_op : public Rettype
Wh)QCp0|n {
X>#!s Lt Left l;
QxmVImn" Right r;
FFNv'\) public :
m{bw(+r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+FoR;v)z=F t3 q0|S template < typename T >
ci^+T * typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!.'@3-w] {
S/
Y1NH return FuncType::execute(l(t), r(t));
P2`!)teN }
~ 0x9`~
b:S#Sz$ template < typename T1, typename T2 >
nO~TW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TY=BP!s {
'%>$\Lv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q
b5AQf30 }
`q
4% } ;
<o_H]c-> @Kd lX>i Cp_YIcnEJ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
@GYM4T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bqMoO7&c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
TWC^M{e 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
^zv28Wq> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Pv`^#BX' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
a"{tq Nc 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?hS n) 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
m#'2
3 下面是修改过的unary_op
o(.
PxcD JeJc(e template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7K`A2 class unary_op
L44-: 3 {
a<[@p Left l;
1@H3!V4 _AQ :<0/# public :
:CN,I!: hIw<gb4J% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qPpC )6-Q j0k"iv template < typename T >
AR?J[e struct result_1
Nvs8t% {
;fhFv&`mE typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*N$#cz
} ;
?R0sY
?u HzM^Zn57% template < typename T1, typename T2 >
ejwFQ'wTx struct result_2
67Ai.3dR {
m?_S&/+* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o_<o8!]l" } ;
;b$(T5 aIk%$M at template < typename T1, typename T2 >
YSt' ] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~_SV`io {
-\j}le6;c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}`yIO"{8n }
4ow)vS( "qb3\0O template < typename T >
xv9Z~JwH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c{j0A;XMS {
H~@E&qd return OpClass::execute(lt(t));
2-u>=r0L }
QhK]>d. `,&h!h(( } ;
gydPy* ^zQ;8)ng U]fE(mpI9 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
pHY~_^B4& 好啦,现在才真正完美了。
)[6H!y5 现在在picker里面就可以这么添加了:
z48,{H6h j3 ~: \H template < typename Right >
JPgV7+{b[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'1=t{Rw {
MZE8Cvq0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7
#_{UJ% }
x9
<cT' 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。
]]+wDhxH :a3Pnq$]E 5A/G? }@}jwi)l y1/$dn 十. bind
A[Juv]X 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。
:h N* 先来分析一下一段例子
&-9wUZ rZ1${/6 ow
~(k5k: int foo( int x, int y) { return x - y;}
_ EHr?b2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y,B0=} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,'F;s:WM, 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
R1X9 我们来写个简单的。
Jk|c!,! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
DVRE ;+Jt 对于函数对象类的版本:
m"~$JA u [z`U9J template < typename Func >
N>7INK struct functor_trait
yuk64o2QE {
a>Uk<#>2?a typedef typename Func::result_type result_type;
6.2_UN^< } ;
d)(61 对于无参数函数的版本:
:Cw|BX@??U S[{#AX=0 template < typename Ret >
8MM#q+8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
%K
/=7 {
mT>56\63 typedef Ret result_type;
x9~d_>'A } ;
7f'9Dm` 对于单参数函数的版本:
O(h4;'/E X&t)S?eCos template < typename Ret, typename V1 >
2Q)"~3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rFSLTbTf {
&2MW.,e7s typedef Ret result_type;
(J][(=s;a } ;
wnP#.[,V 对于双参数函数的版本:
<Jo_f&&{ <n>Kc}c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
FlRbGg^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+o!".Hp {
q.t>:` typedef Ret result_type;
7Xm pq&g } ;
U/m6% )Yx( 等等。。。
;c_X
^"d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0CQ\e1S,# %?y ?rt template < typename Func >
&
p"ks8" struct func_return
N0sf
V {
4_8%ZaQ\.? template < typename T >
a [iC!F2 struct result_1
Jt.dR6, {
q*\#HC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uv}[MXOP } ;
M$
`b$il 7Nw7a;h template < typename T1, typename T2 >
;-lk#D?n9 struct result_2
+L!-JrYHS4 {
\('8_tqI" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y>{K2#k } ;
RN'|./N } ;
|%g^6RN A/,7%bB1 wZ,9~P7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
c</d1x T OnC|9 template < typename Func, typename aPicker >
]ZelB,7q class binder_1
_0 USe {
Ajr]&H4 Func fn;
>0=` 3X|Y7 aPicker pk;
?0WJB[/ public :
V{O,O,* .%h.b6^ template < typename T >
B9/x?Jv1 struct result_1
'%yWz)P {
s@E"EWp0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
} '. l'% } ;
#qGfo) ;+g
p#&i` template < typename T1, typename T2 >
:Oo(w%BD] struct result_2
/-b)`%Q|Y {
*T*=~Y4kE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`$jc=ZLm } ;
+#}I^N :seo0w] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
cXFNX< 0
ML=] template < typename T >
&7!&]kA+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u{,e8. Z {
**d3uc4y return fn(pk(t));
lV:R8^d }
NQ_H-D\, template < typename T1, typename T2 >
}xn\.M:ic typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V{p*N* {
+ O=wKsGD return fn(pk(t1, t2));
F``$}]9KHD }
OWxYV$ } ;
-LJbx<' I#zrz3WU %kS +n_* 一目了然不是么?
AqZ{x9g! 最后实现bind
y5 $h ZMy0iQ@ d_BECx<\ template < typename Func, typename aPicker >
YgNt>4K picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^]3Y11sI {
rP>iPDf return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5m!FtHvm1 }
Cb7f-Eag tI|?k(D 2个以上参数的bind可以同理实现。
A,{X<mLFb 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。
<f &z~y= Dj'aWyW' 十一. phoenix
\?{nP6= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%| }obiV) ,di'279| for_each(v.begin(), v.end(),
~Jrtm7 (
cH?j@-pY do_
Q"n*`#Yt' [
+ pZ, RW.D cout << _1 << " , "
q{HfT
d ]
$NC1>83 .while_( -- _1),
Q0i.gEwe cout << var( " \n " )
iY1%"x )
@cA`del );
d!5C$C/x U8KB@E 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ATp7:Q 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
l69&-Nyg operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ml <X92Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,4zwd@&O 3`S|I_$(T" 9"O z-!Y4 template < typename Cond, typename Actor >
>j5)
MF{" class do_while
i\lur ET {
I
*YO Cond cd;
ZdJwy% Actor act;
3e~ab#/ public :
'VcZ_m: template < typename T >
[,Q(~Qb struct result_1
jFY6}WY)}7 {
D::$YR
~R typedef int result_type;
RO+B/)~0< } ;
XW
w=3$ '^)Ve:K-. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w?)v#]<- 6ziiV_p template < typename T >
l2QO\O
I9m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]fvU}4! {
4nQk*:p(X do
=p,+a/* {
WL$nchS9 act(t);
v!n\A}^: }
d0$dQg while (cd(t));
wegu1Ny return 0 ;
~N2){0j4 }
bCr) 3, } ;
C` ?6`$Y "| 0g 1rd 64;F g/t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L1A0->t 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
qR^KvAEQSo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\g<9_ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
1ThONrxu 下面就是产生这个functor的类:
GxE"q-G J0CEZ fmyyQ|]O" template < typename Actor >
]L#6'|W class do_while_actor
7?a@i;E< {
T\ZWKx*# Actor act;
D%GB2-j R public :
^j&'2n@9a do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/nEt%YYh;x mL/]an@Y template < typename Cond >
g"v g
{Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)';Rb$<Qn } ;
5$Lo]H* Jlw%t!Kx /z:pid,_0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g
/D@/AU1u 最后,是那个do_
VP[-BK[ XDs ) 1T:M?N8J class do_while_invoker
os6p1"_\f {
"D0:Y(\ public :
dzJ\+
@4 template < typename Actor >
CA%p^ 4Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
rI34K~ P {
!T;*F%G9 return do_while_actor < Actor > (act);
rvO7e cR" }
~>u]ow= } do_;
mi9B C9W( $ZX^JWq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*)0bifw$& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c@9jc^CJ 最后来说说怎么处理break和continue
"^E/N},%u5 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。
9l).L L 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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