一. 什么是Lambda
rXY;m- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.5Knb c 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,
)W`SC mr] Y8%0;!T |/;U)M UK6xkra?# class filler
OpK.Lsd0y {
8wII{FHX public :
p"[O#*p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
kYxl1nv } ;
rps(Jos_~ /}w#Jk4pD y7JZKtsFA 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:
?Ml%$z@b? h@~:(:zU$ Il{^
j6 [6; N3?+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(S
k#x ]^:hyOK Re*|$r# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,\o<y|+`S n$XdSh/ y !<'rg .!(,$'(@= 二. 战前分析
Z&FkLww 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
x"
'KW
( 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
aqs%m ( {)V? R >*dQqJI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kDzj%sm! /* --------------------------------------------- */
*me,(C vector < int *> vp( 10 );
xMDrE? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*O@sh /* --------------------------------------------- */
4E=0qbt8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\Z)#lF|^ /* --------------------------------------------- */
a`H\-G int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
FUaI2 /* --------------------------------------------- */
+7Yu^& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
hCzjC|EO~ /* --------------------------------------------- */
#(%t*"IY; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)n7|?@5U |l|_dn 9W*.lf V43nws"4 看了之后,我们可以思考一些问题:
3{<R5wUo" 1._1, _2是什么?
E'5Ajtw; 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
UvkJ?Bu 2._1 = 1是在做什么?
1GtOA3,~;- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
07x=`7hs} Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
j$@?62)6 h|bqyu ,>;!%Ui/p 三. 动工
%O#)Nq>mp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
HWqLcQ d:P [tUv*jw % AG]WO8f) ZCm1+Y$ template < typename T >
31~hlp; class assignment
wms1IV%; {
2~f6~\4GL+ T value;
a{h%DpG public :
9Z&?R++? assignment( const T & v) : value(v) {}
/ZHO>LNN| template < typename T2 >
||uZ bP@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h4f~5- Y } ;
ZP"yq6!i ]Ap` z@zD . 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<^xfcYx\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L 5+J
^ U,e'ZRU6 A j,]n>{ ],n%Xp class holder
i 'qMi~{ {
8QV t,
'I public :
< CDA" template < typename T >
TfJL+a0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
|U#DUqw {
9Uk(0A return assignment < T > (t);
/I`3dWL }
1t+%Gv^sK } ;
tJ"az=? Yi 6Nw+$ Rho5s@N 7 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:
@0$}?2 C` pp static holder _1;
O@s{uZ|A6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
h1#S+k 80Ag for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y)|~:& tZ 而不用手动写一个函数对象。
<yZP|_ 2B^~/T<\ R*087X7
N| 8x9Rm 四. 问题分析
4IZlUJ?j+c 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/|?F)%v\ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
<
kz[:n: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wxj>W[V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
cf)J ) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
iNQ0p:<k 22>;vM." 五. 问题1:一致性
/}=a{J 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
4d0#86l~J/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tRteyNA NvQ%J+ struct holder
.)7:= {
bp#fyG" //
j&WL*XP&5 template < typename T >
GMb(10T` T & operator ()( const T & r) const
Nsn~@.UuSW {
b$Ln}< return (T & )r;
fD{II+T }
;|<(9u` } ;
~Q?!W0ZBE CZY7S*fL 这样的话assignment也必须相应改动:
n+HsQ]z. 3y ryeS template < typename Left, typename Right >
X8b|]Nr class assignment
[SkKz>rC {
jq(qo4~; Left l;
0 " y%9
Right r;
>Q=Ukn;k public :
Rn-G
@}f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1}}>Un`U5, template < typename T2 >
dAL3. % T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
! RPb|1Y}+ } ;
9${Xer' n_P3\Y| 同时,holder的operator=也需要改动:
qaG# ;
%H& ].47 template < typename T >
%&+TbDE+T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1CkdpYjsj {
4PWAGuN^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
@A{m5h }
j)Y[4 ^k^ gRAC d&) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
b:kXNDc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]GX \|1L ZB[k{Y return l(rhs) = r;
T 6Ctf# 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
&cu!Hx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
j)by }} J
R$r!hX template < typename Tp >
% ucjMa>t class constant_t
M4KWN' {
(?3[3w~ const Tp t;
SdJ/4&{ ! public :
X3wX`V} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'e@=^FC template < typename T >
_dU8'H const Tp & operator ()( const T & r) const
x6;j<m5Mjx {
g?G+dnl/8 return t;
J#Z5^)$ }
u1Ek y/e- } ;
Bu3T/m KKEN'-3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>o~Z>lr 下面就可以修改holder的operator=了
=P`~t<ajB f:wd&V template < typename T >
c0ez/q1S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
v+=k-;- {
e;VIL 2| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Kesy2mE }
Qx)Jtb0`V k6(r !mc 同时也要修改assignment的operator()
h2w}wsb0l C4\,z\Q template < typename T2 >
<G~>~L.E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$bsH$N#6T 现在代码看起来就很一致了。
{G3i0r 347eis' 六. 问题2:链式操作
y'}O)lO1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T9syo/( 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。
&(blN.2 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。
y(a!YicA? 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。
eV7u*d? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;%!B[+ut" DC Q^fZ/ template < typename T >
*5VXyt2 struct result_1
%gd(wzco {
mC[UXN/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-*a?<ES` } ;
MCc$TttaVz @5VV|Wt= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
"D][e' 6!q#x[A template < typename T >
^ qvZ XS struct ref
Uxu\u0* {
Hkd^-=]]no typedef T & reference;
ymN!-x8q>' } ;
yx>_scv,T template < typename T >
}uY!(4Rw struct ref < T &>
VDbI-P&c {
P"_$uO( 5x typedef T & reference;
=ll=)"O } ;
qO@@8/l ~9\zWRh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r0]4=6U q|.dez' template < typename T >
}{[mrG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7KjUW\mN2Z {
hBU\'.x return l(t) = r(t);
>\Sr{p5KR }
0N:XIGFa 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。
]; Wx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o<i,*y88 fc_2D| 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
z=7|{ G _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fJAnKUF) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\qh*E#j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^aZAw%K 最后的布局是:
>~nF= Add
58tVx'1y / \
t*XN_=E$f Divide 5
FFKGd/:! / \
\ I`p|&vG _1 3
wzCUZ1N9q 似乎一切都解决了?不。
fbvbz3N 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
@Xp~2@I=ls 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
3AcD,,M>> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
eqAW+Ptx q'Wr[A40j template < typename Right >
>rsqH+oL assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!g!5_| Right & rt) const
qJ4T]FVN {
`D$Jv N return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9W ^xlid6 }
~|ss*`CT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"=/ f$Xf XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
^wb:C[r!V 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
>Z.\J2wM<j 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
6uPcXd:8ZR 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
5ExDB6Bx@y 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
PxFWJ?= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
D L'iS 8flOq"uK^ template < class Action >
[U@;\V$ class picker : public Action
_ *f {
v
*-0M public :
@%ip7Y]e picker( const Action & act) : Action(act) {}
RoGwK*j0+ // all the operator overloaded
W,^W^:m-x } ;
-_C#wtC Gq<X4C#| 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。
D]G)j 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:
ao_4m SB jnB~sbyA template < typename Right >
EZ;"'4;W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?S$i?\Qh {
)rW&c-' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u c7Eq45 }
7{@l%jx][ L|-98]8> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Q6gt+FKU9 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
1923N]b bHLT}x/Gw template < typename T > struct picker_maker
G;NF5`*4mc {
@yd4$Mv8% typedef picker < constant_t < T > > result;
]?O2:X } ;
@Jm7^;9/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/S5|wNu {
<@wj7\pQ typedef picker < T > result;
9,j-Vp!G } ;
8to8!( hpTDxh'?$C 下面总的结构就有了:
:cu#V 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。
$$b
9&mTl# 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。
'r1LSht' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!`1'2BC 至此链式操作完美实现。
8r"+bhGx~ <f CKUc eW5SFY. 七. 问题3
qd3Q}Lk 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。
No]~jnqDM o<IAeH {+ template < typename T1, typename T2 >
(C4fG@n ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lip4)Y [ {
3(TsgP>` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dL7E<?l }
Y!iZW z#BR5jF 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:
}_=eT] su*Pk|6% template < typename T1, typename T2 >
'lHdOG struct result_2
(=D&A<YX {
3(C\.oRc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
gs!(;N\j| } ;
.ERO|$fv Ookh<ES> 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
f&v9Q97= 这个差事就留给了holder自己。
"ju6XdZo
:Gm/ AJ#Nenmj template < int Order >
SBA?^T class holder;
g&/T*L template <>
iq(
)8nxi class holder < 1 >
`al<(FwGE {
>pUtwIP public :
=UyLk-P
w template < typename T >
jw-0M1B struct result_1
PkI:*\R {
7{&|;U typedef T & result;
&0f5:M{P } ;
%HrAzM.QBF template < typename T1, typename T2 >
df7wN#kO+ struct result_2
N F)~W# {
:y7c k/> typedef T1 & result;
w$JvB5O } ;
H":oNpfb template < typename T >
2UGsYQn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4apL4E"r {
II6CHjW`; return (T & )r;
x _c[B4Tw }
(5]}5W* template < typename T1, typename T2 >
cnTaJ/o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I? ,>DHUX {
I`NjqyTW return (T1 & )r1;
$D G?M6 }
~69&6C1Ch } ;
w@,zFV P.gb1$7< template <>
]U"94S U:) class holder < 2 >
bhniB@< {
13taFVdU public :
{<<U^<6} template < typename T >
6gc>X%d `K struct result_1
]+X@
7 {
s[UHe{^T typedef T & result;
/ m=HG^! } ;
c38D}k^): template < typename T1, typename T2 >
4?B\O`sy. struct result_2
eM8}X[ {
'-zD typedef T2 & result;
dAuJXGo } ;
82l~G;.n3 template < typename T >
Bve.C
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HTG%t/S {
~3<>
3p return (T & )r;
wmTb97o }
B_.%i+ZZ template < typename T1, typename T2 >
V:y'Qf2M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%7|9sQ: {
`nu''B
H return (T2 & )r2;
s0vDHkf8 }
\-g)T}g,I } ;
<7~'; K A}l3cP;
`# WPQ fhr#| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
a|X a3E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ui? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&v@a5 L LGn:c; return l(i, j) = r(i, j);
B6={&7U2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'dn]rV0(C !z>6Uf!{ return ( int & )i;
2'w?\{}D return ( int & )j;
\.-bZ$ 最后执行i = j;
?32&]iM
oW 可见,参数被正确的选择了。
w(L4A0K[ E 7{U|\ H*}y^)x ~A\GT$ ;0Tx-8l 八. 中期总结
|!4K!_y 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:
[TmIVQ!B 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5?x>9Ca 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,5h)x"s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I`!<9OTBj qv!2MUw\j Vh4X%b$TV rbWP78 -Ps!LI{@ *_d7E 九. 简化
8A})V8 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。
$|@
( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%V7at7>o 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
n"c[,k+R`U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
EFM5,gB.m +-*/&|^等
Iy&!<r7:]0 2. 返回引用。
fumm<:<CLO =,各种复合赋值等
bE !G JZ 3. 返回固定类型。
_z|65H 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
JkbQyn 4. 原样返回。
<<][hQs operator,
GBPo8L"9 5. 返回解引用的类型。
FOE4>zE operator*(单目)
;@oN s- 6. 返回地址。
YIG~MP operator&(单目)
xqu}cz 7. 下表访问返回类型。
pOIJH =# operator[]
cQ
R]le%( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
k5'Vy8q operator<<和operator>>
s;ls qQk vg32y /l]S OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
:74y! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
u0`S5? T4Pgbop template < typename Left >
W')Yg5T struct value_return
m;GCc8 {
wfLaRP template < typename T >
0x@6^%^\ struct result_1
*Q
"wwpl? {
[1Qo#w1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-lY6|79bF } ;
<Zmg# 1~NT.tY template < typename T1, typename T2 >
qm/22:&v5 struct result_2
V_ .5b&@ {
*`5.|{<j{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A P?R"% } ;
D2Kp|F; } ;
tEvut=k' u04kF^ 'c9]&B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:(P9mt ;n*.W|Uph 下面我们来剥离functor中的operator()
Yi%;|] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
KPKt^C kTOzSiq return l(t) op r(t)
lZ]ZDb?P return l(t1, t2) op r(t1, t2)
y51e%n$ return op l(t)
s<<ooycBrQ return op l(t1, t2)
];[}:f return l(t) op
$9_xGfx} return l(t1, t2) op
$r@zs'N return l(t)[r(t)]
6]WAUK%h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
98IJu -b9\=U[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
@=}0`bE 单目: return f(l(t), r(t));
l<58A7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[}E='m}u9+ 双目: return f(l(t));
+V ;l6D return f(l(t1, t2));
61C7.EZZ; 下面就是f的实现,以operator/为例
4DI8s4fi 2*;~S44 struct meta_divide
H)kwQRfu {
9<6;Hr,>G template < typename T1, typename T2 >
P64PPbP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>*
f-Wde {
pP&7rRhw return t1 / t2;
O:;w3u7;u }
LM<qT-/qs } ;
l*(8i ^ K_|k3^xx" 这个工作可以让宏来做:
NX*Q F+ %S960 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZB=
E}]v6 template < typename T1, typename T2 > \
[Kg+^N%+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
] vHF~|/- 以后可以直接用
>
PRFWO DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
JE "x 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
q$d>(vbq (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。。。)
AUG#_HE]k EIP/V @e.C"@G 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
X:"i4i[}{9 U2#"p
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?Jm^< class unary_op : public Rettype
=
SMXDaH {
cKca;SNql1 Left l;
G:<aB public :
RLjc&WhzXu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*SJ_z(CZm {#vgtgBB template < typename T >
y&$A+peJ1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gV's=cQ {
Y.(PiuG$G return FuncType::execute(l(t));
%v
M-mbX }
Ju@c~Xm EH J.T~X template < typename T1, typename T2 >
t\dN DS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:D5Rlfj {
L\J;J%fz. return FuncType::execute(l(t1, t2));
b|:YIXml }
~g]Vw4pv } ;
;WQve_\ m e$Z~/Akm AlaW=leTe 同样还可以申明一个binary_op
5{X<y#vAC0 {UI+$/v# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y%cP1y) class binary_op : public Rettype
hE D}h![ {
Qz1E 2yJ Left l;
PO:{t Right r;
UcHJR"M~c public :
R B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|mfvr*7 -$ls(oot template < typename T >
3qC}0CP* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gx/Oi)&/ {
ASA,{w] return FuncType::execute(l(t), r(t));
m.rmM` }
+Mb.:_7' Rh{f5- template < typename T1, typename T2 >
eF$x 1| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JG rWHIsNV {
%$Tji return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"%w u2%i }
+{.WQA}z\ } ;
P/eeC" zY{A'<\O jvL[
JI,b 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
NH4# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IHac:=*Q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
rglXs 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~q.F<6O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
p8O2Z?\ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
:P~6~
Kum 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?);v`] 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
QA`sx 下面是修改过的unary_op
7>%8eEc i-_mTY&M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%ntRG! class unary_op
Xc-'Y"}|`t {
T.BW H2gRP Left l;
A?P_DA 6%_nZvRv public :
UB@+ck .t!x<B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+I|vzz`ZVr KkbD W3- template < typename T >
7Ovi{xd@ struct result_1
[RhO$c$[\ {
|/{=ww8| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VlsnL8DV } ;
f.$af4
u .M%}X7 template < typename T1, typename T2 >
qo bc<- struct result_2
Ve; n}mJ? {
kdeWip6Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(hbyEQhF } ;
fIU#M]Xx }S-O&Z template < typename T1, typename T2 >
VU3upy< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`Ggbi4), {
JK5gQ3C[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZBp/sm }
%dVZ0dl H<,gU`&R template < typename T >
$'M!HJxb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]N?kG`[ {
?Z/V~, return OpClass::execute(lt(t));
n/:33DAB }
eD6fpe\( @*((1(q } ;
1oGw4kD^x 8<Av@9 *} <0!):zraS 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
W/h[A3 `3N 好啦,现在才真正完美了。
}K|oicpUg 现在在picker里面就可以这么添加了:
|@d\S[~ ^G NC(~l template < typename Right >
&V/MmmT
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*z8\Lnv~k {
k5pN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ad_hKO }
M8(t'jN 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。
4H&+dRI" eng'X-x +23xev h2d(?vOT C LRdm^B 十. bind
SwMc
pNo 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。
wnC81$1l~ 先来分析一下一段例子
q(84+{>B fNFY$:4X &%J08l6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
X'iWJ8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
f.)O2= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.?$gpM?i 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。
$=4QO 我们来写个简单的。
W'M*nR|xo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]c'A%:f< 对于函数对象类的版本:
T6=u P)!K a&? :P1$ template < typename Func >
. $vK&k struct functor_trait
ZJiG!+-j {
Y}wyw8g/ typedef typename Func::result_type result_type;
G4"F+%. } ;
5r^(P 对于无参数函数的版本:
Cw&KVw* H qx-;F~0 template < typename Ret >
xJ.M;SF4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
nBYZ}L q {
0</);g} typedef Ret result_type;
UkFC~17P } ;
Z,PPu&lmE/ 对于单参数函数的版本:
=rdV ]{Wc tKXIk9e template < typename Ret, typename V1 >
SE*g;Cvg1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j0q&&9/Jj {
CpTjJXb typedef Ret result_type;
;RlxD 4p } ;
j#4kY R{ 对于双参数函数的版本:
TB31-
() La[V$+Y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[Y `W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]7A'7p$Y {
fp"W[S|uL typedef Ret result_type;
4 #Jg9o } ;
A@#E@;lm 等等。。。
G' 1'/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
x]j W<A UJ2U1H54h template < typename Func >
xyXa . struct func_return
4^<?Wq~ {
n+ M <\ template < typename T >
]6j{@z?{ struct result_1
, W?VhO {
.T`%tJ-Em typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<1TAw. } ;
<F'\lA9 J<lW<:!3] template < typename T1, typename T2 >
JW&gJASGC struct result_2
gjlx~.0d {
!5!<C,U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\Vk:93OH21 } ;
Q+{n-? : } ;
c &c@M$ |DwZ{(R"W 0> \sQ,T 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eyxW 0}[ #O&8A template < typename Func, typename aPicker >
Pg{J{gn class binder_1
m]&SN z= {
t6t!t*jO Func fn;
3OB"#Ap8< aPicker pk;
&7s.` public :
4skD(au8 yf,z$CR template < typename T >
qxc[M8s struct result_1
x?<FJ"8"k {
mR)wX 6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vP,n(reM } ;
7xR\kL., _#8MkW#]~ template < typename T1, typename T2 >
"J1
4C9u
struct result_2
-G=]=f/' {
fV~[;e;U. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vih9KBT } ;
q,%st~ 1Z&(6cDY8M binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TcoB,Kdce 8FhdN template < typename T >
),!qTjD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6S{l'!s' {
Fk;Rfqq return fn(pk(t));
ugBCBr }
_e2=ado template < typename T1, typename T2 >
}-`4DHgq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nr#|b`J] {
rmOj return fn(pk(t1, t2));
'c~4+o4co }
W%Fv p;\` } ;
+cRn%ioVi [N'h%1]\ t#yuOUg 一目了然不是么?
VtohL+ 最后实现bind
V VCZ9MVJ uw8f ~:LT !`r$"}g template < typename Func, typename aPicker >
)M^
gT}M picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]_$[8#kg {
w2'5#`m return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5-A\9UC*@ }
&nK<:^n ./~(7o$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
*K;~!P 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。
-n;}n:wL WY]s |2a 十一. phoenix
d"Y{UE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yCo.cd- d d;T-wa} for_each(v.begin(), v.end(),
%jM,W}2 (
3$JoDL(Z do_
@%SQFu@FJ [
W_ZJ0GuE( cout << _1 << " , "
@o.I ;}*N ]
!_(Tqyg& .while_( -- _1),
W{aY}` cout << var( " \n " )
| f##5fB )
%
u6Sr5A[s );
b`_Q8 J B7%U_F|m 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
FgO)DQm 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
A2Tw<&Tw( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,u!sjx 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aQ~s`^D D)Dr__x wA.\i template < typename Cond, typename Actor >
MO]&bHH7; class do_while
nj4/#W {
dqAw5[qMJ Cond cd;
eDB ;cN Actor act;
-{A<.a3P}= public :
J8D,ZfPN`d template < typename T >
o" SMbj struct result_1
GKCroyor {
9!tW.pK5 typedef int result_type;
\j.:3Xr } ;
mA} "a<0 -']56o_sQ/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^C%<l(b \Og+c% template < typename T >
B-ESFATc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cj@koA' {
DL.!G do
'f|o{ {
3M= act(t);
/7LR;>B j }
ET >](l9 while (cd(t));
uIrG* K return 0 ;
|&jXp%4T }
w=@Dv } ;
YoE3<[KD( JN6B~ZNf 'm9` 12H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
t>sE x: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
8$|=P!7EO 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。
)CyS#j#= 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。
F&Hrk|a 下面就是产生这个functor的类:
F<w/PMb b>$S<td !%>7Dw(kt template < typename Actor >
bN88ua}k{ class do_while_actor
iR0y"Cii {
O1kl70,`R Actor act;
]{L jRSV public :
+^<](z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
cGD(.= \C1nZk?3 template < typename Cond >
,=N.FS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Xm2'6f, } ;
rN{ c7/| 07 $o;W@ xwty<?dRW1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[8*)8jP3 最后,是那个do_
Xx(T">]vJ 3BLq CZ M@ZI\ class do_while_invoker
KG5>]_GH {
]s748+ public :
]9,;K;1< template < typename Actor >
FGQzoS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v9UD%@tZ {
#o2[hibq return do_while_actor < Actor > (act);
Q5_o/wk }
o`RKXfCq } do_;
o?
$.fhD
6`-jPR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JMM W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[fIg{Q 最后来说说怎么处理break和continue
c0fo7| 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。
I2^8pTLh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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