一. 什么是Lambda
!y/e
Fx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
m;>G]Sbe 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,
esBv,b?*
Xa#.GrH6 $':5uU1} T|D^kL%m! class filler
jN*wbqL {
{J,"iJKop public :
0#8, (6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4;AQ12<[1 } ;
O< /b]<[ kBrA ? F!u)8>s+z{ 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:
S (xs;tZ *n&Sd~Mg PI`Y%! P 9@q!~ur for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D86F5HT}} $t}W,? (}>)X] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
x4wTQ$*1 wEX<[#a- ^AJ
2Y_}v DeNWh2 二. 战前分析
Fv
%@k{ 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。
?6&G:Uz/ 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
Q(yg bT JU5,\3Lz# <X4f2z{T{@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H!X*29nX /* --------------------------------------------- */
W5Pur
lu? vector < int *> vp( 10 );
p"~@q} 3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/<$|tp\Rc /* --------------------------------------------- */
_RxnB? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fS|e{!iI" /* --------------------------------------------- */
=A'JIssk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^%Cd@!dk /* --------------------------------------------- */
oPa oQbR(A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=FIZh}JD /* --------------------------------------------- */
&K9RV4M5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u1u;aG {v=[~H>bt Gsy>"T{CY +MaEet 看了之后,我们可以思考一些问题:
GeB&S!F 1._1, _2是什么?
?f'`b<o 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Hmhsb2`\ 2._1 = 1是在做什么?
>d]-X] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2
V \hG?< Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Ti0kfjhX7 !.O[@A\.- K,|3?CjS 三. 动工
Oe@w$? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/c-k{5mH% L?0IUGY 2h*aWBLk )T
gfd5B template < typename T >
2|RoN)% class assignment
t!J>853 {
I/A%3i=H T value;
g5Io=e@s public :
!- QB>`7$ assignment( const T & v) : value(v) {}
0k?]~f template < typename T2 >
Y`-q[F?\y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%_p]6doF
} ;
lnjs{`^ "10\y{`v^ V62lN<M 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fQ!W)>mi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
u0oTqD? T>#~.4A0 BOM0QskLf G^SJhdO(Q class holder
>rP[Xox' {
iS.gN&\z^ public :
9yTkZ`M28 template < typename T >
=1|p$@L`% assignment < T > operator = ( const T & t) const
55<!H-zt {
)*uo tV return assignment < T > (t);
;WYzU`<g }
iRG6Cw2 } ;
RX?!MDO 3%o}3.P,:@ &c&TQkx 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
D^F=:-l
m -OD&x%L*{3 static holder _1;
`#`C.:/n Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
..'"kX:5 eA
Fp<2g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3jJV5J'" 而不用手动写一个函数对象。
k6z]"[yu \k=%G_W Oz]$zRu/0 +CSR! 四. 问题分析
.Sa=VC?EZ 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。
0Db=/sJ> 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。
HEa7!h[a' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zYdieE\- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%Q]thv: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,g"JgX 2dJE`XL 五. 问题1:一致性
Rx&.,gzj[ 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?|
LXrk5>9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
HP<a'| r KXcRm) struct holder
/#eS3`48 {
"66#F //
&P35\q template < typename T >
yn(bW\ T & operator ()( const T & r) const
/6y{?0S {
$1zWQJd[- return (T & )r;
!SGRK01 }
x=x%F; } ;
+s`cXTlFrk T4ugG?B* 这样的话assignment也必须相应改动:
ta x:9j|~ Lrr(7cH, template < typename Left, typename Right >
eIlovq/X class assignment
LZs'hA<L {
oGg<s3;UND Left l;
]EDCs?, Right r;
L
9cXgd public :
mC0Dj O assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i=P}i8,^= template < typename T2 >
THK^u+~LM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
w&VDe(:~ } ;
TPKD'@:x (./Iq#@S 同时,holder的operator=也需要改动:
8+Gwv
SDU >T0`( #Lm template < typename T >
r5(efTgAd+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s+&0Z3+ {
sP%b?6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
TA:#K }
-3b_}by j:2F97 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。
>/%XP_q%`e 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}rs>B,=*k RVs=s}|>* return l(rhs) = r;
psz0q| 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。
:+
1Wmg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$ZB`4!JxG Qr6PkHU template < typename Tp >
ZUz7h^3@ class constant_t
C,LosAd {
H}CmSo8& const Tp t;
q68m*1?y public :
7<B-2g constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
d:_; template < typename T >
d1
kE)R const Tp & operator ()( const T & r) const
;/+U.I%z {
,i;#e return t;
^%LyT!y }
S>j.i } ;
7+X~i@#rU |}<Gz+E> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
AKk& 下面就可以修改holder的operator=了
HN5,MD[ qFq$a9w|@ template < typename T >
BD^1V(
I/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2vsV:LS. {
/?z3*x return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9 v8^uPA }
#<u;.'R Ra
H1aS( 同时也要修改assignment的operator()
PqF&[M<) P6'Se'f8 template < typename T2 >
w
$`w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^7=7V0>,: 现在代码看起来就很一致了。
'^$+G0jv @^ m0>H 六. 问题2:链式操作
fd>&RbUp 现在让我们来看看如何处理链式操作。
DrxQ(yo} 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。
Q#K10*-O6 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。
@A*>lUo 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。
'4Qsl~[Eh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
AR$SQ_4 )%n$_N n template < typename T >
MQ0rln? struct result_1
difX7)\ {
_ F|}=^Z` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
BIe:7cR% } ;
39F
e#u =1,1}OucP 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:
]bpgsW:Xu yq^Ma template < typename T >
n%4/@M struct ref
(-&d0a9N {
+PKsiUJ| typedef T & reference;
Y}<%~z#.4 } ;
YV@efPy}n template < typename T >
B##X94aTT struct ref < T &>
Z;RUxe|<k {
JAXD\StC typedef T & reference;
DGS,iRLnA } ;
AS;qJ)JfzQ |')PQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ha 2=O %:;g|PC template < typename T >
P*VZ$bUe5@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
zZ<* {
~vM99hW return l(t) = r(t);
Np r u }
>'.: Acn 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。
uhp.Yv@c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zEukEA^9` {s*2d P) 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
!=a]Awr\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\^RKb-6n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
UF*R1{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P~iZae
最后的布局是:
',LC!^:~Nw Add
?#z<<FR / \
._`rh Divide 5
&oy')\H / \
W7!iYxO _1 3
w1aoEo "S 似乎一切都解决了?不。
ylQj2B,CB 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。
SO[ u4b_"h 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。
o;
U!{G(X 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:
N3@[95 g-"G Zi template < typename Right >
MtN!Xx assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$60`Hh 4/ Right & rt) const
>V)"TZH {
gw[Eu>I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n^O!93a }
,u)jZ7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vZ.<OD4 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
< *;GJ{ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
jvL!pEC! 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
9n;6zVV%` 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
e"NP]_vh, 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
#Nco|v 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
C"_ Roir? \hBzP^*"n template < class Action >
~dp f1fP class picker : public Action
Qx8(w"k* {
CS(2bj^6D public :
p:W] picker( const Action & act) : Action(act) {}
.jk
A'i@ // all the operator overloaded
K5BL4N } ;
y)CvlI [A"=!e$< 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。
GdVF; 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:
jY]51B Gsb^gd template < typename Right >
N)R5#JX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*L$_80 {
" r o'? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1
ptyiy }
NX.5u8Pf .8!\6=iJB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v:yU+s|kN 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
y1Z>{SDiq [w|Klq5 template < typename T > struct picker_maker
_6ck@ {
c1jRj=\ typedef picker < constant_t < T > > result;
g,]m8%GHE } ;
_N^w5EBC] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-C3 [:g {
6l;2kztGp typedef picker < T > result;
DF4CB# } ;
@p
WN5VL {B4qeG5 下面总的结构就有了:
/WE\0bf functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
*vuI'EbM picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
5rdB>8W
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1PUZB`"3 至此链式操作完美实现。
,qv\Y] L~Peerby -`* 'p i 七. 问题3
m6n%?8t 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kmc"`Ogotw "#E<Leh' template < typename T1, typename T2 >
<<A#4!f ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n-l_PhPQ` {
CW?Z\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
h@G~'\8t }
LSJ.pBl\X tO:JB&vO2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
vszm9Qf HdB>CVuh template < typename T1, typename T2 >
W.jXO"pN struct result_2
}YFM40H {
Mh5>
hD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q[rZ1z } ;
UF#!6"C@ jga \Ry=nw 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
9,`i[Dzp 这个差事就留给了holder自己。
rVoV@,P P@vUQ L-D4>+ template < int Order >
ob;|%_ class holder;
z06,$OYz template <>
/YHO"4Z class holder < 1 >
d-+jb<C& {
3-{BXht) public :
$m2#oI'D template < typename T >
_
s3d$C?B struct result_1
b&&l {
72Y6gcg typedef T & result;
NGl
8*Af } ;
3,{eH6,O7M template < typename T1, typename T2 >
,S=[# struct result_2
dVEs^ZtI {
I@/
G#3Zr typedef T1 & result;
zHX\h[0f } ;
PD.$a-t template < typename T >
0ck3II typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5 k3m"* {
2WFZ6 return (T & )r;
;6[6~L%K} }
D48e30 template < typename T1, typename T2 >
DMG~56cTO, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/#M1J:SV {
yef\Y3X return (T1 & )r1;
49&i];:%7% }
kP&I}RY } ;
JpC=ACF 9Sxr9FLW~ template <>
Y_:jc{? class holder < 2 >
y2#>a8SRS {
},l
i'r#p public :
y&,|+h template < typename T >
$e7%>*?m struct result_1
CE`]X;#y {
P>X[} typedef T & result;
1\m,8i+gU } ;
l1DJ<I2 template < typename T1, typename T2 >
=?6c&Z struct result_2
2MRd {
OVi<d typedef T2 & result;
Ul_Zn } ;
Ol RXgJ template < typename T >
4@{cK| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d/Q#Z {
F~
5,-atDM return (T & )r;
:C} I6v= }
lK=Is
v+ template < typename T1, typename T2 >
u_^mN9h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IRm}?hHf {
<@;}q^` return (T2 & )r2;
W-s 6+DY }
N<rq}^qo } ;
lfHN_fE>Mq 7s?#y=M 7! >0 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
z!3=.D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Qy" Jt ]O 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&S{r;N5u
,XEIg return l(i, j) = r(i, j);
FprdP*/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]{6/6jl u>fMO9X}2 return ( int & )i;
wkx9@?2* return ( int & )j;
%@Gy<t, 最后执行i = j;
\s*UUODWK 可见,参数被正确的选择了。
B.r^'>jQ =SLG N`m3 1,+<|c)T? g D6S%O aKriO 八. 中期总结
}g/u.@E 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
4)w,gp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Z|n|gxe 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
r&4Xf#QD6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=;0-t\w! 'r]6 GC8Z$ kFp^?+WI%H _gqqPny4$ (Ut8pa+yX p*Q-o 九. 简化
(a_bU5) 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。
D0jV}oz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
u?`{s88_mF 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:
e' l9 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7(+4^ +-*/&|^等
'Eur[~k 2. 返回引用。
ev;&n@k_I =,各种复合赋值等
)\Q(=: 3. 返回固定类型。
Pb'(Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x;7l>uR 4. 原样返回。
ck{S operator,
}?,?2U,8: 5. 返回解引用的类型。
Q^f{H. operator*(单目)
4}m9, 6. 返回地址。
$~b6H]"9 operator&(单目)
i`gM> q& 7. 下表访问返回类型。
<4Gy~? operator[]
Nf )YG! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v=@y7P1 operator<<和operator>>
r5~W/eE %cSx`^`6j OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
~Q_7HJ=^$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_l7_!Il_ L=#NUNiXr template < typename Left >
zfKO)Itd struct value_return
}e$ {
h_(M#gG template < typename T >
Wz'!stcp struct result_1
Li6|c*K' {
F
`o9GLxM} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0beP7}$ } ;
b~vV++ou_ Jo\MDyb] template < typename T1, typename T2 >
Z|E9}Il] struct result_2
N 5*Qnb8 {
4tCM2it% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Vr},+Rj } ;
I*N"_uKU } ;
:*KTpTa N~=I))i 1@p, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:+/8n+@# "M5 下面我们来剥离functor中的operator()
S#M8}+ZD, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@[J6JT*E eY :"\c3
return l(t) op r(t)
R278 ^E return l(t1, t2) op r(t1, t2)
P_5aHeiJ return op l(t)
Yc]V+NxxQ return op l(t1, t2)
)oCL![^pXe return l(t) op
Ts
!g=F return l(t1, t2) op
+4%~.,<_to return l(t)[r(t)]
lV^#[% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u&Ic veq3t$sj 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
! :]_-DX 单目: return f(l(t), r(t));
Cw(e7K7& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ch8VJ^%Ra1 双目: return f(l(t));
cIw X sx
return f(l(t1, t2));
rtS cQ 下面就是f的实现,以operator/为例
r[!~~yu/o yb',nGl~ struct meta_divide
h&j2mv( {
dnLjcHFj& template < typename T1, typename T2 >
}oZ8esZU2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7N 0Bj! {
<}WSYK,zUY return t1 / t2;
E'\gd7t ; }
t[q2W"#.
} ;
t}R!i-D|HB 8j>V?'Szk 这个工作可以让宏来做:
S} UYkns* 1!^BcrG. #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#tKks:eL template < typename T1, typename T2 > \
:'bZ:J>f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/}@F
q 以后可以直接用
[UXVL}tk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2B$dT=G 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
}SWfP5D@ (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。。。)
9!jF$ I+
|uyc d\#yWY 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,^-a ZOfv\(iJ; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M@es8\&S. class unary_op : public Rettype
X >7Pqn' {
N-2#-poDe Left l;
'df@4} 9 public :
@\F7nhSfa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E}4{{{r 9mHCms template < typename T >
/UunWZ u% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&C
MBTY#u {
qWW\d', . return FuncType::execute(l(t));
1L::Qu%E }
(DvPdOT+3 Q(<A Yu template < typename T1, typename T2 >
\9,lMK[b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OulRqbL2 {
2T*kmDp return FuncType::execute(l(t1, t2));
<y?+xZM]#| }
=b$g_+ } ;
g"sb0d9 /ZiMD;4@y lB _9b_|2 同样还可以申明一个binary_op
?H8w;Csq- 4e>f}u5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?&0CEfa? class binary_op : public Rettype
FMCA~N {
XwEMF5[ Left l;
Ch?yk^cY Right r;
H 2I public :
s@~3L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`Zuo`GP*1 Bs0~P 4^ template < typename T >
i +@avoW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4}D&=0IZ {
w;@v#<q6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
by9UwM=gp }
J37vA zK% pm+E)z6Yo template < typename T1, typename T2 >
LiHJm- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mm8_EjMp {
qDGx(d return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
NblPVxS }
uD{-a$6z } ;
;PMPXN'z6 %62|dhl6 ([$KXfAi]h 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
)xc1Lsrr9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
axnVAh|}S DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]NaH *\q 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。
SLP$|E; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J",Cwk\ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-U>)B
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,hNs{-* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
RoHX0
下面是修改过的unary_op
qK;J:GT> GKg #nXS template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
JqLPJUr class unary_op
=S54p(> {
7mnO60Z8N Left l;
>H euf"V M"c=_5P public :
)LG!"~qiz ) 5`^@zx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_Iy)p{y oSYJXs template < typename T >
]p(es,[ struct result_1
CA|W4f} {
/!&eP3^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G@rh/b<$ } ;
[D|Uwq X..M!3W template < typename T1, typename T2 >
7KC2%s#7 struct result_2
CiU^U|~ 'L {
F'<XB~&o typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D@w&[IF } ;
G|&$/]~ %j0c|u template < typename T1, typename T2 >
agoMsxI9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F$v ^S+Ch {
cPL6(&7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l}S96B }
s Fk{Tv@Yz 'u PI~l`g template < typename T >
JvT#Fxj k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{IB4%,qT {
<vg|8-,#m return OpClass::execute(lt(t));
NSRY(#3 }
+;@R&Y ak}ke } ;
F+zHgE qCk`398W (Gzq 1+B 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
Ey&A\ 好啦,现在才真正完美了。
gvjy'Rm 现在在picker里面就可以这么添加了:
>0N$R|B& L!5="s[} template < typename Right >
F ww S[3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J=t}N+:F`b {
hsws7sH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S ="\ S }
OlW5k`B 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
5?#AS#TD' .Pe^u%J6F sZa>+ FGMYpapc~ A8nf"mRD: 十. bind
j}%C;;MPH 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
g>?,,y6/w 先来分析一下一段例子
0oyZlv* B`%%,SLJ L@ N\8mf int foo( int x, int y) { return x - y;}
Qmv8T
^+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:$^sI"hO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>va9*pdJ 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。
OYfP!,+bn 我们来写个简单的。
ui*CA^ Y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:=`N2D 对于函数对象类的版本:
=5p?4/4 J <~5$<L4 template < typename Func >
"Bn]-o|r struct functor_trait
vdulrnGqL {
[+dTd2uZ<\ typedef typename Func::result_type result_type;
~:4Mf/Ca } ;
oH
[-fF 对于无参数函数的版本:
g;nPF*( ?P2d
9b template < typename Ret >
`t#Ie* struct functor_trait < Ret ( * )() >
4y9n,~Qgw {
l0wvWv*k typedef Ret result_type;
f;W>:`' } ;
BjUz"69 对于单参数函数的版本:
y-7$HWn KMkX0+Ao template < typename Ret, typename V1 >
~o/e0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J@9E20$ {
<Y#EiC. typedef Ret result_type;
A.S:eQvS% } ;
q1M16qv5 对于双参数函数的版本:
CY8=prC HuL9' M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L5>.ku=T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gY@$g {
KA{Y*m^7 typedef Ret result_type;
\tg}K0E?R5 } ;
^p7Er! 等等。。。
e,0Gc-X[B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
dzc.s8T(0 5zII4ukn* template < typename Func >
b"#|0d0 struct func_return
L}U fd >* {
W-U[7n template < typename T >
H!{Cr#= struct result_1
L
sMS`o6 {
\5^GUT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iu.+bX|b } ;
bX]$S 5c_u U7cGr\eUu template < typename T1, typename T2 >
R*psL&N struct result_2
-Z%B9ql' {
9/S-=VOe.t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U_c9T> = } ;
ur`:wR] 2? } ;
2f@gR9T JS1''^G&. [VwoZX: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(%EhkTb IE9A _u* template < typename Func, typename aPicker >
xk5Z&z class binder_1
du4Q^-repC {
[L@ vC>G Func fn;
H@,(
aPicker pk;
U.QjB0; public :
KC{HX? }<kpvd+ps= template < typename T >
8CKI9 struct result_1
lGr(GHn {
Doy7prKI8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Obu>xK( } ;
0dgp< g"sW_y_O template < typename T1, typename T2 >
6muZE1sn struct result_2
J$D#)w!$j {
QR($KW( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/A;!g5Y } ;
`!\`yI$!%w BI-xo}KI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@{!c [{x,T >*%mJX/F template < typename T >
p M:lg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xW\iME {
>;.'$- return fn(pk(t));
LHb(T`.= }
t)O$W template < typename T1, typename T2 >
\j]i"LpWb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^?H3:CS {
|%R}!O<.c return fn(pk(t1, t2));
i`R}IP?71 }
7"`%-a$7 } ;
Jiljf2h +Q3i&"QB. W])<0R52 一目了然不是么?
b*xw=G3% 最后实现bind
/}\EMP 0a??8?Q1G Q9b.]W template < typename Func, typename aPicker >
E1'HdOh&z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gSP]& _9j {
J]A!>|Ic return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-Fe))Y'= }
2R2ws.} E
hROd 2个以上参数的bind可以同理实现。
r_f?H@ v 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3U0>Y%m| , 3%G>TB 十一. phoenix
0m^(|=N- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
) )q4Rh 8(euWS for_each(v.begin(), v.end(),
c|%.B2 (
s=&&gC1 do_
Pvq74?an` [
5
#)5Z8`X cout << _1 << " , "
B'OUT2cgB ]
ruG5~dm> .while_( -- _1),
i"~J -{d} cout << var( " \n " )
]CD )
'Tni; );
m?]XNgT b Z0mK$B 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:
p^~AbU'6~ 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
qcSlY&6+ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
JgJ4RmH- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)DS|mM) r
wtU@xsD 6\7bE$K template < typename Cond, typename Actor >
9gFema{U class do_while
&>zzR$#1 {
K]{Y >w Cond cd;
yF-EHNNf Actor act;
WleE$ , public :
Nv@SpV' template < typename T >
]3xb Q1 struct result_1
(*>%^ C? {
x$o?ckyH typedef int result_type;
cRm+?/ } ;
;by`[) V7Z+@e-5
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Em?Z ' XJ>;",[ template < typename T >
SW!lSIk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ToWiXH)4 {
@kCFc} do
5hN`}Ve {
RjC3wO:: act(t);
'O%itCy) }
&DQyJJ`k while (cd(t));
.v?x>iV return 0 ;
\wR $_X& }
!2-f%x]tO } ;
_?"P<3/iF lxIoP s9R#rwIc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J!40`8i 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9K]Li\ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
*E*=
;BG 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
'aYUF&GG 下面就是产生这个functor的类:
V\$'3(* [Yr}:B
< Wt|IKCx template < typename Actor >
By&T59 class do_while_actor
'MLp*3djF, {
Y.XNA]| Actor act;
37OU public :
}H^h~E do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h0m+u}oP_H z'=8U@P'# template < typename Cond >
lyY\P6
X picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e[<vVe! } ;
LH7m >/LJr F|+Qi BO =lB+GS% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'3BBTr%aZ 最后,是那个do_
7Gwn ,&) HSXv_ S$~T8_m^U class do_while_invoker
#0HZ"n {
S T#9auw public :
,X+LJe$ template < typename Actor >
_yH{LUIj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=E6ND8l@2 {
]Sj<1tx7f return do_while_actor < Actor > (act);
H7{)"P]{f }
>6Y@8 ) } do_;
j) G<PW _"_
21uB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~e|RVY, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!3O8B0K)v 最后来说说怎么处理break和continue
/g/]Q^ 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。
WC&V9Yk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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