一. 什么是Lambda
;9q$eK%d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
y'n<oSB} 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,
bR$5G D_G]WW8 +{}p(9w@ D
|fo:Xp, class filler
R^]a<g, {
"!uS!BI? public :
KuEM~Q= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rB|4 } ;
=LEzcq>XO Do5{t'm3 6j!a*u:}" 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
8#9OSupp c(Fo-4K 88 ca M'oQ<,yW- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
um\A P(3$XMx gEq6[G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z'm( M[2K 1KJ[&jS ] N]GF>kf: -Byl~n3*D 二. 战前分析
u
N_< G 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。
"c![s% 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
HDz"i "tj]mij2)G 0,iG9D7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qVds
2 /* --------------------------------------------- */
%*Yb
J_j7 vector < int *> vp( 10 );
nzU0=w}V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_$oE'lat /* --------------------------------------------- */
P{,=a]x,mz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'47E8PIJ| /* --------------------------------------------- */
j"&Oa&SH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8{Vt8>4 /* --------------------------------------------- */
w"
A{R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&*~_ "WyU /* --------------------------------------------- */
2}5@:cwR+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'jKCAU5/0; '9AYE"7Ydk U{HBmSR I3Ad+]v 看了之后,我们可以思考一些问题:
jW}hLjlN 1._1, _2是什么?
"h&[6-0' 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Qaiqx"x3 2._1 = 1是在做什么?
f^[m~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
>~T2MlRux Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
mEV@~){ Jz-RMX= `QT9W-0e^ 三. 动工
K!gocNOf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hTQ]xN) B>
zQ[e@t 2*zMLI0. .y#>mXm>
template < typename T >
Kq:vTz&< class assignment
=AeOkie {
/? Bu^KX T value;
g<i>252> public :
NHzVA*f assignment( const T & v) : value(v) {}
W1O Y}2kj template < typename T2 >
/tq e:* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~|`jIqU } ;
N\x<'P4q l D]?9K29 \}7xgQ>oV 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
sQT<I]e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7*47mJyc Kuh)3/7 <rNz&;m} -M`+hVs? class holder
E1|:t$>Ld {
Aj@t*3 public :
#vT~D>zj template < typename T >
e41r!od assignment < T > operator = ( const T & t) const
]#J-itO {
Z]^O=kX7k return assignment < T > (t);
c)17[9" }
]U5/!e } ;
D;X/7 p|> ?/Z5%?6 <#7j~ < 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:
Gv6#LcF# +K"d\<
static holder _1;
=2, iNn Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r1|;V~a$~ Ert`
]s~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?uqPye1fc 而不用手动写一个函数对象。
~a.ei^r ')j@OO3 +rOd0? F2mW<REg{ 四. 问题分析
g}*F"k4j 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
GhY MO6Q4 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
&, WQr 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-Sj|Y} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
lNqF@eCT9 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q! }O+(kt R}\n@X* 五. 问题1:一致性
Cb;49;q 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
nSh}1Arp/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9Zpd=m8dU UWq[K&vQZ
struct holder
SFa~j)9'n {
UU]a).rz //
u6~/"
_FwY template < typename T >
I0C$ T & operator ()( const T & r) const
x8E!Ko]( {
5j-?Uf return (T & )r;
/ FA0(< -} }
($Ck5`_MK } ;
2$gOe^ & j43-YdCJ 这样的话assignment也必须相应改动:
53X5&Bwh {/SLDyf%Z template < typename Left, typename Right >
B]5G"4, class assignment
8iwqy0< {
G,JNUok Left l;
SFx|9$hXm Right r;
T_b$8GYfCY public :
l<=Y.P_2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qx<h rC0Z& template < typename T2 >
W=@]YI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7Q3a0`Iq } ;
Id;YIycXe .l(t\BfE~ 同时,holder的operator=也需要改动:
Q,z^eMk'd: x*2' I template < typename T >
Erd)P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Foc) u~ {
DKxzk~sOM return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y]gb`z$? }
Auz.wes s j{i 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。
(R)( %I1Oz 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7BDRA},o Q]d3a+dK return l(rhs) = r;
vPA {)l\K 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。
cy-Bhk0H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
">^O{X\ 5??\[C^"} template < typename Tp >
R<jt$--H class constant_t
<i(<|/$ {
g1s\6%g const Tp t;
nR1QS_@{L public :
,AO]4Ec constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&hb:~> template < typename T >
s]z-d!G
const Tp & operator ()( const T & r) const
<p74U( V {
P:gN"f6 return t;
H=j&uv8 }
v8>?,N# } ;
~:\QC udV.$N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]_ WB^ 下面就可以修改holder的operator=了
,@1.&!F4it (ugB3o template < typename T >
c[~LI<>ic assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Gz9w1[t {
l12_&o"C~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y,D4b6 }
'9Hah -!k$ Z 同时也要修改assignment的operator()
t)*MLg<C nf7l}^/UE template < typename T2 >
B4 cm_YGE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`T
gwa 现在代码看起来就很一致了。
?x|8"*N >J]^Rgn> 六. 问题2:链式操作
8U5L|Ny.q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AI|8E8h+D 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。
0?tn.<'B8T 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:`V9M}v 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。
f"=1_*eH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%)Pn<! L rl0sN5n template < typename T >
){PL6|5x struct result_1
9D2}heTN {
nnV(MB4z1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
G8y:f%I!b } ;
$R ' 0<8pG:BQ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>>**n9\q rHir>
p template < typename T >
H WOl79- struct ref
7g}lg8M {
8JP{`) typedef T & reference;
E,F'k2yU } ;
F
;o ^. template < typename T >
y&HfF~ struct ref < T &>
8| 6: {
'.sS"QdN typedef T & reference;
Vt {uG } ;
A/XY'3 @A_bZQ@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`uO(#au,U I.[2-~yf template < typename T >
Z'P>sV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
s~@4 {
7IrbwAGZ3 return l(t) = r(t);
]wH,534 }
#}/YnVk 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
R6^U9fDG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N3D{t\hg j4ARGkK5B 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
@a08*"lbp _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
CCCd=s. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*}pl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p;[">[" 最后的布局是:
39xA h*}G] Add
Y#>'.$(Az / \
aZ[
aZU Divide 5
v"y0D / \
~uF%* _1 3
j.? '*?P 似乎一切都解决了?不。
ea"!:cL(g 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。
pzX684 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。
}ze,6T*z 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:
g_kR5Wxpt v8
Q/DJ~ template < typename Right >
~]}V"O%, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
huMNt6P[ Right & rt) const
]}KoW?M {
5_bIc=L1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<M(Jqb cWa }
r-27AJu 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/%E l0X 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。
X6+2~'*t 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。
Who7{|M\' 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。
'S_kD! BO 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。
:lF[k`S T 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?
1ga-8&! 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:
@x9DV{j)V $D`~X` template < class Action >
H+^93 class picker : public Action
'dE G\?v9 {
4WK@ap-~ public :
RYU(z;+0p picker( const Action & act) : Action(act) {}
<SiD m-=E // all the operator overloaded
2h<{~; } ;
Hwr#
NKz- I\NiA>c 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。
ye -o'%{ 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:
:K%{?y O]ZP- WG template < typename Right >
Gp=X1 F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\(y6o}aW {
x/nlIoT return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E0K'|* }
mL\j^q,Y '4gi*8Y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)@-v6;7b0 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。
l,FK\ `;[j`v8O template < typename T > struct picker_maker
kF:4[d {
13oR-Stj| typedef picker < constant_t < T > > result;
goYRA_%cX } ;
F_8nxQ- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q>\y%&df {
+r7uIwi$@ typedef picker < T > result;
@@L@r6 } ;
&Gp~)% zd)2@jX= 下面总的结构就有了:
Evd>s functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
mZ;W$y SO 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。
VGbuEC [Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
y'(bp=Nq 至此链式操作完美实现。
jM%qv %B^nQbNDM Am~ NBQ7 七. 问题3
?b',kN,( 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。
P0m;AqS#R iz'#K?PF_ template < typename T1, typename T2 >
IY@) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wAHW@q9CK {
Ndj9B|s_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pdnkHR$ }
># FO0R ".&x`C 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:
x)6yWr[ri% 0{ovLzW template < typename T1, typename T2 >
b* 4[)Yg4 struct result_2
Rul Zh2C {
|CME:;{T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
iE}jilU } ;
ajy.K'B* 6x\+j 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?
}{*((@GY} 这个差事就留给了holder自己。
mk JS_6 6[BQx)7T w yO@oi
Vn template < int Order >
y6KI.LWR9 class holder;
"rz|sbj template <>
L2>UA<@mZ class holder < 1 >
zGFo-C {
O`e0r%SJ public :
zR)|%[sWwQ template < typename T >
;$W/le"Xr struct result_1
'>(R'g42n {
xw-x<7 typedef T & result;
|Ia3b VW } ;
PezUG{q( template < typename T1, typename T2 >
620y[iiK$ struct result_2
3=xb%Upw {
+r)'?zU typedef T1 & result;
S5ka;g } ;
=LJc8@<:f template < typename T >
q#B^yk|Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\RZFq<6> {
m`UNdFS return (T & )r;
,)A^ 3Q* }
7G}vQO template < typename T1, typename T2 >
'>[KVvm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eW)(u$C|qL {
0 3L"W^gc return (T1 & )r1;
xKKL4ws }
o[*</A
} } ;
sqHvrI ,YFuMek template <>
^\ &:'$f+8 class holder < 2 >
j.4oYxK!s/ {
]B0>r^ public :
N!DAn\g template < typename T >
HbF.doXK struct result_1
p8y_uNQE {
M*| y&XBe typedef T & result;
{e[S?1t=l } ;
(A?{6 template < typename T1, typename T2 >
VP=(",` struct result_2
}(O/ y- {
70&v`" typedef T2 & result;
iC&=-$vu } ;
rKq/=Avv template < typename T >
UC^&&
2maI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w.J[3m/ {
vTjgW?9 return (T & )r;
X"b4U\A }
a>`\^>G4 template < typename T1, typename T2 >
PRl\W:_t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
` =dD6r {
vP&dvAUF return (T2 & )r2;
b].:2 }
nL@
"FZ`( } ;
"^gZh3 0"o<(1 sj2v*tFb 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
.%`|vGF 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tx&>Eo 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y5=~>*e BDxrS q,H return l(i, j) = r(i, j);
_~_04p 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
oT&JQ,i[2Q GmtMA| return ( int & )i;
[y}/QPR return ( int & )j;
y?<[g;MuT 最后执行i = j;
b>E%&sf 可见,参数被正确的选择了。
QL}5vSl ~X5yHf3 (}O)pqZ> #`:s:bwM: ?+GbPG~ 八. 中期总结
- t4"BD 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
qLKyr@\' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
64s+
0} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_baqN!N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
EVNTn`J_ 0{v? 9~zh]deH <.$<d a\vf{2
W)^:*z 九. 简化
52m^jT Sx 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。
84b;G4K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&o^ wgmS 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:
Y:^ =jV7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
seHwn'Jn +-*/&|^等
aen(Mcd3bg 2. 返回引用。
@<CJbFgJp =,各种复合赋值等
r {)d?Ho= 3. 返回固定类型。
FO_nS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7zr\AgV9 4. 原样返回。
vc6UA%/f operator,
8)5n 5. 返回解引用的类型。
*IGxa operator*(单目)
T_Z@uZom. 6. 返回地址。
Sx;zvc operator&(单目)
R|V<2 7. 下表访问返回类型。
KyXgw operator[]
s%GiM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
dwrc"GK!o operator<<和operator>>
)FWF T:P~ _QvyFKAM 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)#<T]~= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`Kym{og [.6>%G1C template < typename Left >
ez(4TtT struct value_return
vR,HCI {
m6 hA,li template < typename T >
c::x.B"w struct result_1
v^@L?{"}8 {
*!Am6\+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qu[w_1%S } ;
3;>(W LvWU
%? template < typename T1, typename T2 >
iM8hGQ` struct result_2
DIk$9$"<x {
6\5U%~78 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,<EmuEw | } ;
T"QY@#E } ;
C{!Czz.N 44%H? ,d jQb=N%5s 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ne^#5 T >E]*5jqU 下面我们来剥离functor中的operator()
<ht>> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o8s&n3mY}y 8OBvC\% return l(t) op r(t)
<U~P-c
tN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G!rcY5!J return op l(t)
W!X#:UM) return op l(t1, t2)
ise@,[! return l(t) op
Ce:R
p? return l(t1, t2) op
z9D2,N. return l(t)[r(t)]
5Q%#Z
L/' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s &.Z;X Rp@u.C< 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:
l w%fY{ 单目: return f(l(t), r(t));
2f:'~ P56 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\]9;c6( 双目: return f(l(t));
Z(<ul<?r return f(l(t1, t2));
{xH
\!!"T 下面就是f的实现,以operator/为例
'@fk(~| JQtH},Tr struct meta_divide
#-@{ rgH {
iF%q6R template < typename T1, typename T2 >
|hdh4P$+| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
JBwTmOvQ {
xJ"KR:CD> return t1 / t2;
w(G(Q>GI }
'sA&Pm } ;
r[,KE.^6~# o?b%L 这个工作可以让宏来做:
Gg!))I+ %b*%'#iK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
MO D4O4z& template < typename T1, typename T2 > \
jqLyX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
o}%fs
* 以后可以直接用
=CVw0'yZ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>ciq4H43Q| 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
_4W#6! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
~FsUK;? C{ti>'"V {c1qC zM4 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
n (|>7 e"2QV vB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
eeDhTw9 class unary_op : public Rettype
[yyV`& {
\%C[l Left l;
U;nC)'~YW9 public :
xC{NIOYn' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
};j&)M K]u|V0c template < typename T >
"5YdmBy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\1Bgs^ {
Om^/tp\ return FuncType::execute(l(t));
f@{C3E dd }
ep?0@5D}] Y;w]u_ template < typename T1, typename T2 >
[s/@z*,M1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n,F00YR {
|W <:rT return FuncType::execute(l(t1, t2));
aYgJTep>r }
H6I #Xj } ;
bxN;"{>Xz LnDj _y9P]@Q7% 同样还可以申明一个binary_op
6:,^CI|@t d.AjH9 jg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>S!DIL class binary_op : public Rettype
[!le 9aNg {
FNuu ',: Left l;
Fjzk;o Right r;
=5`@:!t7 public :
p5l$On binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h7$!wf!I ;N\?]{ L template < typename T >
P1wRt5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!d\GD8|4 {
0I((UA/7Zs return FuncType::execute(l(t), r(t));
b0X[x{k" }
'EV *-_k Ki/5xK=s template < typename T1, typename T2 >
/\cu!yiX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_|3TC1N$n {
L59oh return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%J7mZB9 }
6 v^ } ;
;&6PL]/d Treh{s 5jV97x)BGx 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
G.nftp(*} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
M#]|$\v( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
QX.6~*m1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
BddECY,z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
AH'4H."o/9 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
1 {x~iZa 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
q'F_j" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
19 wqDIE0 下面是修改过的unary_op
~}-p5 q2 }<ONx g6Kb template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^[}0&_L
w class unary_op
_~ZQ b {
ht3T{4qCS Left l;
B9IXa; (GEi<\16[ public :
-*hb^MvP R``VQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9LO.8Jy }
ndvV~*1 template < typename T >
K=Z]#bm struct result_1
0*Km}?;0- {
#VdI{IbW typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M=[q+A } ;
b^,Mw8KsO 'CX.qxF1;p template < typename T1, typename T2 >
n22hVw struct result_2
xcZ%,7 {
M&djw`B typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s>@#9psm } ;
2Cd
--W+= 6"Lsui?? template < typename T1, typename T2 >
~26s7S} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dD^_^'i {
j&[.2PW\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u1)TG"+0 }
W]D`f8r9 {nPkb5xbW template < typename T >
u@bOEcxK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=F%wlzF: {
,/?%y\:J return OpClass::execute(lt(t));
@ojg`!, }
\'?? /%uZKGP } ;
u1;e*ty k>:/D W7*_ T] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
(I7&8$Zl 好啦,现在才真正完美了。
xS~yH[k 现在在picker里面就可以这么添加了:
1akD]Z iM/*&O} template < typename Right >
S< EB&P picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
of+phMev {
]Z.<c$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$kkp*3{ot }
S2'`|uI 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
V#gF*]q xm}q6>jRV Q{qj (o x4K{ u=@h`5-fp 十. bind
7>PF ~= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
W(uP`M%][0 先来分析一下一段例子
Z:_m}Ya| #1QX!dK+ ,bZ"8Z"lss int foo( int x, int y) { return x - y;}
;[TljcbS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Kk!6B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(orrX Ez 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\LO_Nu9 我们来写个简单的。
)l+XD I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?ID* /u|X 对于函数对象类的版本:
.k# N7[q= :DZLjC template < typename Func >
xa87xX=a struct functor_trait
)"(V*Z {
4R&*&GZ# typedef typename Func::result_type result_type;
D^66p8t } ;
`pP9z;/Xq 对于无参数函数的版本:
cT/3yf Xtci0eS#V template < typename Ret >
La`h$=#` struct functor_trait < Ret ( * )() >
>Hdjsu5{N {
=ud`6{R typedef Ret result_type;
reJ"r<2
} ;
jg~_'4f# 对于单参数函数的版本:
' 2>l S3R|8?| template < typename Ret, typename V1 >
)yHJ[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6dF$?I& {
joe9.{ typedef Ret result_type;
;xL67e%? } ;
{5SfE$r 对于双参数函数的版本:
LRWOBD CNut{4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O'fk&&l struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G]b8]3^ {
?~!tM}X0:3 typedef Ret result_type;
zEy&4Kl{+ } ;
KL
"Y!PN: 等等。。。
a~WqUL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u2 7S%2P 5)mVy?Z template < typename Func >
-)X{n?i struct func_return
Te+^J8 {
K${}r0 template < typename T >
w}d}hI struct result_1
N*f^Z#B] {
c)03Ms4
D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.?f:Nb.O } ;
d4J<, 3x![8 x template < typename T1, typename T2 >
}hCaNQ&jH struct result_2
Bq *[c=(2 {
mk\i}U>` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>{QdMn } ;
mY`@' } ;
?NlSeh [7RheXO< LP ,9<&"< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
O] H=s @HvScg*Y template < typename Func, typename aPicker >
|#V(p^ class binder_1
8[M*
x3 {
V}SyD(8~ Func fn;
O^0" aPicker pk;
D
M}s0O$0 public :
#d% vT!Bz~ *0~M template < typename T >
|Ytg struct result_1
"<x&pQZ% {
$3 4j6;oN typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Af9+HI
O } ;
JpmB;aL#% U*qNix template < typename T1, typename T2 >
f^?uY8< struct result_2
}/p/pVz {
&bLC(e] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_88QgThb } ;
O3Uh+gKQ *NlpotW,f binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q@kOTkHv) jTfi@5aPY template < typename T >
4P%m>[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%iJ|H(P {
_!!}'fMC return fn(pk(t));
EZib1g&:R/ }
XsUUJuCG template < typename T1, typename T2 >
J &{xP8uq_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z>2]Xx%
\ {
rY,PSK/j return fn(pk(t1, t2));
^.vmF>$+I }
<GF @L } ;
#) ]c0]p >'`Sf ?+| 8Z# 21X> 一目了然不是么?
O-PdM`mqW 最后实现bind
*vnXlV4L -eml `f)(Y1%. template < typename Func, typename aPicker >
O
k7zpq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
I4D<WoU;dJ {
^u)rB<#BR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4 x,hj }
-@M3Dwsi3 >uy%-aXiVa 2个以上参数的bind可以同理实现。
nbmc[!PwG 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。
hNbIpi= T2weAk#J 十一. phoenix
kdcQw7G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i- lKdpv 6E|S for_each(v.begin(), v.end(),
E>pVn2| (
`,Orf ZMb do_
rLF*DB3l [
'RTtE cout << _1 << " , "
{TAw)!R~ ]
{'R)4hL .while_( -- _1),
2P9J'
L cout << var( " \n " )
7[KCWJ )
"!Lkp2\ );
KAc >-c< kuKa8c 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:
C_->u4- 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
w sY}JT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;>ozEh#8w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#ia;-
3 lS9n@ B9M>e'H%< template < typename Cond, typename Actor >
*Km7U-BG class do_while
nvyB/ {
::"E?CQLV Cond cd;
y=H@6$2EQ Actor act;
N 8t=@~] public :
~V+l_: template < typename T >
YYUe)j{T struct result_1
~<ri97) {
%Q4i%:Qi typedef int result_type;
,rO[mNk9@ } ;
KCtX$XGL bQQVj?8jp do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"s_Z& +jV_Wz template < typename T >
(|u31[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yV]xRaRr2 {
+m/,,+4 do
rC }}r!! {
i_l+:/+G+ act(t);
t9u|iTY
f! }
9l
!S9d while (cd(t));
!7 _\P7M return 0 ;
p^X^1X7 }
&drFQ| } ;
G[z
.&l FPv"N'/ }ugxN0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m5-9yQ=. 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。
;j'Daupt;= 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。
[Z<Z;=t 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。
PT_KXk 下面就是产生这个functor的类:
oXgdLtsu ,XB%\[pKe E1*QdCV2 template < typename Actor >
DxS sg class do_while_actor
o"q+,"QL {
OW5t[~y] Actor act;
AW8'RfC. public :
t;O1IMF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
APSgnf I1=(. *B} template < typename Cond >
A lwtmDa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
f8n
V=AQ } ;
yoS? s PCE4W^ns &ab|2*3?X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0(\+-< 最后,是那个do_
Vxdp| qVgd(?hJ# C/tr$.2H= class do_while_invoker
i[nF.I5*f {
!:0v{ZQ public :
4s.]M>Yb template < typename Actor >
SF<Vds}A2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
YT-=;uK^S {
?Rr2/W#F return do_while_actor < Actor > (act);
:td ~g;w }
]z == } do_;
(q;bg1\UK m $dV< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
GDhM<bVqM* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E4oz|2!m 最后来说说怎么处理break和continue
a.%LHb 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。
+t!S'|C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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